MK-34/35/37/39/45潛艦用魚雷/SUBROC潛射反潛火箭

 

一枚美製MK-37 480mm導向魚雷。

1950年代美國海軍潛艦最強大的戰術武器之一:MK-45星式(ASTOR)核子魚雷。

由於核子戰鬥部的威力半徑與其最大射程相當,使用時幾乎是一種「同歸於盡」的武器。

UUM-44潛射反潛火箭,由火箭將核子炸彈載運到第一匯聚區(約35海里)並投放核子深水炸彈。

 

──by Captain Picard


 

MK-33被動歸向魚雷

MK-33美國海軍在1946年設計的533mm導向魚雷(最初稱為MK-334導向水雷),能由潛艦發射或由飛機投放,這是美國海軍第一種採用鋁合金製造殼體的魚雷。MK-33長3.962m,直徑533mm,重803kg,戰鬥部重249kg(HBX炸藥),採用電力推進,航速27節時射程15000碼(13710m),採用被動聲納尋標器。MK-33從沒有進入服役,但日後部分設計被MK-35被動歸向魚雷沿用。
.

MK-34被動歸向魚雷

MK-34是美國海軍在二戰末期(1944年起)設計的空投導向魚雷(最初稱為MK-44導向水雷),以MK-24為基礎,換裝一個磁致伸缩(magnetostrictive)被動聲力尋標器,1948年服役。MK-34長3.175m,直徑533mm,重522kg;MK-34 Mod 0的戰鬥部重53 kg,Mod 1戰鬥部增為77 kg,都採用HBX炸藥。MK-34採用電力推進,航速17節時射程3600碼(3300m),航速11節時射程12000碼(11000m)。MK-34在1948年起服役,共生產4050枚,在1958年左右除役。
.

MK-35/49
被動歸向魚雷

在1946年,美國開始發展一種能從潛艦、水面船艦發射的通用533mm重型導向反潛魚雷,取代原本的MK-24/32/33等各型魚雷,成為MK-35,1948年開始量產,1949年投入服役,至1952年共生產了400枚。MK-35長4.089m,直徑533mm,重803kg,戰鬥部重122.5kg(HBX炸藥),採用海水電池推進,航速27節時射程15000碼(13710m),無論射程、速度、威力都高於先前美國的導向魚雷。裝填於發射管時,MK-35透過一條直徑25mm的導線與射控系統連結,獲得目標的初始資料,發射時便予以切斷,魚雷本身具有主/被動聲納尋標器。MK-35的主要任務是反潛,必要時也可攻擊水面目標。MK-35能預置航道與射程、攻擊深度以及搜索模式(由左或由右)。在1960年,MK-35除役,被MK-37取代。

此外,美國海軍還在1948年發展MK-35由反潛機投放的衍生型,編號MK-49,1949年服役。MK-49減輕了長度與重量,長度降為3.048m,重量降為602kg,戰鬥部重量只有68kg(HBX炸藥),航速25節時射程8000碼(7320m)。MK-49服役時間不長,很快就被MK-43取代,總共生產約200枚。

MK-36被動歸向魚雷

MK-36是一種533mm潛射魚雷,設計工作始於1944年,其特點是航速高(47節),但最後並沒有實際服役。雷體長6.248m,直徑533mm,重1814kg,戰鬥部重53kg(HBX炸藥),採用海水電池推進,航速47節時射程7000碼(3300m)。MK-36並無尋標器,只以陀螺儀和比例導引(pattern running)來維持設定的航向。

MK-37被動歸向魚雷

MK-37是美國海軍在二次大戰結束後開發的潛艦用導向魚雷,研發工作始於1946年,由西屋(Westinghouse-ORL)負責,其導引系統以先前MK-18魚雷的主動聲納尋標器為基礎,加上被動歸向功能,並使用新開發的雷體,直徑19吋(482mm)。MK-37堪稱美國海軍在二次大戰後,第一種比較成熟的、使用較久的潛射導向魚雷。

