不少動作電影里有這樣的夸張情節(jié):某個超級殺手槍法一流,通過甩動手腕可以讓出膛的子彈在飛行過程中劇烈拐彎繞過障礙物,命中躲在其后的敵人。其實,這種幻想技能未來將成為現(xiàn)實。
2 0 1 2年2月初,美國洛克希德·馬丁公司桑迪亞國家實驗室對外宣布研制了一種類似飛鏢的激光制導(dǎo)子彈,長10.16厘米,適用于彈殼直徑為12.7毫米的槍族武器。研究人員稱,該子彈在飛行過程中能自動調(diào)整方向,可擊中1.6公里以外的目標。這種制導(dǎo)子彈為何如此神奇?這還要先從射擊的原理講起。
一顆子彈消滅一個敵人?
《游擊隊之歌》里唱到“我們都是神槍手,每一顆子彈消滅一個敵人”,而實戰(zhàn)中槍法要達到這種境界卻非常難。
統(tǒng)計表明,實際戰(zhàn)場中的損傷大多數(shù)是由炮彈這種面殺傷武器造成的,真正被槍彈擊殺的人員實際上微乎其微。其中一個原因是隨著射擊距離的增加,子彈的彈道誤差急劇增加;另一個原因是槍彈本身的殺傷半徑太小,往往不會大于彈頭的最大直徑。
子彈從槍口被射出后,可以被視為一個賦予初速度的做自由落體運動的物體,速度矢量可以分解為垂直方向和水平方向。假設(shè)射擊手射擊時槍身平行于水平面,則子彈垂直方向的速度從0開始以每秒9.8米的加速度開始增加,直到觸地。
按照一般步槍子彈的初速度1000米/秒左右計算,子彈在飛行1000米以后,就要偏離瞄準點4.9米,這與直徑只有1厘米的子彈相比,誤差實在太大了。雖然可以通過修正射擊角度來減少這個誤差,但由于人體對槍械的操作并不非常精確,因此這個誤差總是存在,且距離越大,誤差就變得越來越不可接受。
此外,子彈在空氣中飛行時還會和空氣互相摩擦,子彈頭的形狀為錐形,重心靠后,空氣對它的作用力會直接作用在重心上,而這會導(dǎo)致子彈翻滾,特別是在橫向風(fēng)速較大時,這種情況就會變得很嚴重。雖然槍械可以使用膛線使子彈沿著軸線進行旋轉(zhuǎn)以平均作用力,但空氣在不同高度、地域時的速度和密度不同,這也導(dǎo)致飛行彈道總是存在誤差。
以上兩個誤差累積起來,就成了子彈的射擊誤差。距離越遠,誤差越大,5000米外狙擊敵人的命中概率甚至要小于百萬分之一,而手槍因為初速度慢,且射擊散布更大,100米外就比較難以擊中敵人了。
如何實現(xiàn)精確制導(dǎo)?
戰(zhàn)場上,士兵們可以利用大炮、導(dǎo)彈等面積殺傷武器來彌補槍彈的不足,但在對手使用分散隊形或者城市游擊戰(zhàn)時,往往士兵們不能及時使用大炮和導(dǎo)彈支援,或者不能進行無差別攻擊,這時如果能對子彈進行彈道控制實現(xiàn)精確制導(dǎo),那步兵分隊的戰(zhàn)斗力無疑會有幾何級數(shù)的增長。這樣的子彈長什么樣?它是如何實現(xiàn)精確制導(dǎo)的呢?
可以制導(dǎo)的子彈學(xué)名叫制導(dǎo)槍彈,就是把導(dǎo)彈的部件縮小后裝載在一個子彈里,它可以在飛行過程中實現(xiàn)控制,實際上就是一顆微型導(dǎo)彈。而要實現(xiàn)子彈拐彎,則需要克服兩個問題:子彈怎樣找到目標和子彈怎樣控制轉(zhuǎn)彎。
子彈怎樣找到目標:要讓小小的子彈實現(xiàn)擊中一個隱藏在角落里的敵人,這需要極高的制導(dǎo)精度,目前能夠達到這一精度的只有激光制導(dǎo)技術(shù),因此制導(dǎo)槍彈也普遍采取了這一技術(shù)。簡單的說就是:首先,裝在槍械上的激光器可以對目標進行照射;然后,槍械上的激光接收裝置接收目標反射回來的激光編碼;之后,計算機進行彈道計算;最后,子彈沿著激光射線的位置不斷調(diào)整飛行軌跡,直到擊中敵人。
比如:美國的拐彎子彈就是在子彈前端設(shè)計一個光學(xué)傳感器以探測目標的激光束,然后傳感器把信息傳給制導(dǎo)和指揮元件,后者通過中央處理器指揮電磁傳動裝置,傳動裝置則引導(dǎo)微型彈尾,指引子彈擊中目標。
但需要注意的是,子彈在這里雖然能拐彎,但激光卻不能拐彎,因此制導(dǎo)槍彈只實現(xiàn)了高精度射擊,卻不能說完全實現(xiàn)了視線外打擊敵人。當(dāng)然,如果采取士兵A照射激光,士兵B射擊目標的方式就可以實現(xiàn)這一目標,但士兵A為何不自己打擊目標呢?
子彈怎樣控制轉(zhuǎn)彎:制導(dǎo)槍彈像導(dǎo)彈那樣使用矢量噴管是不行的,因為化學(xué)藥品裝藥太小、燃燒速率極難控制,它只能利用微型彈翼進行控制,但槍彈的出膛速度都是超音速的,一般在3馬赫左右。在這樣的高速下,實現(xiàn)大機動轉(zhuǎn)彎,很可能讓彈頭進入不可控狀態(tài),于是制導(dǎo)槍彈要么降低出膛速度,要么就不能進行大曲率的拐彎射擊。
桑地亞實驗室的子彈聲稱不依賴慣性測量裝置,而且每秒鐘能夠?qū)崿F(xiàn)30次變向,但子彈初速度只有732米/秒,這低于大多數(shù)子彈速度。實際上,如果進行稍大一點曲率的射擊,這個初速度還會被迅速降低,直到對人體構(gòu)不成有效殺傷。
此外,在一個子彈一般大小的容積內(nèi)集成幾乎所有導(dǎo)彈的電子設(shè)備并實現(xiàn)大多數(shù)導(dǎo)彈的性能,這對微型電子產(chǎn)品的制造工藝要求極高,且控制信號的精度也要大大優(yōu)于導(dǎo)彈,目前世界上還沒有幾個國家可以做到這點。
雖然存在這些問題,但制導(dǎo)槍彈可以大大增加射擊精度無疑是十分誘人的,因此它代表了未來單兵武器的發(fā)展方向。未來戰(zhàn)場上,單兵生存率也會受到很大的考驗,也許無人化戰(zhàn)爭的時代就要因此來臨。此外,制導(dǎo)槍彈不一定只打擊人體目標,還可以在加大口徑之后對機械目標進行打擊。
例如:英國目前發(fā)明了一種“星光”便攜式防空導(dǎo)彈系統(tǒng),它利用激光制導(dǎo)飛向目標,可以達到3.5馬赫的速度,據(jù)稱目前可以實現(xiàn)擊穿裝甲車前裝甲的作戰(zhàn)效能,對直升機目標也非常有用,但無法擊穿坦克裝甲。
毫無疑問,這種單兵攜帶的防空武器,在今后對敢于進入人口密集區(qū)的飛行器和裝甲目標將造成極大的威脅,有效保衛(wèi)大眾安全。(編輯/和恩馨)