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859. 百步穿楊——初代地空飛彈發展史

作者:燃燒的島群
859. 百步穿楊——初代地空飛彈發展史

本文是“燃燒的島群”第859、861篇原創文章,作者:群主飛龍。

全文共7444字,配圖33幅,閱讀需要20分鐘,2022年6月9日首發。

二戰前的德國在火箭技術上處于領先地位。1933年,德國火箭專家瓦爾特·羅伯特·多恩伯格和韋納·馮·布勞恩一起上司的火箭研制組着手研制兩種火箭,一種是外形酷似飛機的飛航式火箭;另一種是飛行軌迹為抛物線型的彈道式火箭。

1937年冬季,德國人進行了火箭的飛行試驗。點火指令下達後,當火箭緩緩離開發射架升到幾百米高空時,火箭發動機突然熄火,很快就墜入大海。經過艱苦的努力,德國人終于在1942年10月13日成功地把改進後的A4火箭送上藍天,此後,A4火箭被命名為V2飛彈。

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圖1. V2飛彈的機動發射場

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圖2. V1飛航式飛彈飛越英吉利海峽的場景,背景似乎是一架盟軍的噴射機,目的可能是擊落飛行速度較慢的V1飛彈

兩個月後,布勞恩等人研制的另外一種飛航式火箭獲得成功,被命名為V1飛彈。就這樣,世界上第一枚彈道式飛彈和第一枚飛航式飛彈,于1942年年底相繼在德國誕生。

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圖3. 1941年的一個德國88毫米高射炮班組,無敵88雖然在對付坦克時名氣更大,但是其主業還是打飛機

飛彈的發明和投入實戰深刻改變了戰争的形式,簡單來說,飛彈同時具備了長距離打擊和精确制導的能力,即使是二戰時期的資料統計,靠堆積炮彈或子彈數量來打擊對手的難度越來越大,更重要的是殲敵效率越來越低下,影響了戰鬥的結果。是以,即使是初始期的飛彈,也對戰鬥的形态有深遠的意義。但是,德國人沒能堅持到這些黑科技爆發出真正戰鬥力的那一天。當然,這跟米國大統領堅持“德國第一”的打擊順序有極大的緣由。

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圖4. 博物館中的弗裡茨X型有線制導反艦飛彈,在二戰中就取得了擊沉“羅馬”号戰列艦的首次戰果

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圖5. 攜帶弗裡茨X型反艦飛彈的容克斯Ju-388轟炸機

除了真實投入過戰鬥的地對地V1和V2飛彈外,德國的科技專家繼續研發了空對地(對艦,HS293和弗裡茨X)、空對空(X4型)和地對空飛彈(多個型号),其中在V2基礎上研發的“瀑布”,是最接近實戰狀态的地空飛彈。由于是在V2基礎上研制,“瀑布”和V2的外觀相似度極高,為了便于控制空中姿态,特意增加了彈體中部的兩對小翼。

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圖6. 上圖為發射狀态的V2型地對地飛彈,下圖為地對空飛彈“瀑布”,“瀑布”在彈體中部也有兩對飛行翼,而V2沒有中部飛行翼

V2是世界上第一款能自動控制飛行速度和彈道的飛彈武器,也是戰後飛彈發展的鼻祖。V2全重約13噸,長14米,最大直徑1.65米,戰鬥部裝藥1000千克,采用液體發動機推進,最大速度能達到接近5倍音速,最大射程約480公裡。在V2的基礎上發展的“瀑布”地空飛彈有着類似外觀形态,其概念設計始于1941年,最終規範于1942年11月2日确定。由于戰鬥部隻需要擊落相對脆弱的轟炸機,彈體長度縮小到V2的一半,即便如此,“瀑布”的體型也相當龐大,高7.85米,彈徑不到1米,彈重約3.7噸,采用發射架發射。

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圖7. 地面擺放狀态的“瀑布”地空飛彈,背景還有一枚已經發射的“瀑布”

