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对付苏联的核武器威胁:冷战时期的北美防空系统

巨浪 2016-12-27 09:59:09

对付苏联的核武器威胁:冷战时期的北美防空系统

在第二次世界大战结束之后,美军装备了大量的中口径和大口径防空炮以及小口径高射速防空炮和12.7毫米高射机枪。到了1947年,美军大约有一半的90毫米和120毫米高炮将被淘汰。承担要地防空和野战防空的高炮被大量的送入基地仓库中,甚至有的被封存。大口径高炮大部分被放到海边,尤其是美军的主要海军港口以及基地。此外,空军的战斗机也会出现数目减少的状况,尤其是即将淘汰的大量的螺旋桨战斗机。在铁幕彼端的苏联,也是一样的状况,到50年代中期才装备了能够飞到北美大陆进行轰炸的轰炸机,而且是单程飞行。

进入冷战之后,核武器为代表的军备竞赛就开始了。1952年11月1日,美国试爆了首枚热核武器装置。过了8个月之后,苏联就试验了RDS-6S氢弹。与之前实验装置相比,美国的氢弹实验装置的高度相当于2层楼,这是已经达到了实战级别热核武器。

到了50年代中期,尽管美国在核武器和航母的数量上有所提高。但是苏联能抵达美国本土的远程轰炸机的数量也增加了不少。到1955年底,苏联开始装备M-4远程轰炸机(总设计师为V.M.图波列夫),之后就装备了3M轰炸机和著名的图-95“熊”式轰炸机。这些飞机使得苏联开始具备飞到北美大陆执行核打击和核反击的能力,自然也就成了美国政府不能忽视的威胁。众所周知,如果想从亚欧大陆飞到北美洲,最短的航线必然要经过北极点,沿途的防御边界非常短。

首批加拿大空军的CF-100战斗机服役到上世纪60年代,之后被F-101B“巫毒”战斗机取代。但是,这并不代表CF-100战斗机被完全取代,加拿大空军的CF-100战斗机一直服役到上世纪70年代。

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在阿拉斯加、格陵兰岛和加拿大东北部,这几个苏联轰炸机可能突破的位置建立了DEW线(属于“力量屏障”项目)——由固定雷达站、防空导弹指挥部和无线电中继站组成的通信线路。除了雷达站用来发现空中目标外,还建立了几个导弹预警雷达站。

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为了对抗50年代中期苏联轰炸机的威胁,美国曾经建立了“力量屏障”用来应对。“力量屏障”的实际内容就是在沿海地带架设警戒雷达、执行雷达警戒任务传播和ZPG-2W与ZPG-3W警戒气球。“力量屏障”部署区域是美国的大西洋和太平洋海岸,主要任务是对即将接近北美的苏联轰炸机进行早期的预警。“力量屏障”除了之前提到的警戒雷达和气球外,还有之前提到的部署在阿拉斯加、加拿大和格陵兰岛的DEW线。

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美国海军在二战时期就已经开始用舰载防空雷达对来袭的日本飞机进行警戒。到了40年代末到50年代初,二战时期的“自由”级运输舰和“杠杆”级驱逐舰都进行了改装,安装了舰载雷达,安装的型号有AN/SPS-17、AN/SPS-26、AN/SPS-39和AN/SPS-42,探测距离为170-350公里。在作战中,这些舰艇将会独自开展数百公里范围内的搜索,并且很容易受到敌方飞机和潜艇的突然袭击。即便如此,依然存在漏洞,尤其是中远程的警戒上。为此,美军通过了Migraine计划。该计划的内容是将雷达安装在常规动力潜艇(柴电动力)上。之所这样做,是因为潜艇的雷达可以发现水下的敌人。

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除了改装战时的潜艇外,美国海军还接收了两艘新的柴电动力潜艇,分别是“旗鱼”号潜艇(SSR-572)和“鲑鱼”号潜艇(SSR-573)。但是,柴电动力潜艇受制其动力机制,不能长时间在水下高速行驶。这样导致其很难和高航速行驶的水面舰艇编队一起行动。因此,美海军提出了几种解决方案,其中之一就是采用核动力。1954年9月30日,美国海军同时也是人类史上第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号潜艇(SSRN-586)进入美国海军服役。

