微型導(dǎo)彈智能化發(fā)展與研究

趙敏

摘 要： 微型導(dǎo)彈具有便攜性、高精度、高效費(fèi)比、多平臺(tái)應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，隨著信息技術(shù)、人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，微型智能導(dǎo)彈將在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞： 微型導(dǎo)彈；智能導(dǎo)彈

1 序言

隨著微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)、人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代武器裝備微型化、智能化成為武器裝備發(fā)展的重要方向。信息技術(shù)的高速發(fā)展大大地改變了人們的設(shè)計(jì)思想，“導(dǎo)彈技術(shù)的未來(lái)系于信息技術(shù)”，導(dǎo)彈的數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、智能化、小型化、微型化與日俱增。

在城市巷戰(zhàn)中，強(qiáng)大的空中火力對(duì)我方的安全也造成威脅，微型化彈藥精度高，戰(zhàn)斗部威力半徑可控，可有效控制殺傷范圍，避免我方人員和物資的損傷，將成為未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的主要攻擊武器之一。微型導(dǎo)彈依靠傳感器（紅外成像導(dǎo)引頭、合成孔經(jīng)雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等）對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)情況進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)、跟蹤，根據(jù)獲得的信息進(jìn)行比較、分析、推理、判斷，達(dá)到識(shí)別目標(biāo)、背景和威脅的目的，進(jìn)而制定出正確的對(duì)策，實(shí)施必要的機(jī)動(dòng)動(dòng)作。基于便攜性、高精度、高效費(fèi)比、多平臺(tái)應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，微型導(dǎo)彈將在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中占據(jù)重要地位。

2 國(guó)外微型導(dǎo)彈發(fā)展

2.1 長(zhǎng)釘（Spike）導(dǎo)彈

長(zhǎng)釘導(dǎo)彈由美國(guó)海軍空戰(zhàn)中心武器分部（NAWCD）設(shè)計(jì)研發(fā)，為美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和海軍特種作戰(zhàn)部隊(duì)提供一種低成本便攜式導(dǎo)彈武器[1]。

長(zhǎng)釘導(dǎo)彈主要參數(shù)：彈長(zhǎng)635mm，彈徑56.25mm，發(fā)射質(zhì)量2.4kg，戰(zhàn)斗部質(zhì)量1kg，射程3.2km。長(zhǎng)釘導(dǎo)彈采用激光制導(dǎo)或光電成像制導(dǎo)，可以從肩射發(fā)射架、無(wú)人飛行器或水面艦船發(fā)射，可對(duì)付低價(jià)值的非裝甲或輕型裝甲目標(biāo)，單兵可以攜帶1個(gè)發(fā)射架和3枚導(dǎo)彈。

2008年2月，美國(guó)海軍空戰(zhàn)中心與DRS公司合作，進(jìn)行了模擬無(wú)人機(jī)發(fā)射長(zhǎng)釘導(dǎo)彈的試驗(yàn)，成功擊中一輛在2km外以28.6km/h速度行駛的卡車。

2012年10月，美國(guó)海軍利用水面無(wú)人艇成功試射了6枚長(zhǎng)釘導(dǎo)彈。試驗(yàn)使用的水面無(wú)人艇長(zhǎng)11 m，裝備了精確作戰(zhàn)模塊，包括一個(gè)雙艙導(dǎo)彈發(fā)射裝置和一個(gè)MK-49架裝系統(tǒng)。此次長(zhǎng)釘導(dǎo)彈的成功發(fā)射意味著水面無(wú)人艇武器裝備發(fā)展向前邁進(jìn)了重要的一步[1]。

