小型巡飛彈發(fā)展現(xiàn)狀與展望

呂超凡 姜波

小型巡飛彈作為微小型無人機和制導(dǎo)彈藥組合，具有智能化、高機動性、低成本等特點，成為未來信息化作戰(zhàn)的重要武器之一。本文簡要介紹國外典型巡飛彈的研制背景、作戰(zhàn)能力及主要戰(zhàn)技指標(biāo)，提出小型巡飛彈的主要關(guān)鍵技術(shù)，包括折疊翼設(shè)計與展開技術(shù)、抗過載發(fā)射與減速止旋技術(shù)、目標(biāo)搜索與跟蹤技術(shù)等，并對未來發(fā)展趨勢進行展望，希望把握無人機前沿技術(shù)發(fā)展動態(tài)的同時，為發(fā)展我國小型巡飛彈技術(shù)與裝備提供相關(guān)戰(zhàn)略思考與建議。

基于無人機演變發(fā)展的小型巡飛彈，能夠根據(jù)規(guī)劃航線自主飛行、在作戰(zhàn)目標(biāo)區(qū)域進行巡弋飛行，待機執(zhí)行多項戰(zhàn)術(shù)使命的智能彈藥，可承擔(dān)監(jiān)視、目標(biāo)偵察、戰(zhàn)斗毀傷評估、空中通信中繼以及攻擊目標(biāo)等單一或多項戰(zhàn)斗任務(wù)。主要由任務(wù)載荷、制導(dǎo)、動力、飛行控制、導(dǎo)航等設(shè)備組成。

小型巡飛彈兼具巡航導(dǎo)彈和無人機的特點，與巡航導(dǎo)彈相比，巡飛彈續(xù)航時間長、作用范圍廣、持續(xù)威懾能力強，可發(fā)現(xiàn)和攻擊各種隱蔽目標(biāo)、反斜面目標(biāo)和時間敏感目標(biāo)等;與無人機相比，巡飛彈可以像常規(guī)導(dǎo)彈一樣，由多種武器平臺發(fā)射或投放，可配裝到各軍兵種，能夠快速進入作戰(zhàn)區(qū)域，突防能力強、戰(zhàn)術(shù)使用靈活，兼具信息保障和精確打擊功能，并可實現(xiàn)彈彈之間的協(xié)同作戰(zhàn)。

發(fā)展現(xiàn)狀

小型巡飛彈概念提出較早，1994年美國最先開展裝備相關(guān)論證研究工作，其研究項目是“低成本自主攻擊彈藥”（LOCASS），之后小型巡飛彈引起世界各軍事強國高度重視，發(fā)展速度極快，各類小型巡飛彈也應(yīng)運而生。目前美國的技術(shù)水平最高，已成功研制多型由各種運載平臺發(fā)射并應(yīng)用于實戰(zhàn)的巡飛彈。以色列、俄羅斯、英國等國家近幾年也紛紛加快巡飛彈的研發(fā)進程，表1是國外典型產(chǎn)品介紹。

“低成本自主攻擊彈藥”由美國洛克希德·馬丁公司研制，該系統(tǒng)主要由J45G渦噴發(fā)動機、可折疊機翼及尾翼、用于定位搜尋的激光雷達導(dǎo)引頭、GPS/INS導(dǎo)航裝置以及保險與解除保險裝置組成。機翼向后折疊，疊放于彈身上部，發(fā)射前處于折疊狀態(tài)，機翼展開與折疊狀態(tài)見圖1。該巡飛彈可通過多種平臺發(fā)射，如火箭彈、導(dǎo)彈、布撒器等，一次可偵察面積74km2，射程為200km，能摧毀地面靜止目標(biāo)和運動目標(biāo)。圖1為LOCASS系統(tǒng)機翼展開與折疊狀態(tài)。