最初的設計隻要求100公斤的彈頭戰鬥部,但是由于精度達不到設計名額,被一個306公斤的基于液體炸藥的彈頭取代目的是在敵方轟炸機群中創造一個巨大的爆炸區域效應,這樣有機會使用一枚飛彈就能擊傷多架飛機。最終确定的戰鬥部重量235公斤,射程約25公裡。在白天使用操作員将通過遠端控制引爆彈頭。彈體中部增加了一組額外的翼片,以提供額外的機動能力。

第一批原型在1943年3月進行測試,與V2不同的是,“瀑布”被設計為待命時間長達一個月,并可随時開火,是以V2所用的揮發性液氧是不合适的。項目負責人瓦爾特·蒂爾博士專門開發了一種使用Visol(乙烯基異丁醚)和SV-Stoff(即“紅發煙硝酸”(RFNA,由94%硝酸和6%四氧化二氮合成)新型發動機,這種燃料組合無需點火,隻需讓它們進行接觸,就足以發動飛彈。發射階段的轉向由放置在燃燒室排氣流中的四個石墨方向舵完成的,一旦達到高空速,由安裝在火箭尾部的四個空氣方向舵完成的。

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圖8. 德國人正在移動“瀑布”地空飛彈

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圖9. 模型場景,“瀑布”地對空飛彈的地面檢測狀态

跟發射後可以不管的V2不同,“瀑布”的制導方式還非常原始,隻能靠簡單的無線電控制指令進行遠端操作制導。飛彈發射升空後,觀測員可以用望遠鏡或肉眼觀測目标,同時有專人在地面用搖桿操作飛行姿态,指令被發送到飛彈中的FuG 203/FuG 230“Kehl-Straburg”改進型。這套系統之前是用于弗裡茨X制導炸彈和火箭助推的亨舍爾Hs 293反艦飛彈。在防空任務中,控制器被安裝在椅子旁邊的一個架構上,允許操作人員向後傾斜以便友善觀察目标。

圖10. 吊裝中的“瀑布”地空飛彈,可能來自于德國人自己拍攝的照片

通過預測目标的飛行高度和速度,操作員将盡量讓飛彈接近目标并在附近遙控爆炸。可想而知,這種制導方式非常“費眼+費人”,對付高空目标的命中率可想而知。此外,靠目視人力制導的“瀑布”顯然隻能在白天高可視度的情況下使用,而在二戰末期,盟軍更拿手的是夜間大規模轟炸。

在夜間使用時,因為目标和飛彈都不容易被發現,德國人特意開發了一種稱為“萊茵”的雷達制導系統。可以通過雷達單元跟蹤目标,飛彈中的應答器也能在飛行中定位目标。一個簡單的模拟計算機将引導飛彈在發射後盡快進入跟蹤雷達波束,使用無線電測向器和應答器來定位。一旦進入雷達波束,應答器會對雷達信号作出反應,并在顯示屏上産生一個強烈的光點。操作員然後用操縱杆引導飛彈,使光點重疊。

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圖11. 藝術創作:“瀑布”地對空飛彈發射後的姿态

但在1943年8月,瓦爾特·蒂爾博士在盟軍發動的“九頭蛇”轟炸行動中喪生,這是針對V2生産線的“十字弓”轟炸行動的開始,也是“瀑布”項目的重大損失。1944年3月8日,“瀑布”終于在第一次試射中成功,到1944年6月底又完成了三次試射,1945年1月8日,飛彈以亞音速發射到7公裡高度。2月份,“瀑布”在垂直飛行時超過了音速。到1945年2月17日德軍撤離時佩内明德時,一共完成了35次發射,但是,沒有資料證明其是否在試射中命中目标(這是有可能的,因為“瀑布”的制導能力并不複雜),但可以肯定的是沒能投入實戰。

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圖12. 博物館中的“瀑布”,奇怪的是這枚飛彈的尾翼形态似乎有點不同

