無人機載制導炸彈的發展綜述

朱平安，張曉龍

(陸軍軍官學院 a.兵器工程教研室;b.高過載彈藥制導控制與信息感知實驗室，合肥 230031)

以信息化武器裝備和作戰平臺為主的現代戰爭，將呈現自動化、實時化、小型化的局部戰爭模式。在這種戰爭中，經常以非接觸作戰樣式對敵目標實施精確打擊，而具有低成本、零傷亡優勢的無人機將成為作戰力量的倍增器，能夠滿足未來在信息戰、精確打擊作戰、無人化作戰和陸海空天電“五維”一體化戰場中的需求。無人機自20 世紀初問世以來，主要擔負著戰場偵察、監視的任務，隨著日新月異的高新技術在無人機領域的應用，使得無人機的角色由最早的靶機蛻變成信息化作戰平臺，其作戰用途也由單純的偵察、監視逐步擴展到對地攻擊、轟炸，無人機武裝化成為遂行軍事變革的一種必然趨勢。作為無人機載武器裝備的制導炸彈，近幾年越來越受到各國軍方的青睞，開始成為軍事航空裝備重點發展的方向之一。

1 無人機載制導炸彈是作戰運用發展的迫切需求

1)無人機察打一體化的推動

在現代戰爭中，由于戰場環境的復雜性和戰爭模式的改變，對于廣泛分布在戰場上的小型目標和一些稍縱即逝的“時間敏感目標”的打擊成為作戰的關鍵，特別是戰場實時變化的動態目標，在其重新隱蔽或喪失打擊時機之前，必須要做到“發現即摧毀”。無人機偵察/打擊一體化的實現，可以在偵察探測到目標后及時進行識別、跟蹤并發動攻擊［1］，而機載彈藥正是完成最終毀傷的直接作戰單元，其伴隨著無人機察打一體的推動而逐步發展。制導炸彈作為機載彈藥的一種，也跟隨無人機這種作戰模式的改變而需求增加。

2)低附帶毀傷效果的需求

從近幾次局部戰爭中得出一些啟示:對于隱藏在人口密集區內的軍事目標實施打擊，若是使用導彈給予摧毀，其大威力的戰斗部往往會破壞鄰近的民用設施和傷害無辜平民，一次行動可能的附帶毀傷遠遠超過對敵目標的破壞效果。這種時候最好的解決辦法就是利用無人機搭載小型制導炸彈實施精確打擊，既可對敵目標實施定點清除，又可避免毀傷其他民用設施，控制戰爭規模。這種以低附帶毀傷為戰術目的的作戰樣式，在時下反恐戰爭中上演的愈來愈烈，遂行此類作戰任務的無人機對機載小型制導炸彈的需求也愈來愈大。

3)武器裝備效費比的制約

由于導彈和大型制導炸彈其采購價格和使用成本都比較高昂，特別是大型戰斗機造價高、信號特征明顯，在未完全肅清敵方戰斗機和地面中遠程防空導彈的威脅前，投入戰場使用風險大、成本高。而無人機作為未來航空武器裝備發展主要趨勢之一，搭載的制導航彈能夠以最低的消耗換取最大的殺傷，從經濟性角度看其應用前景遠遠優于現役的大型攻擊系統。

無人機載制導炸彈的發展順應時代潮流，無論從軍事意義還是經濟角度，發展此類彈藥十分必要，而且應沿著“百花齊放”、“各顯神通”的思路不斷創新發展。

2 無人機載制導炸彈的國內外發展現狀

2.1 國外發展現狀

從20 世紀60年代初開始，將航空炸彈搭載至無人機以作為空對地武器展開了一系列研究。早在1964年，美國瑞安公司在“火蜂”無人機上投放試驗了MK81 低阻炸彈，后來又在改進型“火蜂”無人機上試驗了225 kg SUU -7 集束炸彈。由于當時在數據傳輸和目標識別定位等方面存在不足，無人機缺乏打擊地面目標的能力，只能說當時無人機載航空炸彈是實驗性舉動，而未達到實戰應用水平。

