紅旗-61/紅旗-7防空導彈

──by captain Picard

 


 

紅旗-61防空導彈

(上與下)053K導彈護衛艦鷹潭號(531)的7231型雙聯裝紅旗-61防空導彈發射器。

 

俯瞰鷹潭號艦首的紅旗-61雙臂發射器。

在1965年8月,中國中央專委提出研發一種陸基中低空短程防空導彈的要求,二院25所隨即展開相關的研發論證工作,同年底制訂了初步設計,並將之定名為紅旗-41。在1966年1月,紅旗-41正式獲得中央軍委批准列入國家計劃,並將計畫名稱更改為紅旗-61,以強調跟上國外60年代的技術水平。同年3月,25所提出紅旗-61的武器系統方案論證報告,隨即展開初期研發工作。在1967年,正尋覓一種艦載防空 導彈的中國海軍看上了紅旗-61,中央軍委隨即決定展開艦射版紅旗-61的研發,由上海機電二局負責相關的配套研製。在1970年5月,中國海軍、六機部七院、上海機電二局等單位共同確定了紅旗-61的裝艦方案,包括艦上各電源、訊號接口的配合。總計有12個研究所、11個工廠與2個試驗基地參與了紅旗-61的相關研發、製造與測試工作。

防空導彈對於當時相關技術工藝落後又缺乏外來技術支援的中國而言,本來就已經是一項難度不低的挑戰;而艦對空導彈系統長期在艦艇上,作戰與使用環境比陸地更為惡劣,操作時必須克服船隻的搖晃與振動,艦上各種電磁波發射源可能對射控雷達造成干擾,海上較高的濕度與鹽分對於系統的侵蝕更甚,此外也要考慮操作、發射時對艦體載台的影響,所以紅旗-61由陸射改艦射的工程難度立刻形成一大挑戰;再加上當時文化大革命越演越烈,難以提供一個穩定的研發環境供技術人員專心奮鬥。在種種先天不良、後天失調的情況下,紅旗-61乙的研發光景就不難想像了。

紅旗-61採用雷達乘波導引機制,由連續波射控雷達持續照射目標,導彈沿著雷達回波而朝向目標飛行。艦載版的紅旗-61型號稱為紅旗-61乙,為了滿足艦載操作環境的要求,將射控雷達改為X波段的單脈追蹤雷達與連續波照射發射機組成,型號為ZL-1,兼具對目標實施單脈衝追蹤標定,以及 導彈導引階段實行連續波照射的功能;此外,雷達天線的平台增設穩定系統以抵銷艦艇的搖晃,同時並增加防海水腐蝕的措施。研發單位還考慮到對抗干擾的能力,使用抗同頻異步干擾裝置、低仰角追蹤技術等技術。在往後的艦上反干擾測試中,一同進行的測試機攜帶干擾機進行干擾, 導彈的尋標器依舊能保持角度和距離上的正確追蹤。

紅旗-61乙 的發射器設計早在1966年便被提出,這是一種雙聯裝下掛式開放發射架,後來由於技術問題,又提出另一種三聯裝上掛式發射架,發射架下方有一容量18枚的自動化再裝填彈庫,採用垂直儲存、垂直裝填;經過一年半設計後,發現配套的053K由於噸位太小,裝上三聯式發射架與18枚備射彈會導致重心上升過大,因此又重新設計,最後決定採用雙聯裝上掛式發射架,型號為7231,後方再裝填彈庫容量縮減為12枚,彈庫內以垂直彈鏈儲彈,垂直再裝填。 導彈發射系統由液壓系統驅動,其基座具有縱橫向穩定機制,以便在航行搖晃的情況下隨時瞄準發射。發射器與導彈都有自我測試迴路,簡化了發射前的整備工作。紅旗-61的射控指揮系統型號為ZH-1,其核心為一具專用的數位式計算機,擁有模-數、數-模轉換裝置;發射器控制台負責 導彈發射前的測試程序,並控制導彈再裝填作業。最後定型的紅旗-61乙彈體長3.99m,彈徑0.286m,翼展1.166m,彈體全重300kg,彈體前段有十字形梯形彈翼,彈尾設有十字形三角形彈翼,兩組控制面 不在同一平面而非重合,翼面採用液壓制動, 導彈前端是連續波半主動雷達尋標器,採用固態火箭發動機,最大速度3馬赫,最大射程10km,最大射高8km,配備一個重40kg的連桿式高爆破片彈頭,單枚殺傷概率約64~80%。 紅旗-61前後兩組彈翼不在同一平面的主要原因是希望能在每個方位都滿足最大過載情況的快速響應,然而 這卻使得導彈發射器貫通導彈全長的滑軌空間剩下不到45度,根本無法設計成折疊彈翼(一般導彈佈局是前後彈翼在相同軸線上,使導彈滑軌有90度的空間,彈翼能設計成折疊式而不妨礙滑軌),導致紅旗-61這種短程防空飛彈必須使用不成比例的大直徑發射筒,浪費大量空間。

