潜艇和战机的结合

2017-07-07 19:55王笑梦高艺敏
兵器 2017年6期
关键词:机库波音公司核潜艇

王笑梦+高艺敏

冷战时期的苏联载机登陆潜艇

但随着二战的结束,“水下航母”的设计思想被美苏所继承,开始了一系列方案的设计。由于这些都是图纸上的计划,所以只能说是一场“水下航母梦”!

苏联在二战后一段时间里痴迷于大型登陆潜艇的研制,这要追溯到二战时期的塞瓦斯托波尔保卫战。为了给被克里米亚半岛运送给养,苏联黑海舰队不得不动用潜艇将武器弹药运进塞瓦斯托波尔要塞。为此,斯大林专门指示有关部门建造运输潜艇,以解燃眉之急。当时提出了一个“607工程”方案,可以运送250~300吨货物,還可以在4个压水舱中装载110吨燃油。随着战局的好转,“607工程”并没有实际建造。

战争结束后,斯大林掀起了“大海军”建设热潮。为了向美国隐秘地运送兵员装备,苏联海军再次掀起了登陆潜艇的研制热潮。自冷战开始,美国就在苏联周边建立了网络化的空军基地进行包围围堵。这些基地位于挪威、英国、意大利、土耳其、日本等国。反过来,苏联没有军事基地在美国附近,因此要执行报复性攻击只能从苏联自身领土上出发,而最短的路径就是飞跃北极。但即使是这样,上世纪40年代末的飞机作战半径也不足以完成任务。

1948年,第18中央设计局提出了“621工程”,这是一种大型登陆潜艇设计方案,又叫“特别任务舰”项目。这种潜艇内部有2层车辆甲板,可运载一个步兵营745名全副武装的士兵,外加10辆中型坦克、12辆卡车。潜艇的首部可以打开,坦克装甲车辆通过首跳板上陆作战。“621工程”还能够为登陆部队运送弹药、燃料和食品等补给。此外,该艇的指挥塔围壳设计得比较靠后,比“台风”级核潜艇的指挥塔位置还靠后。围壳后部是一座双联装57毫米舰炮,前部为一座双联装25毫米机关炮,用于防空。在指挥塔前方有一个长条形的机库,可以装载3架可以折叠机翼的拉-11战斗机。与之前各国的潜艇载机不同,苏联人没有费事专门研制什么水上飞机,直接将陆基的战斗机装了进来。为了保障其起飞,专门将潜艇指挥塔围壳设置在后部,而将前方空出很长的空间设置滑跃跑道,并在跑道上设计了用于飞机起飞的弹射器,可以帮助飞机滑跃起飞。

“621工程”的主要设计目的是通过北极海域,攻击位于阿拉斯加、格陵兰岛等地区的美国雷达站、战略轰炸机基地。在那个潜艇用核动力还没有发明的年代。为推进“621工程”这样的庞然大物,苏联人采用了独特的蒸汽轮机和电动机混合推进,也就是说在水面上该艇使用蒸汽轮机推进,并为电动机充电,而在水下则使用电动机进行隐蔽航行。该艇中有16组巨大的蓄电池,采用4轴推进,以确保其水下航速。

为满足登陆作战和航空作业需要,苏联人将“621工程”设计成拥有5个独立耐压壳的巨大潜艇,要知道即使是“台风”级战略核潜艇也只有3个耐压壳。其中以艇体中轴为界前后串联了2个耐压壳,分别布置登陆舱室和动力舱室,登陆舱中拥有强力的通风系统,以排除坦克装甲车辆启动后的废气。中央艇体两侧各有1个耐压壳用于布置压载水舱,另外1个耐压壳位于艇体上方用于布置机库。潜艇中还有4人一个的舱室,用于水兵居住。包括厕所、电炉和冰柜等生活设施也在设计师的考虑之下。而在登陆之前,还有专门的潜水员需要提前出舱隐蔽上岸为潜艇选择登陆位置,并排除登陆障碍。然后就等着这种庞大的巨兽从北冰洋的厚重冰层中破冰而出,气势汹汹地压上阿拉斯加的滩头。

“621工程”获得了克里姆林宫的青睐,进入工程论证阶段。但斯大林去世后,该项目也伴随着“大舰队”计划被继任者赫鲁晓夫叫停。虽然后来苏联又提出了一系列登陆潜艇的设计方案,包括比“台风”级核潜艇都要大的“748工程”潜艇等,但那些都只是纯粹的登陆潜艇,再无证据证明苏联人有发展过专门的载机潜艇。

