大口徑艦炮精確制導(dǎo)彈藥發(fā)展趨勢(shì)研究?

雷 鳴 王曙光 陳 棟 劉 楨

（陸軍炮兵防空兵學(xué)院 合肥 230031）

1 引言

隨著海面戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境日益復(fù)雜以及艦載導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的不斷進(jìn)步，艦炮武器系統(tǒng)作戰(zhàn)使用定位也從主導(dǎo)地位變?yōu)檩o助從屬地位，但不代表艦炮武器系統(tǒng)即將退出歷史舞臺(tái)，在新的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，仍然發(fā)揮著不可替代的作用。大口徑艦炮武器系統(tǒng)裝備常規(guī)彈藥，具有一定的面打擊能力，可以對(duì)敵集群目標(biāo)進(jìn)行壓制、毀傷，但不具備對(duì)分散的機(jī)動(dòng)目標(biāo)的高效打擊能力。據(jù)有關(guān)資料表明，大口徑艦炮發(fā)射300～1000發(fā)常規(guī)彈藥，才能命中40km以外的一個(gè)靜態(tài)目標(biāo)［1］，顯然常規(guī)艦炮彈藥無(wú)論在精度、射程還是效費(fèi)比方面都需要進(jìn)一步提高。精確制導(dǎo)彈藥不僅具有精度高、射程遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，而且具有備彈量大、持續(xù)作戰(zhàn)時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)時(shí)間短、效費(fèi)比高等優(yōu)點(diǎn)［2］。以美國(guó)為代表的西方軍事強(qiáng)國(guó)正加緊對(duì)新型大口徑艦炮精確制導(dǎo)彈藥的研究，以適應(yīng)信息化局部戰(zhàn)爭(zhēng)的需要。

2 國(guó)外艦炮精確制導(dǎo)彈藥發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 美國(guó)艦炮精確制導(dǎo)彈藥

美國(guó)海軍在陸、空軍精確制導(dǎo)彈藥作戰(zhàn)使用的基礎(chǔ)上，不斷嘗試研制艦炮精確制導(dǎo)彈藥。1982年，美國(guó)海軍基于“銅斑蛇”激光制導(dǎo)炮彈的制導(dǎo)技術(shù)，制造了“死眼”127mm激光制導(dǎo)炮彈［3］，其射程達(dá)到55.5km，CEP為16m。在科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中，激光半主動(dòng)制導(dǎo)在快速移動(dòng)作戰(zhàn)中暴露了很多問(wèn)題［4］，因此美國(guó)擱置激光制導(dǎo)的方案，轉(zhuǎn)向GPS/INS復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)。

1994年，美國(guó)開(kāi)始為127mm艦炮MK45研制EX-171增程制導(dǎo)彈藥（ERGM）［5］，該彈型采用GPS/INS復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)，并采用火箭助推加滑翔增程的增程方式，最大射程為110km，CEP為10m～20m，最高射速10發(fā)/min。2008年，ERGM的研發(fā)因研制費(fèi)用嚴(yán)重超支與技術(shù)問(wèn)題而終止，美國(guó)海軍轉(zhuǎn)而開(kāi)始ERGM的低成本替代品BTERM的研究，該彈采用小型化制導(dǎo)包，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，單價(jià)有較大下降空間，后因可靠性與兼容性差，實(shí)驗(yàn)沒(méi)有達(dá)到預(yù)期而放棄。

圖1 EX-171增程制導(dǎo)彈藥ERGM示意圖

同期還有127mm自主式海軍支援制導(dǎo)炮彈（ANSR），ANSR由HARM反雷達(dá)導(dǎo)彈演變而來(lái)，采用GPS/INS制導(dǎo)，由127mm艦炮發(fā)射，射程為140km，CEP小于10m。此型彈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，每發(fā)造價(jià)低于2萬(wàn)美元，可兼容不同類型和口徑的火炮系統(tǒng)，如可用于美國(guó)海軍155mm先進(jìn)艦炮系統(tǒng)（AGS）和美國(guó)陸軍多用途武器彈藥系統(tǒng)（MRAAS）［6］。

