航空制導(dǎo)炸彈發(fā)展趨勢

賈秋銳, 孫媛媛, 肖樹臣, 鐘詠兵

（空軍航空大學(xué)作戰(zhàn)指揮系,吉林 長春 130022）

航空制導(dǎo)炸彈發(fā)展趨勢

賈秋銳, 孫媛媛, 肖樹臣, 鐘詠兵

（空軍航空大學(xué)作戰(zhàn)指揮系,吉林 長春 130022）

簡要介紹了航空制導(dǎo)炸彈的發(fā)展現(xiàn)狀,并概述其在提高制導(dǎo)精度、系列化、新型引信、發(fā)展特種彈藥、提高防區(qū)外打擊能力、發(fā)展制導(dǎo)集束炸彈等方面的發(fā)展趨勢。新一代航空制導(dǎo)炸彈的出現(xiàn),將極大地提高航空制導(dǎo)炸彈的制導(dǎo)精度及抗干擾能力等,提高其作戰(zhàn)效能,對我國未來航空炸彈的發(fā)展有一定的借鑒意義。

制導(dǎo)炸彈；制導(dǎo)精度；系列化

0 引言

制導(dǎo)炸彈是精確制導(dǎo)武器的重要組成部分,是戰(zhàn)斗轟炸機、強擊機等空中力量對地（海）面建筑物、橋梁、中小型指揮所、機場跑道、防空雷達陣地、水面艦艇等多種軍用目標(biāo)實施精確打擊的重要手段。制導(dǎo)炸彈是在普通炸彈上加裝了精確制導(dǎo)裝置及空氣動力控制裝置。與普通炸彈相比,制導(dǎo)炸彈具有精度高、成本低、投放距離遠等特點,因此受到世界各國的青睞。

制導(dǎo)炸彈的發(fā)展經(jīng)歷了三代。第1、第2代制導(dǎo)炸彈采用激光、電視制導(dǎo),具有不能全天候、全時使用,不能遠距離攻擊目標(biāo),載機或協(xié)同飛機易受攻擊等缺點。20世紀(jì)90年代以后,國外開始發(fā)展新一代低成本衛(wèi)星導(dǎo)航（GPS）或慣導(dǎo)/GPS組合制導(dǎo)炸彈,如美國的JDAM、JSOW,大大增強了全天候作戰(zhàn)能力,并在科索沃戰(zhàn)場大量投入使用,在當(dāng)?shù)貝毫託庀髼l件下取得極大成功［1］。這類具有全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航能力的制導(dǎo)炸彈現(xiàn)已成為現(xiàn)代高技術(shù)局部戰(zhàn)爭中打擊固定目標(biāo)的重要手段,代表著制導(dǎo)炸彈的重要發(fā)展方向。未來制導(dǎo)炸彈的發(fā)展趨勢如下。

1 提高制導(dǎo)精度

1.1 激光制導(dǎo)

激光制導(dǎo)炸彈目前可使用的是激光半主動制導(dǎo)。激光半主動制導(dǎo)具有制導(dǎo)精度高、抗干擾性好、成本較低等特性,但惡劣氣象條件會影響其投放精度和使用。需要載機或協(xié)同飛機攜帶激光照射器“照射”目標(biāo),作戰(zhàn)使用不方便。為進一步提高激光半主動制導(dǎo)炸彈的使用作戰(zhàn)效果,還需從如下幾個方面進行提高。

1.1.1 高精度的激光照射吊艙

激光半主動制導(dǎo)炸彈自搜索、發(fā)現(xiàn)、識別、鎖定、跟蹤直至命中目標(biāo)的全過程都需要機載激光照射器的光斑準(zhǔn)確地落在目標(biāo)上。由于激光波束窄、探測范圍小,必須另有光學(xué)搜索系統(tǒng)引導(dǎo)；另一方面,由于載機處于飛行狀態(tài),需將照射激光器安裝在穩(wěn)定平臺上。因此,將來必須要解決高精度穩(wěn)定平臺及快速響應(yīng)的控制方法與軟件。

1.1.2 高功率高重頻的激光器

激光器和照射脈沖功率直接與系統(tǒng)的作用距離有關(guān)。因此,新的激光器要要綜合考慮系統(tǒng)的作用距離對制導(dǎo)精度的影響、抗干擾能力和載機與吊艙所承受的負載與供電負荷的要求。

1.1.3 高靈敏度激光接收機

高功率的激光發(fā)射機要與高靈敏度的激光接收機匹配使用,才能有效提高系統(tǒng)的作用距離。接收機主要在激光探測器、高效率的光學(xué)系統(tǒng)、低噪聲的前置放大電路等方面進行提高,以實現(xiàn)它們之間的最佳匹配。