在1960年以前,紅旗-61曾進行過模型彈和獨立回路彈的陸上飛行試驗,並根據測試時暴露出來的問題來修改彈體,修正後於同年9月進行獨立回路遙測彈(除彈頭以記錄器代替來記錄飛行時各種參數與內部控制訊號外,其餘部位均與實彈相同)飛行測試,又發現 導彈飛行速度下降等新問題。在1973年,上海機電二局針對先前測試發現的種種問題,針對彈體結構、固態火箭發動機等進行改良,先後解決高空大滾動、液壓放大器零漂、彈性振動等技術問題;此外,自動駕駛儀改採晶體管電路,並將半浮陀螺加速儀小型化,同時強化了相關的防鹽、防水霧措施。在1975年3、4月間,紅旗-61乙在測試基地進行了四枚獨立迴路搖測彈飛行測試,全部獲得成功,在1976年又完成武器系統與地面對接、尋標器與雷達對接試驗、尋標器捕捉靶機回波試驗等,至此整個構型大致完備。

接著,紅旗-61乙展開首次上艦測試,在1976年裝上等待多年的鷹潭號,並於同年12月展開艦上導彈發射、系統測試、射控雷達追蹤傘靶、發射閉迴路遙測彈射擊傘靶等測試,進一步驗證射控雷達與 導彈尋標器的精確度、導彈在發射架上的運動參數、導彈發射的初始散布、發射器可靠性、測量發射時艦面噪音振動情況等等。此次實驗歷時45天,鷹潭號總計出海14次,負責投擲傘靶的轟-5轟炸機出動13架次,發射兩枚模型彈與兩枚閉迴路路遙測彈,結果兩枚模型彈試射成功,但真正關鍵的閉迴路標靶射擊則全數失的,整個作業。在1978年,紅旗-61在遼西 導彈測試場進行三通道半實物模擬打靶測試,以部分數學模型和部分真實設備組成模擬的導彈系統,並以目標模擬器代替真實標靶,以9種彈道、80多種狀況進行400多次有效的精度測定,獲得大量實驗數據。在同一時間,紅旗61也於 導彈試驗基地再次進行試射,以兩枚閉迴路遙測彈射擊傘靶,以驗證武器系統的協調性、可靠度、尋標器的運作與精確度,結果第一枚未成功,第二枚命中目標。在1978年8月,相關單位為了確立研發工作的技術責任制度,建立了設計師系統,先後由吳中英、梁晉才擔任總設計師。

在1980年年底,紅旗61乙再度回到鷹潭號上進行全功能實彈試射,裝載了戰鬥部,結果又發生引信沒有啟動的情況,再度受挫。為了研究這個問題,紅旗61乙於1981年春於地面測試基地進行試射,又發生兩次引信提前引爆的嚴重問題,於是上海機電二局在同年2月決定針對引信問題進行徹底研究,找出問題原因,並提出解決引信提早動作的大、中、小三種改解決方案,並分別將這三種方案同時進行繞飛測試;經過測試的比對後,上海機電二局決定選擇中改爲主、中小兼容的引信方案,最後研發出兼具導引和定向功能、、又能互相彌補兩者不足的半主動/制導複合式引信,解決了引信提早動作的問題。從1983年3月起,由上海機電二局改制的上海航天局又針對紅旗61乙進行改善品質的整頓工作,總共發現410項潛在問題以及需要立即改進的缺點,大幅化解了各種潛在與存在的問題。

