2015年7月5日 星期日

雞飛蛋打話飛彈

雞飛蛋打話飛彈

條件
太空火箭
魚雷
神風特攻隊
精靈炸彈
火箭
飛彈
導向控制

有動力

無人駕駛

會飛行

武裝酬載


圖一                            Yes!








什麼是飛彈?  
嗯哼,別先以為我是在硬湊雞飛蛋打與飛彈間的關係,這可是跟飛彈科技的嚴謹定義有密切連繫的;話說業餘又不求甚解的我原本最喜歡引用最常見到的定義方式來區別飛彈與火箭:扔出去的東東有導向系統的是飛彈,沒導向的叫火箭,頂多再加個:沒動力的叫炸彈。這些個簡潔白話的漂亮定義即使白髮老嫗黃口小兒也極易心領意會,可惜這定義犯了點疏闊毛病;炸彈就不用說了,載人的飛行炸彈神風特攻隊有浪人導向功能,我們卻不適合叫它殺吾啦飛彈,太空火箭也有導引,只因它沒引爆什麼殺人兇器便還是被叫成火箭;而魚雷呢?有高爆彈頭、有導引系統、沒浪人,只因為不會飛而就不用飛彈之名。好吧!經由交叉分析(如圖一),象牙塔裡皓首窮經之士終於告訴我們什麼才叫做飛彈;吁----,飛彈的定義是:有導向能力、無人駕駛、以動力於空中運動的武裝兵器。
現在要不是因為一些約定成俗的阻力再加上不想給教育部長再添麻煩,科技界飛彈專家們早就對蛋雞的正確頭銜進行正名工作了。他們持的理由是:一旦雞昇空後以獸力飛行,利用雞眼對目標做光學追蹤導引而內載雞蛋從事攻擊,飛行的蛋雞基本上完全符合稱為"飛彈"的所有要件;所以說啦,別以為"雞飛蛋打"四字只是中間二字發音跟飛彈扯得上關係!先人創造"雞飛蛋打"成語時可是對我們從事軍工的人有深遂期許的!切望各位看倌在繼續閱讀下文時能念茲在茲,時時體念。

飛彈的分類  
大人們玩的飛彈就跟你我玩過的沖天炮一樣都是射一支報廢一支的,所以在系統設計上是極端的任務導向的,我們可以用飛彈的角色扮演做些簡潔的分類,希望能使各位讀者對飛彈家族的全貌有個清楚的構圖:
1)   戰略飛彈,例如所有像三叉戟、義勇兵III等的洲際彈道飛彈,如潘興II、飛雲飛彈般的中程戰術彈道飛彈 (雖然以強權冷戰時期的觀點屬於"戰術"級,但由實務的影響層面看我還是把它歸在這部份,免得讀者對它們與一些小沖天炮產生角色認知的錯覺)
2)   防空飛彈,大小射程差異隨著要防的客體而有所差異;例如愛國者飛彈用於反飛彈、全空層高速飛機,刺針飛彈用於襲擊直昇機、低空飛機;SA-2、力士飛彈可用來打U-2,西北風飛彈則只能防範10哩內的飛行目標。
3)   反艦飛彈,用於攻擊敵方軍艦,如膾炙人口的日炙(Sunburn)超音速反艦飛彈、我們的雄風一、二型飛彈等。
4)   反反艦飛彈,近年已漸成顯學,原因先是要防範掠海來襲的反艦飛彈,後來又須發展出反超音速反艦飛彈的方法。標準II(Standard II)飛彈、海麻雀(Sea Sparrow)等都算此類。
5)   反戰車飛彈,這只是概稱,作戰時只要是陸上加固的工事、車輛都是它們的任務範圍,例如AH-64的地獄火(Hell Fire)、車載的崑吾飛彈(不知誰還知道伊人消息?)、機載的小牛飛彈(Maverick)等等。
6)   精確攻擊飛彈:可由陸海空潛射的戰釜巡弋飛彈(Tamahawk),基本上都是預劃性、針對固定高價目標的。
7)   反輻射飛彈,專門用於攻擊諸如雷達、干擾器等電磁輻射源的飛彈;例如越戰時的百舌鳥(Shrike)AGM-88高速反輻射飛彈(HARM)R-27EE空對空反輻射飛彈等。

可能也常有人看到飛彈有類似"空對空""空對面""地對空"飛彈的說法,這些是用以顯示該型飛彈發射的起迄位置而暗示其任務性質的方式。雖不明確卻有一定的突顯意義;例如俄國的R-27是個沒什麼暗示的簡單代碼,不像美制飛彈系統還可從其"統編"看出點端倪,然而若加上個R-27空對空飛彈,大家便很容易瞭解是什麼回事了。


  
       
