在法语中,“mistral”这个词译为“西北风”或者干脆音译成“密斯特拉风”,它指的是法国地中海沿岸地带的一种干冷北风。在法国的导弹武器中,有一种小型防空导弹也用“mistral”命名,这就是我们熟知的法国“西北风”便携式防空导弹。在2014年第8期《现代兵器》杂志中,笔者介绍过瑞典的RBS-70便携式防空导弹,对其弹体设计和独特的激光驾束制导方式进行了简要点评,在文中也曾将RBS-70便携式防空导弹与“西北风”进行过一些比较。本文就对法国“西北风”便携式防空导弹的基本性能、使用方式、技术特点做一番简要介绍和点评。
“西北风”简介
“西北风”防空导弹是法国马特拉公司研制的、可三军通用的轻便防空导弹,其基本型为单人坐姿操作、三脚架发射的便携式防空导弹,担任类似肩扛式防空导弹的任务。“西北风”防空导弹的主要任务是为法军装备的无线电指令制导的“响尾蛇”、“罗兰特”防空导弹提供低空补盲,封锁它们的低空死区,射击漏网目标,执行要地防空或者野战防空任务。另外,“西北风”也可架设在舰艇上作为舰艇的近程自卫防空武器。该弹使用被动红外寻的制导,不需要地面制导站,可发射后不管,能尾追或者从侧前方截击速度在1.2马赫以下、高度不超过3000米的飞机或者导弹,或者对超低空飞行的飞机和悬停的直升机进行全向打击。基本型“西北风”只能白昼作战,在加装夜视仪后有一定的夜间作战能力。
“西北风”导弹于1976年开始预研,1980年12月马特拉公司于法国国防部签署正式合同,并确立由SAT公司研制导弹红外导引头,1983年5月开始进行飞行试验,1988年6月批量生产型正式交付法军服役。该弹每枚售价约8万美元,发射架每部约4万美元,导弹与发射架配比为10:1。除装备法军外,奥地利、比利时、芬兰、爱沙尼亚、韩国、文莱、印尼、菲律宾、伊朗等国也都采购装备“西北风”导弹。
基本型“西北风”为单人坐姿操作、三脚架发射的便携式防空导弹,主要由带筒导弹和发射站两部分组成。
导弹 “西北风”的导弹部分平时包装在密封发射筒内,发射筒为玻璃纤维卷制,全重4.9千克,兼做储存、运输、发射三种用途。筒有前、后盖,发射前必须把前盖去掉,在前盖上有电气接头和发射电路相通,如果不取下前盖,导弹就不能发射。发射筒通过插头和发射架连接。
发射筒内的导弹弹体全长1.86米,直径90毫米,由红外寻的头、自动驾驶仪、热电池、战斗部和引信、火箭发动机、稳定尾翼和起飞发动机组成。大多数便携式防空导弹都使用红外寻的制导方式,但在“西北风”之前的便携式防空导弹例如苏联9K32“箭”-2、美国FIM-43“红眼”使用的都是非制冷的硫化铅寻标器、单元串列导引头,截获距离近,只有尾追攻击能力,抗干扰能力也较差。“西北风”借鉴了法国“魔术”空空导弹的红外导引头技术,为使用锑化铟寻标器的四元导引头,并且有氩气制冷,不但大大提高了导引头截获距离,抗干扰能力大大增强,而且有一定的迎头拦截能力,这在便携式防空导弹上属于首创。此外,“西北风”红外寻的头的外形也和过去的便携式防空导弹有很大区别,不再是钝圆头,而是用8块氟化镁玻璃粘合成的八棱锥头,更适合超音速飞行。
导引头后方是自动驾驶仪舱段。“西北风”使用便携式防空导弹常见的鸭式气动布局、单通道控制方式,在弹体前段也就是自动驾驶仪舱段有4片舵面,其中2片是固定舵面,另2片是由直流电动舵机控制的可转动舵面,在发射筒内时四片舵面均可折叠,离筒后才打开。所谓单通道控制是指导弹只有一组2片可转动的舵面,飞行时弹体自旋,自动驾驶仪仅控制偏差量一个矢量的飞行控制方式,经常用于便携式防空导弹这种小型简易导弹,主要特点是设备简单、重量轻,导弹飞行机动性能好。除了弹体前段的4片舵面,导弹尾部还有4片折叠弹翼,导弹出筒后在气动力和弹体自旋离心力作用下张开,使导弹保持飞行稳定并且提供升力。