根據德國武器和戰争生産部長阿爾伯特·施佩爾戰後的說法,1944年的德國工業每月可以生産大約900枚V2,在勞動力和材料成本上,“瀑布”大約比V2便宜8倍,每月可以生産7000枚。通過這些地空飛彈,“瀑布”可以大量摧毀盟軍的轟炸機群,如果從1944年春天起就大量部署“瀑布”飛彈,并配合使用噴氣式戰鬥機,德國人有機會阻止盟軍的戰略轟炸。

但是,“瀑布”的射程隻有25公裡,即便投入實戰,大概也隻能暫時減弱盟軍的轟炸規模,接下來将是對德國工業設施的矛與盾之戰,戰争有可能會延長,但是大結局未必會改變。另外,因為德國人也缺乏成熟的近炸引信,是以其制導系統遠遠不及戰後的衍生産品。“瀑布”是德國空軍指令開發的幾種競争性地空飛彈系統之一,即便有諸多限制,它仍然是二戰末期最好用的防空武器之一。

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圖13. 另一款納粹德國的末日黑科技“龍膽”地對空飛彈

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圖14. 另一款納粹德國的末日黑科技“萊茵之女”地對空飛彈

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圖15. 試射後的“萊茵之女”

圖16. 模型彩繪:進入發射狀态的“萊茵之女”地空飛彈班組

戰後,“瀑布”飛彈的設計圖紙被美蘇兩國獲得,并由此研發出各自的第一代地空飛彈。技術基礎相對薄弱的蘇聯根據繳獲的“瀑布”防空飛彈技術資料,發展出其第一代防空飛彈,即薩姆-1地對空飛彈。美國雖然在1944年曾研究“雲雀”和“小兵”兩種防空飛彈,用于對付日本的“神風”自殺飛機,但因技術不成熟而失敗。後來美軍同樣基于“瀑布”飛彈,應用于其戰後飛彈計劃中的地對空飛彈分型之上(1958年開始向東南大島出售)。嚴格來說,德國人的勞動成果并沒有白費。

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圖17. 二戰後美國研制的“波馬克”遠端地空飛彈,1952年8月10日首次發射

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圖18. 美國在戰後開發的“奈基”遠端地空飛彈,這款飛彈的外觀更接近蘇聯的同類産品,但是很難得到實戰機會

與碌碌無為的美制初代防空飛彈相比,蘇聯的初代地空飛彈可謂大放異彩。

“薩姆”是北約給予的蘇聯初代地空飛彈武器代号(實際上是地對空飛彈的英文Surface to Air Missile之縮寫SAM),蘇聯方面的編号為S-25,或稱R-133、V-300,由拉沃契金設計局在“瀑布”地對空飛彈的基礎上發展,1948年開始研制,1954年開始裝備蘇聯的部隊,主要部署在首都莫斯科附近用于要地防空,未出口,1960年11月7日才在紅場的閱兵式上首次公開亮相,至21世紀仍有少量實彈留存。

“薩姆-1”地空飛彈射程為30~40公裡,射高2~20公裡,最大速度達3倍音速;全彈發射品質為3000千克。整個薩姆-1武器系統主要包括:飛彈、發射架、跟蹤制導雷達、目标訓示雷達和測高雷達等。飛彈彈身呈尖頭圓柱形,全長12米,彈徑0.7米。4個梯形懸臂式彈翼位于彈身中後部,呈X形配置在彈身四周。彈翼翼展2.4米,每個彈翼後緣均裝有副翼,用以控制飛彈滾轉,使其穩定飛行。4個梯形舵面呈X形裝在彈身前部,與彈翼處于同一平面,用以控制飛彈的飛行方向。一台預存式液體火箭發動機裝在彈身尾部,後改為一台雙推力固體火箭發動機。飛彈采用破片殺傷式戰鬥部,内裝烈性炸藥70千克,由無線電引信起爆。

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圖19. 根據“瀑布”飛彈資料開發出來的蘇聯第一代地空飛彈“薩姆-1”(北約代号)