在1984年11月,紅旗61乙全功能搖測彈(含戰鬥部)於試射基地裡成功進行了測試,兩枚導彈都擊中了標靶。在1986年11至12月,紅旗61乙回到鷹潭號上進行定型測試,分別對不同空域點的靶彈與靶機進行射擊,結果發射的8枚 導彈中有7枚命中,共擊落5枚由海鷹一型改裝的靶彈與兩架長空一型高空靶機,終於獲得成功。在1988年11月,歷經將近20年的漫長研發之後,中國國務院、中央軍委軍工産品定型委員會批准了紅旗-61乙的定型設計並開始量產 ,此時距離鷹潭號開始服役已經過了13年。之後中國海軍又以053H2改良型江湖級為基礎,搭配紅旗-61乙導彈系統(改用H/EFB-02六聯裝發射器),成為江衛級護衛艦。然而,與同期的國外短程防空 導彈相較,紅旗-61的綜合性能仍然 十分落後,有效射程太短,導彈尋標器的低角度追蹤性能不足,難以有效對付低空目標或者追擊橫越前方的目標,抗背景環境雜波(尤其在低高度)與電子干擾的能力很差 ,導彈引信臨界脫靶量過大等,難以對付低空來襲的目標(尤其是採用掠海飛行且體積不大的第二代反艦導彈);彈翼佈局限制使其無法在發射管內折疊, 導致發射管與整個發射器的佔用體積過大,不僅對船艦佈局造成困擾,也限制了再裝填彈庫的容量 ;雖然擁有再裝填系統,然其自動化程度與速率都不夠,再裝填速率以分鐘來計算,實質上就只有架上的備射彈來得及攻擊同一波目標。 在實際使用上,紅旗-61的照射雷達抗電子干擾能力差,而且無法自行判斷是否遭受干擾,經常出現船艦的遠程對空搜索雷達未受干擾但照射雷達遭到干擾的情況,操作人員很難察覺照射雷達已經遭到干擾,對於導彈錯失目標毫無補救辦法。

053H2G導彈護衛艦使用的六聯裝H/EFB-02紅旗-61防空導彈發射器,

體積非常龐大,且無再裝填能力。

由於以上諸多缺失,中國海軍只有053K與053H2G護衛艦(江衛1級)裝備紅旗-61。052H2G的紅旗61乙不再使用053K導彈護衛艦的雙聯裝發射架,而改用一種型號為H/EFB-02的六聯裝發射器;雖然紅旗-61乙是射程僅10km的短程防空導彈,但由於無折疊彈翼設計,導致H/EFB-02每個發射管體積十分巨大。由於紅旗-61乙發射器體積過大,053H2G沒有空間設置彈庫,因此無再裝填能力,只有發射器內的六枚導彈可用;相較於053K護衛艦的雙聯裝發射器另備有一個容量12枚的下甲板彈庫、全艦備彈24枚,053H2G的持續防空接戰能力反而減弱不少。

在1987年, 中國自法國引進海響尾蛇短程防空 導彈系統,隨即展開仿製而成為海紅-7,這才是第一種真正被中國艦艇大量採用的 艦載防空導彈,無論是性能、可靠度、備彈數量都比紅旗-61優越。雖然整體而言並不算成功,紅旗-61畢竟是中國自行開發的第一種艦載防空導彈,累積了不少工程研發經驗,並為日後的發展奠定了基礎 。隨後中國以從義大利引進的蝮蛇(Aspite)短程防空飛彈的技術來改進紅旗-61,成為紅旗-61B(岸基版為紅旗-61C),基本上除了氣動力外型外,內部幾乎全部更新,性能有了顯著提高;然而紅旗-61系列使用半主動雷達導引機制,價格高於指揮導引的海紅旗-7,而且後勤維護的特點依舊不如海紅旗-7。 紅旗-61的中國軍方正式編號是H/AJK-01,即「海軍/導彈艦空-01型」。

 

 

海響尾蛇/海紅旗7防空導彈

052導彈驅逐艦哈爾濱號(113)上的海紅旗7防空導彈八聯裝發射系統,後方有一個再裝填機。

攝於2013年9月6日青島號訪問美國夏威夷期間。

法製海響尾蛇防空導彈系統

在1980年代初期,中國海軍針對急需從國外引進的三項武器武器系統(艦載防空導彈、艦載直昇機、線導魚雷),向中國國務院與國家主席鄧小平發文請示,而國務院、國家主席則在1984年11月23日以國發(1984)第166號文批准了這項請示。當時中國已經確定引進並仿製法國陸基的「響尾蛇」(Crotale)防空導彈系統,因此決定艦載防空導彈就引進「響尾蛇」的艦載版──海響尾蛇(Sea Crotale)系統,而整個系統相關的TAVITAC作戰情報指揮系統、TSR 3004海虎 (Sea Tiger)搜索雷達(為響尾蛇導彈提供先期搜索)、為海響尾蛇提供照明的Castor-II光電/雷達射控系統等自然也一併引進;由於整套海響尾蛇導彈系統 以及相關的TAVITAC作戰情報系統、搜索與火控雷達都由Thomson-CSF開發,因此當時中國海軍採用音譯,稱整套系統為「湯姆西作戰系統」。除了艦載防空導彈之外,當時中國海軍對於艦載直昇機也已經決定引進法製海豚式並進行國產化(就是直-9)。