MK-37在1955至1956年 進行發展測試工作,第一種量產型Mod 0在1957年進入服役。MK-37 Mod0直徑482mm,雷體長3.429m,重量649kg,採用鋅銀電池以及當時最安靜的電動馬達,以最大速率26節航行時射程10000碼(9.14km),速率17節時射程23500碼(21.5km),最大攻擊深度 約1000英尺(約305m),配備一個150 kg、使用HBX-3炸藥的高爆戰鬥部。MK-37 Mod0採用主/被動脈被動都卜勒(Doppler)聲納尋標器歸向(主動尋標器信號頻率為60Hz),尋標器搜索範圍約700英尺(213m);魚雷射出後,中途航行階段靠著陀螺儀維持航道,接近目標時再開啟尋標器來搜索、鎖定目標。發射時,MK-37以自身動力游出魚雷管,而不是靠 外動力彈射。最初導引段的電子裝置採用真空管元件,爾後改成半導體固態組件。MK-37的推進系統採用MK-46銀鋅電池,被詬病過熱問題,這也被懷疑導致1968年6月5日美國海軍核能攻擊潛艦天蠍座號(USS Scorpion SSN-598)沈沒的兇嫌之一。

稍後改良的MK-37 Mod1在1960年服役,最顯著的改進是增加了中途線導模式;先前包含MK-37 Mod0在內的導向魚雷,在進入終端階段開啟尋標器之前,都只能靠慣性導航維持直線航道,與傳統直航魚雷無異。而MK-37 Mod1則靠著一條牽在魚雷後方的金屬導線傳遞控制信號,在發射初期與中途由操控人員傳輸初始與修正參數給魚雷,進入終端彈道才開啟魚雷本身的尋標器。如此,艦上控制人員能依照潛艦聲納搜獲的情資來控制魚雷航行,即便目標在魚雷航行途中改變航向或進行閃躲,也還有機會進行修正;當然,如果對方使用干擾魚雷的技術,人力操控也提供一個比較良好的抗干擾手段 。此外,早期純粹靠被動聽音的潛射導向魚雷,如果一發射就使用本身的聽音巡標器,發射後調轉180度回頭攻擊發射艦的可能性極高,因為發射艦是距離魚雷最近且最大的噪音源 ;而線導技術就能讓魚雷在終端階段才用自身尋標器搜索,可有效避免這個問題 。美國海軍第一種潛射線導魚雷是1956年服役的MK-39(見下文),只有線導功能而無尋標器,而MK-37 Mod1則是美國第一種結合線導與尋標器的潛射魚雷 。早期美國海軍配合MK-37 mod1使用的魚雷射控系統是Mk8射角計算器(angle solver),此系統以儀表來展示攔截目標所需的航向(即射控解算的參數),而操作人員則以一個人工控制的轉盤來控制射出的MK-37 mod1魚雷,將魚雷航向調整到由Mk-8射角計算器所指示的攔截所需航向重合,如此才能將魚雷控制到能以聲納尋標器鎖定目標的範圍;而之後美國海軍也新增了自動控制魚雷的射控功能。MK-37 Mod1雷體增長為4.089m,重量增為766kg,由於推進系統不變,因此最大航速有所降低,而且最大航速航行時射程只有7.3km。

隨後MK-37又持續 進行改良,主要項目包括改進電子系統,尋標器用壓電陶瓷換能器(ceramic piezoelectric transducers)取代原本的磁致伸缩(magnetostrictive)換能器,搜索範圍遂增加到1000碼(910m)左右 ,而且能避免因深度增加而導致的使用距離縮短。進行此一改良的無線導版本MK-37 Mod0改稱為MK-37 Mod3,而相同改良之後的有線導版本MK-37 Mod1則稱為MK-37 Mod2,約在1967年交付服役。