2010年，美國(guó)BAE系統(tǒng)公司成功進(jìn)行了155mm艦炮遠(yuǎn)程對(duì)陸攻擊精確制導(dǎo)彈藥（LRLAP）［7～8］的彈道飛行試驗(yàn)，并于2013年完成制導(dǎo)飛行測(cè)試。LR?LAP將配裝在朱姆沃爾特級(jí)DDG-1000驅(qū)逐艦上的先進(jìn)艦炮系統(tǒng)AGS，同樣采用火箭增程技術(shù)加GPS/INS復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)，射程達(dá)到154km。LRLAP單價(jià)高達(dá)100萬(wàn)美元，甚至接近單價(jià)160萬(wàn)美元的戰(zhàn)斧導(dǎo)彈，導(dǎo)致美軍無(wú)法承擔(dān)巨額采購(gòu)費(fèi)用，此項(xiàng)目在2016年被終止。

圖2 155mm遠(yuǎn)程對(duì)陸攻擊精確制導(dǎo)彈藥LRLAP示意圖

2018年，軌道-阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司在127mm艦炮彈藥上采用了由尾舵控制的精確制導(dǎo)組件，這是在結(jié)構(gòu)上的一次創(chuàng)新。據(jù)悉，此彈型采用火箭助推的增程方式，射程為76km。此彈采用GPS制導(dǎo)時(shí)，靶場(chǎng)實(shí)驗(yàn)所得CEP在5m以內(nèi)，在GPS拒止環(huán)境下，以末制導(dǎo)導(dǎo)引頭（短波成像導(dǎo)引頭或激光半主動(dòng)導(dǎo)引頭）制導(dǎo)可達(dá)到1m的CEP。盡管過(guò)程坎坷曲折并且經(jīng)費(fèi)消耗巨大，美國(guó)仍然沒(méi)有停止對(duì)大口徑艦炮精確制導(dǎo)彈藥的技術(shù)研發(fā)。

2.2 其他國(guó)家艦炮精確制導(dǎo)彈藥

法國(guó)奈科斯特公司研制的“鵜鶘（Pelican）”遠(yuǎn)程制導(dǎo)炮彈，可兼容陸基155mm火炮和155mm艦炮兩種發(fā)射平臺(tái)，可有效打擊敵方戰(zhàn)術(shù)縱深內(nèi)的重要目標(biāo)，顯著提升火力支援能力。該彈遠(yuǎn)程型采用底排增程加滑翔增程技術(shù)，52倍口徑155mm艦炮發(fā)射時(shí)最大射程達(dá)到60km。超遠(yuǎn)程型采用火箭助推加滑翔增程技術(shù)，使最大射程達(dá)到85km，CEP不超過(guò)10 m。該彈為三段式結(jié)構(gòu)，前部為帶有鴨式舵的飛行控制模塊，采用GPS/INS復(fù)合制導(dǎo)，中部為戰(zhàn)斗部，尾部裝置尾翼和底排裝置（遠(yuǎn)程型）或火箭助推發(fā)動(dòng)機(jī)（超遠(yuǎn)程型）。該彈在發(fā)射前預(yù)裝目標(biāo)位置信息，出炮口后展開(kāi)彈尾四片尾翼并拋出彈頭整流罩，在末制導(dǎo)段展開(kāi)頭部的四片鴨式翼以穩(wěn)定彈道［9］。

