國外激光半主動尋的制導武器的發展*

鮑海閣

(海軍駐錦州地區軍事代表室 錦州 121000)

1 引言

激光半主動尋的制導武器系統一般由彈體(如導彈、炸彈、炮彈等)、彈體的載體(如飛機、坦克、艦船等)和激光目標指示器三部分組成。當執行戰斗任務時,安裝有激光照射源的載體在空中或地面向攻擊目標發射激光束,當安裝在導彈上的導引頭捕獲到從目標反射回來的激光束后,就直奔目標而去并將其摧毀。本文就激光制導武器、發展動向、發展分析等,作進一步的研究和探討[1]。

2 制導武器

激光半主動尋的制導武器,主要包括:激光制導炸彈、激光制導導彈、激光制導炮彈等[2]。

2.1 激光制導炸彈

現有的激光制導炸彈一般都采用半主動尋的制導方式,例如,美國的寶石路炸彈;法國的馬特拉系列激光制導炸彈以及俄羅斯空軍的 KAB-1500L-F激光制導炸彈等。

1)美國。美國的寶石路系列激光制導炸彈,是在MK80系列標準炸彈基礎上加裝激光制導系統和彈翼而發展成的一種精確打擊武器,已發展了三代。

寶石路Ⅰ。有3種型號(1967年裝備)GBU-10B 、GBU-10A/B 、GBU-12A/B 。

寶石路Ⅱ。有7種型號(1975年研制,1977年生 產)GBU10C/B、GBU-10D/B、GBU-12B/B、GBU-12C/B 、GBU-16B 、GBU-17B 、MK13/18 。

寶石路Ⅲ。有4種型號(1980年研制,1983年生產)BGU-22/B 、GBU-24B、BGU-27B、GBU-28。

GBU-28屬于美國“寶石路”Ⅲ激光制導炸彈系列。彈體分為3大部分—制導艙、戰斗部艙、尾艙。其中,制導艙主要由激光導引頭、探測器、計算機等組成。它和尾艙中的控制尾翼一起,共同控制炸彈命中目標。GBU-28全重達2.3t,最大直徑約440mm,長約5.84m,炸彈內裝填了306kg高爆炸藥。

GBU-28有智能化的引信。引信的核心部件是微型固態加速計。該加速計可隨時將炸彈鉆地過程中的有關數值與內裝程序進行比較,以確定鉆地深度。當炸彈碰到地下掩體時,會自動記錄穿過的掩體層數,直到到達指定掩體層后才會爆炸。GBU-28能鉆入地下6m深的加固混凝土建筑物或30m深的地下土層。

2)法國。250kg/400kg/1000kg激光制導炸彈是由馬特拉公司與湯姆遜-CSF公司聯合研制的,以滿足法國空軍的現代戰術攻擊飛機實施精確空地轟炸要求。與美國的寶石路系列激光制導炸彈一樣,也是由現役常規低阻爆破炸彈加裝激光導引頭和氣動力控制部件構成。該類新型航空炸彈極大地提高了常規航空炸彈在現代常規戰爭中實施戰略、戰術空地攻擊的效能。

該系列激光制導炸彈,現有3種口徑、4種型號。第1個發展的型號是口徑400kg激光制導炸彈,1980年完成研制,1985年開始進入法國空軍服役。第2個發展的型號是口徑1000kg激光制導炸彈,稱之為“阿科爾”(Arcole),1990年初完成飛行試驗,1992年開始進入法國空軍服役。第3/4個發展的型號是口徑250kgGP和400kgPE激光制導炸彈。

這3種口徑、4種型號的激光制導炸彈均采用半主動激光制導體制,因而,在整個攻擊過程中需要本機/他機/地面的激光照射器持續照射目標。在作戰使用上,使承擔激光照射任務的本機/他機的機動性受到一定程度的限制,在制空權無保障的條件下降低了作戰飛機的生存力。同時,由于主動激光制導技術遠未發展到能夠實用的地步,而諸如紅外成象和毫米波雷達等先進制導技術日趨成熟,新興的捷聯慣導(INS)/全球定位系統(GPS)組合式中制導技術正為新一代空地導彈和制導炸彈所采用。

