簡介
彈長5.03米,彈徑0.36米,翼展1.2米,全重634公斤,戰鬥部為烈性炸藥75公斤,最大射程為41公里,最小射程26公里。作戰高度最大高度18公里,最小高度為30米。速度為2.8馬赫,採用地面機動發射。動力裝置為雙推力固體火箭發動機一台。該型飛彈具有殺傷力大、射程遠、可靠性高和抗干擾力強等優點,並具有較好的防低空性能和反導能力,其制導系統能同時引導多枚飛彈攻擊2個目標。80年代後,逐步被“愛國者”飛彈所取代。
霍克(HAWK)為全天候、超音速、中、低空地對空飛彈武器系統。可以攔截飛機、飛航飛彈和戰術地對地飛彈。主要用於要地防空,也可用於野戰防空,是美國雷達、飛彈業巨擘雷錫恩公司的傑作。霍克防空飛彈的研製可以追溯到20世紀50年代初。當時,蘇聯戰術飛機飛速發展,以仿製美國B-29而成的Tu-4轟炸機為首的各型戰略轟炸機在土希諾航空節上頻頻亮相,並完成了多次環繞蘇聯本土的不間斷飛行,隨後又把航跡延伸到北極上空,蘇聯仿自德國V-2飛彈的多型彈道飛彈(下稱TBM)也通過了國家試驗。尤其蘇聯新的軍事思想提出“向敵人發起大規模先發制人的進攻是自衛的最好方法”,蘇陸軍集團軍、軍、師各級則苦練空地協同,在蘇聯紅軍的多次演習中都可以看到前線強擊航空兵的伊爾-10、在伴隨JS-3、T-34、SU-152前進的觀察員指導下投彈掃射的場景。頭頂更有蘇聯紅軍殲擊航空兵的米格-15、雅克-9上下翻飛。剛剛成立的北約集團對此十分忌憚,以往靠高炮支撐的防空體系感到前所未有的壓力。而即使在美國陸軍中也只有剛剛問世的“奈基-1”一種飛彈苦稱局面,而且這種飛彈是用來打擊中、高空轟炸機的,受到性能限制,其最低射高也在1000米以上,根本無法對抗蘇聯未來可能出現的以裝備了核戰鬥部的戰術彈道飛彈為先導的大規模飛彈、飛機多層次一體化打擊。北約迫切需要研製一種能在低空發揮作用,並可截擊戰鬥機、強擊機的新型防空飛彈。
改進
在1950年時,防空飛彈在美軍中還屬於新生事物,它的上級管理單位是陸軍野戰防空炮兵司令部,由於美軍的高炮大多採用自行底盤,因此官僚們認為新的防空飛彈也必須具有相當的戰略、戰術雙重機動性,達到具備伴隨裝甲部隊行進速度的要求,以便適應戰線飛速變化,及時為快速推進的裝甲部隊撐開防空傘。於是美國陸軍野戰炮兵司令部受美國國防部委託在1951年提出了研製一種機動性能好、在中、低空作戰的防空飛彈,用於為“奈基-1”填補低空盲區,代號為Homing All-the-Way Killer,意思是“全程導向殺手”,縮寫為“HAWK”,因此,按照我國科技術語翻譯規定,將其縮寫直接意譯為“鷹式飛彈”的譯法是錯誤的,而應該將其音譯為霍克,這就是為什麼專業書刊上對此系統的稱謂都是霍克的原因,類似的情況還有海爾法飛彈和陶式飛彈。
根據美國陸軍野戰防空炮兵司令部制定的研製計畫。這種新飛彈系統的主承包商為雷錫恩公司。1954年7月正式開始研製,諾斯洛普公司則負責研製發射架、裝彈車、雷達和火控系統。1955年底,霍克飛彈的試驗全尺寸樣彈完成飛行試驗,1956年6月,首枚全系統戰鬥彈試射成功,1957年8月,基本型霍克飛彈(MIM-23A)研製完成,1958年初,基本定型投產,並於1960年初開始裝備部隊。