意大利“火山（VULCANIO）”127mm制導(dǎo)炮彈采用次口徑設(shè)計(jì)加尾翼穩(wěn)定的增程方案，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)全射速（35發(fā)/min）以及最大射程要求的炮口初速（1.2km/s）［10］。該彈主要有無(wú)制導(dǎo)彈道增程型、精確制導(dǎo)型、遠(yuǎn)程型三種型號(hào)。其中，精確制導(dǎo)型有紅外制導(dǎo)型（GLR-IR）和激光半主動(dòng)制導(dǎo)型（GLR-SAL）兩種型號(hào)，射程為90km，主要用于反艦作戰(zhàn)；遠(yuǎn)程型主要用于對(duì)陸火力支援，射程為120km，CEP可達(dá)20m以內(nèi)。此外，遠(yuǎn)程型有兩種變型。一種是加裝半主動(dòng)激光導(dǎo)引頭與GPS/INS制導(dǎo)技術(shù)組成復(fù)合制導(dǎo)，CEP可提升到3m。一種是通過(guò)裝備下行數(shù)據(jù)鏈，可向火控系統(tǒng)更新目標(biāo)位置數(shù)據(jù)并進(jìn)行后續(xù)發(fā)射彈藥的彈道修正。

圖3 英國(guó)LCGM155mm低成本制導(dǎo)彈藥示意圖

英 國(guó) LCGM155mm 低 成 本 制 導(dǎo) 彈 藥［11］長(zhǎng)1.62m，質(zhì)量為45kg，采用GPS/INS復(fù)合制導(dǎo)，增程方式為火箭助推加滑翔增程，最大射程為150km，在100km以上的射程條件下CEP不超過(guò)30m。為了提高彈藥性能并降低成本，采用復(fù)合材料彈體、加固GPS接收機(jī)、IMU慣性測(cè)量單元以及微機(jī)電（MEMS）等技術(shù)。

3 大口徑艦炮精確制導(dǎo)彈藥的作戰(zhàn)使用

3.1 大口徑艦炮的作戰(zhàn)定位

1）對(duì)岸作戰(zhàn)

在對(duì)地面目標(biāo)聯(lián)合火力打擊任務(wù)中，大口徑艦炮憑借其射速高、抗干擾能力強(qiáng)、反應(yīng)迅速、轉(zhuǎn)移火力快與彈儲(chǔ)量大等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間、全天候地對(duì)地面目標(biāo)轟擊［12］。根據(jù)其特點(diǎn)，大口徑艦炮對(duì)岸作戰(zhàn)具體任務(wù)：（1）壓制或殲滅敵有生力量、摧毀武器裝備，迫使敵暫停射擊以達(dá)到限制或中斷敵人火力，掩護(hù)兩棲登陸作戰(zhàn)，為登陸部隊(duì)快速通過(guò)死亡地帶爭(zhēng)取時(shí)間；（2）破壞或摧毀敵岸上防御工事、交通線、指揮所、發(fā)電站等，使其喪失工作行動(dòng)能力，限制敵人增援部隊(duì)行動(dòng)，阻攔敵人通過(guò)或占領(lǐng)預(yù)定地區(qū)；（3）發(fā)射特種彈藥，對(duì)射程范圍內(nèi)雷達(dá)站、機(jī)場(chǎng)、發(fā)電站、通信裝備實(shí)施有效偵察與干擾。

2）對(duì)海作戰(zhàn)

艦炮在誕生之初就作為海上作戰(zhàn)的重要武器，攻擊敵方艦艇一直是其重要任務(wù)之一。隨著艦載導(dǎo)彈的發(fā)展以及信息戰(zhàn)、電子戰(zhàn)等作戰(zhàn)方式的革新，在信息化海戰(zhàn)中，大口徑艦炮主要承擔(dān)以下任務(wù)：（1）在島礁區(qū)域的遭遇戰(zhàn)與敵近距離水面艦艇進(jìn)行“格斗”；（2）通過(guò)快速轉(zhuǎn)火的方式進(jìn)行快速火力反應(yīng)；（3）彌補(bǔ)艦載導(dǎo)彈射擊近限死區(qū)處火力，攻擊死區(qū)內(nèi)突發(fā)性目標(biāo)或低威脅目標(biāo)，有著良好的持續(xù)攻擊能力；（4）執(zhí)行巡邏、警戒、護(hù)航、反恐、維權(quán)等任務(wù)時(shí)，向目標(biāo)實(shí)施警告射擊［13～14］。