3)俄羅斯。俄羅斯空軍主要裝備的激光制導炸彈為KAB-500L型。該彈是由尼古拉?普里瓦洛夫主設計師領導下的設計集體研制出的,后來在現任主設計師鮑利斯?梅爾察洛夫的領導下,制造并改進所有型號的可控式(可調校式)航空炸彈。該炸彈投放高度為500～5000m,由風標式激光半主動導引頭、電引爆裝置、控制系統部件、戰斗部、渦輪發電機、引信、舵面傳動裝置及彈載自動部件組成。

在風標式激光半主動自尋的導引頭中,有目標方位坐標儀固定在頭部殼體的萬向支架上,還有一臺電子計算機裝在彈體的錐體內。在能見距離10km時捕獲目標的距離為5～7km,抗干擾能力由信號時間選通和所用功率選通來保證。信號的短時損失不影響下一步的導引動作。

控制系統部件包括自動駕駛儀和4個舵面傳動裝置。傳動裝置利用渦輪發生器排出的熱燃氣進行工作。控制系統部件按傾斜角、俯仰角和航向角使炸彈穩定,并按頭部發出的信號進行控制。在自主飛行中,炸彈可按自動駕駛儀的指令由位于安定面內的4個氣動力舵來控制。炸彈運動軌跡以計算投彈點為起點的彈道算法算出。而投彈點則由載機瞄準導航綜合系統算出。

俄羅斯“地區”聯合企業還研制了1500kg的可控式航空炸彈,即 KAB-1500系列。它有數種型號,既可使用激光制導系統,也可使用電視制導系統,而且戰斗部的型號也有所不同,是一種威力更大的制導炸彈。

KAB-1500L-PR制導炸彈主要用于摧毀地面(水上)小型目標,特別是加固良好和地下深層的目標,如鋼筋混凝土結構掩體和指揮所等。這種炸彈全重為1500kg,戰斗部重1100kg,長4.6m,命中精度為7m。該炸彈可穿入地下10～20m,或穿透厚達2m的鋼筋混凝土結構掩體。KAB-1500KR型炸彈采用電視制導,可以“發射后不管”。KAB-1500L-F則擁有重達1180kg的爆破殺傷戰斗部。

KAB-500系列炸彈的載機可以是前線航空兵的飛機,如蘇-24、蘇-25和蘇-39,蘇-27、蘇-34、米格-29等,也可以是轟炸機。但重量較大的KAB-1500系列一般都由轟炸機攜帶。在車臣戰爭期間,俄羅斯空軍的飛機不止一次地使用了航空制導炸彈,主要是KAB-500系列的制導炸彈。

2.2 激光制導導彈

1)“海爾法”導彈。海爾法導彈又叫獄火導彈,它是由美國洛克威爾國際公司研制,最初是為美國陸軍研制的一種直升機發射后不管的反坦克導彈。后來,海軍陸戰隊也采用了此導彈。

“海爾法”是屬第三代反坦克導彈,它能摧毀重型坦克、厚裝甲目標,用來代替“陶”反坦克導彈。

隨著“海爾法”的研制發展,它不僅能從直升機上發射,也能從陸地車輛上發射。現在亦能從艦上發射,攻擊艦艇,使“海爾法”成為一種艦艦導彈。作為空地導彈使用時,“海爾法”的軍用編號為AGM-ll4A;作為艦艦導彈使用時,它的軍用編號為AGM-ll4B。“海爾法”還能作為岸防導彈用,使它成為岸艦導彈。所以“海爾法”是一種能從海、陸、空中發射的、攻擊海上或陸地上帶有裝甲機動目標的導彈。它已被美國海軍、海軍陸戰隊、陸軍采用。海軍的AH-1直升機、海軍陸戰隊的AH-64A都裝備此導彈。裝備艦艇時,一般都裝在中小艦艇上。