服役之后,“鹦鹉螺”号潜艇安装了AN/SPS-26雷达的控制和操作设备,可以在170公里的距离上发现苏联轰炸机。但是,更为先进的预警机(远程雷达探测机,ДРЛО-дальнеерадиолокационноеобнаружение)出现之后,潜艇的安装雷达的方案就被放弃了。

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1958年,E-1“追踪者”预警机开始装备部队。该机以舰载运输机C-1为基础研发。E-1“追踪者”预警机内部可以容纳2名雷达操作员和两名飞行员。此外,该机不能自动进行数据传输工作。,

E-1“跟踪者”预警机的探测距离为180千米,在上世纪50年代里,这个水平并不差。虽然E-1预警机进入了舰载机部队中服役,但是其性能并不理想。因此,美国海军仅从格鲁曼公司购买了88架E-1“追踪者”预警机。在实际使用中,E-1截获了目标信息之后,不能通过无线电语音直接将信息传给飞行控制官员和防空部队指挥官。除此之外,“追踪者”预警机在对地探测和滞空时间也并不让海军感到满意。因此,在那个年代里。但凡出现远程防空预警的演习中,美军的EC-121“狱警星”预警机会出现的时候更多。EC-121“狱警星”是在C-121

“运输星”的基础上研发而成,其客机型号则是L-1049“星座”客机。

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EC-121同C-121相比,最大的变化在于机身下部安装了用于探测的机载雷达,而机身内部则安装了多种设备,可容纳18-26人执行任务。根据要求,该机安装了如下型号的雷达,分别是APS-20、APS-45、AN/APS-95和AN/APS-103。在服役之后进行改进,能够从地面防空部队和电子信息站接受信息。并且加装了AN/ALQ-124电子干扰机。EC-121的机载设备也在进行不断的改进。例如加装了AN/APS-103雷达,加装了AN/APS-103雷达之后的EC-121被称为EC-121Q。对地面目标的探测性能也有所提升。根据美军的数据,在空中可以在400千米的基础上活下来的也就是你这类的人。而当时苏联装备的图-4(B-29的苏联仿制品)在使用AN/APS-95雷达之后,能在400千米的距离上发现我们。

在设计阶段,EC-121的设计师们就将乘员的工作环境的舒适性考虑在内,并且能确保机载电子设备的超高频电磁波电磁辐射不对乘员产生任何负面影响。EC-121预警机可以在4000-7000米的高度上巡逻12个小时,有时其飞行时间可以达到20小时。生产时间则是1953年-1958年,共5年。根据美国方面的数据,共有232架EC-121预警机在美国海军和空军中服役到70年代末期。

除了“力量屏障”项目和DEW线在美国和加拿大境内建立了大量的地面雷达站和无线电通信站外。还在5个战略区域建立了24个大功率雷达站,东北方向是芝加哥—底特律,西部方向则是西雅图—旧金山。

然而,在苏联不断进行各种核试验的时候,美国也在建设374个雷达站和14个防空作战指挥中心。所有的防空雷达站、大型预警机和舰载防空警戒雷达都会自动连接到SAGE(SAGE的主体是一台大型计算机,从50年代一直服役到80年代,全称为SemiAutomaticGroundEnvironment)——半自动地面防空系统,其重要构成就是能够半自动地协调和指挥所有作战单位的地面计算机。根据美国防空系统的方案,从雷达站到入侵机的信息会传输到区域作战中心,然后再传送到拦截单位。也就是说,一旦入侵机被发现,上面的过程就会自动连接到SAGE。数据中心会承担引导工作,将雷达的数据传给区域指挥中心然后传给飞行员。同样,北美防空指挥中心也会将入侵机的数据和坐标传给区域指挥中心,并且全面协调和指挥行动。

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美国的第一套雷达系统是在美国本土部署的,AN/CPS-5和AN/TPS1B/1D雷达曾经参加过二战。随后,美国在加拿大部署的雷达有AN/FPS-3,AN/FPS-8和AN/FPS-20这些雷达能够探测到200公里左右的目标。

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对于低空突袭的苏联轰炸机,在其可能出现的空域部署了AN/FPS-14和AN/FPS-18雷达。为了确定其飞行的高度和目标距离,防空导弹系统依旧使用旧的雷达:AN/FPS-6、AN/MPS-14和AN/FPS-90雷达。