LAM是一種不可回收的空中巡航式搜索一攻擊無人機，由洛克希德-馬丁公司研制。研制初期外形為圓形結(jié)構(gòu)。之后為提高續(xù)航時間和飛行穩(wěn)定性，2005年底更改為方形彈體，其折疊狀態(tài)和發(fā)射狀態(tài)如圖2所示。該系統(tǒng)采用箱式發(fā)射，選用小型渦輪噴氣發(fā)動機為動力。利用GPS/INS進行導(dǎo)航，可自動導(dǎo)航或由人操控飛行作戰(zhàn)，具有搜索、巡航、毀傷評估、通信中繼以及精確打擊目標(biāo)等功能。

“快看”（Quick Look）由美國陸軍武器研究發(fā)展與工程中心（ARDEC）火力支援武器中心設(shè)計研發(fā)，巡航速度148km/h，航程185km，續(xù)航時間3h，機翼展開狀態(tài)與發(fā)射場景如圖3所示。該系統(tǒng)2000年6月底完成全尺寸非動力型飛行試驗，2001年2月進行了動力型前沿空中支援彈藥首飛，能夠完成搜尋、攻擊、毀傷評估等任務(wù)。

“彈簧刀”（Switchblade）是美國航空環(huán)境公司（Aero Vironment）2008年研發(fā)的單兵無人機作戰(zhàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)前后機翼、方向舵和螺旋槳均可折疊。發(fā)射前位于發(fā)射筒內(nèi)為折疊狀態(tài)，離開發(fā)射筒后迅速展開;其機身前方配置有導(dǎo)引頭，中部是戰(zhàn)斗部和電子部件，后部裝有動力裝置和電池，重心在中部附近。該系統(tǒng)攜帶方便。隱蔽性較強，有利于短距離偵察和打擊，并可采用多種平臺發(fā)射。其發(fā)射與巡航狀態(tài)如圖4所示。

“火力影子”（Fire Shadow）是英國國防部牽頭，由MBDA導(dǎo)彈系統(tǒng)公司研制，續(xù)航時間達10h，最大作戰(zhàn)半徑150km，飛行速度為150～300km/h，其作戰(zhàn)概念圖見圖5。該系統(tǒng)于2007年9月19日首次亮相于英國國際防務(wù)展，可執(zhí)行情報獲取、目標(biāo)捕獲、偵察、監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集，高過載俯沖和機動打擊等任務(wù)。

“綠龍”（Green Dragon堤：以色列飛機工業(yè)公司2016年公布的一種新型低成本戰(zhàn)術(shù)巡飛彈，采用電動螺旋槳式動力驅(qū)動，最大射程40km，續(xù)航時間1.5～2h。該巡飛彈采用機動性儲運發(fā)一體化設(shè)計，一次可攜帶12～16枚巡飛彈;采用光電導(dǎo)引頭，跟蹤角度范圍大，能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)跟蹤目標(biāo)。其巡飛狀態(tài)和多單元發(fā)射車見圖6。

R-90是俄羅斯合金精密儀表設(shè)計局研制的一種巡飛彈，由射程70Km的口徑300mm“旋風(fēng)”多管火箭炮中發(fā)射，巡飛至目標(biāo)區(qū)域上空后，巡飛子彈藥從火箭彈中拋出，打開減速傘，完成彈翼及尾舵展開，隨后拋掉降落傘并啟動脈動噴氣發(fā)動機，在彈載導(dǎo)航系統(tǒng)的控制下于目標(biāo)區(qū)上空200～600m高度沿預(yù)設(shè)航線巡飛30min。該型巡飛彈已定型并列裝，其發(fā)射機構(gòu)與多發(fā)射車見圖7。

從上述國外典型巡飛彈的發(fā)展?fàn)顩r看出，巡飛彈種類繁多，功能各異，各有特點。從巡飛彈發(fā)展趨勢來看，巡飛彈正在向小型化、輕量化、便攜性、多用途、高精度方向發(fā)展。