為了使霍克能夠適應並跟上戰場態勢的變化,美國緊接著於1964年提出了對霍克的改進計畫。改進型代號為MIM-23B。改進型的研製進度很快,1965年,首枚試驗樣彈飛行成功,隨後於1966年完成了全系統測試,1968年5月,改進型定型,首批系統於1969年6月投產,1972年11月裝備部隊。1973年又開始了共分3個階段的進一步研究改進。霍克飛彈除了裝備美國陸軍和海軍陸戰隊之外,世界上約有20多個國家和地區裝備。北約的一些成員國和日本還取得了許可證,自己可以生產霍克飛彈改進型。
基本型的研製、試驗共用經費為1.46億美元,總採購費約 8.23億美元,共生產基本型飛彈 13,067枚(其中包含研製試驗用的 291枚),每枚飛彈平均價格約4.1萬美元(1965年美元值)。截止到 1993年共生產改進型24,739枚(不包括研製試驗用),單價為 27.8萬美元(1993年美元值)。相比愛國者飛彈75萬美元的單價(1993年美元值)來說相當便宜。這也是它經久不衰,將同時期、同性能的蘇聯SA-2飛彈比下去,成為世界上使用最為廣泛、生命力非常強的飛彈系統之一的重要原因。
系統結構
飛彈
霍克系統的主要任務是對劃定的空域提供有力的防禦。由於霍克飛彈的射程較遠,航路捷徑大,所以它適用於大面積的防禦。而且霍克飛彈有專門的抗干擾系統,能夠在雜波、消極和欺騙式的電子干擾情況下進行作戰。而三聯裝的飛彈能夠迅速地發射,構成密集火力,以補足精度的不足,再加上飛彈的大威力戰鬥部保證了它大的殺傷機率。
霍克飛彈的布局與結構屬於典型的第二代防空飛彈布局,其基本型與改進型飛彈的外形相同,都是採用無尾式氣動布局。頭部呈錐形,用玻璃鋼纖維材料製成。彈翼為梯形,位於彈體中部稍後,按“×”配置,前緣後掠角 76度,後緣與彈體垂直。一對彈翼的總面積約為 1.86平方米(包括彈體部分)。4片矩形舵接在彈翼後緣,除進行穩定和控制俯仰與偏航外,還控制飛彈的滾動穩定。舵面用鋁合金製成,一對舵的面積約為0.2平方米。彈體由5個艙段組成。導引頭艙天線罩內裝有拋物面天線;電子儀器艙裝雷達接收機。無線電引信、自動駕駛儀、解鎖裝置及電源等;戰鬥部艙;動力裝置艙裝固體發動機,其上有4片彈翼;最後艙為舵面伺服機構和電源/液壓傳動裝置。
基本型的動力裝置早期採用串聯裝藥內孔燃燒的M22E7型雙推力火箭發動機,但是這種發動機推力不穩定,經常發生髮射後推力突然減小甚至失效的情況,在靶試時出現過多起飛彈在飛行中突然從半空中墜落的尷尬場面。為了解決這種不利局面,雷錫恩從1956年開始進行技術攻關,終於研製出固體燃料改為同心裝藥的M22E8型雙推力火箭發動機,並於1959年底開始裝備。M22E8發動機的固體燃料燃燒時間為25~32秒。為了達到起飛時產生峰值推力大、暴發性強,正常飛行時穩定、持久的雙推力,M22E8發動機採用了兩種固體燃料,它們先後燃燒並產生兩種不同的推力,分別起助推和主航作用。起飛推進劑為ANP-2830HO型。M22E8發動機中間聯結第一級燃料和第二級燃料的點火系統為電起爆裝置,當第一級助推燃料棒燃燒完畢後,自動傳遞、控制巡航燃料棒開始工作。為了保險起見,防止第一級燃料工作時第二級燃料誤工作,起爆裝置採用了雙重保險的機械式安全與解除保險裝置,只有在第一級徹底燃燒完畢後延時一段很短時間後,才點燃第二級。在改進型霍克上,動力系統換成M112型雙推力固體火箭發動機,體積減小而推力有所增加,巡航級工作時間也加長,射程也從基本型的32公里增加到40公里。