3）防空反導(dǎo)作戰(zhàn)

防空反導(dǎo)作戰(zhàn)中，主要是以小口徑艦炮組成艦艇的末端防御系統(tǒng)，用于彌補(bǔ)近距離攔截死區(qū)，大口徑艦炮可發(fā)射電磁干擾彈、水幕彈、煙幕彈、誘餌彈等特種彈藥進(jìn)行自身防衛(wèi)。

3.2 大口徑艦炮作戰(zhàn)流程

1）使用常規(guī)彈藥

大口徑艦炮武器在使用常規(guī)彈藥時(shí)，首先由前線偵察系統(tǒng)、岸上哨所、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)或衛(wèi)星探測(cè)與通信系統(tǒng)等傳感器系統(tǒng)獲得目標(biāo)的探測(cè)數(shù)據(jù)；其次，火力支援協(xié)調(diào)作戰(zhàn)中心接到探測(cè)數(shù)據(jù)之后將數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)處理單元，從而獲得目標(biāo)位置及狀態(tài)信息，作戰(zhàn)計(jì)劃生成單元接到武器處理狀態(tài)，管理單元有可用武器通道的信息后制定作戰(zhàn)計(jì)劃方案；最后武器系統(tǒng)控制單元接收到打擊指令與射擊諸元后，艦炮武器開(kāi)始對(duì)目標(biāo)進(jìn)行火力打擊［15］。

2）使用精確制導(dǎo)彈藥

使用精確制導(dǎo)彈藥時(shí)，作戰(zhàn)流程可有效精簡(jiǎn)。打擊靜態(tài)目標(biāo)時(shí)，可提前在炮彈上裝定好目標(biāo)的位置、狀態(tài)信息，隨時(shí)做好發(fā)射準(zhǔn)備，有效加快了戰(zhàn)時(shí)的火力反應(yīng)速度。打擊移動(dòng)目標(biāo)時(shí)，彈載傳感器可實(shí)時(shí)更新目標(biāo)信息，地面控制系統(tǒng)可由此調(diào)整下一發(fā)炮彈的射擊諸元，射擊精度可進(jìn)一步提高。人工智能技術(shù)植入導(dǎo)引頭后，精確制導(dǎo)彈藥作戰(zhàn)流程將更加智能化，可達(dá)到發(fā)射后不管的效果。

3.3 大口徑艦炮精確制導(dǎo)彈藥的作戰(zhàn)效能

1）提升火力支援距離

美國(guó)海軍《遠(yuǎn)征機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)對(duì)火力支援的需求》研究報(bào)告論證的大口徑艦炮對(duì)岸攻擊所需理想射程為111km，即44km+26km+41km。其中，44km是指己方水面艦艇的離岸距離，26km是指岸上部隊(duì)推進(jìn)深度，41km是敵方地面火炮距我方前線部隊(duì)的距離，所以大口徑艦炮射程達(dá)到111km才能滿足己方水面艦艇安全有效打擊敵方炮兵陣地的需求。美軍朱姆沃爾特級(jí)DDG-1000驅(qū)逐艦上的先進(jìn)艦炮系統(tǒng)AGS發(fā)射的155mm遠(yuǎn)程對(duì)陸攻擊精確制導(dǎo)彈藥LRLAP，采用火箭助推增程技術(shù)，最大射程達(dá)到了154km。采用火箭助推加滑翔增程的英國(guó)LCGM155mm低成本制導(dǎo)彈藥，最大射程達(dá)到了150km。采用增程技術(shù)延伸了岸上部隊(duì)后火力支援伴隨距離，對(duì)作戰(zhàn)效能有著顯著提高。

2）縮短作戰(zhàn)持續(xù)時(shí)間

傳統(tǒng)艦炮無(wú)控彈藥摧毀一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)耗時(shí)約1h～2h，而十枚以內(nèi)精確制導(dǎo)彈藥僅需要耗時(shí)3min～5min就可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)穴式精確打擊［15］。因此使用精確制導(dǎo)彈藥可以提供機(jī)動(dòng)、靈活、快速的火力，對(duì)縮短作戰(zhàn)持續(xù)時(shí)間有著顯著效果，能夠大幅提升水面艦艇整體作戰(zhàn)能力。