MK-37使用第一代的銀鋅電池推進,電池推進的優點是噪音較低,可以減少對自身聲納尋標器的干擾(當時魚雷聲納尋標器技術還不夠好),且不需要向水中排氣,推進器工作不受海水背壓影響,在較大深度操作並不會導致射程與航速降低;然而,以當時的技術,各型電池的能量密度都不足,魚雷的體積也裝不下夠強大的電動推進器,因此電力魚雷的航速太慢且射程過低,只適合攻擊柴電潛艦,根本不可能應付能加速到30節的蘇聯核能潛艦 以及水面作戰艦艇 。根據美方估計,MK-37大致還能勝任對付二戰以後新造的柴電潛艦(水下航速13至18節,潛航深度600至700英尺,最大潛深不超過1000英尺);然而,以20節的MK-37攻擊航速20節的潛艦,攻擊有效性(effectiveness)只有10% 。MK-37的攻擊深度設定1000英尺是基於美國海軍潛艦的設計標準(當時美國潛艦作業深度為700英尺,並預計在短期內提高到1000英尺),然而接下來預估潛艦的潛航深度會進一步提高到1300英尺(約400m),超出了MK-37的攻擊範圍。此外,雖然理論上MK-37可以攻擊水面與水下目標,但由於其主動聲納尋標器對抗從水面反射的雜波的能力仍然不足,如果攻擊水面目標時就不得不仰賴被動聽音模式,如此目標只要關閉主機或使用發出主機噪音的誘餌,就很容易讓MK-37丟失目標。再者,MK-37的戰鬥部威力太低(只有150kg),對付潛艦時威力尚可,面對大型水面船艦時就很難有決定性的威力;例如1974年日本一艘潛艦鳴潮號奉命以魚雷擊沈在東京灣上失火的油輪時,就發現MK-37威力過低,直接命中兩枚都無法擊沈目標。因為這些問題,美國海軍獲得MK-37魚雷之後,仍繼續保留二次大戰時代的MK-14與MK-16無導引直航反艦魚雷;MK-14與MK-16都擁有46節的最高航速,在此航速之下兩者射程分別是4500碼(4115m)以及11000碼(約10058m),兩者在美國海軍服役到1970年代。

從1960年起,美國開始發展能在水下高速航行的MK-48導向魚雷(使用熱力發動機),在1972年服役,隨即開始替換艦隊中的MK-37魚雷;不過剩下的MK-37直到1990年代初期才完全從美國海軍除役。

剩餘的MK-37系列中,一部份在1980年代經過 大幅改良,以NT-37C的型號出售給盟邦(歐洲國家、以色列、日本等)。NT-37C以MK-46 324mm輕型魚雷使用的活塞熱力發動機(使用OTTO II燃料)取代原本的電池推進,航速比MK-37增加40%,達到36節(此時射程為15000碼,約16.4km,比原本增加1.5倍),攻擊深度也有增加;導引系統方面,NT-37C將 原本所有的真空管電子器件改為固態半導體組件。NT-37有C/D/E/F等型號。

此外,美國還以MK-37為基礎改裝成MK-67自走水雷,在1983年服役,能部署在海峽、港灣、淺水域等敵方艦艇必經的咽喉點,其自行部署最遠約10海里;抵達部署位置後,MK-67能潛伏至海床,類似一枚沈底的感應水雷。

在冷戰中的戰爭演習中,美國海軍核能潛艦單位發現擁有自航能力的MK-67水雷是非常隱蔽而有效率的反潛方式,尤其是在對蘇聯、中國方面在太平洋一側的淺水近岸水域,這是憑藉美國的先天地理優勢以及美國陣營的地緣政治優勢。由於美國擁有太平洋的制海權,蘇聯在太平洋一側的反潛體系(無論海空力量或固定設施)勢力沒有深入太平洋(而當時中國海上監視與反潛體系幾乎不存在),因此美國海軍核能攻擊潛艦能沒有顧忌地在太平洋高速渡航直衝中國淺海地區而不用擔心製造的噪音被遠程探測(蘇聯只能在依托近岸的反潛探測體系探測到接近時的美國核能攻擊潛艦,預警時間很短),快速抵達蘇聯、中國方面進入太平洋的狹窄淺水水道並部署MK-67自走水雷,水雷專門鎖定特定的蘇聯潛艦聲紋,一旦蘇聯潛艦試圖穿越水道就可能觸發水雷而遭到攻擊。在21世紀初期中國海上勢力崛起,但其核能潛艦進入西太平洋都必須穿越與日本、台灣、菲律賓(都是美國盟邦或準盟邦)等第一島鏈之間的特定狹窄水域,美國核能潛艦快速部署這類感應自走水雷的戰術就有很大的發揮空間。