關(guān)鍵技術(shù)分析

小型巡飛彈是多項高新技術(shù)集成的武器系統(tǒng)，研發(fā)過程中急需突破一些技術(shù)瓶頸。對于偵察型巡飛彈，氣動布局尤其是彈翼設(shè)計、群發(fā)與展開設(shè)計直接影響其貯運、發(fā)射與飛行;對于采用管式發(fā)射的偵察型巡飛彈，發(fā)射時高抗過載設(shè)計、彈道段的減速減旋和高精度制導(dǎo)技術(shù)對系統(tǒng)至關(guān)重要。

折疊翼設(shè)計與展開技術(shù)

為滿足小型巡飛彈氣動升阻特性需求，應(yīng)使用較大展弦比機翼，在滿足氣動特性的情況下，機翼折疊狀態(tài)必須完全和機身收放為一體，但機翼結(jié)構(gòu)緊湊，翼薄且輕會引起機翼剛度無法滿足飛行要求。目前，此類巡飛彈多采用串列翼氣動布局。該型布局的升力由前后翼分別產(chǎn)生，重心居于兩者之間，避免配平阻力產(chǎn)生，并保證一定的縱向靜穩(wěn)定裕度。

小型巡飛彈戰(zhàn)術(shù)使命和應(yīng)用方式?jīng)Q定了其折疊、展開結(jié)構(gòu)緊湊、快速、安全可靠等特點，折疊、展開方式分為充氣式、電機驅(qū)動式和彈簧折疊式等。目前，大多采用彈簧作為儲能部件，輸出扭矩驅(qū)動機翼展開，影響其作動的主要因素為機翼氣動力在轉(zhuǎn)動平面內(nèi)的分量和巡飛彈翼身結(jié)構(gòu)間的摩擦力。

抗過載發(fā)射及減速止旋技術(shù)

小型巡飛彈多采用管式發(fā)射，尤其是炮射巡飛彈，要承受很高的發(fā)射過載。對彈載制導(dǎo)控制組件、發(fā)動機、彈翼折疊裝置、偵察任務(wù)載荷的抗過載要求很高;彈載任務(wù)設(shè)備、導(dǎo)航制導(dǎo)裝置以及數(shù)據(jù)鏈中的電子器件、光學(xué)設(shè)備等需安裝隔振裝置;部分電子器件還需塑封固定。

小型巡飛彈從管中發(fā)射出來后，處在高速滾轉(zhuǎn)運動中，而高速滾轉(zhuǎn)一方面使導(dǎo)航設(shè)備和其他控制部件無法正常工作，另一方面使彈體產(chǎn)生偏航運動。因此，在巡飛彈發(fā)射后，就必須馬上開啟減旋機構(gòu)，使巡飛彈迅速進入穩(wěn)定爬升階段。目前普遍采用的減旋裝置是彈載翼片，翼片在滾轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生氣動力并形成阻尼力矩，能降低或減小彈體自旋的速度，圖8為發(fā)射流程。

目標(biāo)搜索與穩(wěn)定跟蹤技術(shù)

小型巡飛彈的目標(biāo)搜索與穩(wěn)定跟蹤基本由多個光電傳感器組合完成，光電傳感器通過滾轉(zhuǎn)框架或直接與巡飛彈機體固聯(lián)，實現(xiàn)大范圍目標(biāo)搜索、識別、捕獲、跟蹤和攻擊。主光電探測器采用前視安裝，視軸與主軸指向相同，主要實現(xiàn)目標(biāo)搜索和末端制導(dǎo)功能，副探測器采用側(cè)斜視安裝方式，主要擴展目標(biāo)搜索范圍。