不过,虽然苏联人自己没有披露有什么载机潜艇计划,但美国人不这么想。一直“料敌从宽”(其实是想向国会多要军费)的美军始终认为苏联人会驾驶轰炸机从海底飞出,带着原子弹来轰炸美国本土。1953年,兰德公司提出一个报告,称苏联能在潜艇上携带并发射类似于F-86H的超音速喷气式战斗轰炸机,每架飞机可以携带一枚约4万吨当量的原子弹,对距海岸800千米的目标进行核攻击。兰德公司称,这种小型高速战斗轰炸机很难发现和拦截,美国本土和海外有39个配备核轰炸机的战略空军基地都在这种载机潜艇的攻击范围内。如果苏联人把攻击机的航程提高到1300千米,那么剩下的8个战略空军基地也在打击范围内了。

兰德公司警告说,凭借这种攻击方式,苏联人能在一次突袭中摧毁美国全部的B-36重型核轰炸机和大约76%的B-47中型核轰炸机,即便美国能得到一个小时的预警时间。也不过仅仅使中型轰炸机的损失从76%降到73%而已。

从兰德公司的分析来看,美国人认为苏联会将与F-86H战斗机类似的米格-15bis型战斗机部署到潜艇上。该机拥有750千米的作战半径,基本达到兰德公司的预想。当然,兰德公司的报告也只是当时“苏联威胁论”的一种表现,并不具有真实的意义。

到了后来冷战高潮期,苏联雅克-36/38垂直起降战斗机出现在世人眼中,美国又惊呼苏联人可能将垂直起降战斗机部署到核潜艇上来袭击美国本土。但是想想雅克-38那只有240千米的可怜作战半径,以及低得不行的载荷,用雅克-38来扔核弹攻击美国其实只是空谈。

苏联解体后,俄罗斯还曾经曝光过一艘载机潜艇模型。从模型上看这是一艘“奥斯卡”级巡航导弹核潜艇,但在其后部的艇身上铺上了飞行甲板,一侧保留了数具SS-N-19反舰导弹发射筒。另外还有大量近防炮。最有意思的是在指挥塔围壳后面有一个机库出入口,一架折叠机翼的苏-33舰载战斗机从中露出身影。但是不管怎么看,这艘所谓的苏联时代载机潜艇模型都不像是一件认真研制的兵器,更像是模型爱好者超改的臆想作品而已。

美国道格拉斯公司的努力

二战后,美国将“伊-400”、“伊-401”以及“伊-14”号载机潜艇作为战利品拉回了国,进行了深入的研究,获得了详尽的资料。但是总体上来说,美国此时对载机潜艇并不感冒,因为这与美国海军对潜艇的应用并不合拍。而强大的美国航母战斗群也不需要几架潜载小水上飞机去锦上添花。

1949年8月29日,苏联第一颗原子弹成功爆炸,成為继美国后第二个拥有核武器的国家,人类也进入了核竞争的世界。而在1947年,随着丘吉尔的铁幕演说,冷战已经悄然拉开帷幕。在核战争的时代,美国海军突发发现自己强大的航母战斗群很可能成为苏联核突击的牺牲品。而比基尼岛的核试验更证明了在核武器明确传统舰艇是多么的不堪一击。如何将自己的优势海军航空兵隐藏起来,不让苏联人发现呢?这时候有人想起了日本人的载机潜艇,于是核时代的载机潜艇研制工作也在美国开始了。

早在二战结束,美国从德国获得了V-1巡航导弹的技术,在此基础上,美国海军仿制了自己的“天狮星”型巡航导弹,可以装备一枚W5型核弹头,当量4~5万吨,主要对敌方城市和陆上战略目标进行核打击。在此基础上又改进研制了“天狮星”Ⅱ型巡航导弹,装备W27核弹头,当量达到百万吨级。为了发射“天狮星”Ⅱ巡航导弹,美国海军于上世纪50年代中期建造了2艘专用的“灰鲸”级巡航导弹潜艇。而随着核动力在“鹦鹉螺”号和“海狼”号上的成功试验,证明了潜艇核动力的技术可靠性和突出优点。于是美国海军决定再建造一艘用于发射“天狮星”Ⅱ巡航导弹的核潜艇,被命名为“大比目鱼”号。该艇1959年1月9日下水,1960年1月4日服役。该艇水面排水量3845吨,水下排水量4895吨,长106.7米,宽8.8米,吃水6.1米。该艇首部有一个大型弹库,可以存放两枚犹如小飞机一般的“天狮星”Ⅱ巡航导弹,潜艇上浮后从导弹库中将导弹拖出置于发射架上,再把发射架调整到适当角度后发射,看上去就像是发射小飞机。

“灰鲸”级和“大比目鱼”号的入役让载机潜艇的支持者看到了希望。在F2Y“海标枪”水上喷气式战斗机研制过程中,就有将“灰鲸”级潜艇改造成载机潜艇的设想。而道格拉斯飞机公司的著名设计师海涅曼也设计了一系列艇载飞机方案,以装备到“大比目鱼”号上。海涅曼是道格拉斯公司的首席设计师,他一生研制过20余种海军战机,包括二战中著名的SBD“无畏”俯冲轰炸机、A-20/26轻型轰炸机、A-1“天袭者”攻击机以及喷气机时代的A-3“空中战士”重型攻击机、A-4“天鹰”攻击机、F3D“空中骑士”夜间战斗机、F4D“空中闪光”舰载战斗机。