 

MK-39線導魚雷

MK-39是美國海軍第一種潛射線導魚雷,以二次大戰時代的MK-27 Mod4直航魚雷為基礎發展而成,加裝線導控制系統並改良了推進系統。當時自導魚雷的尋標器仍不夠先進,搜索範圍有限,敵方潛艦只要進行高機動閃避,就很可能離開魚雷的尋標器範圍,導致魚雷迷失目標 ,甚至可能回過頭找上發射艦。因此,美國海軍才會發展線導魚雷,由一條金屬導線連接發射艦,由艦上人員直接控制。

MK-39由ORL與Vitro corporation合作開發於1955年開始發展,1956年進入服役,Philco廠總共生產了大約120枚。MK-35長3.378m,直徑533mm,重578kg,戰鬥部重59kg(HBX炸藥),採用電力推進,航速15.5節時射程13000碼(11.89km)。相較於原本的MK-27 Mod4,MK-39魚雷增加了導線施放器以及配套的魚雷控制系統,推進系統也經過改良。為了配合換裝線導的MK-39,美國海軍當時改裝了七艘二戰型柴電攻擊潛艦,加上配套的射控系統,魚雷管也進行必要修改來收容導線。

由於MK-39只有線導系統而無尋標器,運用上產生了許多不便:首先,潛艦每次只能發射一枚,並且必須全程控制,魚雷航行期間潛艦幾乎沒有戰術機動的自由;此外,MK-39魚雷的噪音容易讓敵艦警覺,而由於發射艦需要將發射管與前方聲納都對準目標,因此線導魚雷來襲方向幾乎等於向敵艦提示了發射艦的所在位置,極容易遭到反擊。

最後,MK-39在1960年代被兼具線導和尋標器的MK-37 Mod1所取代。

MK-45星式核彈頭魚雷

在1950年代美國推出核子潛艦時,也預估蘇聯隨後就會推出能持續在水下高速航行的核能潛艦 。雖然當時直航魚雷的航速已經可以達到45節以上,但同時期的魚雷導引系統根本無法在這樣航速帶來的噪音之下有效工作(此時美國各型導向魚雷航速都在27節以下,無法追擊能輕易在水下以25節左右持續航行的核能潛艦 )。

在1956年11月,美國國家科學院(National Academy of Sciences)的水下作戰委員會(Committee on Undersea Warfare,CUW)發佈諾布斯卡( Nobska)報告,針對未來蘇聯潛艦威脅以及水下作戰趨勢提出建議,而美國海軍也據此展開魚雷重整研究計畫(Research Torpedo Re-Configuration,RETORC )來檢討當時美國海軍的魚雷需求,對付潛航深度與航速日益增加的蘇聯潛艦。「諾布斯卡」報告建議美國海軍採取兩種路線: 在長期而言,需要提高魚雷推進系統與導引系統的性能,發展擁有更大航速、操作深度、射程的新型潛射導向魚雷,能有效對付高速、大潛深的蘇聯核子潛艦;然而,以上需要大量的技術突破才能實現,並非一蹴可幾。因此, 「諾布斯卡」報告建議美國海軍在短期內先開發搭載核子戰鬥部的反潛武器;面對高速核子潛艦時,從反潛武器射出到抵達目標區域時,核能潛艦已經在水下移動一段距離(30節航速的核能潛艦,2分鐘就能移動約1英里),而只有核子武器的廣大殺傷半徑才能克服這樣的距離。因此,當時美國海軍發展兩種潛射核子武器,包括UUM-44潛射反潛火箭(SUBmarine ROCket,SUBROC),以及MK-45星式(ASTOR) 線導核子魚雷。SUBROC主要是在時間緊迫的情況下,攻擊距離在第一匯聚區(約35海里)的目標,在這種距離下反潛火箭點火升空的噪音很難被敵方察覺;而ASTOR核子魚雷則用來對付距離較近(約15000碼以內)的目標。