工作時多個探測器同時開機，實現(xiàn)較大范圍目標(biāo)搜索、捕獲、識別后轉(zhuǎn)入穩(wěn)定跟蹤。光電探測器之間由寬視場搜索轉(zhuǎn)為窄視場跟蹤時應(yīng)過渡平滑、連續(xù)、響應(yīng)及時，采用電子穩(wěn)像、圖像合成、智能判決、情報挖掘等技術(shù)實現(xiàn)目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、識別和穩(wěn)定跟蹤，導(dǎo)引巡飛彈姿態(tài)由航向閉環(huán)、平飛轉(zhuǎn)俯沖和末端攻擊的航向精度。發(fā)展趨勢

未來，各國將更加重視集偵察、監(jiān)視、打擊及戰(zhàn)場毀傷評估于一體的巡飛攻擊武器系統(tǒng)，進一步提高武器系統(tǒng)的戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力和實時精確打擊能力。國外已經(jīng)研發(fā)的巡飛武器裝備呈現(xiàn)出如下發(fā)展趨勢。

發(fā)射方式多樣性

采用通用發(fā)射平臺，實現(xiàn)系列化、一體化發(fā)射是巡飛彈的重要趨勢之一。在美國國防部組織的美軍最新空射無人機集群作戰(zhàn)演示中。Locust由飛機上的標(biāo)準(zhǔn)照明彈布撤器發(fā)射。“郊狼”巡飛彈通過空射聲納浮標(biāo)發(fā)射器發(fā)射，并計劃用于裝備P-3C海上巡邏機和SH-60反潛直升機。WASP巡飛彈由M483式155mm子彈藥或類似的子母彈攜帶投放。

制空能力持久性

各國裝備使用或在研的各類彈藥，主要用于對抗位置或移動路線預(yù)先確定好的目標(biāo)。即便是制導(dǎo)炮彈，它們的搜索能力也極為有限，僅限于探測系統(tǒng)的工作范圍內(nèi)。與其相比，“火力影子”巡飛彈對預(yù)定區(qū)域具有較強的制空能力，對攻擊目標(biāo)尤其是機動以及隱蔽等目標(biāo)打擊成功率極高。

在監(jiān)視與打擊時間敏感目標(biāo)的過程中，如果目標(biāo)藏匿，巡飛彈就需要在目標(biāo)上空不斷盤旋搜索，直至重新發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，對續(xù)航時間提出了較高要求。

作戰(zhàn)能力網(wǎng)絡(luò)化

隨著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、自主化等技術(shù)的快速發(fā)展，巡飛彈的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力已經(jīng)拓展到巡飛彈與巡飛彈、精打彈之間的協(xié)同作戰(zhàn)，多枚巡飛彈構(gòu)成一個作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，飛彈之間信息互通、作戰(zhàn)任務(wù)實時規(guī)劃，極大提高了未來作戰(zhàn)效能。圖9為發(fā)射后集結(jié)狀態(tài)。

美國海軍和空軍均將自主協(xié)同作戰(zhàn)作為集群無人機的重點技術(shù)來研發(fā)。2016年1月發(fā)布的拒止環(huán)境中的協(xié)同作戰(zhàn)（CODE）項目即是針對無人機編隊的算法研究。2016年10月，由三架大黃蜂戰(zhàn)斗機發(fā)射103架“灰山鶉”（Perdix）微型無人機進行集群飛行試驗，展示了無中心化集群控制的典型特征。

思考與建議

戰(zhàn)術(shù)層面要求精確制導(dǎo)彈藥縮短發(fā)現(xiàn)到攻擊的時間，快速識別和打擊時效性很強或者轉(zhuǎn)瞬即逝的目標(biāo)，基于這種需求，巡飛彈作為精準(zhǔn)武器，正在取得相當(dāng)大的進展。從目前研究發(fā)展來看，建議在以下幾方面開展研究。

便攜式察打裝備

我國應(yīng)抓住發(fā)展小型巡飛彈時間窗口，加大投入，爭取短時間內(nèi)研發(fā)成功一型國家急需產(chǎn)品，為我軍形成特種作戰(zhàn)新質(zhì)戰(zhàn)斗力奠定基礎(chǔ)。

