走過150多年的發(fā)展之路——魚雷：“于無聲處聽驚雷”

前不久，俄羅斯海軍宣布，對“別爾哥羅德”號多用途核潛艇搭載的“波塞冬”核動力魚雷進(jìn)行測試。此前有媒體報(bào)道，“波塞冬”核動力魚雷采用超空泡技術(shù)，航行速度可達(dá)200公里/小時(shí)，能輕松突破敵方反潛攔截網(wǎng)。

自1866年問世以來，魚雷從一顆“海底炮彈”逐漸演變成精確制導(dǎo)、多種動力、破甲殺傷的“水下導(dǎo)彈”，在兩次世界大戰(zhàn)中擊沉上百艘艦艇，立下赫赫戰(zhàn)功?！坝跓o聲處聽驚雷”，便是對其最形象的詮釋。

魚雷雖小，“五臟”俱全?，F(xiàn)代魚雷具備自主航行、搜索、跟蹤、識別目標(biāo)和高隱蔽性等特點(diǎn)，短小的身軀里裝載了上百件儀器設(shè)備，其制造難度不亞于一艘微型潛艇。目前，世界上僅有美、俄、中、英等國可以獨(dú)立研制魚雷。那么，研制魚雷有哪些技術(shù)難點(diǎn)？魚雷又是如何發(fā)展而來的？本文為您一一解讀。

走過150多年的發(fā)展之路——

魚雷：“于無聲處聽驚雷”

■姜子晗 鄭義霖 張?zhí)K豪

“黑鯊”重型魚雷。 資料照片

難點(diǎn)一：精確制導(dǎo)

魚雷化身“提線木偶”

早期，魚雷并未安裝導(dǎo)航系統(tǒng)，在攻擊前需要設(shè)定好航向，一旦發(fā)射后便無法控制。在暗流涌動的海洋環(huán)境中，魚雷命中率并不高。

一戰(zhàn)時(shí)期，隨著艦艇導(dǎo)航和聲吶技術(shù)的誕生，魚雷航行穩(wěn)定性得到顯著提升——魚雷發(fā)射后，即使偏離目標(biāo)航向，也能及時(shí)校正。

然而，精確定位水下目標(biāo)絕非易事。相比雷達(dá)發(fā)射的電磁波，水聲探測的穩(wěn)定性要差很多，海洋環(huán)境中復(fù)雜多變的水溫、鹽度、噪聲等因素都會對探測準(zhǔn)確度造成影響。

1942年，英國海軍一艘戰(zhàn)艦被自己發(fā)射的魚雷擊沉。經(jīng)過多方考證發(fā)現(xiàn)，魚雷導(dǎo)航系統(tǒng)失效是導(dǎo)致戰(zhàn)艦“自殺”的根本原因。二戰(zhàn)時(shí)期，像這樣“搬起石頭砸自己的腳”的魚雷事故時(shí)有發(fā)生，水下導(dǎo)航難題成為籠罩在世界各國海軍頭上的一片烏云。

二戰(zhàn)末期，德國發(fā)明了一種采用線導(dǎo)模式的魚雷——通過連接在魚雷尾部的一條數(shù)據(jù)線，實(shí)時(shí)接受潛艇內(nèi)操作員的指令，像提線木偶一樣易于操控、指哪打哪。二戰(zhàn)后，美軍將德軍的科研成果據(jù)為己有，研發(fā)出第一代MK37-1型電動線導(dǎo)魚雷，魚雷的抗干擾和目標(biāo)探測能力得到大幅提升。

然而，“提線木偶”的方法并非完美?，F(xiàn)代海戰(zhàn)，戰(zhàn)場縱深可達(dá)上百公里，線導(dǎo)所需的銅線存在質(zhì)量重、體積大、信號衰減等問題，對魚雷航程有一定限制。

隨著光纖制導(dǎo)技術(shù)的誕生，線導(dǎo)魚雷獲得新的發(fā)展機(jī)遇，作戰(zhàn)半徑進(jìn)一步增大——魚雷導(dǎo)航系統(tǒng)減重近一半，信息傳輸量提高5倍，抗衰減和抗干擾能力也得到增強(qiáng)，制導(dǎo)距離突破30公里。1982年英阿馬島海戰(zhàn)，英軍核潛艇發(fā)射3枚線導(dǎo)魚雷，一舉擊沉航行在禁區(qū)外60多公里處的阿軍“貝爾格拉諾將軍”號巡洋艦。此次成功偷襲，使英國“征服者”號成為世界上第一艘在實(shí)戰(zhàn)中擊沉敵艦的核潛艇，也讓線導(dǎo)魚雷迅速風(fēng)靡全球。

