弹头
弹头(英语:Warhead),也译为弹头,为任何武器系统唯一用以摧毁敌人的部分,但现代战争中弹头所要摧毁的“目标”远较过去为广,且各种目标的性质差异甚大,因此改进弹头的设计与使用方法,以使弹头能发挥最大的效果,则是武器发展过程的必要努力。
基本组成
弹头基本功能元件包含荷载(Payload)、引信(Fuze)以及保险与备炸(Safety and Arming, SA)装置等三项。不同弹头型式就是根据改变这三项中任一或二项的运作方式,甚至改变全部三项的运作方式而有所差异。然而,并非所有的弹头均可清楚分辨这三项元件,例如一般飞弹中都具有荷载、引信与保险及备炸装置等三项元件,但一般炮弹中则仅有二项装置,除了荷载外,引信已经与保险及备炸装置整合(称为引信装置)。以下便就这几项元件分别简述:
荷载
所谓荷载是弹头中直接造成破坏的部分,但也有例外,例如照明弹内部的发光装置,或心战炸弹内装的传单等。
对目标造成物理性破坏的力量来自荷载的化学能、机械能或核能的转换过程;也可借由施放化学、生物或放射性物质,来摧毁或腐蚀所有形式的生命或物质。因此在选择荷载时必须考量目标的性质。
引信
引信为引爆弹头内荷载的装置。为达到最佳效果,引爆程序必须启动于对目标造成最大破坏的时点上(即是“最佳起爆点(Optimum Time of Detonation)”)。最佳起爆点的决定系参照目标特性与攻击几何模式(如弹道状况等)等因素,因此良好的引信必须借助某些方法来获得所需的最佳时机资料,并“引爆”荷载的装置。常用的方法包括:由目标本身产生并辐射出的能量,或是根据武器本身的运动过程或加速度等;而取得资料的方法则可能是引信即具有搜集的能力,或由所属武器内的其他装置来提供。实际上,引信引爆荷载的时点控制,可由最简单的接触侦测(Contact-Sensing,如触发)装置到复杂精密装置来决定正确时点。
保险与备炸装置
保险与备炸装置在弹头中担负了两项重要的功能:首先,藉著中断引信与荷载间的连结,以避免意外爆炸的发生;第二,当毋需保险后藉著连结引信与荷载,达到随时爆炸的目的。
对目标的影响
由弹头释放能量而破坏目标的过程,称为“能量耦合(Energy Coupling)”,而能量的形式则完全视荷载的特性而定。能量转换所造成破坏效率取决于众多因素,诸如目标位置、目标防护能力、能量形式、能量大小及破坏能力、能量转换效率、放出的能量其衰减与扩散常数,以及环境因素造成的能量损失等。
散布的问题
当一群弹头在相同情况下对同一目标攻击,必定在预计命中点及其周围形成散布的落点,当后来的弹头欲攻击同一目标时,如果环境状况有所变动,或目标改变其状态(如突然静止或加速等),这个落点所涵盖的面积就会改变。不论是在有导引飞弹,或是无导引的炮弹或火箭,在攻击目标时都会发生前述的状况。显而易见的,有导引装置的弹头由于在武器运动过程受到控制和修正,因此其落点的散布面积较无导引装置的弹头微小。
摧毁机率
摧毁机率(Kill Probability)是统计学上一种以数学机率表达弹头摧毁目标可能性的方式。例如,目标被弹头摧毁的机率假定为a,未被摧毁的机率为b,则a与b的总和为1;换言之,当某一武器的摧毁机率为80% 时,则可被认为在10次攻击中有8次成功摧毁目标。但要注意的是,多次相互独立的攻击同时或连续发生时,必须分别观察每一次攻击的摧毁机率,而不是以总和的观点来计算摧毁机率。同样重量的战斗部也会有不同的效能估算,如对雄风2E巡航导弹,大陆曾报道说战斗部最多二百公斤,能在地上炸出个直径三五米的坑,“这种威力的“战略型反制武器”也就是骗骗台湾老百姓”。[1]而对长剑-10环球时报称“长剑-10的弹头装药300公斤,一发可击沉万吨巡洋舰”[2]。但第一次中东战争时埃及海军装备装药450公斤的SS-N-2反舰飞弹第一次出战时用了两发才击沉了1710吨的二战建造的以色列海军驱逐舰埃拉特号。[3]
而实务面上,摧毁机率的计算过程很复杂,因为其中牵涉到许多的变数,例如武器的可靠性、导引或射击的精度、引信是否适当以及对目标的“能量耦合”是否足以摧毁或破坏目标等,但即使如此摧毁机率的计算仍是考量武器效能的重要参数之一。
参考文献
- ^ news.qq.com/a/20051116/001082.htm 探秘台湾军情 巡航导弹难对大陆构成实质威胁
- ^ mil.huanqiu.com/observation/2013-04/3882347.html 长剑-10射程达3千公里 一枚可击沉万吨巡洋舰
- ^ mil.huanqiu.com/observation/2013-04/3882347.html中国反舰导弹历史上唯一一次实战是C-802,一六五公斤的弹头击伤了以色列满排1227吨的轻型护卫舰哈尼特号,使它只好回港修理并阵亡四名水兵。
- 刘锦坤、黄宝将、林作斌。弹头最新研发方向与关键技术。新新季刊,34卷4期,民95年10月,页151-163。
- 张简圳惠。应用数值方法分析弹头特性。义守大学电机工程研究所硕士论文,民94年。
- 高雄柏。弹头精确杀伤效果的趋势。尖端科技军事杂志,271期,民96年3月,页70-73。