跟“瀑布”相比,“薩姆-1”地空飛彈的追蹤系統終于達到了實戰水準,飛彈采用雷達跟蹤和無線電指令制導方式。地面制導裝置包括一部跟蹤制導脈沖雷達、一部目标訓示雷達和一部測高雷達。跟蹤制導脈沖雷達的作用是跟蹤目标和制導飛彈,工作在E波段3000兆赫,峰值功率2兆瓦;雷達共有6個旋轉天線,方位和俯仰掃描範圍均為70度,采用脈沖波束掃描跟蹤目标,可同時跟蹤30多個目标。目标訓示雷達和測高雷達的作用是探測并訓示來襲目标的方位、距離和高度,配合跟蹤制導雷達工作,共同完成飛彈制導。

“薩姆-1”的發射架為單發固定式,作戰時,飛彈垂直安置在固定陣地的固定發射架上;發射後,制導雷達不斷向飛彈發出較低頻率的詢問信号和制導指令,控制飛彈飛向目标;當飛彈接近目标達到一定距離時,制導站發出起動引信指令,使彈上的無線電引信開始工作并适時引爆戰鬥部,摧毀目标。

圖20. 蘇聯第一代防空飛彈“薩姆-1”,尺寸偏大且性能有限,僅被用來作莫斯科的防空,1951年設計,采用德國“瀑布”防空飛彈以及 V2的部分零件與藍圖,1954年定型,主要用于攔截敵方的戰略轟炸機

1953年,拉沃契金設計院又開始啟動第二款地空飛彈的設計,蘇方代号“C-75”(北約代号“薩姆-2”)。1954年10月裝備蘇聯的防空部隊,1957年5月1日在紅場閱兵首次公開展示。

“薩姆-2”彈長10.79米,翼展一級2.56米,二級1.69米,彈體直徑一級0.654米,二級0.5米,發射重量2375公斤,最大速度3馬赫,最大射程48公裡,射高450-25000米,主要對付飛行速度低于420米/秒的各種飛機和其他空中目标。飛彈戰鬥部為定向爆炸破片式,裝藥118公斤,可以産生3600枚破片擊毀目标,毀傷半徑達到低空65米,高空250米,制導精度75米。采用發射架傾斜的方式進行發射。

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圖21. 薩姆-2防空飛彈,具備中、高空全天候防空能力。飛彈采用二級組成,正常氣動布局,固體推進劑,主要用于攻擊遠端高空轟炸機和偵察機

“薩姆-2”的最直覺的改進是提升為二級推進,第一級固體燃料助推段工作4-5秒,第二級發煙硝酸-煤油液體發動機工作22秒,推力2650千克。發射部隊的火控系統站能跟蹤一個目标,利用三個信道同時制導三枚飛彈攔截目标。是以在相關影視作品裡,經常見到“三發齊射”的場景。

鑒于二戰結束後國際形勢的變化,世界迅速形成兩大陣營。積貧積弱的泱泱大國必然成為沖突的前線,差别隻是在于前線的位置。如果一定要選邊站,泱泱大國也隻能把前線選擇在狹窄的海峽而不是遼闊的北方邊境。在各方面的因素的共同作用下,泱泱大國向蘇方進口了這款神奇的地空飛彈“薩姆-2”。

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圖23. 運輸C-75防空飛彈

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圖24. C-75防空飛彈三發齊射

當時的鬥争形勢不容樂觀,尤其是在空中。1958年9月24日,十多架美制F-86戰鬥機襲擾浙江空域,航空兵起飛多架殲-5戰鬥機攔截。飛行員王自重的飛機不幸被對方發射的AIM-9B型飛彈命中,是曆史上第一名犧牲于空對飛彈的飛行員。

1957年10月15日,中蘇雙方達成協定。蘇聯将在火箭和航空等新技術方面向中國提供援助。其中,在地空飛彈方面,蘇聯答應向中國提供蘇軍也剛剛裝備不久的“薩姆-2”型地空飛彈。同時,除了将派專家組來中國,還派一個薩姆-2建制營的官兵前來手把手地教會中國空軍的一個營。