在1985年7月10日至9月26日, 中國海軍派出以海軍裝備技術部部長鄭明率領的中國保利公司海響尾蛇導彈武器系統考察談判代表團赴法國,對海響尾蛇艦載防空導彈系統與湯姆西作戰系統進行考察,並 與法國針對技術及商務事宜進行談判協商。隨後中國海軍完成「湯姆西系統的可行性報告及裝艦意見」報告並提交國務院高層,在1986年12月22日獲得中國國家 書記委員以及總參謀部以參裝字(1986)第939號文批復,原則同意中國海軍引進海響尾蛇與湯姆西系統。在1987年1月,中法兩國在北京草簽合同,從法國 購買兩套湯姆西作戰系統,正式的合同在當年7月生效。在1988年8月24日,中國船舶總公司以船總軍(1988)1021號文,下達 對北海艦隊的051導彈驅逐艦開封艦(109)進行湯姆西作戰系統的改裝任務 。1987年湯姆西/海響尾蛇防空導彈系統運交中國後,首先裝在051型首艦濟南號的艦尾直昇機甲板上進行初步測試。此次合同中,中國海軍從法國引進兩套含TIAVITAC戰系、海響尾蛇 導彈、海虎雷達的「湯姆西作戰系統」,分別裝在051型導彈驅逐艦開封號(109)以及後來052導彈驅逐艦首艦哈爾濱號(112)。

在1989年7月10日,開封號進入 大連造船廠,並在10月30日正式展開大規模翻修改裝工程;整個工作分為現代化改裝、補齊換裝、雙改(改善生活條件)以及修理四大部分。現代化改裝部分,拆除艦尾57mm機砲,原處加裝一座原裝的八聯裝海響尾蛇防空導彈發射 系統(就是先前裝在濟南號上測試的那一套)、露天式再裝填彈庫以及一座配套的Castor-II型光電/雷達射控系統 ,並在後桅杆上加裝一座法製海虎搜索雷達(取代原本的352型雷達),成為第一艘同時擁有防空與反艦導彈的051型 ;此外,現代化工程加裝的新作戰裝備還包括新的干擾彈發射裝器、敵我識別器、由英國引進的ICS-3整合通信裝置。開封號於1990年12月31日完成改裝 工程,經過諸多測試後於1992年重回北海艦隊服役,並獲得賦予051DT的型號(T代表特殊型) 。由於051導彈驅逐艦的先天限制,安裝海響尾蛇導彈發射器的砲位空間有限,無法容納揚彈機,只能採用人工再裝填。

法製海響尾蛇是艦載近程防空導彈武器系統,代號TSE5500,當時共有基本型、反導彈型和改進型,基本型代號「8B」,反導彈型代號「8S」,改進型為「4MS」和「8MS」;海響尾蛇4MS採用四聯裝發射裝置,8MS採用八聯裝發射裝置。海響尾蛇導彈飛行速度2.2馬赫,射程0.7~10km,對直升機目標射程可達13km,射高4~5000米,採用聚能破片戰鬥部,最大殺傷半徑8m,系統反應時間6~7秒。當時中國引進的 海響尾蛇導彈是改進過的海響尾蛇8MS,彈長2.94m,直徑15.6cm,翼展54cm,彈重87kg,彈體前段有十字形大後略角控制面,彈尾設有十字形穩定翼,採用單級固態火箭發動機, 飛行速度2.4馬赫,射程約13km,高爆破片戰鬥部重14kg,殺傷半徑6~8m。海響尾蛇採用雷達/光學指揮導引 ,以Castor-II射控雷達負責照射,導彈接收回波朝目標而去 ,而Castor-Ii上的電視追蹤器還能自動追蹤目標,測量目標與導彈的角度差,進而修正航道,增加了精確度與抗干擾能力;此外,海響尾蛇還有人工控制模式,利用電視攝影機傳回的畫面,控制 導彈朝向目標飛行。中國引進的海響尾蛇導彈八聯裝旋轉發射器 是較舊的構型,而非重量較輕、體積較緊致的新型八聯裝發射器(安裝於日後的拉法葉護衛艦上),發射座佔用的空間較大;雖然如此,比起中國自行開發的紅旗-61,海響尾蛇系統仍然是緊致得多。此外,八聯裝發射器後方還容量16發的備彈庫與自動再裝填機構。

