希弦
美軍的JDAM“聯合直接攻擊彈藥”(Joint Direct Attack Munition,“杰達姆”),并不是確切的某一型彈藥,而是一類“開放性”組合,由普通的自由落體航空炸彈+低成本、精確制導化的套件組成。具體來看,JDAM就是在MK80(或BLU)系列航空炸彈基礎上,通過螺栓固定來加裝上JDAM套件。套件中的關鍵部件包括帶有氣動控制舵面的尾翼部分、慣性制導系統(INS)與GPS組合的制導控制部分,還有位于彈體中部或頭部的氣動邊條,以在下落過程中為彈體提供一定的升力和穩定性。

本世紀以來,不論是阿富汗、伊拉克戰場,還是近年的中東戰事、對ISIS的打擊等軍事行動,都證明JDAM絕對是美軍最主要的精確制導武器之一,乃至可以說,如果沒有了JDAM,美軍就沒法“高效”打仗了
在普通航空炸彈基礎上改裝而來的JDAM,成為了最具性價比的精確制導武器。而JDAM套件安裝在普通航空炸彈上后,這枚JDAM的型號就會以GBU(Guided Bomb Unit,制導炸彈)取代此前的MK80或BLU等編號。例如,907千克(2000磅)的GBU-31,對應的是MK84和BLU-109、BLU-136:454千克(1000磅)的GBU-32對應MK83,GBU-35對應BLU-110;227千克(500磅)的GBU-38,對應MK82、BLU-111/126/129。較新的在慣性/GPS基礎上又集成了激光制導系統的GBU-54,則算是對GBU-38的一次升級。
如今,精確、通用、用途廣泛且相對便宜的“聯合直接攻擊彈藥”已是美軍的主要空地武器。但在40年前它問世時,則完全是另外一回事,它還只是一個并未受重視的科研項目。

通過這組GBU-31和GBU-32的簡圖,除了看得出三者的外觀細節差異外,也體現了JDAM的特點,即MK或BLU彈體+KMU“套件”的組合

上圖,美國空軍B-52轟炸機彈艙內旋轉掛架上掛載的GBU-38和GBU-54。下圖,F/A-18E翼下掛載著8枚GBU-32和2枚GBU-38。JDAM中的“J”即為Joint“聯合”之意,因其由美國空軍和美國海軍聯合開發的

GBU-31的這兩種子型號“套件”差異,對應的是MK84(上圖)和BLU-109。前者是普通航彈,后者作為侵徹型彈藥,主要打擊鋼筋混凝土建筑、硬化目標等

ABC圖示分別為GBU-31(V)2B、GBU-31(V)4B與GBU-32的JDAM套件結構簡圖,可見三者彈體中部的氣動邊條均為左右各一加上端的三片式

GBU-31(V)4B的尾翼部分結構示意圖,這個鋁制圓錐形的尾翼部分由8個螺絲來與前部彈體固定

從實物圖來看,GBU-32(正準備掛載到F-35B的彈艙中)與GBU-31在“套件”上的外觀區別,主要是前者的左右兩片氣動邊條要比其上端的稍長,后者的彈體上端都有明顯的從尾翼到中部的線纜保護蓋
上世紀80年代初,美國空軍裝備實驗室(AFRL)開始研究一種慣性制導系統用于航空炸彈。最初AFRL工程師們給出的概念演示原型,與后來成型的JDAM相差不大,就是航空炸彈尾部改裝套件。相關原型的空投測試雖然取得了良好成績,但并沒有什么反Ⅱ向。這是因為,正處冷戰對抗巔峰時期的美國空軍所采取的空中戰術是強調對蘇聯防空系統的低空突防,對于高空、全天候、精確制導武器并沒有強烈需求?!疤孤实卣f,人們對它并沒有太大興趣”。
不過工程師所言的“并沒有太大興趣”的態度,在隨后短短幾年中就發生了巨大轉變。
首先,在技術層面上的突破是全球定位系統(GPS)功能性和可用性的日臻成熟,可為空中打擊提供可靠穩定的導航坐標。而1991年的海灣戰爭則驗證了高空突防、從高空發起的打擊是對抗冷戰后新對手的最佳方式。
美國空軍從這場實戰所得的經驗還有,單單裝備激光制導炸彈是不夠的,戰場上惡劣的氣象條件或者中東特色的沙塵暴會嚴重影Ⅱ向這類武器的使用。在第一次海灣戰爭中,美國飛機投放了約25萬枚彈藥,其中約21萬枚是常規的無制導的航彈,也暴露了其打擊精度不足的問題。在開戰的頭兩周,美國空軍空中打擊的戰果遠遠低于預期,部分原因正是因為天氣不佳、瞄準不佳。戰后的分析顯示,平均而言,非制導彈藥僅落在了預定目標約60米的范圍內。激光制導武器雖然更為有效,75%的戰果由它取得,但它除了要等一個好的天氣條件下才能使用,還有另一大問題便是價格昂貴,以及并非所有的美軍飛機都能掛載使用。
這場“沙漠風暴”就成了JDAM命運的轉折點,美國空軍迫切需求一種低成本的精確制導武器。1991年5月,時任美國空軍參謀長的麥克佩克將軍提交備忘錄,指明美國空軍“對全天候精確制導彈藥的需求”。最初的開發合同于1994年授予,JDAM也就從美國空軍裝備實驗室走出,完成成果轉化,開始定型、批量生產。