1958年6月,專家組抵達北京。9月29日,以河北保定空軍第八預備學校和吉林長春空軍技術學校為基礎,成立了我軍第一所飛彈專業學校。1958年10月6日,時任空軍司令員劉亞樓在北京郊區清河鎮空軍進階防校小禮堂裡,宣布成立中國第一支地空飛彈營,營長張建華。為保密和便于工作起見,國防科委統一規定地空飛彈的代号為“543”。是以,地空飛彈部隊就稱為“543部隊”。1958年12月26日,北京軍區空軍在北京大興縣高米店組建二營,營長嶽振華,1959年1月18日,南京軍區空軍在江蘇省徐州組建三營,營長杜先照。

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圖25. 地空飛彈二營營長嶽振華及其戰友,注意其身着帶有軍銜的五八式軍服,佩戴俗稱“兩毛三”的空軍上校軍銜,頭戴解放帽,是我軍軍服正規化的一次成功嘗試,但在實行十年後被中止。另外一位五五式(五八式、六二式)軍服的代表人物是雷鋒

1959年4月19日,在組建不到半年的時間後,由蘇聯專家協助,地空飛彈第一營在甯夏某地進行實彈射擊,完美擊落傘降的靶标。蘇聯專家回國後,又自行組織了飛彈實彈檢驗,直接打拉-17靶機,靶機時速750千米~800千米,與實戰更加接近,而且這一次是各營同時參加,标記着地空飛彈部隊正式成軍具備了戰鬥力。

1959年建國十周年慶典時,地空飛彈部隊負責拱衛首都。10月7日,是國慶後第一個星期天,部隊按計劃應進行補休,但警惕性很高的二營營長嶽振華沒有準許少數戰士請假去洗澡,他認為“這麼好的天氣,說不好會有情況發生”。

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圖26. 建國十周年閱兵,已經展現了機械化重炮兵這樣的重器

果然,一架美制RB-57D型偵察機在上尉飛行員王英欽的駕駛下,于當日10時3分從浙江溫嶺上空進入内陸,飛行高度1.8萬米,後經南京升高至1.92萬米,越過沿途殲擊機的層層攔截,持續向北靠近北京。

11時22分,當RB-57D距離北京東南480公裡時,地空飛彈部隊進入一等戰鬥準備。11時50分,第二營在距離陣地135公裡處打開制導雷達,在115公裡順利捕捉到目标。

當 RB-57D 飛機接近到距離陣地100公裡時,二營完成飛彈接電準備,距離70公裡時接通發射架同步,轉入自動跟蹤。距離60公裡時,營長嶽振華下達發射指令,12時4分,三枚飛彈騰空而起飛向目标,命中RB-57D。殘骸墜落在北京通縣東南18公裡處,飛行員死亡,距飛行員東南100米處是飛機的主要殘骸,頭部插進地裡,尾翼翹起,尾号“5643”清晰可見。

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圖27. 被擊落的RB-57D高空偵察機殘骸

經查證,這架飛機1955年7月出廠,1958年傳遞東南大島使用,編制在第5聯隊6大隊4中隊,駐桃園機場,在美國顧問的策劃下,先後侵入大陸15次,到被擊落時已飛行836小時。此時,距地空飛彈二營組建還沒超過10個月,完成實戰訓練才4個d多月。二營的前身,是空軍高射炮兵獨立第4師2營,嶽振華原為高射炮兵第511團團長,參加過抗美援朝戰争,原本即将提升為高射炮兵師長。接到調任地空飛彈部隊的指令後,帶領9名主要幹部前往長辛店地空飛彈一營參加新裝備的學習教育訓練。

第二營取得的這個戰果,是使用地空飛彈在實戰中的首次戰果。在建國僅十周年後,解放軍就掌握了複雜先進的高技術武器裝備,既是部隊人員的戰鬥精神使然,也從側面說明了“薩姆-2”飛彈的易用性和可靠性。