到了20 世紀中后期，隨著電子技術的進步和制導技術的成熟，使制導航彈得以迅速崛起。在普通航彈基礎上加裝制導系統后組成航空制導炸彈，投放后能對自身彈道進行控制并導向目標，使得航彈的命中精度大幅提升。制導方式也由最初的激光制導和電視制導發展到INS/GPS +末制導(激光、電視、紅外、毫米波、合成孔徑雷達和基于熱成像原理的圖像制導)的復合制導。但是發展迅速的航空制導炸彈主要搭載在轟炸機、攻擊機等大型航空器上，用于直接攻擊重要的地面或水面固定點目標和可跟蹤的活動目標，在無人機上的使用還未全面涉及。

進入21 世紀以來，在高新技術的支撐和軍事需求的牽引下，世界各國都在競爭無人機載制導炸彈的國際市場，無人機載制導炸彈發展可謂方興未艾，層出不窮。目前國外的大量資料和報道表明，現有或在研的無人機載制導炸彈多種多樣，以美國發展的此類彈藥種類最多、型號最全，其他國家也在積極探索，不斷投入大量經費研制此類彈藥，主要發展方向是一方面對現有的制導彈藥進行改造升級(如“蝰蛇打擊”炸彈、“手術刀”炸彈等)，另一方面從氣動布局到制導控制方式等方面進行全新研制(如小型戰術彈藥、“軍刀”系列炸彈、“短柄斧”微型制導炸彈等)。

2002年7月，美國陸軍與諾斯羅普·格魯曼公司簽署一份合同，要求將“智能反坦克”(BAT)子彈藥改成制導炸彈，并裝備到改進的“獵人”無人機上，后來改進成功的這種小型制導炸彈被命名為“蝰蛇打擊”(Viper Strike)［2-3］。如圖1所示，該彈保留了“智能反坦克”子彈藥的氣動布局，主要的變化是采用半主動激光導引頭代替音響定位和紅外感應導引頭，使其命中精度可達1 m;戰斗部也換成了碰炸型高爆戰斗部。該彈采用閉環控制系統，具備打擊移動目標的能力，如對裝甲坦克進行高效摧毀。此外，該彈還具備自毀功能，從而避免在城市反恐作戰中留下未爆炸彈。目前，“蝰蛇打擊”在激光半主動制導基礎上增加了GPS+INS 制導系統，利用滑翔可從防區外投放，最大射程可以達到64 km，從而減小了原來必須在目標附近上空投放而容易被敵防空火力摧毀的風險。

圖1 “蝰蛇打擊”小型制導炸彈

2006年，洛克希德·馬丁公司另辟蹊徑，以增程型“寶石路”Ⅱ激光制導炸彈訓練彈(E-LGTR)為基本框架，采用螺旋式的技術開發方法，為美空、海軍研制了一項超小型制導炸彈“手術刀”，用以解決無人機在臨近的空中支援和城市作戰中減小附帶損傷的需求。與E-LGTR 相比，該彈采用了比例機—電控制驅動的新型控制方式，并且加裝的新型激光半主動導引頭配備線性搜索器，使其可以在較復雜的氣象條件下穩定激光照射點，此外還增加了GPS/INS 獨立制導方式。飛行員可根據對打擊目標的精度要求以及戰場環境等具體情況，靈活選擇其中的一種，這種制導方式也使精度從E -LGTR 的3 m 提高到了2 m。“手術刀”配合洛·馬公司的“狙擊手”XR 瞄準吊艙或者FLIR 系統公司生產的吊艙，可掛載于中型或大型無人機上［2］。

2010年，雷希恩公司為美國海軍陸戰隊RQ -7“影子”戰術無人機研制的小型戰術彈藥(STM)［4］進行了首次飛行測試。這種新型彈藥為無動力炸彈，采用GPS/INS 中制導+激光半主動末制導的復合制導系統，末制導采用是雷希恩公司為“禽爪(Talon)”激光制導火箭采用的激光半主動導引頭，射程11 ～14 km，精度在1 m 之內。外形上STM 的控制舵機和彈翼都采用可折疊樣式，而戰斗部相對于以前基于肩射多功能攻擊武器彈頭的設計，新型戰斗部質量更輕、爆炸殺傷性能更好，并且提供近炸、碰炸及延時起爆3 種引爆方式選擇。該STM 可兩枚一組裝于為“格里芬”小型導彈研制的發射管中，可全天候打擊固定和移動目標，其設計初衷就是被無人機掛載使用，可以裝備“海盜”、“獵人”等3 級無人機，也可以裝備“綜合者”等2 級無人機。