3）減少作戰(zhàn)投入損耗

據(jù)有關(guān)資料表明，進(jìn)行對(duì)岸炮兵陣地打擊時(shí)，使用常規(guī)彈藥需要2～3艘水面艦艇齊射，而使用精確制導(dǎo)彈藥，可以在1艘水面艦艇的艦炮武器系統(tǒng)的高射速支持下，實(shí)現(xiàn)多彈同著［16］的打擊方式，能夠有效減少投入作戰(zhàn)兵力，提升打擊效果。同時(shí)，精確制導(dǎo)彈藥的精確打擊方式使彈丸散布較小，避免了對(duì)目標(biāo)附近造成大面積附帶毀傷，可以大幅度減少對(duì)友軍、平民的間接損傷。

4 大口徑艦炮精確制導(dǎo)彈藥發(fā)展趨勢(shì)

1）幾何強(qiáng)約束條件下射程與威力的均衡發(fā)展

射程是決定艦炮武器在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中戰(zhàn)略定位的關(guān)鍵因素，是其發(fā)揮持續(xù)火力優(yōu)勢(shì)并提高己方戰(zhàn)場(chǎng)生存率的重要保障。增加射程主要有三種方式：一是改進(jìn)彈丸氣動(dòng)外形，如優(yōu)化頭部外形、增加可拋整流罩、增大彈翼面積等；二是增加輔助動(dòng)力，如火箭助推發(fā)動(dòng)機(jī)、固體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)等；三是通過(guò)加大長(zhǎng)徑比、強(qiáng)化炮膛、增加裝藥、改進(jìn)裝藥配方來(lái)增加膛壓。

海軍艦炮彈藥通常采用定裝式，并通過(guò)全自動(dòng)系統(tǒng)完成裝填、射擊和退殼，這就意味著艦炮彈藥是有及其嚴(yán)格的幾何尺寸要求［17］，實(shí)現(xiàn)增程會(huì)伴隨著犧牲彈丸空間的代價(jià)，炮彈的威力指標(biāo)會(huì)受到影響。針對(duì)幾何強(qiáng)約束問(wèn)題，常見(jiàn)的處理方案有兩種：一是將彈體加長(zhǎng)部分伸入藥筒，在不改變外觀尺寸的前提下增加可用空間，不過(guò)這會(huì)侵占藥筒火藥容積，影響發(fā)射藥量，從而改變彈丸初速和內(nèi)彈道環(huán)境；二是采用次口徑尾翼穩(wěn)定脫殼技術(shù)，在無(wú)法加長(zhǎng)彈體的條件下，減少?gòu)棌揭部商嵘L(zhǎng)徑比，其優(yōu)點(diǎn)在于不僅可以增加靜穩(wěn)定性，同時(shí)也提高了初速，不過(guò)會(huì)導(dǎo)致彈丸整體空間降低，威力減少。