热电池是导弹飞行中的电源。在平时热电池中的电解质是固体粉末,性质稳定,不发生电化学反应,可以储存20年不变质。当导弹离筒后,热电池由电加热启动放出高热,电池内的电解质固体粉末熔融成电解液,开始释放电能。这种电池的特点是工作时间短,但是放电能量大,适合作为导弹电源(从发射到导弹爆炸也就是十几秒钟时间)。“西北风”的热电池供电电压为30伏。
热电池后面的舱段是战斗部和近炸引信。“西北风”的战斗部全重2.9千克,为2毫米厚钢板制成的圆柱形。战斗部外有外罩,外罩和本体之间的空隙内有1850颗直径2.5毫米的钨钢珠,这些钨钢珠用振动法装填,倒入外罩和本体之间的空隙中后不断振动使其填实,并用硅橡胶浇铸固定。战斗部装药为1千克黑索金-TNT混合炸药。根据测算,这些钢珠在0.5米距离内可击穿6毫米厚钢板。为最大限度发挥大型战斗部威力,“西北风”使用了激光近炸引信,在导弹舵面后方有两排共6个方形激光窗口,当导弹接近到离目标2.2米以内时,激光近炸引信就能引爆战斗部。
导弹的后半段是主发动机和起飞发动机。主发动机为1台固体单室单推力发动机,发动机壳体有两层,内层是一层凯夫拉材料,外面再缠绕一层玻璃纤维,主发动机燃料为真空浇铸成型的固体发射药柱,工作时间为2.8秒,总推力为13500牛。起飞发动机连接在导弹最末端,也是1台固体火箭发动机。它有7个倾斜的喷口,在发射筒内点火后,能够使导弹以10转/秒的速度在筒内旋转前进,在发射筒内烧尽燃料后,导弹以40米/秒的速度抛射出筒.在离筒口15米时,主发动机点火,将导弹加速到800米/秒的最大速度,随即主发动机燃料耗尽停止工作,导弹进入无动力滑翔飞行状态直至击中目标或者自毁。
发射站 在设计“西北风”便携式防空导弹时,设计者参考了瑞典RBS-70防空导弹的做法,使用单人坐姿操作,三脚架发射。坐姿操作可以节省射手体力,能比较轻松地长时间监视搜索,全系统可以经常处于待机工作状态,反应时间要比肩扛式发射缩短很多。因为“西北风”使用的是被动红外寻的制导,发射站不需要发射无线电指令信号或者照射波束,导弹可以发射后不管,所以其发射站要比RBS-70防空导弹简化许多,省去了激光照射制导站,全系统只有发射架、发射控制盒、电池与制冷装置(BCU)、光学瞄准镜和背具五大部件。比较全系统重量的话,两种导弹各带一发待发弹,RBS-70系统全重有84千克,而“西北风”只有40多千克,轻了将近一半。
“西北风”导弹的发射站主体是一个可折叠金属三脚架,材料为铸铝,支架高度可调,可在地面坡度小于12°的环境下使用。发射架水平射角360°,最大仰角60°,最大俯角15°,可在高坡上对低飞目标进行射击。发射架自带一个金属冲压的射手坐凳,可随发射架360°转动。发射架的托架上有安装导弹和光学瞄准镜的燕尾槽。在射手坐凳前有光学瞄准镜和两个手枪式发射握把,射手通过光学瞄准镜搜索瞄准目标,双手握握把操作,握把上有保险开关、电池和制冷装置开关、导引头脱锁开关(当导引头锁住不需要锁定的目标时按下开关使导引头脱锁)和发射开关。发射站配有电池与制冷装置(BCU),在导弹导引头被激活但还未发射时为导引头提供电力和冷却气体,由热电池和氩气瓶组成。热电池和导弹上自带的热电池基本相同,但是激活方式不同,是靠射手按下电池和冷却系统开关后,靠弹簧机械力打击启动。热电池和氩气瓶在启动后能为发射筒内的导弹提供45秒钟的电力和制冷,如果45秒内导弹没有发射,就必须更换整个BCU组件,更换BCU很容易,仅需要几秒钟。