      飛彈的系統
  

  我們應該以系統的觀點來看飛彈,飛彈絕非只是我們一般認為的那根超大支的半截牙籤而已,那充其量只是飛彈系統的彈體部份;飛彈系統還應包括所謂的週邊系統部分。在圖二裡的飛彈系統可分成兩大部分,彈體部份可分成彈頭系統、推進系統、導向系統、控制系統等;而圖下邊的週邊系統則分成載具系統、發射系統、及射控系統等。打大括號"}"的三個方塊中導向及控制系統在彈體,射控在週邊,共同構成了整個飛彈系統知覺、決策及執行的部份;射控系統負責系統發射前所有偵測、追蹤、鑑識、火力管制的工作,決策可能只是射控系中的一個按鈕(當然按下的是智人還是猴子就不是系統所能控制的了),決策下達後彈體的導向系統便要持續射控系統原認知的標的藉由知會控制系統操縱飛彈引導到""的方向去。導向系與控制系息息相關,前者負責感測目標、計算相對關係、發出修正指令與後者負責穩定彈體姿態及定向在系統運作構成一封閉的控制迴圈關係;飛彈系統設計在此也不例外,仍以任務為依歸,各因其任務需求與設計理念而選擇不同的導引控制方式,尤有甚者,近年來的飛彈系統為求保證命中而選擇複合式感測導控設計的越來越多。有關人類發展出的感測導控方法非常多樣有趣,限於篇幅,這個分系統以後有機會再專文介紹。下面就以圖二其餘的方塊部份個別介紹如下:

彈頭系統  
代表著整個飛彈酬載的最終目的--發揚火力以摧毀目標物;其主要組件有引信及彈頭,前者分近發和觸發兩種,最低的設計原則是發射前很遲鈍、備炸狀態下又必須非常靈敏;也多有混合配備的方式。彈頭組件則有傳統高爆藥、核子、生物、化學彈頭等諸多的設計,目的只有殺人而已矣。
推進系統  
目的在建立飛彈維持飛行所需的動能,推進方式有大家熟知的噴射推進和火箭推進兩類,前者依航速需求可使用用於較低速的渦輪風扇引擎(如巡弋飛彈、雄風二型飛彈),用於高速的衝壓引擎(如天弓三型、V2)。火箭推進引擎的基本特性則為自攜助燃劑,早年發展多以液態燃料/助燃劑於燃燒室混燃方式提供推力以收易於控制之利,然而裝備的"死重"(dead weight;無助於任務的必要酬載重量)過高、前置作業長及液燃料(液氫、液氧、聯氨、雙氧等)的儲存流動都具有高度危險性而不利於戰術性的軍事用途,今日較少見;目前設計已多趨向使用固態藥柱的固態推進劑,雖然推力控制較難掌握,然而各飛行階段的動力供給可藉由藥柱形狀加以預定規範也。
至於推進系統供給飛彈運動的方式也有好幾種組合:
以加力器(booster;或稱助推器)建立初速及姿態,再點火持續供應飛行動力。如岸射/艦射型的雄風二型飛彈。加力器不必然一定是火箭推進方式,潛射戰釜飛彈在潛航階段就是以螺槳推動的。
以載具提供初速,後以彈體自身推進系統持續。如空射巡弋飛彈即無加力器而全程以渦輪引擎提供動力,再如劍一、劍二等也是。
以加力器提供初速,中段及終端飛行段則以其餘速控制飛行。例如天弓、愛國者均以加力器推到極高的速度(5~7馬赫之譜!),再藉餘速將彈導向目標。
控制系統  
本系統接受導引系統的資訊或命令後進行對飛彈飛行姿態及航向的控制,控制方式不外乎氣動力控制(AIM-9P4響尾蛇、AIM-7麻雀)與推力向量控制(ASRAAM)兩種,控制律的複雜與否全看飛彈的運動能力需求而定,例如巨蟒四型(Python IV)著重偏軸攻擊及纏鬥性能、天弓靠餘速控制飛行等都需較複雜的控制邏輯。
射控系統  
射控系統代表週邊系統的神經中樞位置,如前所說的,扮演著輔助人員下達發射前所有的情報收集分析及"表達"工作,舉凡對目標的偵測、追縱、識別、威脅分析排序/過濾、乃至對標定目標的位置持續解算、數據提供、及指令傳達均屬射控系統範圍;所以依任務設計,它們可以是像刺針系統(Stinger)的望遠鏡、人加扳機的組成也可以複雜到鋪路(Pave Way)遠程搜索雷達、長白雷達與天弓射控單元的綜合體。
發射系統  
目的是要讓飛彈本體離架後維持穩定的初始向量,本系統的設計千奇百怪,端賴彈體系統特性而定,像洲際飛彈的發射井冷、熱發射、繫留塔發射,天弓的窖射,潛艇的魚雷管發射,再如劍一的滑軌、劍二的彈射架發射等等,不一而足。
載具系統  
載具的任務是提供一可供彈體安置及發射的平台以用於運動或安裝的環境。型式亦不可小歔,從步兵的肩膀、Jeep、到火車、B-52、潛艦,各式能架設或承載的工具都是應用的範圍。

文章最後,我希望能傳播點教忠教孝的好人好事思考;一些太空計畫講的載人火箭如阿波羅計畫的農神火箭,其實原本不折不扣就是洲際飛彈,然而當它的彈頭(酬載)不再是核彈時,就蛻變成兒童眼中神秘又有趣的太空船、登月火箭了。我但願有那麼一天,洲際飛彈都能變成太空火箭、同時打著研究招牌的日本"火箭"也沒變飛彈的一天。

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