2)“小牛”導彈。“小牛”空對地導彈(AGM-65 Maverick)是由美國休斯公司和雷錫恩公司研制的一種防區外發射的空地導彈武器,它可精確打擊點狀目標。該彈有7種改型,分別為“小牛”A型、B型、C 型 、D型 、E 型 、F型 、G 型,其代號為 AGM-65。該彈的彈體為圓柱型,4個三角形彈翼與舵呈X型配置,動力裝置為雙推力單級固體火箭發動機,彈長2.64m,射程24km,巡航速度略超過音速。

這種導彈被裝備在美國空軍、海軍、海軍陸戰隊及其它北約國家的多種戰機上。它要求飛行員在發射導彈前目視捕獲和鎖定目標。幼畜導彈長2.5m,由固體火箭發動機提供動力,通過長弦三角翼和尾舵進行機動,采用光電、紅外成像和激光紅外尋的制導系統,能夠捕獲22km外的目標。幼畜導彈在彈體中部裝重57kg的戰斗部,由觸發引信引爆。對付較大的硬目標,則采用重136kg的戰斗部,帶延遲引信穿頭。

“小牛”各型的主要區別在于導引頭和戰斗部不同。其中,AGM-65A/B采用電視制導;AGM-65D/F/G采用紅外成像制導,可以晝夜使用;AGM-65C/E采用半主動式激光制導,它們必須利用地面通用激光設備或機載激光系統進行激光指示。AGM-65A/B裝有56.75kg的聚能裝藥射流與56.75kg的爆破戰斗部,而AGM-65E/F/G裝有136.2kg高能炸藥爆破殺傷戰斗部。聚能裝藥射流與爆破戰斗部主要用于攻擊裝甲車輛和其它的加固目標。

3)“AS.30L”導彈。AS?30L是法國航空航天公司和湯姆遜.CSF公司在AS?30的基礎上聯合研制的一種激光制導的空對地導彈,其目的是克服無線電指令制導的AS?30導彈對載機機動所強加的限制。

2.3 激光制導炮彈

1)美國研制的“銅斑蛇”,由155mm榴彈炮發射,采用激光半主動尋的制導方式,是世界上最早的末制導炮彈,主要用于攻擊集群坦克或裝甲目標。全套武器系統由火炮、制導炮彈和激光指示器等組成。炮彈全長1.372m,彈徑155mm,彈重62kg,戰斗部為6.4kg。最大射程20km,最小射程4km,最大飛行速度每秒600m。全彈分為導引段、彈頭段與控制段,控制段前后各有彈翼,可穩定彈體旋轉(6～18轉/s),并提供側向機動效果。炮彈發射后,彈翼會以后掠20度自動彈出,彈道前段與普通炮彈一樣靠慣性飛行。在激光指示器的作用下,炮彈前部的激光導引頭接受從目標反射的激光信號,導引炮彈準確飛向攻擊的目標。該制導炮彈命中概率達80%以上。北約的一個155mm榴彈炮連裝備有六門炮,用“銅斑蛇”炮彈以每分鐘6發的正常射速進行齊射時,能在4分鐘內消滅將近一個裝甲團的所有裝甲車輛。如果用普通榴彈,即便數個炮兵連以火力急襲,也難以阻止同樣規模的裝甲部隊。

2)俄羅斯研制的紅土地2K25式炮彈系統是前蘇聯/俄羅斯研制并裝備部隊的第一種152mm激光末制導炮彈系統。該彈的主要任務是反坦克,也能對付其它目標,如火炮、防空武器以及堅固目標等。此外,該彈還具有有效的對海打擊能力,該炮彈1984年裝備前蘇軍。目前,俄羅斯已把這種炮彈的直徑改進成155mm,命名為紅土地-M,用北約的制式武器也能發射,并已移植到122mm、120mm徑火炮和120mm、240mm迫擊炮上,使俄羅斯野戰火炮具備了發射激光半主動制導炮彈的能力,大大提高了作戰效能。