作战与使用
“西北风”便携式防空导弹典型的作战单位是导弹连,一个导弹连包括一个指挥支援排和四个发射排,总人数为162人。指挥支援排有46人,负责全连的作战指挥和对雷达、车辆、导弹的维护。每个发射排人数是29人,有一部小型目标跟踪指示雷达提供空情预警信息,以及6个导弹发射单元。每个导弹发射单元有1名指挥员和1名射手,携带导弹1枚、发射架1具,并装备1辆运输车。指挥员负责观察空情、通信联络和指示目标,射手则专门负责操作导弹。

“西北风”便携式防空导弹一次典型的操作基本是这样的:当导弹发射站收到空情预警信息进入戒备状态后,射手按下保险开关和电池与制冷装置开关,使BCU组件激活,此时热电池给导弹供电,导弹陀螺激活起转,氩气瓶给导弹导引头制冷。激活后2秒钟导引头就可以对目标截获跟踪。当射手看到目标时,就用光学瞄准镜中央的“截获圆圈标记”套住目标。当导弹导引头截获目标后,射手耳机内会听到断续蜂鸣音,此时瞄准镜内的“截获圆圈标记”消失,代之以一个“前置角标记”圆圈。射手用“前置角标记”圆圈套住目标,此时耳机内的断续蜂鸣音会变成连续音,而标记圈也开始闪动,表示导弹已经瞄准,可以射击。射手按下发射按钮,导弹发射。导弹发射后射手不必跟踪导弹,可以装填下一发导弹继续搜索下一个目标。
从整个操作过程看,“西北风”防空导弹的射手操作动作要比RBS-70导弹少很多,特别是省去了导弹发射后的持续跟踪照射,大大减轻了射手负担。
除了便携式的“西北风”(SATCP),法国人还将“西北风”安装在不同的平台上,适应多样化的任务需求,主要有以下几个型号:
简易车载型 就是将单发或者双联发射架安装在轻型越野车底盘上,用于行军中的自卫防空,主要是解决了边走边打的问题。
自备车载型(SANTAL) 有6枚待发弹,安装在一个发射转塔上,车辆底盘为轻型轮式装甲车或轻型越野车,车内有目标探测、识别、火控系统,属于简易自行野战防空导弹。
直升机机载型(AATCP) 2枚导弹并列安装在一个吊舱内,挂载在武装直升机挂架上作为直升机的自卫空对空导弹,每个吊舱重70千克。导弹瞄准和发射依靠直升机的光学瞄准具,直升机的火控系统可与导弹的红外导引头交联。
舰载型 舰载型有两种,一种类似简易车载型,就是将双联发射架直接安装在舰艇上,单人操纵,为最简易的舰用防空导弹。还有一种是较复杂的专用舰载型(SADRAL),全重1500千克,包括一个六联装发射架和陀螺稳定平台,可在舰艇作战指挥中心远距离操作,依靠舰上对空雷达提供预警信息,用电视系统和红外夜视仪瞄准射击。

技术点评
“西北风”防空导弹的战术任务是为高一级的“响尾蛇”、“罗兰特”中低空防空导弹提供低空补盲补漏,在这一点上它和瑞典RBS-70有较多相似之处。而使用被动红外制导这一点上,“西北风”又和“箭”-2、“红眼”等单兵肩扛式防空导弹更加接近。由于“西北风”直到80年代后期才开始装备部队,在七八十年代大推力固体火箭发动机、新型红外感光材料等新技术陆续出现,因此“西北风”的设计起点比较高,技术性能也更加优异。综合归纳起来,“西北风”的技术特点主要有以下几个方面。