霍克飛彈的雷達導引頭工作方式為半主動連續波體制。即靠地面照射雷達傳送連續波信號照射目標,導引頭接收反射回波,然後經自動駕駛儀處理後產生控制霍克飛彈飛行的信號。工作時,它接收來自半主動尋的雷達導引頭的目標-飛彈間的誤差信號,經變換放大後產生操縱液壓舵機的信號,控制舵面偏轉,使飛彈按一定軌道穩定飛行。
導引頭的接收天線安裝在飛彈頭部液壓驅動的萬向平台上,用小型陀螺作為慣性空間基準。基本型霍克的導引頭天線為拋物面反射器,但天線的靈敏度不夠,當飛彈攻擊俯衝目標時,常因為地面雜波等原因丟失目標。為了提高跟蹤穩定性和抗干擾能力,改進型霍克採用了低旁瓣、高增益的平面裂縫天線。此外,為了對付高速、低空、小反射截面的目標,改進型霍克還採用了於1960年代末期發展起來的倒置接收機,以提高抗干擾能力和對都卜勒頻率的分辨能力。
基本型採用裝普通烈性炸藥的XMS型破片殺傷式戰鬥部,質量約50公斤,其中裝H-6炸藥約33公斤。改進型採用連續桿式殺傷戰鬥部,質量約75公斤。這種戰鬥部的特點是採用首尾連續的小鋼柱殺傷體。當爆炸後可形成一個不斷擴大的圓環,好似一個不斷擴大的電鋸鋸面飛散,以獲得較高的殺傷機率。
由於研製時正值美國“大規模核報復”理論走紅的時期,美國熱衷把核戰鬥部搬上所有武器載體去,霍克飛彈戰鬥部也可採用核戰鬥部(MK-101),該戰鬥部當量為5000噸-15000噸,殺傷半徑達2000米。為了防止裝備了核戰鬥部的飛彈在儲運、裝填時發生災難性後果的誤爆炸,雷錫恩公司專門為其設計了嚴密的保險裝置,該裝置分為三級:第一級為機械保險,在飛彈達到一定速度時解除,二級電氣保險,根據彈上半主動尋的雷達信號解除,第三級為引信保險,當引信捕捉到目標後解除。這樣的安全防範確保了核戰鬥部的安全,要知道,在冷戰高峰時期,在西歐戰場,美軍野戰防空炮兵的數十個飛彈群上千枚飛彈每天都得變換2次陣地,在一個地方停留最多不超過14小時,以防止被蘇聯偵察到。如果沒有可靠的保險裝置,豈非反倒成為威脅自己的上千個核火藥桶?
探測、發射與指控
霍克防空飛彈系統採用比例導引的連續波全程半主動尋的制導。對目標的探測由一部脈衝搜尋雷達和一部連續波搜尋雷達經連指揮站或排指揮站協調來完成。捕獲目標後,大功率照射雷達發出目標指示信號,對選定的目標進行搜尋、跟蹤和照射,彈上連續波尋的雷達接收地面照射雷達經目標反射的信號,測出飛彈與目標間的視角變化率,並根據目標反射信號的都卜勒頻率,得出飛彈與目標間的相對速度,使兩參數之積與飛彈側向加速度成比例,產生的信號輸送至自動駕駛儀,通過自動駕駛儀來控制舵面偏轉,將飛彈引向目標。
脈衝搜尋雷達基本型號是AN/ MPQ35,改進型是AN/MPQ50,C波段工作,探測高空目標,能全景顯示,作用距離 72~104公里。
連續波搜尋雷達基本型是AN/MPQ34,改進型是AN/MPQ55,工作於J波段,可以在嚴重的地物雜波干擾下探測低空飛機目標,向目標照射雷達和控制中心提供目標數據。
大功率照射雷達基本型霍克採用的是AN/MPQ39,改進型霍克為AN/MPQ46,第二階段改進時改為AN/MPQ57,為J波段連續波雷達,可在方位、俯仰和距離變化率上自動截獲、跟蹤和照射目標,同時嚮導彈提供基準信號。此雷達平均無故障時間(MTBF)為43小時,改進型為130~170小時,後又增至300~400h,甚至超過了採用相控陣、固態發射機等先進技術的愛國者的AN/MPQ-53雷達。