3)以色列研制的“火球”炮彈,在2008年被列為以色列航空工業公司網絡中心激光制導戰概念的一個組成部分,當時這種彈藥還處于發展階段。被提為這一綜合系統組成部分的其它武器包括“獵人3(Nimrod3)”。這是“獵人1”的遠程替代型號。“獵人1”是該公司于20世紀80年代研發的一種射程為26km的慣性/半主動激光制導反坦克導彈。“獵人3”使用的是全球定位系統和一部半主動激光尋的器,這種設備來自于以色列航空工業公司的“拉哈特”激光制導(直升機或者坦克發射)導彈,發動機則來自于LAR160火箭。通過旋轉,由鴨翼控制面來操控飛行,“獵人 3”射程可以達到50km,可以使用重達50kg的戰斗部對付建筑物目標。它與LAR60多管火箭發射器兼容。

3 發展動向

1)洛克希德?馬丁公司獲得1650萬美元增強型“寶石路”激光制導訓練彈生產合同。美國洛克希德?馬丁公司網站2009年6月29日報道:洛克希德?馬丁公司與美國海軍簽訂了1650萬美元增強型“寶石路”Ⅱ激光制導訓練彈(E-LGT R)生產合同,這是2005年來該公司獲得的第 4個ELGTR非定期/非定量合同,總值已超過1.14億美元。按照合同,洛克希德?馬丁公司將在2010年期間完成產品交付,從而使該公司生產的“寶石路”激光制導訓練彈(LGTR)總數達到5萬枚以上。E-LGTR主要用于飛行員的訓練,使之能熟練掌握這種武器的使用。E-LGT R可用于F-16、F/A-18、AV-8B戰斗機和多種其他空中平臺,從1992年開始到現在,洛克希德?馬丁公司生產的E-LGTR已超過82000枚。與采用實彈相比,其節省的費用超過13億美元。“寶石路”是一種由美國空軍主持研制的常規激光制導炸彈,目前裝備美國空軍和海軍,并大量出口[3]。

2)美國、阿聯酋完成“魔爪”激光制導火箭彈首次制導飛行試驗。雷聲公司2009年9月11日報道:美國雷聲公司與阿聯酋酋長先進投資公司近期完成了“魔爪”(TALON)激光制導火箭彈的首次制導飛行試驗。首次試驗共發射2枚“魔爪”火箭彈,它們都命中了寬度為1.5m的方形目標區域,精度超過射程分別為3.7km和5km的相應要求。

“魔爪”激光制導火箭彈是一種價格可承受、半主動激光制導與控制組件,可以直接安裝到美國及境外客戶現役70mm非制導火箭彈上,與現有機載及地面激光指示器兼容,而且不需要對火箭彈發射器做任何更改,填補了非制導火箭彈與制導重型反坦克導彈之間的重大能力空缺。

此次測試驗證了用于70mm火箭彈的精確可靠的制導組件的研究方案,表明研制方能夠在2010年生產該產品。“魔爪”激光制導火箭彈為作戰人員提供了一種低附帶毀傷的精確武器,可滿足武裝直升機及其他平臺的關鍵需求。試驗的成功完成也為接下來用AH-64D“阿帕奇-長弓”直升機進行實彈試射鋪平了道路。

該研究項目是美國與酋長先進投資公司一項聯合研究計劃的一部分,其他內容還有2010年開始在美國及阿聯酋生產“魔爪”激光制導箭彈的提議。“魔爪”將首先裝備阿聯酋陸軍AH-64D型武裝直升機。

3)雷聲公司開始測試改進后的激光制導型“小牛”導彈。美國雷聲公司2009年 9月 14日報道:雷聲公司已經開始最新型激光制導“小牛”導彈AGM-65E2研制階段的測試。激光制導型“小牛”導彈是一種指示攻擊、空對地精確制導彈藥,曾在最近的作戰行動中廣泛用于美國空軍、海軍及海軍陸戰隊[4]。

AGM-65E2采用最新的數字式半主動激光傳感器技術,可降低附帶毀傷的風險,其載機可以用機載激光對目標進行指示,尤其適合城區作戰和對付高速機動目標。由于精度高,且具備一定的防區外作用距離,美國軍隊及海灣用戶可以用其打擊多種目標。