這張有些繁復的詳表是摘自2002年美國海軍為“大黃蜂”飛行員編制的JDAM(GBU-31和GBU-32)戰術手冊??梢?,JDAM因為海軍、空軍、海軍陸戰隊的軍兵種差異,形成了不同彈體、制導組件(KMU)、引信(FMU)、近距離傳感器(DSU)、風動渦輪發電機(FZU)、保險裝置、鼻塞(MXU-735)、線纜等的JDAM“排列組合”

JDAM組裝過程中的一個重要程序:如圖由MK82“變身”而來的GBU-38,在彈體尾部正裝入FMU-152A/B聯合可編程引信(上左圖),它作為機電引信還需要使用FZU-55A/B(上右圖)這種小型風動渦輪發電機來為其供電(裝入左圖彈體中部的紅框區)。下圖尾翼部分的尾端處為GPS天線
即使JDAM天然就比激光制導炸彈要便宜很多,但對于“甲方”來說,它還不夠便宜,還要盡最大可能壓縮成本。今天,我們從麥克佩克這些當時美國軍方的記述來看,費用是JDAM項目的一個重大問題。后冷戰時代的美軍,在裝備采購上已不是里根時代那般“花錢如流水”。麥克佩克明確要求:參與競標的承包商對這種新武器的開價,哪怕是有1美分超出JDAM項目經理所估算出的4萬美元,空軍就不會購買。
對于JDAM的生產,一開始有7家企業參與競標,到最后只剩下馬丁·瑪麗埃塔(后來與洛克希德合并成洛·馬)和麥克唐納·道格拉斯(后來被波音公司收購)兩家角逐。兩家都清楚,JDAM套件的技術難度不大,生產環節又可以使用一些現成“貨架”零部件,那么重點就是要通過與軍方簽訂長期合同、大規模量產來攤平、降低單價。


使用地面測試設備(如AN/GUQ-79)對組裝完成的JDAM進行軟硬件全面測試。另外,JDAM彈載計算機的軟件程序是波音公司出廠時預加載的,如果版本過低還要通過地面測試設備來進行升級。

同為GBU-38,艦載機上使用的海軍/海軍陸戰隊型(上圖)與空軍型(下圖)在外觀上有明顯差異,前者表面有灰色粗糲感的熱防護涂層(這是過去美國航母艦上大火后汲取的教訓),兩者在彈體頭部除了“鼻塞”的差異外,空軍的還有一圈銅帶。