霍克系統由飛彈、3聯裝發射架、1輛中空目標搜尋雷達(脈衝體制)車、1輛低空目標搜尋雷達(連續波體制)車、2輛大功率照射雷達車、1輛測距雷達車、1輛連控制中心車、1輛信息協調中心車、1輛運輸裝填車(能夠在幾秒鐘內裝填3枚飛彈)以及 HF60D 400HZ發電機組等組成。霍克系統的每個發射架可載3枚飛彈,操作手在戰鬥準備狀態才轉動發射架。當照射雷達鎖住目標後,就與照射雷達天線在方位和俯仰上隨動瞄準目標,同時通過轉塔控制組合使飛彈處於待髮狀態。收到發射命令後,選定1枚待發飛彈激活電源,啟動快速陀螺,使導引頭天線穩定地瞄準目標。
霍克飛彈通常以連為完整的作戰獨立單元進行火力配置,一個連有3套發射裝置,配置在離戰鬥地區前沿15~20公里地帶,約需一個100×200平方米的場地部署發射排的作戰設備。3套發射裝置呈底邊稍長的等腰三角型配置,相距大約60m。在戰鬥區前方多採用自行式霍克,後方可採用牽引式。每個連的間隔距離不超過20公里。
在作戰時,當發現目標並區分敵友之後,指揮官根據顯示選定要射擊的目標。收到發射指令後,選定待發飛彈並加電,導引頭天線穩定地瞄準目標,按照射雷達給出的前置碰撞點發射飛彈。在飛彈飛行過程中照射雷達始終跟蹤目標,飛彈對照射雷達的直射信號和目標的反射信號進行比較,不斷地修正航向,按比例導引規律飛向目標。當飛彈接近目標時,近炸(或觸發)引信引爆戰鬥部摧毀目標。當飛彈命中目標後,進行射擊效果判斷,決定下一枚飛彈的發射。
霍克飛彈系統的檢測與維修按美國陸軍的維護標準分為五級。一級維護為操作員預防性檢查。二級維護進行定期檢查,可更換失效的零組件。三級維護為連隊直接維護,包括組合設備的測試及修理。四級維護是對幾個飛彈營的總維護,具有專門維修功能。五級維護主要由廠家或具有大修能力的軍級修理所對雷達和支援設備進行檢修,對飛彈待髮狀態檢查和進行場地維護。實際上,從操作中看分共為三級,前三級維護都可以在連隊層次完成,而後面的兩級則分別需要防空飛彈群(旅)、軍(或集團軍)進行。這種維護體制比較合理,能夠分散、分擔各級的壓力,因此成為美軍陸基防空飛彈維護的樣板,後來的愛國者在設計時也參照了霍克飛彈的維護體制和標準。
但霍克飛彈仍是西方第一種能有效對付低空突防戰機的中程防空飛彈,使對方必須有反輻射飛彈之類的高技術武器先行攻擊才能有效壓制。美國軍方仍不斷用現代電子技術加以改進:首先是以數位化微電子技術取代模擬式系統,在脈衝搜尋雷達上加裝數位化移動目標指示器、加裝數位化傳輸鍵;其次在照射雷達上加裝光學追蹤系統,不但在日間可以提供操作員敵我識別之用,而且在對方進行電子干擾時,用不受干擾的光學系統保持目標追蹤,指揮照射雷達維持照射,增加電子抗干擾的性能。
美國陸軍及海軍陸戰隊的試驗發現,在先進雷達的指引下,霍克飛彈有能力擊落彈道飛彈,不過由於射高太低,其攔截目標只限於射程100公里的近程彈道飛彈,而這么近程的飛彈是打不到台灣本島的,對台灣反導能力沒有幫助。然而,這顯示霍克飛彈是有能力對付高超音速目標,台灣軍方認為,大陸第三代戰機攜帶反輻射飛彈進攻時,霍克飛彈應有能力將反輻射飛彈及載機同時擊落,霍克飛彈由於射程高達20-40公里,大陸若以蘇-30MKK戰鬥轟炸機攜帶Kh-31或雷射制導炸彈等中近程空對地武器進攻的話,並無法逃避防空飛彈的打擊,加上前面提到的有限多目標攻擊能力,在遠程防空火力不及的地帶,可用霍克導彈抵擋強度較低的進攻。