原本諾布斯卡」報告建議美國海軍以現有的魚雷為基礎,結合Lulu輕型核子深水炸彈(包含一個W34核子戰鬥部),快速生產100至200枚核子魚雷來滿足當前的需求;然而,美國海軍武器局(BuOrd)仍決定從頭發展一種新魚雷來配合Lulu核子深水炸彈,就是MK-45星式魚雷。星式魚雷的研發工作從1957年11月開始(屬於緊急開發計畫),在1959年研發完成並開始評估,在1960年夏季在剛服役的飛魚級核能攻擊潛艦天蠍座號(USS Scorpion SSN-589)進行測試評估,1961財年批准服役,1963財年正式交付美國海軍服役。

MK-45 Mod.0星式核子魚雷直徑480mm,雷體長5.71m,重1057kg,採用 一具出力160馬力的鎂/鋁化銀海水電池馬達推進,最大射程約11000~15000碼(10~13.65km),最大航速約40節 ,這可說是海水電池能夠提供的最高航速。MK-45的航行深度雖然只有100英尺(約305m),但由於核子戰鬥部的威力,實際上可殺傷在深度2000英尺(約610m)潛航的潛艦。MK-45 Mod0配備一枚W-34核子戰鬥部,當量約11KT。由於當時聲納尋標器無法在40節航速之下有效工作(聲納尋標器會被流體噪音以及魚雷自身的發動機噪音遮蔽),因此星式魚雷沒有攜帶任何自導尋標器,完全由潛艦透過導線下達指令來控制,而使用星式魚雷的潛艦則需安裝專用的MK-18類比式自動射擊解算裝置。

此外,星式魚雷沒有配備一般的接觸式或磁感應引信,完全由潛艦透過導線傳輸引爆指令,因此星式魚雷的線導系統有兩個頻道,一個用於魚雷航行遙控,另一個用於下達引爆指令。這樣的設計可降低核子戰鬥部意外引爆或引爆失敗的機率,然而這也意味潛艦仍需要具備相當的測距能力,引導星式魚雷靠近目標到核子戰鬥部的殺傷半徑以內,然後以遙控方式引爆。

作業時,使用星式魚雷與SUBROC潛射反潛火箭的潛艦以被動聲納監聽為主;星式魚雷以40節的航速,要攔截30節的潛艦而言仍不夠快,所以美國海軍認為應避免使用主動聲納拍發,使目標警覺遭到攻擊而加速逃逸,導致星式魚雷無法追擊。因此,最初美國海軍希望透過核子戰鬥部增強威力來彌補反潛射控系統的誤差,但實際上搭配SUBROC與星式魚雷的潛艦仍需要擁有相當精確的被動聲納測距能力,單純依靠被動探測的目標動態分析(TMA)來獲得測距資料 ,避免主動聲納拍發讓敵方警覺。美國海軍在1950年代後期進行被動式水下射控聲納可行性研究(Passive Underwater Fire Control Feasibility Study,PUFFS,詳見刺尾魚級柴電攻擊潛艦一文),在1960年代推出實用化的BQG-4 PUFFS聲納系統,部署在Guppy III、刺尾魚級等柴電攻擊潛艦上;然而,PUFFS在新型淚滴型艦體的長尾鯊級(Thresher class)核能攻擊潛艦上的測試結果並不理想(因為淚滴型艦體的背部不再是直線,使得PUFFS的三個聽音器無法維持直線基線),使得美國海軍放棄在之後新造核能攻擊潛艦上部署PUFFS的計畫。這使得美國海軍最新型核能攻擊潛艦缺乏配合星式魚雷的精確被動射控聲納系統,而擁有PUFFS系統的則卻是不適合對抗蘇聯核能潛艦的柴電攻擊潛艦。

星式魚雷的使用限制甚多,由於採用威力強大的核子戰鬥部,美國海軍潛艦部隊普遍對這種武器反感,認為星式魚雷是一種「同歸於盡」的武器,爆炸威力將同時波及目標與自身,在大多數戰術情況下並不好用;不過實際上W-34的當量不大(僅11KT),殺傷半徑大概只有1海里,而且實際服役後都將最低引爆距離射置在離發射艦2050碼(1874m,約略為1海里)來保障發射艦的安全,然而這仍難以消除美國潛艦部隊人員的疑慮。而且萬一航行途中導線故障或斷落,魚雷 與上面昂貴的核子戰鬥部就會平白損失。