盡管線導(dǎo)魚雷廣受各國海軍青睞，但不可否認(rèn)的是，線纜長度始終限制著魚雷的作戰(zhàn)半徑。如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破？近年來，海上無人機(jī)的誕生為其提供了新思路。在潛艇上發(fā)射無人機(jī)，跟蹤鎖定遠(yuǎn)距離目標(biāo)，無人機(jī)實(shí)時(shí)更新目標(biāo)參數(shù)，將態(tài)勢信息發(fā)送給魚雷，牽引魚雷準(zhǔn)確命中目標(biāo)。這種利用空中信息傳輸?shù)膶?dǎo)航方式，攻擊效率更高、范圍更廣，或?qū)⒊蔀槲磥眙~雷制導(dǎo)的主流方向。

2018年3月5日，在澳大利亞附近海域的海底拍攝的二戰(zhàn)時(shí)美國海軍“列克星敦”號航母殘骸中的魚雷。 新華社發(fā)

難點(diǎn)二：高速低噪

“魚”和“熊掌”不能兼得

世界上第一種魚雷“白頭魚雷”，依靠單螺旋槳動力驅(qū)動，航速僅為11公里/小時(shí)。而現(xiàn)代魚雷航行速度可以突破200公里/小時(shí)，艦艇一旦被魚雷鎖定很難逃脫。

水下航行阻力是空中飛行阻力的800倍，要想將一枚魚雷在水下加速到100公里/小時(shí)絕非易事。為此，科研人員將渦輪式發(fā)動機(jī)塞入魚雷，利用燃燒推進(jìn)劑釋放熱能，推動魚雷尾部螺旋槳快速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動力。

熱動力魚雷想要“游得快”，燃燒劑是關(guān)鍵。以MK-48系列魚雷為例，科研人員在40多年的技術(shù)探索中，不斷升級“奧托”系列液體推進(jìn)劑，燃燒產(chǎn)物可溶成分得到明顯提升，混合氧化劑加注到熱機(jī)中可以隨意控制燃燒速度，實(shí)現(xiàn)熱動力系統(tǒng)的無級變速，幾十秒鐘便可推動魚雷加速至100公里/小時(shí)。

然而，提升魚雷航行速度，必然會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)噪聲增大，容易暴露魚雷位置。據(jù)悉，魚雷的航行噪聲每增加6分貝，敵艦聲吶警報(bào)距離就會增加1倍，魚雷擊中目標(biāo)的概率則會相應(yīng)降低四分之一。

上世紀(jì)70年代，法國一家軍工企業(yè)另辟蹊徑，研究高性能電池用于魚雷動力推進(jìn)。20多年后，以電池為動力源的MU90魚雷試射成功——不僅可以達(dá)到50公里/小時(shí)的航行速度，功率峰值還能超越熱動力魚雷，“油改電”浪潮興起。

好景不長，科研人員很快發(fā)現(xiàn)電動力魚雷儲能有限。在魚雷內(nèi)部，增加電池組數(shù)會縮小戰(zhàn)斗部空間，使魚雷的毀傷效能下降。

“魚”和“熊掌”不能兼得，任何武器都是技術(shù)折中的結(jié)果。因此，不少電動力魚雷的航行速度設(shè)置為“前慢、中穩(wěn)、后快”，在確保擊中敵方目標(biāo)的情況下，盡可能延長航程。

與此同時(shí)，世界各國并未放棄對熱動力魚雷的降噪改進(jìn)。為了提升熱動力魚雷的隱身性，科研人員為魚雷發(fā)動機(jī)加裝消音器、設(shè)置殼體阻尼減振層等，將熱動力魚雷噪聲降至最低。

難點(diǎn)三：戰(zhàn)斗載荷

“以小博大”一擊必殺

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著戰(zhàn)艦防護(hù)能力增強(qiáng)，軍事專家開始關(guān)注一個話題：魚雷還能完成一擊必殺嗎？