1.2 電視制導(dǎo)

電視制導(dǎo)具有分辨率高、可提供目標(biāo)清晰圖像、被動工作、具有一定抗干擾能力等特點。為適應(yīng)戰(zhàn)場需求,圍繞目標(biāo)自主識別這一難題,電視制導(dǎo)還需在以下幾方面發(fā)展。

1.2.1 攝像機與光強自動控制

CCD器件與光強自動控制系統(tǒng)是電視制導(dǎo)系統(tǒng)的“眼睛”,針對目標(biāo)高分辨率成像和作戰(zhàn)環(huán)境晨昏過程中的光強度變化范圍大的特點,攝像機與光強自動控制的選取和設(shè)計成為設(shè)計者必須要關(guān)注的重點。

1.2.2 自動目標(biāo)識別（ATR）技術(shù)

自動目標(biāo)識別技術(shù)是圖像制導(dǎo)的共性問題,也是圖像制導(dǎo)的難題。相關(guān)因素有目標(biāo)特征、復(fù)雜背景類型、環(huán)境氣象變化、干擾條件、處理器的運算量和運算速度、識別算法。除上述因素需設(shè)計者重點考慮外,還應(yīng)注意如下幾方面：事前裝定所需打擊目標(biāo)的特征模板,在攻擊前確定明確的襲擊目標(biāo)并快速裝定所打擊目標(biāo)的特征數(shù)據(jù),提高對目標(biāo)的識別概率；人在回路中,增加雙向數(shù)據(jù)傳輸鏈路,人在回路當(dāng)中參與對目標(biāo)的識別；與其它制導(dǎo)體制的復(fù)合,如用激光照射器完成照射,由電視導(dǎo)引頭完成跟蹤,或者由圖像導(dǎo)引頭與其它制導(dǎo)傳感器融合,提高目標(biāo)的識別概率。

1.3 紅外成像制導(dǎo)

紅外成像制導(dǎo)分為非制冷紅外成像和制冷型成像。由于制導(dǎo)炸彈追求高精度、低成本,因此在炸彈末端加裝紅外非制冷成像導(dǎo)引頭是唯一的選擇。紅外非制冷成像主要是在發(fā)展UFPA紅外探測器陣列。

UFPA器件同制冷型FPA相比,溫度靈敏度低、像元尺寸稍大。目前國外主要發(fā)展VO2-UFPA、鐵電體UFPA、非晶硅UFPA三種非制冷焦平面陣列。隨著技術(shù)不斷突破,UFPA將會呈現(xiàn)巨大的應(yīng)用前景。

1.4 GPS/INS組合制導(dǎo)

慣性制導(dǎo)是一種利用物體的慣性進行導(dǎo)航（或制導(dǎo)）的技術(shù)。慣性導(dǎo)航不依賴外界信息,具有完全自主性、高隱蔽性和強抗干擾性［2］。但慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的弱點是存在系統(tǒng)漂移致使定位精度下降。

GPS是一種先進的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),GPS導(dǎo)航定位精度高、性價比高、具有全天候和全球覆蓋能力。但GPS是一種非自主的導(dǎo)航系統(tǒng),與以往無線電導(dǎo)航系統(tǒng)不同的只是把無線電發(fā)射臺置于衛(wèi)星上,因此難以避免受電磁干擾。

GPS/INS組合制導(dǎo)就是將高精度、低成本的GPS接收機和適當(dāng)精度、低成本的慣導(dǎo)系統(tǒng)進行組合,可以解決航空制導(dǎo)炸彈既要打得準(zhǔn)、又要裝備得起的矛盾。實際應(yīng)用中,無電子干擾威脅時, GPS可修正慣性導(dǎo)航的漂移,一旦GPS信號中斷,得到修正的INS則靠“記憶”工作保持制導(dǎo)炸彈的連續(xù)導(dǎo)航。

“JDAM”制導(dǎo)炸彈就是在常規(guī)炸彈的尾翼中增加了GPS/INS制導(dǎo)裝置,既提高了彈藥的打擊精度,又大大減少了開發(fā)新武器的高額費用,使精確打擊發(fā)生革命性的變化,其外形圖如圖1所示。

圖1 加裝GPS/INS制導(dǎo)裝置的JDAM制導(dǎo)炸彈

GPS/INS組合制導(dǎo)進一步的研究方向：對GPS加裝抗干擾和抗電子欺騙系統(tǒng)［3］；采用微機械慣性儀表和光纖陀螺的低成本慣性系統(tǒng)；深組合的GPS/INS系統(tǒng)；可直接捕獲P（Y）碼的多重相關(guān)器接口；采用數(shù)字波束成形和現(xiàn)代算法的高性能低成本自適應(yīng)天線；可提高抗干擾性的“選擇可用性反誘騙模塊”等。