美國陸軍“彈簧刀”巡飛彈充分體現(xiàn)了小型巡飛彈技術(shù)特點，標(biāo)志著國外具有偵察打擊一體化能力的單兵巡飛彈正式步入作戰(zhàn)使用階段。在沒有空中、地面火力支援的情況下，單兵巡飛彈能夠使小規(guī)模部隊如班、排和特種作戰(zhàn)分隊實現(xiàn)即時打擊視距外目標(biāo)，體現(xiàn)了陸軍武器裝備部署使用的靈活性。截止2013年9月，美國軍方“彈簧刀”合同總額達到5140萬美元，創(chuàng)下單位時間內(nèi)微型無人機合同金額的最高紀(jì)錄，充分體現(xiàn)了對小型巡飛彈作戰(zhàn)效能的認(rèn)可。

高精度小型導(dǎo)航

當(dāng)前巡飛彈主要采用慣導(dǎo)系統(tǒng)lNS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)，作為一種成熟的導(dǎo)航技術(shù)，INS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)將慣導(dǎo)的自主性、短期高精度性和GPS誤差不隨時間積累、長期高精度性有機地結(jié)合起來，使組合后的導(dǎo)航性能比任一系統(tǒng)的單獨使用取得很大提高。

近年來，快速發(fā)展的微機電系統(tǒng)（MEMS）和慣導(dǎo)系統(tǒng)（INS），不僅成本低、體積小，且具有抗高過載的特點，巡飛彈作為戰(zhàn)術(shù)級武器，目前微機電慣性測量單元（MEMSlMU）精度已經(jīng)可以滿足需求，極大降低了慣性傳感器的使用成本，因此，MEMSIMU已成為巡飛彈慣性導(dǎo)航的首選。美軍“彈簧刀”巡飛彈每套系統(tǒng)制造成本僅1萬美元約（6.2萬人民幣），低于美空軍最小制導(dǎo)炸彈GBU-38”小直徑炸彈”（4萬美元）和陸軍“標(biāo)槍”反坦克導(dǎo)彈（7萬美元）。

一體化精確制導(dǎo)

小型巡飛彈裝備研發(fā)繼續(xù)堅持高起點，突出自主創(chuàng)新，充分吸收和借鑒國內(nèi)外先進技術(shù)，對關(guān)鍵技術(shù)有重點地開展技術(shù)合作和技術(shù)引進，加大關(guān)鍵共性技術(shù)與關(guān)鍵原材料、元器件的研發(fā)力度，強化制導(dǎo)技術(shù)、巡飛彈貯運發(fā)一體化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化集群技術(shù)的交叉融合，提高原創(chuàng)技術(shù)持續(xù)攻關(guān)，結(jié)合未來作戰(zhàn)特點，盡快把產(chǎn)品優(yōu)化改進，滿足實戰(zhàn)化要求，促進小型巡飛彈快速發(fā)展。

集群編隊與控制

隨著AI技術(shù)的快速發(fā)展，智能化集群作戰(zhàn)體系架構(gòu)和相關(guān)控制算法日趨成熟和完善，小型巡飛彈必然從單機執(zhí)行作戰(zhàn)向多機編隊協(xié)同作戰(zhàn)方向發(fā)展，形成一定規(guī)模的作戰(zhàn)集群，通過自主組網(wǎng)實時共享單機信息、任務(wù)載荷和外部作戰(zhàn)環(huán)境信息等，動態(tài)完成作戰(zhàn)任務(wù)編隊并遂行多樣化戰(zhàn)斗任務(wù)。強化小型巡飛彈集群編隊飛行控制技術(shù)研究，形成靈活機動編隊，增強集群巡飛彈毀傷效果，提高集群巡飛彈戰(zhàn)場生存能力具有重大的現(xiàn)實意義。