在1970年代,設計來追擊高速核能潛艦的MK-48重型導向魚雷服役後,由於實用性良好,MK-45就失去了存在的必要,因此這種核子魚雷在1976年從美國海軍除役;剩下的MK-45魚雷 由西屋(Westinghouse)公司進行改裝,以MK-102傳統高爆戰鬥部取代核武,加裝尋標器而成為MK-45 Mod1自由式魚雷(Freedom Torpedo),當時打算銷售給其他盟邦,不過最後並沒有獲得訂單。換裝傳統高報戰鬥部之後,MK-45 Mod 1/3長度與重量略有變化,長5.766m,重1004kg。

 

SUBROC潛射反潛火箭

SUBROC反潛火箭點火升空的瞬間。

1956年,探討未來反潛作戰的諾布斯卡( Nobska)會議建議,首先發展裝備兩種核子戰鬥部的反潛武器,來對付能在水下高速移動的核能潛艦,作為高速導向魚雷技術發展成熟前的過渡性武器;這包括UUM-44潛射反潛火箭(SUBmarine ROCket,SUBROC),以及MK-45星式(ASTOR) 線導核子魚雷。

SUBROC主要是在時間緊迫的情況下,攻擊距離在第一匯聚區(約35海里)的目標,在這種距離下反潛火箭點火升空的噪音很難被敵方察覺;而ASTOR核子魚雷則用來對付距離較近(約15000碼以內)的目標。SUBROC從魚雷管發射後浮出水面點火升空,依靠慣性導航飛行到預設的目標區並釋放一枚核子深水炸彈 ,下沈到預定深度並引爆。

SUBROC全長約6.7m(22英尺),發射重量1800kg(4000磅)、直徑533mm,搭載一枚當量1~5KT的W55核子深水炸彈(直徑350mm,重213kg),飛行距離約55km(35海里左右),被美國海軍視為能從魚雷管發射的「迷你北極星彈道飛彈」。美國海軍也曾考慮讓SUBROC搭載在空中引爆的核子戰鬥部,用來攻擊一整個區域的水面船團。

SUBROC反潛火箭在1965年服役,配套的W55核子深水炸彈在1968年生產完畢(總共生產285件),服役期間曾裝備75艘美軍核子潛艦 ,依靠艦上的大型被動聲納(包括艦首球型聲納、拖曳陣列聲納等)與計算機進行射控解算。在1989年 ,SUBROC因為美蘇核武限制條約而退役。

美國海軍在1980年代發展的UUM-125海矛潛射反潛火箭想像圖,原本預計取代UUM-44 SUBROC

美國海軍曾在1980年代發展UUM-125海矛(Sea Lance)反潛火箭來取代UUM-44潛射反潛火箭以及水面艦的ASROC反潛火箭 ,能由潛艦533mm魚雷管或水面艦MK-41垂直發射器發射,波音在1982年獲得合約成為主承包商。UUM-125全重約1400kg(3086磅),全長6.25m,直徑533mm,由潛艦上的MK-117數位射控計算機提供射擊解算;UUM-125以EX 116 Mod 0火箭發動機推進,飛行速率1.5馬赫,飛行距離很長,中途採用慣性導航,飛抵目標區後釋放戰鬥部;潛射型UUM-125封裝在一個膠囊容器中,從魚雷管射出後浮出水面,才點燃火箭發動機升空。UUM-125最早發展的型號是UUM-125A,搭載一枚W89核子深水炸彈(重147kg,直徑338mm,當量200KT,有效殺傷半徑10km),射程185km(100海里);在1980年代中期,美國海軍又決定發展搭載MK-50輕型魚雷的版本,稱為UUM-125B,射程降至65km,此後美國海軍就決定取消UUM-125A核武版本。在1986年,美國海軍與波音簽署UUM-125的全規模開發合約,在1988年恢復了水面艦發射的型號。然而由於美蘇冷戰全面緩和,海矛反潛火箭計畫在1990年取消。