不使用肩射,而使用轻便三脚架发射,以增大导弹射程和投射能力。肩扛发射的单兵防空导弹设计局限就是总重不宜超过20千克,过重射手将很难稳定地肩扛发射。系统总重的限制自然限制了导弹尺寸和重量,也就限制了导弹的射程和战斗部威力。第一代红外单兵弹中典型的9K32“箭”-2和FIM-43“红眼”,导弹本体重量都不得不控制在10千克左右,战斗部重量1千克左右,装药量只有0.4千克左右,最大射击斜距不超过4千米,仅能满足步兵分队最基本的自卫防空需要。因此法军方在设计“西北风”时,决定不采用肩射,而是用轻便三脚架发射,适当增加战斗部和固体发动机燃料重量,以换取更大的威力和射程。为保证携行性能,基本型“西北风”可分解成两大部分,分别由一名士兵背负行军,一个是带筒导弹部分,全重23.3千克,其中导弹中18.4千克,筒重4.9千克,配有背带可挎在肩上行军;另一部分是发射架,总重25千克,有专用背具可像书包一样背着行军。三脚架发射的优点是:射手坐姿操作,可以轻松地长时间监视天空,又由于配备了带有放大倍率的光学瞄准镜,搜索距离要比“箭”-2、“红眼”远得多。武器可以较长时间处于待机状态,反应速度比肩扛式发射高得多。发射架发射可以避免射手因抖动造成的初始弹道偏差,发射精度较高。因为是架射,可以安装功能更强的火控系统,可自动求出瞄准提前量通过瞄准镜内的发光标记提示射手,射手不必自己估算,直接用取好提前量的镜内标记套住目标即可射击。
导弹飞行速度快、机动性能好、射程远。在介绍瑞典RBS-70便携式防空导弹时,笔者曾对其气动布局和导引率律进行过一番探讨。RBS-70导弹战术任务对射程要求比较高(5千米),又因为使用的是激光驾束制导,导引率为三点法,弹道末端所需过载较大,因此导弹气动布局使用了单兵便携弹当中少见的短粗弹体、常规布局和大弹翼设计,这是射程、过载等各因素妥协的结果。“西北风”的战术任务和RBS-70近似,但是使用的制导方式不同,加上十多年的技术后发优势,其导弹气动设计就与RBS-70迥然不同。由于被动红外制导模式在导引率上属比例导引法,其弹道要比三点法更平顺更近似直线,也不存在弹道末端所需过载大的问题,所以导弹采用飞行阻力更小、更利于存速的细长光顺弹体,没有大面积的弹翼,仅有弹体前部的4片小舵面和尾部的4片可折叠矩形尾翼。为了增强导弹的机动性,简化飞行控制,导弹使用舵面在前、弹翼在后的鸭式布局,单通道控制,从而使“西北风”的弹体设计更类似于“箭”-2这样的肩扛式防空导弹。但是,比起其他肩扛式防空导弹,“西北风”拥有更大的弹径、更大推力的发动机和起飞发动机,换来的好处是出筒速度大(达40米/秒),抗侧风能力好,这在直升机和舰艇平台上使用时尤其重要。同时发动机比冲大、推力强,加速性能好,导弹在出筒后可在2.8秒内加速到800米/秒的最大速度,而适应超音速飞行的尖锥弹头加上细长光顺的弹体也有利于存速,飞行降速慢,在整个弹道平均速度达到2马赫,较高的弹道末段存速也能提供更多的可用能量,所以导弹末段机动性也较好。“西北风”的射程也比“箭”-2、“红眼”、“毒刺”这类典型的肩扛式单兵弹更远,对付喷气式飞机这样的目标射程可达6千米,对付有发动机热信号遮蔽装置的直升机射程也有4千米。