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在上世纪50年代,美国和加拿大境内部署了大量的截击机(现在统称为战斗机)以用来拦截苏联轰炸机。为了保证北美境内的空域安全,在1951年就已经有大约900架截击机执行防控拦截任务,目标旨在苏联的战略轰炸机。除了有专门的截击机执行拦截苏联战略轰炸机的任务外,大量的海军和空军的战斗机也会执行此类任务。但是,海军的舰载机和空军的战术飞机的机载设备的自动化程度不高。因此,在增加战斗机的同时,美加两国也同意部署地空导弹系统。

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最早执行截击任务战斗机是F-86D“佩刀”、F-89D“天蝎”和F-94“星火”,他们的目标就是入侵的苏联战略轰炸机。

为了能够使截击机能及早地发现入侵的苏联轰炸机,美军开始为其截击机大量的配备了机载雷达。最早用来攻击轰炸机的武器主要是Mk.4型FFAR(Mk4Folding-FinAerialRocket)无制导空空火箭,绰号为“巨鼠(MightyMouse)”。在上世纪40年代末,有这样一种观点,用大量的无制导火箭弹可以击落敌方轰炸机,在其进入己方的防空警备区之前就能完成截击任务。在二战时期,德国空军的Me-262战斗机装备的55毫米R4M无制导火箭弹用来打击大型轰炸机,就取得了非常有成效的战果。当时执行截击任务的F-102超音速截击机和加拿大空军的CF-102战斗机就都装备了Mk.4型FFAR火箭弹。

但是,对于装备喷气式发动机的轰炸机来说,有了更快的飞行速度。这样的话,空空火箭弹就不是最有效的武器。虽然70毫米的无制导火箭弹散射对轰炸机的打击效果非常好,24枚70毫米火箭弹在其极限射程上的散布与当时苏联轰炸机装备的AM-23型23毫米机关炮的散布水平相同,相当于一个足球场那么大。

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因此,美空军开始寻求其他该类型的武器装备来替代空空火箭弹。在上世纪50年代末期,美军装备了AIR-2A“妖精”空空核火箭。其核战斗部的爆炸当量相当于1.25千吨的TNT炸药,射程为10千米。尽管其射程不高,但是其高可靠性和抗干扰性却非常高。

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1956年,第一架使用AIR-2A“妖精”火箭作战的F-89“蝎子”战斗机推出。到1957年底美军开始装备F-89“蝎子”战斗机。AIR-2“妖精”空空核火箭采用遥控起爆的方式进行作战,在火箭弹发射之后,起爆程序就开始启动。火箭弹会在距离入侵轰炸机500米范围内起爆,可以轻易摧毁任何入侵的大型轰炸机。在发现目标之后,战机会对目标数据进行精确的计算,保证火箭能准确击毁目标。

除了AIR-2“妖精”空空核火箭外,美军从1956年开始装备AIM-4“猎鹰”空空导弹,该型导弹可以在9-11千米的距离上发射。制导方式分为2种,分别是半主动雷达制导和红外制导方式,产量为40000枚导弹。根据官方资料,美空军到1988年开始拆除F-106战斗机上的“猎鹰”导弹发射装置。

AIM-26“猎鹰”导弹除了列装常规的杀爆弹头外,还装有核弹头。而研发和装备这种发射装置的同时,美军更希望装备配有半主动雷达制导的导弹,这样能够更容易的击毁从北方入侵的轰炸机。AIM-26“猎鹰”导弹是在AIM-4“猎鹰”导弹的基础上设计的,尺寸几乎相同。在换装发动机之后,其射程达到了16千米。核弹头的种类23千克,W-54核弹头的爆炸当量相当于0.25千吨。

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在上世纪40末至50年代初,加拿大空军在装备CF-100“卡努科”截击机之前一直尝试研发自己的截击机。1953年,CF-100“卡努科”截击机进入加拿大空军服役,加拿大空军共装备了600架该型截击机并且加装了APG-40机载雷达(最早是加装的APG-33机载雷达)。而用来打击敌方的无制导空空火箭弹则是挂载在翼尖,而该型战斗机的固定武器为M3型12.7毫米航空机枪(部分型号没有安装航空机枪)。加拿大空军的CF-100“卡努科”战斗机在60年代开始被美国F-101“巫毒”战斗机开始取代,虽然是被F-101取代,但是CF-100战斗机加拿大空军中一直服役到70年代。

