关于引信的起源地与起源时间,国际上有不同的见解。20世纪80年代,在撰写《中国大百科全书》军事卷时,专家经过认真地考证,指出引信的起源在中国。引信是中国古代火药在军事上的应用,其雏形为类似爆竹的火药捻子。引信以这种形态在中国的出现不迟于公元12世纪。
既然中国是引信的诞生地,“引信”这一名词当然不会是外来语,明代成书的《火龙经》称火药捻子为“信”或“药信”;《武备志》详细记载有“信”的具体制造方法;明末宋应星所著《天工开物》则将“信”与“引信”通用,这是我国关于引信的最早记载。引信是古代兵器从冷兵器时代进入火器时代的一个典型表征。
自唐末宋初中国发明引信以来,引信及其技术的发展已有1000多年的历史,其间经历了四个技术发展时代,即黑火药技术时代、工业化技术时代、电子技术时代和微电子技术时代。自公元10世纪末11世纪初到公元19世纪初的持续800多年的黑火药技术时代,至少前500年一直由中国引领引信及其技术的发展。自机械触发引信于1846年在法国问世开始,引信及其技术进入以机械工业为主要标志的工业化技术时代;1943年,美国研制成功无线电近炸引信,引信进入电子技术时代;1958年,美国研制成功半导体三极管和集成电路;1963年,集成电路首次用于导弹制导计算机,由此推动引信进入微电子技术时代,采用半导体元件和集成电路的各种原理的近炸引信和电子时间引信相继出现;1994年3月,美国的“导航星”全球定位系统(Navstar Global Positioning System)的第24颗定位卫星入轨,构成定位卫星网络,GPS正式投入使用;90年代后期,美国及欧洲国家相继研制基于卫星定位技术的弹道修正引信,标志着引信及其技术进入了网络技术时代。
纵观1000多年来引信及其技术的发展历程,可以看出两个基本规律:一是战争的需求和相关技术的发展对引信提出了各式各样越来越高的要求,引信在不断满足这些要求的过程中,性能得到不断提高,且功能也在不断拓展,引信的概念及其内涵从来没有固化和停滞在某个阶段和水平上,这是最基本的;二是由于引信处于战争“生与死”对抗的最前沿,因此每个时代的先进技术总是优先用于引信,科学技术的发展为引信满足战争要求提供了更加先进、完善和多样化的物质基础。“需求牵引、技术推动”是引信及其技术千年发展的不竭源泉。
在现代战争中,目标与战斗部处于直接对抗的状态。战斗部要摧毁目标,目标以各种方式抵抗或干扰战斗部的攻击。这种摧毁与反摧毁的对抗是目标与战斗部发展的一个动力。现代战争中有各式各样的目标,它们的存在条件(空中、地面/地下、水面/水下等)、物理特性(高速/低速、静止、热辐射、电磁波反射、磁性等)和防护性能(强装甲防护、钢筋水泥防护、土木结构防护、无防护等)千差万别。为了有效地摧毁目标,必须发展各式各样的战斗部,例如杀伤的、爆破的、燃烧的、破甲的、穿甲的、碎甲的、生物的、化学的、心理的、核裂变的及它们的组合等。这些战斗部都有各自对相对目标起作用的最佳位置。这就要求引信首先要根据目标的特点来识别目标的存在,使战斗部在相对目标最有利的位置充分发挥作用。这个位置随战斗部的类型和威力的不同而异。为满足这一要求,需要研究和设计出各种作用原理的引信。
最常见的地面有生目标的特点是防护能力弱、分散面积大。摧毁这种目标的有效手段是杀伤战斗部。100多年前,欧洲步兵的进攻是排成方阵,以军鼓为前导集体前进,这时目标密集并且全部暴露在地面上,用装有瞬发作用的引信使炮弹落入敌阵在地面上爆炸,就能够有效地杀伤敌人。战争使人变得聪明起来,人们很快学会利用土丘、沟壕等地物,以分散的方式迅速前进。对付分散开的、利用地物掩护的敌人,炸弹落在地面上才爆炸,杀伤效果就不够好,炸弹的威力不能充分发挥。特别是对于战壕里的敌人,着地炸的杀伤效果更差。如果能使炮弹距地面一定高度爆炸,杀伤效果就会显著提高。为了使炮弹配备触发引信后也能实现空炸,人们采用跳弹射击的方法。炮弹第一次落地时引信开始起作用,但不立即引爆弹丸,当炮弹从地面重新跳起后才引爆弹丸。这就要求触发引信具有短延时作用。跳弹射击受地形和射程的限制,而且炮弹经常在弹头朝天跳起时爆炸,导致相当一部分破片飞向天空,杀伤效果仍不理想。于是,人们想到可以用时间引信实现空炸射击。根据火炮与目标的距离计算炮弹的飞行时间,然后对时间引信进行装定,使炮弹在落地之前在目标上空爆炸。这比跳弹射击的效果更好。最初的时间引信是利用火药的燃烧来计时的。由于地形的影响,以及火炮的弹道散布和时间引信本身的时间散布,炮弹的炸点散布很大,有的炮弹落到地面上还没有炸,有的则炸点过高。为了使落到地面上的炮弹能够碰地就炸,时间触发双用引信出现了。
战争中严酷的对抗,促使各国都将自己的智慧和最新的技术成就优先用于武器的发展与研制中。19世纪末,欧洲的机器制造业已经得到蓬勃发展。飞机的出现更加激励人们去研制计时更准的引信。于是,20世纪初钟表时间引信就被研制出来了。它不仅广泛用于对空拦截射击,也用于对地空炸射击,杀伤效果要比火药时间引信的好。但是引信是按预先的装定时间进行对空射击的,炮弹离飞机最近时,引信钟表机构很可能还没有走完预先装定的时间,而当引信起爆弹丸时,飞机早已飞远。人们很希望引信能够在没有碰击目标的情况下自动察觉到目标的存在,而且在相对目标最有利的位置引爆弹丸。研制出这种“非触发引信”的理想,直到第二次世界大战后期才变为现实。当时,无线电电子学、电子器件和雷达技术的发展,为在引信中安装超小型电子管等电子元件构成的微型米波雷达收发机提供了技术可能性,于是出现了无线电近炸引信。尽管这种引信已完全不是时间引信,但最初人们仍把它叫作可变时间(Variable Time,VT)引信。无线电近炸引信与原子弹、雷达一起被称为第二次世界大战期间的三大军事发明。喷气式飞机发动机喷管喷出的高温气流为引信提供一个新的觉察目标的途径,于是在对空导弹上配用了红外线近炸引信。触发引信、时间引信与利用各种物理场作用的近炸引信,是现代引信的三种基本类型。如果一个引信同时具备这三种引信的功能,自然会使战斗部的作用更加完善,其威力也能得到最大限度的发挥,20世纪60年代就有人提出这种“多用途引信”的概念。70年代固体组件与微电子学和计算机技术的发展,使得这种想法得以实现。
由此可见,引信是随着目标、战斗部,以及作战方式和科学技术的发展而不断发展进步的。引信的功能在不断完善,人们对它的认识在不断深化,有关引信的概念也在不断发展。所有这些发展,都是为了实现一个目标:使战斗部在相对目标最有利的位置或时机起作用。
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