前面提到過,長白雷達在側方及後方只能依賴地形或掩體提供被動防禦,而且當飛彈打光後,正前方也暴露在對方火力面前,如果在附近重複部署霍克飛彈,可以協助其抵擋企圖攻擊的遠程戰機,或是在天弓飛彈失效時提供掩護,而且愛國者的火控雷達也能指揮霍克飛彈,增加MPQ-53雷達所能掌握的火力。
發展
霍克飛彈研製於1950年代初,由於當時電子技術還屬於電子管時代,因此性能很不穩定。因此美國於1964年開始研製霍克飛彈改進型。1969年小批量生產,1972年開始裝備部隊並陸續取代基本型。到70年代中期美國本土基本型全部退役。到目前共進行了5次重大改進,其改進情況如下。
第一次改進在1960年代末,主要是將基本型發展為改進型,主要對飛彈本身進行了4項大的改進:首先,受惠於美國空軍對響尾蛇空空飛彈進行固態化改進,雷錫恩公司將霍克飛彈的電子管電路換成固態電路,減小了電子器件的體積重量,為增加彈上燃料、提高射程留出了空間,並換裝了採用倒置接收機的導引頭,以提高靈敏度。同時,換裝了功率更大的發動機,擴大了作戰空域。由於前述的縮減電器元件空間,因此霍克改進型採用了更重的戰鬥部。加上當時美國在核彈小型化方面也取得了進展,霍克改進型首次具備了裝核戰鬥部的能力。
第二次改進是在1970年代末,亦稱霍克改型第一階段改進。主要有3項改進:換裝新型連續被波搜尋雷達( AN/MPQ48),提高雷達性能。而在AN/MPQ50型脈衝搜尋雷達上採用了當時剛實用化的一些抗干擾措施,如增加數字式動目標顯示設備,採用具有多個頻率點交替工作的參差脈衝重複頻率等,提高了雷達的抗干擾性能。而且,隨著美軍戰場C3I網路的建立,改進型霍克也在武器系統內部各車輛之間實行了美國陸軍戰術數據網路通信。
第三次改進是在1980年代中期,亦稱霍克改型第二階段改進。這次主要包括2項內容:首先是改進大功率照射雷達,簡化了檢修故障程式,平均無故障時間增加到300~400小時。其次為了增加在強電子干擾條件下對抗能力,增添了光學跟蹤系統,進一步提高了武器系統的抗干擾能力和作戰效能。
第四次改進在1980年代末期,亦稱霍克改型第三階段改進。這次改進此階段改進項目比較多,最主要的是採用了新技術來解決迎戰多目標問題。首先是改進連續波搜尋雷達,改變雷達的發射波形,使一次掃描就能測出目標距離、距離變化率和方位角,縮短了對低空近距尤其是機動目標的預報 時間,加裝傅立葉快速變換的數字式信號處理器,用以將目標都卜勒效應進行數位化處理,再提供給微型計算機,這樣可完成原來由自動數據處理器和信息協調中心所進行的多目標處理,為取消信息協調中心提供了技術基礎。此外,在大功率照射雷達上增加了“低空同時攻擊目標”(LASHE)作戰方式,使武器系統具備低空攔截多目標的能力,增加了火力。目標一旦出現,即可自動或手控轉入“低空同時攻擊目標”作戰狀態,能分辨波束內的多個目標,並選擇威脅最大的目標予以攻擊。三階段改進型的照射雷達可直接發射廣角扇形波束,涵蓋低高度大範圍空域,可一次發射3枚飛彈,分別自行導向目標。對付低空入侵機群時,可以一次攻擊敵多機編隊,以免敵機企圖用先導機作為吸引火力的“飛靶”,掩護其他戰機突防。一個擁有兩個照射雷達的霍克飛彈連可同時攻擊6個目標,在理想情況下可攻擊12-18架。
此外,為了提高飛彈連的機動性,第三階段改進中減少了地面設備和車輛,以連指揮站代替連控制中心,取消了測距雷達和信息協調中心,使車輛總數減少到14輛。同時改變了連編制,霍克火力單元採用三種編制,即突擊排,加強突擊排和飛彈連。