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圖28. 地空飛彈部隊首次實戰戰果的祝捷授獎大會

1959年10月14日,空軍在通縣為地空飛彈第二營召開祝捷授獎大會。國防部予以通令嘉獎,空軍給第二營記集體二等功一次。根據公開資料統計,PLA使用該型飛彈共擊落10架飛機,包括5架U-2、1架RB-57D、1架米格-21和3架無人高空偵察機。“薩姆-2”也是以一戰成名,其在世界範圍的名氣遠超美國的同類産品。

蘇聯方面在1960年5月1日擊落1架U-2偵察機,1965年12月擊落1架RB-57F偵察機。古巴也在1962年10月27日擊落1架U-2偵察機。在後來的越南戰争期間,“薩姆-2”同樣有着精彩表現。越南戰争期間,美軍出動了B-52等作戰飛機對越南進行了猛烈轟炸,越南先後裝備了近30個營的蘇制“薩姆”地空飛彈。

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圖29. 薩姆-2防空飛彈營陣地布置示意圖

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圖30. 1960年5月1日蘇方檢視擊落的U-2飛機殘骸

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圖31. 1972年12月23日,蘇方專家檢查B-52殘骸

1965年7月24日,薩姆飛彈首開紀錄,擊落1架和擊傷3架美軍F-4C戰鬥機。在蘇聯專家幫助下,越軍宣稱到1965年底擊落飛機93架。1965年3月-1968年10月的“滾雷”行動中,蘇方統計使用飛彈擊落558架飛機和90架直升機,美軍的資料是101架作戰飛機被飛彈擊落。1972年蘇方統計越軍發射飛彈2059枚,擊落飛機421架,包括51架B-52、223架F-4、9架F-105、59架A-6、57架A-7 。而美方聲稱對方發射4224枚飛彈,擊落49架飛機。

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圖32. 越戰中北越方面裝備的薩姆-2型飛彈

還有一個不完全統計資料是,在1964年8月至1968年11月間的4年時間裡,美軍損失915架飛機,其中94.85%都是被“薩姆-2”等地空飛彈擊落的。1965-1972年整個越南戰争期間,蘇方統計越軍共發射飛彈6806枚,擊落各型飛機1163架-包括54架B-52(含130架無人機)。美軍公布的資料是美國海空軍在越南一共損失3744架飛機和4868架直升機,其中認為205架飛機(包括15架B-52)被飛彈(稱共發射8038枚)擊落,一些專家認為,美方的實際損失是美方承認數字的3-5倍。

圖33. 中東戰争中阿拉伯國家C-75飛彈陣地

中東戰争中1967年的“六五”戰争中,埃及當時共有25個C-75飛彈營,擊落以軍9架飛機(以軍确認為2架幻影III CJ);消耗戰中(1969年3月-1971年9月),1969年7月20日埃及用C-75防空飛彈擊落了1架以色列Piper J-3 Cub,到1973年10月第四次中東戰争之前戰果數字達到11架,平均耗彈量12.9枚。

1973年10月第4次中東戰争中埃叙兩國用該型飛彈擊落14架飛機(此為以方确認資料,埃及和叙利亞分别宣布使用C-75飛彈擊落對方飛機101架和91架)

印巴戰争中,該型飛彈擊落了1架巴方的安-12運輸機。

兩伊戰争中,C-75防空飛彈擊落至少伊朗4架F-4和1架F-5E。

海灣戰争中,伊拉克用該型飛彈擊落了聯軍3架飛機(F-1、F-15E和旋風各1架)

最新的C-75戰果記錄為1993年3月19日阿布哈茲沖突擊落1架蘇-27戰鬥機。

以上資料,由于衆所周知的原因必然存在偏差,但是初代地空飛彈發展至經典的薩姆-2型,其戰果已足以證明自身的價值。

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圖34. 小号手出品的薩姆-2型地空飛彈彩繪,隻有一代名器才有上模型彩繪的資格,這也是如此之多的二戰兵器能夠名垂青史的原因,生而逢時既是兵器也是人的幸運

- 完,敬請期待下一篇 -