為了更好應(yīng)對(duì)局部地區(qū)小型攻擊艇對(duì)補(bǔ)給船和艦艇帶來(lái)的威脅，美國(guó)海軍司令部啟動(dòng)了精確作戰(zhàn)模塊項(xiàng)目，旨在小型、低成本的武器平臺(tái)上裝備該作戰(zhàn)模塊，從而提高防御能力，應(yīng)對(duì)海上恐怖襲擊。精確作戰(zhàn)模塊可通過(guò)岸基遙控，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈的瞄準(zhǔn)、發(fā)射以及空中姿態(tài)的調(diào)整，遙控人員可通過(guò)無(wú)人艇上的傳感器控制無(wú)人艇航行并摧毀目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)3.5km范圍內(nèi)的靜、動(dòng)目標(biāo)的有效打擊。

2.2 輕型多用途導(dǎo)彈LMM

泰利斯公司的輕型多用途導(dǎo)彈（Light-weight Multi-role Missile，LMM）采用星光（Starstreak）/星爆（Starburst）導(dǎo)彈的技術(shù)改進(jìn)而成，LMM導(dǎo)彈主要參數(shù)：彈徑76mm，彈長(zhǎng)1.3m，發(fā)射質(zhì)量13kg，射程8km，采用激光束和紅外末制導(dǎo)，LMM導(dǎo)彈的發(fā)動(dòng)機(jī)是兩級(jí)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，引信采用激光近炸引信，戰(zhàn)斗部采用高爆破片殺傷戰(zhàn)斗部，可配裝反裝甲戰(zhàn)斗部，戰(zhàn)斗部質(zhì)量3kg。

LMM是一種小型精確打擊武器，不易造成附帶毀傷，曾在S-100 Cam copter垂直起降無(wú)人機(jī)（可攜帶兩枚導(dǎo)彈）上進(jìn)行過(guò)發(fā)射試驗(yàn)。主要攻擊目標(biāo)有輪式或履帶式車輛、牽引式火炮等地面目標(biāo)，小型艦艇、快速攻擊艇等海上目標(biāo)，以及輕型飛機(jī)等空中目標(biāo)。

2.3 格里芬Griffin多平臺(tái)微型導(dǎo)彈

美國(guó)特種作戰(zhàn)司令部于2006年啟動(dòng)了防區(qū)外發(fā)射精確制導(dǎo)彈藥先期概念技術(shù)演示計(jì)劃，旨在快速開發(fā)一系列低間接毀傷的微小型精確制導(dǎo)武器。Griffin導(dǎo)彈便是這幾種新型武器之一[1]。Griffin是一種輕型精確制導(dǎo)武器，彈長(zhǎng)1.09m，彈徑140 mm，質(zhì)量l5kg，戰(zhàn)斗部質(zhì)量5.9kg，制導(dǎo)體制采用INS輔助GPS、半主動(dòng)激光尋的，動(dòng)力系統(tǒng)采用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。飛行中段由INS/GPS導(dǎo)航，末段利用半主動(dòng)激光尋的系統(tǒng)制導(dǎo)。導(dǎo)彈可以由地面車輛以及多種空中平臺(tái)發(fā)射。導(dǎo)彈尺寸小，顯著降低了間接毀傷的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)拓展了發(fā)射平臺(tái)的種類，可以裝備包括灰鷹、蒂爾II和火力偵察兵在內(nèi)的各種無(wú)人機(jī)。

3 微型導(dǎo)彈智能化的關(guān)鍵技術(shù)途徑

3.1 復(fù)雜約束下的智能化制導(dǎo)技術(shù)

微型導(dǎo)彈智能化可用于解決協(xié)同攻擊和多目標(biāo)分配問(wèn)題。在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，末端防空系統(tǒng)將承受多目標(biāo)多批次的飽和攻擊，傳統(tǒng)的微型導(dǎo)彈雖然可實(shí)現(xiàn)集火、轉(zhuǎn)火射擊，但無(wú)法解決同向目標(biāo)分配問(wèn)題。采用智能化多彈協(xié)同控制技術(shù)則能有效解決多目標(biāo)攔截問(wèn)題。英國(guó)星光Star streakⅡ?qū)検堑谝恍筒捎煤?jiǎn)易協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)的微型導(dǎo)彈，通過(guò)對(duì)3枚子彈的飛行軌跡進(jìn)行規(guī)劃，按不同的圓軌跡飛行攻擊各型目標(biāo)。