导引头采用氩气制冷锑化铟材料的四元导引头,配合数字化信号处理电路,截获灵敏度高,抗干扰能力强,并且有实用的迎头拦射能力。以往的被动红外寻的导弹寻标器材料使用的是硫化铅,工作波段在2~2.8微米,主要是对喷气式飞机发动机尾喷口的高温热辐射敏感,所以仅能在一个很小的角度内尾追攻击。而且,早期的被动红外导引头是单元串列扫描,截获灵敏度低、抗干扰能力差。“西北风”导弹首次在便携式防空导弹上使用四元导引头,比同材料的单元导引头敏感度高几十倍,寻标器感光材料使用锑化铟。锑化铟要在77k温度下正常工作,所以需要压缩氩气制冷。这种感光材料的好处是工作波段在4.2~5微米,对飞机发动机尾喷气流中的二氧化碳辐射带敏感,所以除了不能从正前方射击外,能从目标任何方位包括侧前方射击,具有了实用的迎头拦射能力。锑化铟材料还有一个好处是工作波段还避开了红外干扰弹的辐射光谱段(1~2.8微米),配合数字化信号处理电路,导弹的抗干扰能力大大加强。
在“西北风”设计之初,曾经考虑过使用红外-紫外双模导引头,以增强对抗红外干扰弹的能力。但是经研究认为,战场上不适用紫外光制导的场合太多,例如阴雨天太阳被云层遮蔽,机身蒙皮没有太阳光紫外反射,紫外导引头就没有意义,所以最后定型的“西北风”导弹没有使用红外-紫外双模导引头。
使用激光近炸引信和更大的战斗部,毁伤效率高。“箭”-2、“红眼”、“毒刺”这些肩扛式发射的单兵防空弹因为导弹弹体小、投射能力低,战斗部质量都在1千克左右,装药量只有0.4千克左右。因为战斗部太小,使用近炸引信没有意义,所以只使用触发引信,相应降低了毁伤概率。而且之前说过,早期的红外制导单兵弹因为使用的是硫化铅导引头,只能尾追攻击,所以导弹经常只是炸毁了敌机的发动机尾喷口,并没有对敌机构成致命损伤。“西北风”导弹的战斗部全重达2.9千克,装药量达1千克,战斗部威力明显更大,配合激光近炸引信和钨钢珠破片,可在飞机侧面起爆,直接破坏机身机翼要害部位,毁伤概率显著提高。据测算,“西北风”的单发毁伤概率为:侧前方射击0.93,侧方射击0.78,尾追攻击0.83,而同时代的“毒刺”一般只有0.65。
“红缨”-6是西北风的山寨版吗?
最后要说一说网上长期流传的一种观点,认为中国列装的“红缨”-6单兵肩扛式防空导弹是参考了法国“西北风”导弹研制的山寨版,依据就是前者也有个氟化镁玻璃做的八棱锥头。其实详细分析两种导弹,可以发现它们的区别是很大的,很多技术细节也不同。首先,两种导弹的尺寸和重量就不是一个档次的。“西北风”弹重18.4千克,而“红缨”-6只有11千克;前者是成建制使用的最轻量级的专用防空导弹,后者是发给步兵分队做自卫防空用的便携式单兵防空导弹。其次,两种导弹的尾翼设计差别很大。持“红缨”-6是“西北风”山寨版这种观点的人一定不清楚为什么“红缨”-6发射器前端要有一个方盒子。其实,这个方盒子里容纳的是一个套筒式尾翼,平时导弹头部就从这个套筒式尾翼中间的套管内穿过,当导弹发射时,弹体向前运动,导弹离筒瞬间弹体尾部就会挂住这个套筒式尾翼将其带走。而“西北风”的弹翼前文已经介绍过,是四片折叠式尾翼。使用套筒式尾翼的优点是尾翼尺寸可以更大(因为不考虑折叠问题),导弹末段升力更大,可用过载更大,机动性更好。如果说一定要给这种套筒式尾翼找个外国原型的话,倒和英国的“吹管”便携式防空导弹有些类似,只不过后者容纳尾翼的不是方盒子而是个比发射筒更大的圆筒。第三,两种导弹的起飞发动机也不同。“西北风”的起飞发动机在导弹出筒后即从弹体上脱离,类似“毒刺”单兵防空导弹的起飞发动机,而“红缨”-6的起飞发动机工作完毕后不脱离,随弹飞行,这一点类似9k32“箭”-2。所以,把“红缨”-6和“西北风”联系起来认为是“原版”和“山寨”的关系,实属望“形”生义的牵强附会之说。
(编辑/栀子)