過去中國若從國外引進武器系統樣品進行仿製,通常是購買兩套,一套實地裝艦進行性能測試,另一套則由中國軍工相關單位進行詳細的分解測繪。例如引進並仿製法國緊致型 (Compact)100mm 55倍徑單管快砲時,引進的兩套火砲系統中,一套安裝在053H護衛艦四平號(544)進行實船性能測試,一套則供河南713所(後來的鄭州機電)進行分解研究和測繪;爾後中國仿製俄羅斯AK-176M單管76mm快砲也是如此,一套裝安裝在037-II導彈護衛艇廉江號(774)進行測試,一套也由713所進行分解測繪,之後的國產化型號是H/PJ-26。然而引進湯姆西系統則是例外,引進的兩套都用於裝艦使用,包括開封號以及052導彈驅逐艦首艦哈爾濱號(112),並沒有留下一套供分解研究測繪。據說中國早在1970年代便從巴基斯坦獲得早期的海響尾蛇防空 導彈進行逆向研究,成為紅旗-7的技術基礎,因此在1980年代正式引進完整海響尾蛇系統時就能迅速上手,也不需要留下一整套系統專門作為分解測繪。

海紅旗-7防空導彈系統

053H3(江衛2級)導彈護衛艦的H/AJK-02海紅旗-7短程防空導彈 發射系統,

仿自法製海響尾蛇防空導彈。

一艘053H3的海紅旗-7發射。

051B導彈驅逐艦深圳號(167)的海紅旗-7導彈發射器正進行裝填,後方自動裝填機揚起。

 

中國國產的紅旗-7(HQ-7)是參考法製的陸基響尾蛇防空導彈系統而來,海紅旗-7(HHQ-7)是以紅旗-7為基礎發展的艦載版本,並參考法國原裝海響尾蛇的八聯裝發射器;配套海紅旗-7的是中國國產345型火控雷達,據說仿自海響尾蛇的Castor-II。海紅旗-7的 八聯裝發射系統的軍方正式編號是H/AJK-02,即「海軍/導彈艦空-02型」;至於外銷型號則為FM-90N。海紅旗-7取代了性能不佳的中國國產海紅旗61防空導彈,成為1990年代中國驅逐艦、護衛艦的主要防空武裝,裝備於052導彈驅逐艦二號艦青島號(113)、053H3(江衛II級)導彈護衛艦、051B導彈驅逐艦深圳號(167)、054護衛艦上 ;而052首艦哈爾濱號(112)也在1990年代後期將原本的法國原裝響尾蛇防空 導彈換成海紅旗-7。

海紅旗-7在定型測試時締造中國防空導彈史上的多項重要突破,發射5枚全部命中,擊落四種靶機共5架,並且締造首次同時發射兩枚防空 導彈並擊落兩架靶機的紀錄;再者,也是首次直接擊落飛行高度數十公尺的長空一戊(CK-IE)超低空靶機。海紅旗-7採用無線電指揮導引,早期的最大射程約13km(服役期間陸續經過改良,有效射程幾乎提高一倍),對飛機的作戰空域殺傷界最高為3000m、最遠為8200m,最小射程約700m,最大有效射高6000m,最小有效射高5m,最大過載35G,系統反應時間6.5s,單枚毀傷概率80%,可同時對付2個波次、每個波次2個目標的攻擊,能對付掠海反艦導彈。 與原版海響尾蛇相較,海紅-7發射器外觀上最明顯的區別,就是導彈發射管封口正面的是圓弧形,原版海響尾蛇則是平的。海紅旗-7列裝後問題一直較多,中國海軍因而下達了「現役海紅旗七號導-彈武器系統整改方案」,重點是提高HHQ-7導彈武器系統攔截掠海飛行反艦導彈的能力,並提高了系統的可靠性和可維修性,增強HHQ-7導彈武器系統在高溫、高濕海域的作戰能力,其他還包括目標指示通道優化等綜合改善工作。按整改方案進行整改後的HHQ-7艦空導彈武器系統,在作戰指標上有所提高。

 在2000年代,孟加拉海軍購買了八聯裝FM-90N防空導彈系統, 安裝在孟加拉海軍由南韓建造的班加班德胡號(Banga Bandhu,F-25)護衛艦上,這是海紅旗-7系列首度公開確認的外銷紀錄。而巴基斯坦在2005年向中國簽約購買的四艘F-22P刀劍級(Zulfiquari class) 護衛艦,同樣配備了八聯裝的FM-90N防空導彈系統。