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随后装备的F-101“巫毒”战斗机,因为其可以使用AIR-2“妖精”空空核火箭会违反加拿大境内的无核武器部署的状态。因此,在美国的控制下,美国同加拿大达成了关于使用核弹头的协议。虽然如此,但是现在依然不确定加拿大飞行员如何使用AIR-2“妖精”空空核火箭执行巡逻任务和进行相关科目的训练,是在什么条件下进行训练,又是受到什么样的限制。除了在截击机和雷达方面投入了巨资研发外,地空导弹的研发和改进也花费了大量的资金。

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在1953年,首套MIM-3“耐基-阿贾克斯”地空导弹系统开始部署在美国的经济、政治中心周围以及军事设施周围。虽然开始部署防空导弹,但是在某些导弹阵地附近依然部署了90毫米和120毫米高炮。

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MIM-3“耐基-阿贾克斯”防空导弹由2级构成,第1级采用了固体燃料发动机,第二级则采用了液体燃料发动机,导弹通过乘波制导的方式进行制导。“耐基-阿贾克斯”导弹的特点之一就是装备了3个高爆破片战斗部。第一个位于弹体的前部,重达5.44千克;第二个位于中部,重达81.2千克;第三个则位于后部,重达55.3千克。根据分析,采用这样的设计主要是为了增加弹头杀伤的命中率,提高破片的杀伤范围。“耐基-阿贾克斯”的射程约为48千米,可以攻击飞行高度达21000米,飞行速度为2.3米的目标。

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每一枚MIM-3“耐基-阿贾克斯”的发射连都有2部分人员组成:发射操作区,负责雷达探测和控制导弹以及导弹的瞄准和发射。另一部分人员则是发射技术保障区,包括维护发射装置,检查导弹以及灌注燃料和氧化剂。此外,在技术保障区,通常会有2-3枚待发弹和4-6套发射装置。但是如果负责大城市、海军基地和战略航空兵基地防控的则会配备更多,一般是16-24套发射装置。

MIM-3“耐基-阿贾克斯”防空导弹最早部署的时候,对阵地的工程方面的要求并不高。后来,为了防止空袭和核武器的打击,开始设计建造地下导弹储存设施。每个地下储存设施都可以储存12枚导弹,通过液压传动的方式将其运抵地面,而导弹在运抵地面之后,将由相关车辆运到发射架上,然后发射架起竖到85度。

为了确保区域防空指挥所对所辖空域内空情的及时掌握,AN/FPS-24和AN/FPS-26雷达的最高功率都达到了5兆瓦。原本天线都是安装在钢筋混凝土做成的开放底座上,后来因为气象的因素,换装了钢材。布置在制高点之后,AN/FPS-24和AN/FPS-26雷达的探测距离可达300-400千米。

尽管MIM-3“耐基-阿贾克斯”导弹的部署的数量较多(1953-1958年间,部署了超过100套),但是依然不能避免其较多的缺点。例如其机动性差,不能立即转移发射阵地。导弹之间缺乏信息沟通能力,导致其出现多枚导弹打击一个目标,继而造成资源浪费。这一缺陷后来由马丁公司研发的AN/FSG-1导弹管理系统弥补。能够对导弹进行协调,分配不同的导弹所要袭击的目标。

除了这些外,更大的问题就是火箭用的液体燃料和氧化剂具有较强的腐蚀性以及易爆的危险。因此,美军在上世纪60年代下半叶开始淘汰MIM-3“耐基-阿贾克斯”地空导弹。尽管装备的时间不长,但是从1952-1958年这6年间,贝尔电话实验室和道格拉斯飞机公司从1952-1958年期间共生产了13000多枚导弹。

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1958年,MIM-3“耐基-阿贾克斯”导弹的继任者MIM-14“耐基-大力神”防空导弹登上历史舞台。到了上世纪50年代后半叶,美国化学家成功地研发出适合用在地空导弹上的固体燃料。与此同时,苏联也有很快的进展,到了上世纪70年代,苏联的S-300P防空导弹开始使用固体燃料。

同“耐基-阿贾克斯”相比,“耐基-大力神”地空导弹系统的精度是之前的两倍,射程和射高也有所提高。具体的数据如下,射程由48千米提高到了130千米,射高则由21千米提高到了30千米。“耐基-大力神”地空导弹系统的重量和翼展也有所提高,并且采用了更加先进的雷达制导。但是,其基本的架构方案和作战方式依然相同。与苏联同时代的防空导弹S-25“金鹰”地空导弹一样都是只有一个通道,这就使得其只能在有限的时间和机会中击落敌方来袭的战机。同时,采用单通道的导弹可以通过改变阵地位置来增加其生存概率。