DSU-33C/B近距離傳感器(位于彈體頭部),它與引信(FMU)組合即可實現JDAM的“空炸”。當DSU-33確定其高度在目標上方6米時,它就會激發引信。這組圖中海軍型、空軍型的GBU-38都裝有DSU,但依舊可見鮮明的銅帶差異
這場“價格戰”的最終贏家是麥道公司。1995年9月,美國空軍正式授予麥道公司JDAM生產合同,它的最終單位成本為1.8萬美元,不到軍方設定的4萬美元上限的一半。今天JDAM的生產依舊在波音公司的密蘇里州圣查爾斯市工廠進行著,已經出貨了40多萬件JDAM“套件”,目前日均產能超130件。20多年后,以近年的美軍預算數據來看,JDAM的平均單價僅有小幅上漲。
參照去年的數據來看,美國空軍和海軍訂購的JDAM均價分別為2.1萬美元和2.22萬美元。當然,這是JDAM“套件”的成本,最終掛載上美軍戰機的GBU,還要算上被改裝的那枚已庫存很久的航空炸彈的成本,如MK82的價格約為4000美元,MK84約為1.6萬美元。盡管如此,套件+航彈相加后的JDAM最終價格也還是要比新一代全新打造的SDB系列“小直徑炸彈”便宜得太多。同一年的數據顯示,GBU-39/B采購價約為3.9萬美元,美軍空軍和海軍版的GBU-53/B分別為19.5萬和22萬美元。
考慮到通貨膨脹等因素,JDAM套件的采購價從最初1.8萬美元上漲到今天2萬多美元,這個幅度絕對是美式裝備中罕見的“良心價”。即便有著“小直徑炸彈”的出世,JDAM在美軍空地精確制導武器庫中依舊是無可撼動的、最具性價比的存在。

JDAM系列已經成為北約和美國諸多盟友的標配空地武器。上圖為2011年10月在意大利特拉帕尼空軍基地部署的加拿大空軍CF-18戰斗機正掛載GBU-31。下圖為2021年5月初,巴以沖突中以色列空軍使用的GBU-31(機翼下)與本國生產的正在掛載的227千克級MPR-500精確制導炸彈

B-2轟炸機的彈艙,最多可以掛載80枚GBU-38,圖中也可以看到GBU-38彈體頭部的白色的DSU-33

本世紀以來的多場戰事中,美軍空中力量都在大量使用以侵徹型彈藥BLU-109(上圖)為彈體的JDAM,其彈體頭部有2.5厘米厚的硬化鋼殼,可穿透1.2~1.8米厚的鋼筋混凝土,常用來打擊地道、掩體、硬化建筑、大型建筑物的內部結構等。不過,作為“冷戰剩余物資”的BLU-109已存貨不多,美軍將用新開發的BLU-137來接替
B-2+JDAM的組合,在科索沃
1999年3月,以美國為首的北約越過聯合國發動了科索沃戰爭。對于聯軍的空中力量來說,在這個歐洲霧蒙蒙的角落作戰是非常困難的。在前兩個月里,當地的天氣非常惡劣,聯軍飛機只能在全天四分之一的時段起降,轟炸的目標多集中在城市地區。美國空軍對全天候精確制導武器的需求“近在眼前”。
B-52和F/A-18成為首批攜帶JDAM的飛機。特別是對于戰略轟炸機,當“核大戰”已成為過去時,B-2隱身轟炸機的首要用途不再是悄悄突破蘇聯的嚴密防空火力網、投擲核武器,而掛載使用JDAM就成為了B-2的理想轉型之舉。JDAM于1997年7月獲得了B-2的作戰能力認證。
在密蘇里州懷特曼空軍基地,GBU-31被裝進了第509轟炸機聯隊的B-2彈艙,一次掛載16枚。起飛的B-2,奔向千里之外的科索沃,往返飛行30小時。事后統計,B-2轟炸機的數量雖不到北約盟軍戰機總量的1%,但炸彈投擲量占到了總量的11%,使用的652枚JDAM,98%都命中了既定目標。

在JDAM投放上的一個細節是,它在離機后會啟動一個內部計時器,或是1秒(GBU-31)或是300毫秒(GBU-32),在此轉瞬即逝的短時間里,JDAM會將尾部的舵面鎖定在中立的位置,以保證與載機的安全脫離

按照戰術手冊上的說明,一枚JDAM的裝配時間不超過30分鐘,掛載工作用時不超過14分鐘。圖中為伊拉克戰爭期間,美國空軍地勤人員使用MHU-83C/E掛彈車將GBU-31裝入B-2的彈艙