1.5 CCD/IIR（電視/紅外）雙模導(dǎo)引頭

采用CCD/IIR雙模導(dǎo)引頭,并通過電視制導(dǎo)技術(shù)與圖像匹配技術(shù)的結(jié)合,具有相當(dāng)強的自主能力［4］。航空制導(dǎo)炸彈一次可儲存100個以上目標(biāo)景像圖。因此,它不僅可由飛行員通過電視圖像來控制飛行,而且還可以自行匹配目標(biāo)景像,實現(xiàn)自動目標(biāo)識別與跟蹤,以完成末制導(dǎo)。

2 系列化

制導(dǎo)炸彈系列化,可增強武器系統(tǒng)作戰(zhàn)功能,充分利用原有資源降低成本。自20世紀(jì)80年代以來,在制導(dǎo)炸彈研制、生產(chǎn)中,歐美各國和前蘇聯(lián)都十分重視走“基本型、系列化”道路,如美國的“寶石路”激光制導(dǎo)炸彈系列。90年代后,美國在各種不同型號的普通炸彈和硬目標(biāo)突防炸彈上加裝導(dǎo)航系統(tǒng),改進控制機構(gòu),形成具有全球定位系統(tǒng)的制導(dǎo)炸彈,形成JDAM系列。美國空海軍通用JSOW采用模塊化設(shè)計,并根據(jù)不同的攻擊目標(biāo),采用不同的制導(dǎo)方式或不同的戰(zhàn)斗部,形成了系列化的武器裝備。

3 發(fā)展特種彈藥

為達到不同的作戰(zhàn)目標(biāo),可在制導(dǎo)炸彈的戰(zhàn)斗部上加以改進制成特種彈藥。如美國的鉆地彈,它是在GBU-28“堡壘破壞者”炸彈上安裝“寶石路”炸彈的激光制導(dǎo)組件,可穿透30 m土層或6 m的混凝土；石墨炸彈是在GBU-94石墨炸彈上采用BLU-114/B子彈藥填充導(dǎo)電的石墨纖維,用于攻擊電網(wǎng)使電子系統(tǒng)短路和癱瘓；“溫壓彈”是在彈體中裝填包含氧化劑的固態(tài)爆炸物,裝藥被拋撒出來分散成懸浮狀,云團被引爆后產(chǎn)生熱和壓力兩種效應(yīng),爆炸產(chǎn)生的高壓激波沿坑道傳播,跟著是火焰引起的窒息波,可用于攻擊地下坑道目標(biāo),殺傷坑道內(nèi)人員。除此之外,還可發(fā)展制導(dǎo)電磁脈沖炸彈等。

4 研制新型引信

目前制導(dǎo)炸彈使用的引信需預(yù)先提供攻擊目標(biāo)、投放過程、侵徹過程等數(shù)據(jù),以使制導(dǎo)炸彈在命中目標(biāo)后的預(yù)定時間內(nèi)引爆戰(zhàn)斗部,準(zhǔn)備工作較復(fù)雜。

目前正在研制“硬目標(biāo)靈巧引信”,引信內(nèi)裝有微型自動控制系統(tǒng),能自動探測和計算地下指揮中心、倉庫等建筑物內(nèi)硬地板的層數(shù)、通過的距離等,自動確定最佳點起爆位置,并自動在該位置上引爆戰(zhàn)斗部,以獲得最佳毀傷效果。

5 小型化

隨著制導(dǎo)炸彈在科索沃戰(zhàn)爭和阿富汗戰(zhàn)爭中的大量使用,一些問題也逐漸暴露出來。因為制導(dǎo)炸彈都是由老式炸彈改裝而成,體積和重量較大,如GBU-29彈重為908 kg,偏輕的GBU-30彈重也為454 kg,這就限制了作戰(zhàn)飛機的攜彈量,從而影響到作戰(zhàn)效能。另一方面,這些制導(dǎo)炸彈火力過猛,易造成軍事目標(biāo)附近平民傷亡,因此制導(dǎo)炸彈的小型化顯得尤為重要。例如美國的GBU-38微小型精確制導(dǎo)炸彈,其戰(zhàn)斗載荷為重約227 kg的Mk-82炸彈,并裝有新型彈翼與全球定位制導(dǎo)組件。B-2隱形轟炸機可攜帶80枚GBU-38制導(dǎo)炸彈同時襲擊80個地面目標(biāo)。目前,小圓徑航空制導(dǎo)炸彈研制者們正在研制可用小型無人機發(fā)射的微型彈藥。