設(shè)計(jì)協(xié)同攔截制導(dǎo)律，是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈協(xié)同攔截的關(guān)鍵?；谀撤N戰(zhàn)術(shù)策略使導(dǎo)彈在飛行中相互協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)多彈齊射、多彈連射、多彈不同區(qū)域發(fā)射，以及不同平臺(tái)、不同時(shí)機(jī)發(fā)射等協(xié)同作戰(zhàn)。在設(shè)計(jì)多攔截彈協(xié)同制導(dǎo)律時(shí)，需綜合考慮脫靶量、攻擊時(shí)間、交會(huì)角度、彈道軌跡、彈間通信距離等多種約束，重點(diǎn)是研究復(fù)雜多約束條件下的制導(dǎo)規(guī)律。

導(dǎo)彈根據(jù)探測(cè)感知到的動(dòng)態(tài)目標(biāo)及環(huán)境信息，包括目標(biāo)速度與過(guò)載、集群目標(biāo)分布、目標(biāo)隱蔽及防護(hù)情況等的目標(biāo)特性及動(dòng)態(tài)環(huán)境，基于彈載機(jī)構(gòu)建的微小型控制系統(tǒng)，采用模糊控制、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制等理論方法，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈自主目標(biāo)篩選、路徑規(guī)劃、目標(biāo)分配與更換、攻擊決策、任務(wù)評(píng)估等作戰(zhàn)能力[2]。

3.2 MEMS技術(shù)

MEMS是指采用微機(jī)械加工技術(shù)可以批量制作的、集微型傳感器、微型機(jī)構(gòu)、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口、通訊等于一體的微型器件或微型系統(tǒng)。美國(guó)早于90年代利用MEMS技術(shù)開發(fā)出了硅微陀螺儀、硅微加速度計(jì)、微型慣測(cè)組合等新型微固態(tài)慣性器件。國(guó)內(nèi)某型號(hào)導(dǎo)彈的慣性測(cè)量單元就是采用MEMS慣性技術(shù)，結(jié)合結(jié)構(gòu)與電路系統(tǒng)的微型化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)載體3個(gè)正交敏感軸向的慣性測(cè)量。

3.3 一體化設(shè)計(jì)技術(shù)

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)方案采用彈載機(jī)+慣組+舵系統(tǒng)的方式，信號(hào)傳輸速度逐漸成為高速機(jī)動(dòng)變軌飛行武器姿態(tài)控制的“瓶頸”。如今，基于MEMS技術(shù)的硅微陀螺、加速度計(jì)技術(shù)逐漸成熟，基于多學(xué)科優(yōu)化方法，氣動(dòng)外形、彈體結(jié)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)高度融合，使得整個(gè)導(dǎo)彈成為一個(gè)智能體，具有高容積率、翼身融合、可變控制機(jī)構(gòu)、外形隱身等特征，大幅提高操縱性、機(jī)動(dòng)性和隱身性。

4 小結(jié)

隨著信息技術(shù)、MEMS技術(shù)、智能化的迅速發(fā)展，微型智能導(dǎo)彈將在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮重要作用。從戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和作戰(zhàn)體系出發(fā)，進(jìn)一步研究智能制導(dǎo)算法，結(jié)構(gòu)上更輕更小，制導(dǎo)精度更高，應(yīng)用平臺(tái)更廣，大力推動(dòng)微型導(dǎo)彈的智能化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]鐘成行，國(guó)外反艦導(dǎo)彈的小型化發(fā)展[J]，飛航導(dǎo)彈，2014.

[2]魏東輝，人工智能在飛航導(dǎo)彈上的應(yīng)用與展望[J]，飛航導(dǎo)彈，2017.