4)美國陸軍OH-58D直升機試射“魔爪”激光制導火箭彈。雷聲公司2009年12月22日報道:美國陸軍在航空多平臺彈藥演示項目中成功發射了2枚“魔爪”(TALON)激光制導火箭彈制導試驗樣彈。火箭彈從陸軍OH-58D“基奧瓦勇士”直升機發射,成功命中了3.5km遠處的目標。滿足了美國防部先進精確殺傷武器系統Ⅱ(APKWSⅡ)項目的精度需求[5]。

雷聲公司負責人表示,美國陸軍曾于9月份提出需要一批能夠從OH-58D“基奧瓦勇士”直升機發射的制導彈藥。而“魔爪”火箭彈恰恰能夠滿足美軍的作戰需求,成為完全合格的激光制導火箭彈,在無需花費數千萬美元的研發、評測與試驗費用前提下,滿足所有70mm制導火箭彈的能力需求。

“魔爪”激光制導火箭彈是一種價格可承受、半主動激光制導與控制組件,可以直接安裝到70mm非制導火箭彈的前端。且飛機平臺及發射器無需進行軟硬件的升級或改進就能直接發射。該制導火箭彈由美國雷聲公司與阿聯酋酋長先進投資公司共同研發,彌補了反坦克導彈與非指導火箭彈之間關鍵的能力空白。

5)波音公司將為美國海軍生產激光制導型“聯合直接攻擊彈藥”。波音公司網站2010年3月2日報道:波音公司3月2日宣布,已經和美國海軍簽訂了總額為1140萬美元的激光制導型“聯合直接攻擊彈藥”(Laser JDAM)生產合同,以滿足美國海軍所需的“直接攻擊移動目標能力”(DAMTC)要求[6]。

按照合同,波音公司將生產23枚激光制導型“聯合直接攻擊彈藥”用于試驗和評估,并在2011年開始批量生產。DAMTC將使作戰飛機具備攻擊地面固定目標和快速機動目標的能力,為此美國海軍希望采購11000枚激光制導型“聯合直接攻擊彈藥”,合同總值約為9100萬美元。

激光制導型“聯合直接攻擊彈藥”在“聯合直接攻擊彈藥”尾部制導套件的基礎上加裝了激光導引頭,可截獲和跟蹤激光瞄準信號,從而增加武器的制導精度和抗干擾能力,更重要的是使武器具備了攻擊機動目標的能力。

6)寶石路Ⅱ+激光制導炸彈完成飛行試驗計劃。美國太空戰網站2010年2月23日報道:洛克希德?馬丁公司成功完成了寶石路Ⅱ+激光制導炸彈(LGB)質量鑒定飛行試驗計劃。寶石路Ⅱ+LGB采用了一個增強的激光制導裝置,顯著提高了現有寶石路ⅡLGB的作戰精度。

寶石路Ⅱ+LGB飛行試驗計劃的最終任務包括在美國海軍的中國湖試驗場實現4枚GBU-10從2架美國海軍的超級大黃蜂戰機上發射。每枚GBU-10含有新型寶石路Ⅱ+MAU-209C/B計算機控制組件。這四枚GBU-10以及在先前任務中發射的兩枚GBU-10演示驗證了寶石路Ⅱ+武器系統的制導特性和改進的碰撞性能。

洛克希德?馬丁公司導彈與火控系統部相關負責人表示,該試驗計劃期間的性能演示驗證確定了寶石路Ⅱ+的精確度和精確性。公司期望在后續飛行試驗計劃中實現同樣的重大能力改進。

洛克希德?馬丁公司是寶石路ⅡLGB的合格供應商,寶石路Ⅱ LGB是寶石路ⅡMK-80系列LGB的三種型號之一,同時該公司也是寶石路Ⅱ增強型激光制導試驗彈和雙模激光制導炸彈的唯一供應商。