同樣在2010年，MBDA 公司研制的“軍刀”(SABER)系列滑翔制導炸彈也進行了無人機載飛行試驗。該公司以其獨特的優勢和資源，旨在氣動外形和末制導系統上突破出路。“軍刀”包括滑翔型和火箭助推滑翔型兩種型號，彈體上方裝有類似于“鉆石背”的背負式菱形折疊彈翼，其射程遠超同級別制導炸彈。另外，“軍刀”制導系統采用模塊化設計，除激光半主動導引頭外，還可選用加裝數據鏈的電視∕紅外成像導引頭，使炸彈可在飛行過程中接受最新的控制指令，使之具備打擊“時間敏感目標”的能力，命中精度在2m 以內，主要用于裝備中小型無人機。

2012年的范保羅國際航展上，美國ATK 公司展出的新型“短柄斧”微型制導炸彈也獨具特色。除GPS/INS +激光半主動制導的標準配置外，該彈采用了大三角形彈翼和柳葉形的控制舵面來保證足夠的有效射程和攻擊精度，且獨特之處在于“短柄斧”炸彈拋棄了現有炸彈常用的X 型布置的4個彈翼和舵面，取而代之的是Y 型布置的3 個彈翼和舵面(見圖2)。為配合未來美軍通過大批量無人機小范圍搜索攻擊的作戰模式，該彈主要裝備于成本低的小型無人機，可以比較有效地打擊敵方的機動式導彈發射車等目標。

圖2 “短柄斧”微型制導炸彈

此外，通用動力公司和美國陸軍武器研究發展工程中心在L41 式迫擊炮榴彈基礎上研制的一種小型GPS 制導炸彈(ADM)［5］、波音公司研制的“小直徑炸彈”(SDB)，都可搭載至無人機中使用。

從以上介紹可以看出，國外無人機機載制導炸彈的發展方式多種多樣，不拘一格，有從激光制導訓練彈改進而來，也有在反坦克子彈藥基礎上發展的制導炸彈，還有各種不同于常規制導航彈外形設計和末制導的彈藥，而且都向INS/GPS+末制導的復合制導方式發展。小型制導炸彈的出現豐富了無人機機載對地打擊彈藥的種類，滿足無人機對不同彈藥的需求。

2.2 國內發展現狀

我國順應世界上發展小范圍精確打擊彈藥的新趨勢，在無人機載小型航彈上已經邁出步伐，雖然對外報道的實際運用的產品還不多，但研制能夠掛載在無人機上的小型精確制導航彈已然成為可能。特別是近年來陸續發展出的“雷霆”(LT)、“雷石”(LS)和“飛騰”(FT)系列制導航彈，為今后發展無人機載小型制導航彈奠定了基礎。

早在2008年第七屆珠海航展上，航天科技集團就展示出可掛載于中短程無人機上的小型精確制導炸彈——飛騰-5(FT-5)［6］。該彈使用半主動雷達尋的器，頭部呈截頭錐形，具有很強的攻擊混凝土工事的能力，彈體中部的四片平直邊條翼和后部控制尾翼均呈“X”型配置，而且彈體中部采用折疊式彈翼，可以為載機提供更多數量的同型炸彈。有消息稱該彈搭載國產彩虹-3 無人機，主要用于摧毀藏身于人口密集地帶的目標。