第五次改進在1990年代初期,為保證霍克系統在1990年代的有效性,美國又制訂了一個改進計畫,重點是進一步提高武器系統的機動性和自動化程度。內容有:
採用可一車三用的新型裝填運輸車,同時兼作運輸、牽引和裝填飛彈,車上還可運載一組(三聯裝)備份飛彈。同時也改進了發射架,使發射架不用卸下飛彈就能夠帶著飛彈行軍,減少了以往從戰鬥轉入行軍狀態時的煩瑣操作。另外將架上的所有電子管電路換成一台數字式微型處理機,縮短作戰部署時間和改善飛彈發射計算能力。同時也大大減輕了維護壓力。
為了更好的保證武器系統在全天候和晝夜間自動精確地定位。雷錫恩公司在雷達車和發射架上安裝了由指北陀螺儀和數字計算機組成的定位儀,使陣地勘測定位自動化,縮短了強占陣地後轉入戰鬥的準備時間。
在雷達方面,新霍克系統採用了頻率捷變連續波搜尋雷達,這是一種多功能三坐標連續波搜尋雷達,方位為360度機械掃描,俯仰為90度電子掃描,能覆蓋霍克飛彈全部作戰空域,具有邊搜尋邊跟蹤的能力,由於該雷達旁瓣低、截獲機率低,還能用來對付反輻射飛彈。
隨著美軍C3I系統的不斷完善,霍克系統與愛國者飛彈系統實現了聯網,改變軟體,使兩系統之間可以進行數據交換,可由愛國者飛彈的信息協調中心控制霍克飛彈進行射擊,使之具有低空反戰術彈道飛彈的能力。按照美國的計畫,本來還將霍克地對空飛彈武器系統改成完全自行式的,預計在發射車上設定10個發射筒,裝10枚飛彈。但後因經費限制而落空。
經多年改進,霍克系統的抗干擾能力已有很大提高,作戰能力也有很大的提高,已成為90年代有效的中程、中低空防空武器。預計2010年以後霍克飛彈仍是有效的武器系統。預計2010年以後霍克飛彈仍是有效的武器系統。
技術指標
對付目標:<2馬赫的中低空飛機,改進型還可對付巡航飛彈、地對地飛彈和反輻射飛彈。
作戰距離:高空目標最大32-40公里,最小2-1.5公里;低空目標最大16-20公里,最小3.5-2.5公里
作戰高度:最大13.7-17.7公里,最小 60米
殺傷機率:80%/> 80%
反應時間:16-20秒/26-34秒
制導體制:全程半主動尋的
發射方式:三聯裝傾斜發射
抗干擾措:施恆虛警、動目標顯示、多頻率及光學輔助跟蹤手段(改進型)
系統機動性:飛彈連的全部設備需23輛越野車裝運或拖曳,亦可由21架C-124 或24架C-130B型運輸機空運,展開時間不超過45分鐘,撤收時間不超過30分鐘
彈長:5.08米
彈徑:370毫米
翼展:1.19米
發射質量:584/627.3公斤
最大速度:2.5/2.7馬赫
機動能力:15g
戰鬥部:破片殺傷式戰鬥部,質量約50公斤,改進型採用連桿式殺傷戰鬥部,質量約75公斤,或核戰鬥部引 信無線電近炸引信或觸發引信動力裝置1台M22E8型單室雙推力固體火箭發動機,改進型採用Mll2型雙推力固體火箭發動機。
部署情況
現在,該系統已在很多國家部署,其中包括美國、比利時、丹麥、法國、德國、希臘、義大利、荷蘭、挪威、日本、埃及、約旦、以色列、科威特、葡萄牙、西班牙、瑞典、沙烏地阿拉伯、新加坡、韓國、阿拉伯聯合酋長國以及中國台灣地區等。台灣擁有霍克/霍克改進地空飛彈近1000枚和3聯裝發射架約100部。在陸軍部隊編制了4個霍克飛彈營,是台灣目前現役主力中程地空飛彈。