不过他提出的这个艇载战机方案却没有多少亮点,还是沿用日本载机潜艇的设计思路,即搭载水上飞机弹射起飞,再水上着陆,吊杆吊回机库,只是飞机由活塞螺旋桨飞机变成了涡轮喷气飞机。这种飞机被命名为道格拉斯640型,采用涡喷发动机,设计上可以跨音速。道格拉斯640战斗机造型圆滚滚地,采用两侧背部进气道,机头、机翼和尾翼都设计成可拆卸的,可以像“天狮星”导弹一样放入“大比目鱼”号核潜艇的弹库中。起飞时,将飞机拉出机库进行组装,再把飞机安放到导弹发射导轨上,由飞机腹部下吊挂的助推火箭进行零距离起飞。返回后在水上降落并用潜艇上的伸缩式起重机进行回收,为了能够让这种喷气式战机在海上降落,在战机腹部安装了一对可以收放的滑轨,以确保战机安全入海。

显然,道格拉斯640战斗机只是喷气式的“晴岚”,这种新瓶装旧酒的方案不可能得到美国海军的认可。道格拉斯公司的方案很快被否决了,道格拉斯640战斗机也只到达过工程研制和模型制作阶段。

波音公司的潜水航母

道格拉斯公司的潜艇载机项目被否决后,美国海军航空局随后提出了一个新的计划书,要求各公司设计新的飞机和可以有效运用这些飞机的潜艇,这就是“飞毯计划”。波音公司参加了该项目。不同于道格拉斯公司以“大比目鱼”号为原型潜艇的设计方案,雄心勃勃的波音公司将此作为进军船舶设计领域的一次机会,不但提出了潜艇载机的方案,还认为应该设计建造全新的载机潜艇。这就是作为飞机设计大佬的波音公司历史上罕见的潜艇设计方案——AN-1和AN-2。

波音公司对载机潜艇进行了大量可行性研究,包括采用“大比目鱼”号核潜艇的机库设计和放大的艇体线型设计,采用“长尾鲨”攻击核潜艇的S5W压水堆核反应堆等。在此基础上形成了一个AN-1核动力“潜水航母”方案。这是一艘水面排水量9260吨,长152米的核动力潜艇,大于当时美国的任何潜艇,包括当时在建的116米长的“北极星”弹道导弹核潜艇。AN-1潜艇在其艇体内设计了两个机库,可以携带8架战斗机。

最初为AN-1潜艇配套的战斗机并非波音公司自己的型号,因为此时的波音公司专注于大型战略轰炸机的研制,在小型喷气式战斗机方面却没有过多涉及。波音公司找到了专门为海军设计战斗机的格鲁曼公司,选择了格鲁曼F11F“虎”式喷气式舰载战斗机,并在“灰鲸”号常规动力巡航导弹潜艇上做了可行性研究。与“大比目鱼”核潜艇一样,“灰鲸”号也拥有2个“天狮星”Ⅱ导弹库,波音的设计人员们将两架折叠了机翼的F11F战斗机装进弹库。

在AN-1的设计中,8架战斗机将倾斜放置在潜艇机库中的导轨上,这种机库由“天狮星”Ⅱ导弹库改进而成。当飞机起飞时,飞行员首先跨入机舱,导轨随后起竖并伸出艇体,此时战斗机与水平面成90°角垂直立于艇体甲板上,就像一枚待发的弹道导弹,战机靠自身动力和助推火箭起飞。

F11F“虎”式战斗机是一种早期的超音速舰载战斗机,最大飞行速度马赫数1,武器是4门安装在进气口下部边缘的 20 毫米机炮和翼下挂架携带的4枚AIM-9“响尾蛇”红外制导空空导弹。由于当时海军要求所有的作战飞机都具备空中加油能力,该机在机头处加装了可部分收放的空中加油探管。这种战斗机难以满足波音公司的设想,随着计划的进一步发展,波音公司提出了3倍音速艇载战斗机的要求,并选择了当时还处于开发阶段的共和公司XF-103高超音速截击机。为应对苏联即将大量服役的新型轰炸机形成的威胁,美国空军认为当时已经服役的F-86D、F-89以及F-94截击机仅具有亚音速飞行能力,完全不能满足截击作战要求,需要一种高空高速截击机。为此,共和公司开发了XF-103高速截击机。