寶石路ⅡLGB制導套件提高了武器精度并降低了美軍及盟軍地面部隊將重力武器轉換到精確制導武器過程中的風險。每個制導套件包含一個計算機控制組件(作為前端制導系統)和一個彈翼組件(為武器后端增加穩定的彈翼)。

洛克希德?馬丁公司研制的LGB套件可裝載在美國空軍、海軍和多數國家的可攜帶和發射LGB的飛機平臺上。LGB套件可與現有的寶石路ⅡLGB后勤設施、設備、程序和機組人員行動完全兼容和互操作。

洛克希德?馬丁公司向美國空軍、海軍和國際用戶交付了55000套LGB套件。激光制導炸彈廣泛應用于伊拉克自由行動和國際軍事行動。

7)美國將向巴基斯坦提供激光制導炸彈組件。印度政府網站2010年3月3日報道:美軍將在3月向巴基斯坦交付1000套先進的激光制導炸彈組件,以幫助巴政府更加精確地打擊塔利班武裝分子。這1000套制導組件包括了700套洛克希德?馬丁公司研制的GBU-12和300套雷聲公司研制的GBU-10“寶石路”激光制導組件。

此次軍售表明,美國正在努力增進與巴方的軍事合作,加深雙邊關系。美國也一直試圖促使巴基斯坦對其境內的塔利班部隊采取更強硬的措施。

美空軍發言人格林表示,已經于2月向巴方交付了1000枚Mk-82炸彈,本月交付的制導組件將使得巴方能夠運用先進的激光技術更精確地打擊目標。美軍還將在6月向巴方提供18架F-16戰斗機。

4 發展分析

1)讓激光主動尋的。主動尋的器是各類制導武器的追求目標,要實現主動尋的制導就必須把除發射架外的全部制導設備都裝在導彈上,這一困難有賴于技術的進步才能解決。此外,激光自動目標識別也有待進一步突破,采用成像尋的器,能提高探測和判別多目標的能力,通過識別目標的要害部位,進行精確打擊,實現智能尋的制導[7]。

2)增大作用距離。目前的激光半主動尋的制導作用距離一般在10km左右,在現代化武器作戰的今天,這一距離是比較靠近敵人的,對激光發射的安全性很不利。因此,增大激光制導作用距離十分必要。

3)減小制導系統的體積和重量。由于制導系統是彈頭的一部分,減小這一部分的體積和重量具有重要意義,它有利于提高制導武器的機動能力和作用距離,增大彈頭的有效載荷,增強武器的殺傷力。

4)發展復合制導。多模式復合制導是在導彈飛行的各個階段可同時采用兩種或兩種以上制導方式共同完成制導任務的先進技術。現代戰爭中,由于戰場環境千變萬化,激光制導炸彈極易受戰場煙霧、云層和沙塵等因素影響,為提高武器系統的可靠性,減少失效概率,發展復合制導勢在必行。

5 結語

隨著半主動尋的制導武器的不斷研制和開發,其制導精度越來越高、抗干擾能力越來越強,在未來現代化戰爭或局部戰爭中,適時運用激光制導武器,就能夠準確地消滅敵人,達到保護自身目標的安全。

[1]彭可茂,申功璋,文傳源.投放激光制導炸彈的戰術研究[J]北京航空航天大學學報,2001(1):40～43

[2]于英杰,劉藻珍.某型激光導引頭建模與仿真研究[J].系統仿真學報,2003(2):158～160

[3]洛克希德?馬丁公司獲得1650萬美元增強型“寶石路”激光制導訓練彈生產合同[N].每日防務快訊,2009-7-14

[4]雷聲公司開始測試改進后的激光制導型“小牛”導彈[N].每日防務快訊,2009-9-25

[5]美國陸軍OH-58D直升機試射“魔爪”激光制導火箭彈[N].每日防務快訊,2010-1-13

[6]波音公司將為美國海軍生產激光制導型“聯合直接攻擊彈藥”,每日防務快訊,2010-3-11

[7]耿順山.美國激光制導武器的發展現狀與趨勢[J].物理,2008(4):260～263