2）復(fù)雜環(huán)境中自尋的精確打擊智能引導(dǎo)技術(shù)發(fā)展

目前部分艦炮制導(dǎo)彈藥已經(jīng)具備自尋的精確打擊能力，但因其苛刻的作戰(zhàn)使用條件，實(shí)戰(zhàn)能力還需進(jìn)一步驗(yàn)證。例如美國(guó)在艦炮彈藥上采用半主動(dòng)激光制導(dǎo)技術(shù)的實(shí)踐并不理想。首先是海上環(huán)境對(duì)激光的折損較大，其次半主動(dòng)激光制導(dǎo)需要激光照射器不斷照射目標(biāo)，保證不了己方人員與設(shè)備的安全。除此之外，紅外制導(dǎo)方式會(huì)對(duì)所有符合紅外特征的金屬物質(zhì)產(chǎn)生誤判，容易受到誘導(dǎo)彈干擾。實(shí)現(xiàn)自尋的精確打擊，必然伴隨著可靠性、防誘騙和抗干擾能力的要求。圖像制導(dǎo)實(shí)時(shí)直觀，且無(wú)源成像抗干擾能力強(qiáng)，可結(jié)合基于深度學(xué)習(xí)的自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，以增強(qiáng)識(shí)別和跟蹤算法的尺度適應(yīng)性、環(huán)境適應(yīng)性。開(kāi)發(fā)模塊化圖像導(dǎo)引艙，采用可見(jiàn)光、紅外、毫米波等多模復(fù)合圖像融合方法，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)準(zhǔn)確識(shí)別、分割，并對(duì)目標(biāo)重要性進(jìn)行智能排序，進(jìn)行自主判斷和精確打擊，可有效提高作戰(zhàn)效能。

3）基于自組網(wǎng)的智能決策及彈載數(shù)據(jù)鏈技術(shù)發(fā)展

海軍水面艦艇是一個(gè)完整的武器系統(tǒng)平臺(tái)，艦炮精確制導(dǎo)彈藥可通過(guò)彈載數(shù)據(jù)鏈，構(gòu)建戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)彈艦通訊和彈間通訊。通過(guò)彈艦通訊網(wǎng)絡(luò)，可將彈載傳感器獲取的目標(biāo)區(qū)域信息進(jìn)行實(shí)時(shí)回傳，形成新的實(shí)時(shí)偵察評(píng)估鏈路，為射擊修正和火力分配提供直觀依據(jù)，達(dá)到快速偵察、準(zhǔn)確打擊和高效評(píng)估的一體化效果。大口徑艦炮通常以彈群形式實(shí)施火力打擊，通過(guò)彈載數(shù)據(jù)鏈，實(shí)現(xiàn)彈彈實(shí)時(shí)自組網(wǎng)，彈群可根據(jù)目標(biāo)重要性和毀傷程度，自動(dòng)分配打擊對(duì)象，實(shí)現(xiàn)智能決策。結(jié)合艦艇本身自帶的通訊網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建作戰(zhàn)區(qū)域?qū)崟r(shí)可視化網(wǎng)絡(luò)體系，可大幅度提升艦艇綜合戰(zhàn)斗力。

4）高效費(fèi)比支撐下的持續(xù)火力打擊能力發(fā)展

由西方各國(guó)的研發(fā)過(guò)程可見(jiàn)，高昂的費(fèi)用是限制艦炮精確制導(dǎo)彈藥發(fā)展的絆腳石，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的美國(guó)也不得不放棄高單價(jià)的彈型。追根溯源，艦炮精確制導(dǎo)彈藥的提出就是要追求一種比常規(guī)彈藥精確高效、比導(dǎo)彈廉價(jià)的高效費(fèi)比彈藥，如果成本過(guò)高就失去了意義。在艦炮精確制導(dǎo)彈藥的研制過(guò)程中要控制成本，朝著模塊通用、口徑兼容、毀傷高效的方向發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

在信息化海戰(zhàn)中，精確打擊是最有效的作戰(zhàn)方式，必須要正確認(rèn)識(shí)大口徑艦炮精確制導(dǎo)彈藥的定位及作用，充分意識(shí)技術(shù)差距，吸取國(guó)內(nèi)外研究經(jīng)驗(yàn)，合理規(guī)劃發(fā)展。隨著目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)、制導(dǎo)技術(shù)、精密制造技術(shù)、人工智能技術(shù)等的快速發(fā)展，大口徑艦炮精確制導(dǎo)彈藥要進(jìn)一步走向智能化，真正做到發(fā)射后不管，進(jìn)而充分發(fā)揮其靈活機(jī)動(dòng)、快速反應(yīng)、高效費(fèi)比和持續(xù)火力打擊的優(yōu)點(diǎn)，提升綜合作戰(zhàn)效能，在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下更好地遂行多種使命任務(wù)。