XF-103机身外型极为流线形,没有任何传统飞机突起的部分,包括座舱罩在内都位于机身内部。这种适合超音速飞行的外形显得非常紧凑,也便于安装在潜艇的机库中。XF-103機翼为中单翼,采用三角翼形,水平尾翼位于垂直安定面的根部下方比主翼略低的位置,以避开主翼后缘气流对控制与稳定性的影响。进气口位于机腹,外型为长方形,下缘向前突出,使得正面与迎风方向有一个斜角,突出的下唇产生斜震波将进入进气口的气流减速。XF-103采用内置弹舱结构,弹舱分别位于机身两侧,与进气口错开,避免任何火箭或者是导弹发射的废气器入进气道导致发动机运作不顺或者是熄火的危险。弹舱内可以携带6枚GAR-3“猎鹰”空空导弹与36枚无控制火箭。其中“猎鹰”空对空导弹还拥有装备核弹头的AIM-26A“核猎鹰”子型号,由装在机鼻的雷达控制。此外,该机还能够携带NOTS Hopi空对地核火箭进行对地攻击,该火箭拥有一个6~40万吨当量的W50核弹头。

XF-103战斗机在VN-1潜艇上也采用垂直发射式的起飞模式,波音公司宣称“这里不存在(通常意义上的)甲板运作”,因为每个机库自带动力系统和发射导轨,进一步缩短了起飞准备时间。带着战斗机的导轨起竖后,发射导轨围绕轴心向外旋转90°,将战斗机转向潜艇甲板的外侧,悬挂在舷外,这样在发射的时候助推器和战斗机发动机的尾焰就会排到海上,尽量减少对船体的灼伤。飞机发射后,导轨就会收回机库。波音公司估计作战时,潜艇上浮到发射装备完毕估计在7~8分钟,而一次性发射4架XF-103战斗机大约需要5分钟,发射所有的8架战斗机大约需要9分钟。在海况不好的情况下,VN-1潜艇也能够在18分钟内将8架战斗机全部发射出去。XF-103战斗机降落的时候则采用独特的“钩-索”拦阻系统降落在潜艇上,如果飞机在海上降落,则可用起重机将飞机吊回潜艇。

VN-1核潜艇共有艇员163人,其中包括10名飞行员(2名后备飞行员)和4名地勤工程人员。潜艇自持力90天。潜艇采用成熟的S5W反应堆,两轴功率达到1.5万马力(11032.48千瓦),水下最大速度能够达到16节,最大潜深200米,保持“大比目鱼”号的水平。除了飞机外,潜艇还安装了4具533毫米鱼雷发射管作为自卫武器。

与AN-1项目同时发展的还有AN-2核潜艇项目。AN-2采用与AN-1类似的艇型,但与AN-1潜艇水平倾斜布置机库,起飞时在将导轨起竖的方式不同,AN-2采用了弹道导弹一样的垂直存储和发射方式。AN-2潜艇的前部艇体内一排布置了8个巨大的发射筒,战斗机平时就垂直悬挂在发射筒内的导轨上,这样就可以减少AN-1布置水平机库带来的空间浪费,节省的空间和重量可以携带更多的燃料和补给以利于多次作战。

为AN-2潜艇配置的是一种叫做“飞毯”的垂直发射战斗机,这正是美国海军航空局“飞毯计划”的最终形态。该型战机外形与同期发展的SSM-A-2/ XSM-64 “那伐鹤”超音速战略核巡航导弹非常像,采用独特的鸭式布局,在驾驶舱前的机头部分有一对三角鸭翼,主翼为翼展很小的一对三角上单翼,垂直尾翼呈不规则四边形,尾翼在机体下方。该机采用三台涡轮喷气发动机,呈品字型布局,其中中心发动机位于机体上方,该发动机的进气道类似于XF-103战斗机,采用机腹进气,不过进气道口呈半圆形,带有可调式中心锥,适合进行超音速飞行。两侧发动机呈短舱形式紧贴机体两侧,采用肋部进气道,进气道是圆形。三台发动机同时作用,可以使战斗机达到马赫数3~5飞行速度,而发动机品字布局的下方中央机体有一个挂点,可以携带副油箱或核炸弹。在AN-2潜艇发射时,“飞毯”战斗机尾部会串联安装一个大型火箭助推器,将飞机向弹道导弹一样发射出去。

除了道格拉斯公司和波音公司外,通用动力公司也进行过“潜水航母”的设计。但是“潜水航母”的反对者质疑这些航空公司设计的潜艇完全脱离现实基础,而且他们也没有潜艇设计经验。海军真正需要的是更多的“北极星”导弹核潜艇和攻击核潜艇。海军最终对潜水空母又一次失去兴趣。在其后的岁月中,还出现过一些天马行空的“潜水航母”设计或方案,但最终都没有能够实现,而无人机出现后,使用潜艇发射无人机却成为可能,这似乎是“潜水航母”的发展方向(全文完)。

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