還有報道稱在2010年第三屆中國無人機大會暨展覽會上，有專家透漏，我國的無人機已經確定可以裝載精確制導炸彈，不再只是停留在理論層面或是試驗階段。

3 無人機載制導炸彈發展的主要趨勢

1)小型化

和有人駕駛戰斗機相比，無人機由于受體積小的因素限制，其攜載的彈藥載荷也就相對遜色，所以在選取現有制導炸彈時質量級別成了一個制約條件［7］。而小型制導炸彈可以增加無人機的載彈量，特別是大型無人機(如MQ-1 捕食者、MQ-9 收割者等)一次攜載的制導炸彈可以完成對多個目標的打擊，從而有效提高作戰效能。另外，小型制導炸彈更適合于現役戰術無人機使用，因為目前現有的無人機載彈藥質量級別都較大，適合中小型無人機攜載的產品還不是特別多，所以制導炸彈小型化后可以充分發揮現役戰術無人機的作戰用途，遂行多種作戰任務。還有，制導炸彈小型化可將附帶毀傷的風險最小化。炸彈制導精度越高，戰斗部質量越小，則附帶毀傷程度也越小，尤其對于現代城市近距空中支援作戰不可或缺。從技術層面，微機電系統、納機電系統、精密加工等技術的發展為機載制導炸彈的關鍵性元器件實現小型化、甚至微型化發展提供了技術保障［8］。

2)通用化

如今新研制的小型無人機載制導炸彈藥大多遵循模塊化、多用途設計原則。炸彈的導引頭和戰斗部采用模塊化設計，作戰人員可以在不同的戰場環境下選用合適的導引頭以便達到精確打擊的目的，也可根據作戰任務和目標類型配裝多用途戰斗部以便對目標實現高效毀傷。此外，從炸彈設計之初，就考慮其與多種攜載平臺及發射裝置的兼容性，不同型號炸彈之間尺寸和功能相似的零部件的通用性，從而為無人機武器系統的經濟性、可靠性、可維護性的提高創造條件，為實現無人機載制導炸彈在多平臺作戰的通用能力提供基本保障。

3)網絡化

現代戰爭已經從過去以平臺為中心逐漸向以網絡為中心的網絡體系對抗轉變，無人機作為未來戰爭中的一個重要作戰節點［9］，其攜載的武器裝備也應考慮信息的聯通性和融合性，將無人機載制導炸彈與分布在信息化戰場環境中的各種偵查探測、指揮控制、打擊武器等系統無縫隙地連接成一個有機整體，使之成建制、成系統、成體系地形成一體化作戰能力。例如，在無人機載制導炸彈上加裝數據鏈，使其和陸、海、空、天等各軍兵種的指揮、控制、情報系統緊密鏈接在一起，并在發射后根據戰場態勢實時接受新的控制指令而重新瞄準或改變方向，而且可以幫助指揮員直觀地確認目標的毀傷效果，以實現“人在回路”的功能，最大程度上發揮無人機系統的整體作戰效能。

4)智能化

戰爭樣式變化主導武器裝備發展方向，對于現代戰爭而言，需要高智能、高效能的武器裝備來適應瞬息萬變的戰場環境。要想實現對戰場態勢的快速響應，要求無人機載制導炸彈需具備快速獲取戰場信息并迅速反饋的能力，同時需具有對敵方獲取信息能力的阻斷和反制能力。研制具有戰場態勢獲取、信息對抗和攻擊能力的無人機載制導炸彈，使其具有類似人腦的識別、記憶、思維、聯想能力，能自動偵察、控制、尋的、攻擊和反饋，真正實現“發射后不管”，使之成為智能化武器，從而進一步提高作戰效率。

此外，武器裝備歷來都是“燒錢的機器”，發展無人機載制導炸彈要滿足低成本、高精度的要求。降低炸彈的成本的同時，滿足對目標精確打擊能力的需要，從而使得炸彈在戰爭中的效費比提高。采用成熟的技術研制新產品，或是在功能、規格相似的結構部分采用成熟的部件以降低研制成本，例如上面介紹的“小型戰術彈藥”(STM)的發射裝置采用的就是“格里芬”A 導彈使用的通用發射器系統。對于提高打擊精度方面，現有或在研的無人機載制導炸彈都是朝多模復合制導方向發展，如小直徑炸彈Ⅱ(SDB-Ⅱ)采用的是毫米波雷達、紅外成像(IIR)以及激光半主動(SAL)三模導引頭，使打擊精度提高至1 m 以內。