6 提高防區(qū)外攻擊能力

由于航空制導(dǎo)炸彈在歷次局部戰(zhàn)爭中的出色表現(xiàn),各國愈加重視其在空地作戰(zhàn)中的重要作用。因此,如何改進航空制導(dǎo)炸彈使之適用于防區(qū)外攻擊地面目標(biāo),就顯得越發(fā)重要。

目前,采用的是增加動力和可折疊式長翼展彈翼滑翔技術(shù)。加裝小型推進器以增加制導(dǎo)炸彈的射程；采用可折疊式長翼彈翼,其滑翔性能要勝過普通折疊式彈翼,如圖2所示,從而使航空炸彈具備了防區(qū)外攻擊能力,大大提高載機的生存能力和持續(xù)打擊能力。

圖2 采用可折疊式長翼彈翼的制導(dǎo)炸彈

7 發(fā)展制導(dǎo)集束炸彈

制導(dǎo)集束炸彈采用慣性簡易制導(dǎo)裝置,在原有集束炸彈戰(zhàn)術(shù)彈藥布撒器的基礎(chǔ)上,在尾部加裝一個用于修正風(fēng)力的尾部制導(dǎo)組件,使集束炸彈具有比自由落體炸彈更高的投彈精度,比激光制導(dǎo)炸彈更少的作戰(zhàn)使用限制。

子彈藥制導(dǎo)方面,目前的集束炸彈中只有CBU-97中的BLU-108反裝甲子彈藥具有制導(dǎo)功能,未來的集束炸彈將有更多具有制導(dǎo)功能的子彈藥。例如,美國正在研制的“低成本自主式攻擊系統(tǒng)”（LOCAAS）是一種微小型、可自主式大面積搜索、識別和摧毀各種地面機動目標(biāo)的彈藥。它由低成本的激光雷達尋的器、多模戰(zhàn)斗部和機動靈活的彈體結(jié)構(gòu)構(gòu)成,是一種高性能的子彈藥。LOCAAS分為非動力型和動力型。美軍集束炸彈彈箱SUU-64可攜帶4枚LOCAAS。根據(jù)目標(biāo)的硬度,戰(zhàn)斗部能夠以三種不同模式（桿式侵徹彈頭、氣動力穩(wěn)定的杵體和破片殺傷）中的任何一種模式起爆。LOCAAS上的激光雷達尋的器可準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)目標(biāo),并自動選擇戰(zhàn)斗部模式。

總之,未來的制導(dǎo)集束炸彈將向著布撒器精確制導(dǎo)化、戰(zhàn)斗載荷多樣化、布局結(jié)構(gòu)緊湊化、投放距離遠程化和發(fā)射平臺多樣化的方向發(fā)展,子彈藥將向智能化及動力化的方向發(fā)展。

8 結(jié)束語

未來的航空制導(dǎo)炸彈將更注重防區(qū)外攻擊能力、制導(dǎo)精度和抗干擾能力,將極大提高其打擊地面目標(biāo)的能力。另外也向著系列化、小型化、強抗干擾能力的方向發(fā)展。加上特種彈藥不斷涌現(xiàn),將使新一代航空制導(dǎo)炸彈具備更強的對地面目標(biāo)的攻擊能力,將極大地提高航空制導(dǎo)炸彈的作戰(zhàn)效能。

［1］范金榮.制導(dǎo)炸彈發(fā)展綜述［J］.現(xiàn)代防御技術(shù), 2004,32（3）：27-31.

［2］李保平.航空制導(dǎo)炸彈的發(fā)展技術(shù)途徑與關(guān)鍵技術(shù)［J］.彈箭與制導(dǎo)學(xué)報,2006,26（3）：100-103.

［3］邢婭.不斷改進的寶石路激光制導(dǎo)炸彈［J］.飛航導(dǎo)彈,2005,（10）：8-9.

［4］徐亞東.精確制導(dǎo)炸彈精銳［J］.當(dāng)代軍事文摘, 2006,（11）：54-55.

Development Trend of the Aerial Guided Bomb

JIA Qiu-rui, SUN Yuan-yuan, XIAOShu-chen, ZHONG Yong-bing
（Warlike Command Department,Aviation University of The Airforce, Changchun Jilin 130022,China）

The development status of aerial guided bomb was introduced.The development trend of aerial guided bomb includes improving guidance accuracy,seriation,new type of fuze,developing special bomb,improving standeff strike capability,developing guidance cluster bomb and so on.The guidance accuracy and anti-jamming ability and combat effectiveness can be increased after new aerial guided bombs are used.It has certain significance for the future development of the aerial guided bomb.

guided bomb；guidance accuracy；seriation

E932.3

A

1671-0576（2014）01-0008-04

2013-12-20

賈秋銳（1963-）,男,副教授,主要從事兵器科學(xué)與技術(shù)研究。