2018年阿富汗坎大哈機場上的MQ-9無人機掛載著4枚GBU-38。當這些JDAM掛上掛架后,彈載計算機會通過MIL-STD-1760“總線”與載機平臺進行導航系統、任務等數據上的同步傳輸,以及載機對JDAM狀態的實時監測
在對南聯盟近3個月的空中打擊中,美國空軍幾乎用盡了JDAM庫存。在戰事接近結束時,美軍敦促麥道公司將JDAM的產能提高近3倍。JDAM的戰場表現,尤為突出的是打擊精度,“我們沒有預料到JDAM能用來打擊橋梁,精確度讓我們所有人都感到驚訝”。此役后,JDAM也在不斷升級改進,其中的重點是提升打擊精度,導航系統的GPS接收器得到了升級,GPS信號更準確,增強了抗干擾能力。這種改進,轉而就在2003年的“伊拉克自由行動”中得到了檢驗。
雖然伊拉克軍隊部署了GPS信號干擾器,但其效果聊勝于無。美軍在“伊拉克自由行動”中消耗了約6500枚JDAM。在稍早前的阿富汗戰場上,開戰9個星期美國空軍就投下了5000多枚JDAM,消耗了當時大約一半的庫存,波音工廠也開始了三班制以補充JDAM庫存。
JDAM的聲譽在實戰環境下、成千上萬枚的使用中積累下來,其既有低成本改裝、高收益的特點,也完美兼容幾乎所有機型,且不論高空、低空,不論俯沖還是水平飛行、爬升都能做到“發射后不用管”。不論是在伊拉克費盧杰、拉馬迪這樣的“城市戰”,還是在阿富汗山區對塔利班游擊隊的精準打擊,JDAM都是美軍戰機不可或缺的機載武器。
在任何氣象條件下,JDAM都可以在距目標24千米的范圍內投下。JDAM離機,彈上的慣性導航系統就會接管,自動將炸彈引向預先輸入的坐標。而后,接收的GPS數據會不斷更新并糾正炸彈的航向。這套慣性+GPS的制導系統中,慣性導航系統一般可將JDAM導向距目標30米半徑范圍內(也就是圓概率誤差CEP)。有了GPS的輔助,這種圓概率誤差則縮小到了12米左右。而實際表現上,JDAM通常會落在離目標一個炸彈長度的半徑范圍內。
在中東的戰爭進行時,JDAM就在與時俱進地升級。其中尤為有代表性的兩型分別為增加了激光制導系統的L—JDAM(Laser IDAM)和增程型JDAM-ER(JDAM Extended Range)。

按照戰術手冊的介紹,GPS接收機在JDAM釋放3秒后啟動,以免由于和載機平臺太接近造成GP8多路徑干擾。GPS接收機在激活27秒鐘后,GP8更新數據會輸入到制導算法中。換言之,如果離機到擊中目標的飛行用時不到30秒,JDAM就是純靠INS慣性導航來命中目標的

美國海軍兩棲攻擊艦上,已在AV-8B掛架上的1枚6BU-54,摘掉了頭部黑色保護罩,露出了激光導引頭。GBU-54上的激光制導部分,由波音公司和以色列埃爾比特公司聯合開發

對于JDAM的增程,波音的方案主要是折疊滑翔翼和增加小型動力系統。
這種被美軍定義為“低成本、非開發性的改進”,是在JDAM的彈頭上增加了一個激光導引頭,從而使雙模制導的L-JDAM(GBU-54)具備了瞄準和摧毀移動目標的能力。在提高精度方面,除了L-JDAM外,波音公司還根據海軍需求開發了GPS抗干擾系統(IGAS),近一步提升JDAM制導系統的可靠性。

JDAM的低成本改裝、“組合式”精確制導武器的理念,也從空地武器引申應用到遠程精確布雷,這就是美國海軍的“快攻-增程”(0uickstrike-ER)水雷項目?!翱旃ァ彼拙褪鞘褂肕K80系列航彈加裝水雷套件改造而成,而“快攻-增程”在此基礎上加裝了JDAM-ER的BSU-104增程折疊滑翔翼套件和GBU-38的制導組件,由此實現了載機平臺在萬米高空完成超過74千米的遠程精準布雷
而對于射程的提高,也是自JDAM問世以來,一直改進的重點。其改進方式,是在JDAM或L-JDAM的基礎上增加了一對折疊滑翔翼,借助載機的飛行速度和高度,JDAM-ER可以最遠滑翔至90千米,這是基本型JDAM射程的三倍,初步實現了JDAM防區外的攻擊能力,提高了載機平臺的生存性。不僅如此,波音還有安裝小型渦輪噴氣發動機的動力增程型JDAM-ER方案,其射程將提升到接近300千米。波音還表示這樣的射程不僅可以應對裝備有遠程防空導彈的敵方,還將是巡航導彈的低成本替代方案,也可以在進攻中作為敵方防空反導火力的“誘餌彈”。
[編輯/山水]