4 無人機載制導炸彈的關鍵技術

1)系統總體設計與評估技術

在研發新型無人機載制導炸彈時，需要具備完善的系統仿真和驗證手段。其中，虛擬樣機技術作為一種新興的前沿技術，融合了現代信息技術、先進建模/仿真技術、先進制造技術和現代管理技術，是對傳統設計和試驗手段進一步的補充和完善，為解決復雜戰場環境下系統的性能分析和數字驗證手段的提供了一條技術途徑，可以比較全面地分析與評估戰場復雜環境對系統性能的影響。

2)載機平臺與武器裝備耦合技術

無人機作為制導炸彈的掛載和發射平臺，與其相適應的掛彈架、發射裝置及偵察設備等輔助裝備是不可忽視的關鍵因素。實現無人機平臺——輔助載荷——制導炸彈互聯互通，對各自的接口協議和技術規范做到相容統一，使之成為一個有機整體規劃到作戰任務中，因此，重視和研究載機與其他裝備之間的耦合技術十分必要。

3)信息感知技術

信息化戰爭的主動權就是奪取信息的控制權并保持戰場信息優勢。面對作戰方式多樣化、作戰空間多維化、作戰力量多元化的信息化戰爭，要求無人機實現多平臺信息感知能力，利用信息技術和計算機技術，使預警探測、情報偵察、精確制導、火力打擊、指揮控制、通信聯絡、戰場管理等領域的信息采集、融合、處理、傳輸、顯示實現聯網化、自動化和實時化。

4)精確制導定位技術

對目標實現定點清除需實現炸彈具有更精準的制導控制及快速定位指示功能，利用先進制導模式和新型控制方式，如采用新一代焦平面陣列紅外成像制導技術、毫米波雷達制導技術、多模復合制導技術以及導引頭加裝數據鏈技術等，使炸彈的命中概率進一步提升。

5)目標自動識別與跟蹤技術

在復雜戰場環境中針對不同類型目標選取最佳策略進行自動捕獲、識別、跟蹤、處理也是實現對目標有效攻擊的重點。對利用多種手段收集的不同目標屬性信息，采用多種識別方法進行目標綜合識別，并且提高對目標進行穩健跟蹤算法的準確性和實時性。

6)多用途高效戰斗部技術

研究可用于根據不同作戰需求選用不同的戰斗部，并實現小型化和模塊化設計。由于無人機承重有限，必須采用有效途徑提高殺傷威力。例如采用“爆破/破片襯層一體式”(integrated blast-fragmentation sleeve，IBFS)多用途戰斗部，或是采用新理論、新材料和新結構等高新技術改進戰斗部的類型、構造、裝藥和新的引戰配合技術［9］。

5 結束語

可以預見，無人機必將成為未來戰爭中尤為重要的作戰平臺，發展其機載制導炸彈也是無人機武器化不可或缺的一部分，所以它的體系化規劃研究要與無人機的體系化發展和規劃研究相配合，要重視創新研究和新技術儲備，使無人機載制導炸彈在未來戰場上發揮最大效能，成為戰場上的一把“利劍”。

［1］姜長生.無人機偵察/打擊一體化的關鍵技術［J］.電光與控制，2011，18(2):1-7.

［2］文宏. 超小型制導炸彈“手術刀”［J］. 艦艇武備，2008(9):61-62.

［3］郭美芳.美國無人機載武器新發展［J］.兵器知識，2007(2):38-40.

［4］婺嵐.美國雷希恩公司試驗小型制導武器［J］.無人飛行器發展，2011(14):5-6.

［5］樊琳.新型低附帶毀傷武器［J］.兵器知識，2012(4):56-58.

［6］行健.珠海航展中國機載制導炸彈［J］.兵器知識，2011(1):31-33.

［7］熊偉.無人機載彈藥的發展［J］.兵器知識，2012(7):16-19.

［8］胡冬冬，何煦虹.國外新一代機載小型精確制導武器發展現狀及趨勢［J］.飛航導彈，2010(8):23-25.

［9］任宏光，劉穎.無人機機載武器裝備的新進展及其啟示［J］.航空科學技術，2011(3):42-44.