起初,“耐基-大力神”防空导弹的探测和作战模式与“耐基-阿贾克斯”相同,都是通过雷达对目标进行持续照射,然后接收目标的反射信号来对目标实行跟踪和打击。而部署在地面的固定雷达则可以对来袭的飞机的国籍和状态进行判定,通过通信设备将数据发到地空导弹的指挥中心等作战单位。

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固定的防空导弹阵地将会和固定雷达进行联合作战,从编制上来看相当于连和师的合作。每个发射连都会有雷达的支持,并且能支持2个发射阵地的4套发射装置作战。每个师都会由6个发射连构成,每个连周围50-60公里范围的地带都会进行保护。

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但是,军方很快就停止了关于固定阵地的“耐基-大力神”防空导弹的部署。到1960年,“耐基-大力神”防空导弹的改进型出现——“高级大力神”。尽管性能上还有些限制,但是该型导弹的机动性得到提升,能够在新的阵地进行更快的部署和展开。除了机动性上有所提高外,该型导弹也装备了新型雷达和目标跟踪装置,也增强了电子战能力,提高了其对高速目标的跟踪能力。

电子设备方面,除了升级雷达和目标跟踪装置的增强外。“高级大力神(即升级版的‘耐基-大力神’)”防空导弹也加装了电子测距仪,使得导弹在飞行过程中时刻进行修正,保证其能准确击中目标。

在核武器实现小型化之后,“高级大力神(即升级版的‘耐基-大力神’)”导弹也开始加装核弹头,起爆炸当量相当于2-40千吨TNT。核弹头在空中爆炸,可以在空中摧毁半径数百米范围内的目标,包括体积小巧、构造精密的从东北方向飞来的巡航导弹等难以击落的目标。更为让人觉得疯狂的事情是,大部分部署在美国境内的“耐基-大力神”防空导弹都安装了核弹头准备迎击来袭目标。

“耐基-大力神”防空导弹是第一种具有在复杂条件下执行反导任务的导弹,具有击毁单弹头弹道导弹的能力。1960年,MIM-14“耐基-大力神”防空导弹加装了核弹头,并且在同年5月的反导试验中成功的击毁了扮演靶弹的MGM-5“下士”地地导弹。虽然试验效果很好,但是其在实战中的成功率并不如实验中那么高。根据计算,为了击毁一枚单弹头的中程战术弹道导弹,至少需要10枚搭载核弹头的防空导弹才能做到。曾经设计用来执行打击来袭敌机的“耐基-大力神”防空导弹开始发展成了具备反导拦截能力的“耐基-宙斯”防空导弹。同时,MIM-14“耐基-大力神”防空导弹也开始具备对地面目标进行核打击的能力。

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到上世纪60年代,美国已经部署了145个连的“耐基-大力神”防空导弹(其中有35个连是新组建的,剩下的110个则是由MIM-3“耐基-阿贾克斯”导弹换装而来),可以确保其对主要工业区提供防空保护伞。但是对于美国来说,其主要威胁由50年代的苏联战略轰炸机变位苏联的洲际弹道导弹。因此,美军也开始减少其在境内部署的“耐基-大力神”防空导弹的数量。到1974年,所有部署在阿拉斯加州和佛罗里达州的“耐基-大力神”防空导弹连都已经被裁撤。被裁撤之后,一部分进行了整修和回收利用,经过整修之后的导弹则被转移到了美军的海外基地或者是美国的盟友。

与苏联不同,美国和北约的军事基地都是围绕国境线或者是保护地域修建,而在北美部署的战术飞机和战略飞机则都是部署在边境线上,并没有受到威胁。而与此同时,苏联也在不断增加洲际弹道导弹的数量,大量的建造了很多无意义的警戒雷达站、防空导弹系统和可供截击机部署的机场。在这种情况下,苏联花费几十亿美元修建的防御敌方轰炸机的防御网络终于像风一样飞走。

关于苏联采取的措施,译者在这里表示一定程度的反对。因为当时苏联还要防止美国和北约的侦察机的入侵,以及北约的多种战术导弹的来袭。因此,从这个角度来说,防御敌方轰炸机的防御网络并不是一无是处,而是另有他用。



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