話題的矛頭，直指魚雷的戰(zhàn)場殺傷力。

一切擔(dān)憂并非空穴來風(fēng)?，F(xiàn)代水面艦艇體積趨于大型化，外殼加厚并使用高強(qiáng)度合金材料。以俄羅斯海軍核潛艇為例，耐壓殼和外殼有4米左右的間距，設(shè)置了充滿淡水的緩沖艙，承受300公斤炸藥的爆壓不成問題，普通魚雷要想徹底摧毀它變得越來越困難。

雖然增加戰(zhàn)斗部的裝藥量是提升魚雷殺傷力最簡單的途徑，但受到運(yùn)輸裝載等方面的限制，魚雷長度和直徑不可能無限增加。當(dāng)體積和裝藥量達(dá)到上限時(shí)，如何發(fā)揮出魚雷的最佳毀傷效果是其能否“以小博大”的關(guān)鍵。當(dāng)前，魚雷改進(jìn)方式有以下3種：

一是定向聚能爆破。在魚雷裝藥達(dá)到上限的同時(shí)增強(qiáng)毀傷效果，聚力于一點(diǎn)提高魚雷破壞威力?？蒲腥藛T改變魚雷裝藥的結(jié)構(gòu)和形狀，使魚雷戰(zhàn)斗部在水下爆炸時(shí)，產(chǎn)生一束定向的高溫、高速汽化金屬噴射流，對目標(biāo)產(chǎn)生更大的毀傷效果。

以美國MK-50魚雷為例，其戰(zhàn)斗部采用雙錐嚙合聚能裝藥結(jié)構(gòu)，可以使魚雷爆炸時(shí)能量向前集中。一次試驗(yàn)，MK-50魚雷創(chuàng)造了炸穿173厘米厚鋼質(zhì)艦體的紀(jì)錄，使魚雷的毀傷威力增加了3倍以上，達(dá)到有效摧毀艦艇殼體、擊沉敵艦艇的目的。

二是主打智能識別。魚雷智能化不僅僅是為了引導(dǎo)魚雷命中目標(biāo)，更是通過人工智能手段找到目標(biāo)的要害部位，指引魚雷以毀傷效果最佳的垂直姿態(tài)觸艦，一擊必殺。

意大利一家軍工企業(yè)在魚雷智能化打擊研究方面走在前列，建立了龐大的水下目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫，為魚雷提供數(shù)據(jù)支撐?？蒲腥藛T為A290魚雷加裝了利用圖像識別技術(shù)鎖定目標(biāo)的導(dǎo)引頭，搭配慣導(dǎo)裝置，不僅使魚雷操縱靈活，空投時(shí)魚雷還能夠以任意姿勢入水，自動攻擊敵艦艇要害部位。

三是增強(qiáng)穿透能力。沖破裝甲的最大挑戰(zhàn)，莫過于撕開潛艇的雙層殼體?？蒲腥藛T借鑒陸地穿甲彈的延時(shí)引爆技術(shù)，將兩個階段的爆炸攻擊方向調(diào)整一致，有效摧毀潛艇耐壓殼體。

當(dāng)遇到難以爆破的殼體時(shí)，不少國家選擇讓燃料系統(tǒng)與戰(zhàn)斗部一起爆炸，產(chǎn)生更大的威力。目前歐洲正在研制“燃料-空氣”炸藥，這些由甲烷、環(huán)氧乙烷等碳?xì)浠衔锝M成的燃料具有雙重功效——魚雷發(fā)射后，這些燃料賦予魚雷動力，使魚雷在水下穩(wěn)定航行；魚雷命中目標(biāo)爆炸時(shí)，這些燃料與魚雷戰(zhàn)斗部產(chǎn)生高壓沖擊波效應(yīng)。

近年來，隨著水下作戰(zhàn)手段增多，傳統(tǒng)魚雷單打獨(dú)斗的水下對抗方式已發(fā)生變化。在水下信息網(wǎng)絡(luò)支撐下，集群式、分布式、有/無人協(xié)同等現(xiàn)代魚雷作戰(zhàn)方式相繼誕生，魚雷的戰(zhàn)場地位將更加重要，作用也更加凸顯。