無人機載內埋彈藥關鍵技術要素分析

石宇鑫

無人機載內埋彈藥的發展現狀

無人機載彈藥是指由無人機平臺從空中發射，對目標進行打擊的各類型導彈和精確制導炸彈。

21世紀初，美國、英國、俄羅斯等世界軍事強國開始研發無人機載武器，其中美國發展最為快速，以色列、韓國、土耳其、南非、阿聯酋等國家也加入了研究行列。無人機載彈藥的快速發展，使各國得以更高效、安全地完成近空火力壓制、對敵防空系統壓制、戰術甚至戰略打擊等作戰任務。當前世界各軍事大國都在著力研究無人機載彈藥和內埋式彈藥，這也必將是未來技術競爭的一塊高地。

無人機載彈藥的分類

根據彈藥的類型和用途，無人機載彈藥可以分為空對地打擊彈藥、空對空打擊彈藥和反艦打擊彈藥等。這些彈藥可以根據其載荷能力、爆炸殺傷半徑和精確打擊能力等不同因素進行分類。

根據適用情形，無人機載彈藥主要分為空面導彈、空空導彈、制導炸彈、靈巧子彈藥、小型戰術制導彈藥（重10千克以內的制導彈藥）、新概念武器（含激光武器）等，其中用途最廣泛的是空面導彈，它又包含了空地導彈和反艦導彈。

根據導航和制導方式，無人機載彈藥分為自主導航、尋的制導、遙控制導和復合制導。自主導航主要包括慣性導航、程序導航、地形匹配導航、景象匹配導航和星光導航等方式，它通過提前設定的程序和參考系，可使得導彈不受外界干擾、隱蔽地打擊固定目標。尋的制導主要包括雷達制導、紅外制導、毫米波制導、電視制導、激光制導等，通過導引頭與目標間的信息交互識別進行精確定位。遙控制導即發射后通過己方的遙控員發射信號指揮導彈進行定位，主要適用于小型、近程彈藥。復合制導則是根據戰場實際態勢和戰略戰術需要，綜合了多種制導方式，以實現更高的抗干擾能力、精確打擊能力和武器效費比。

本文著重研究空面導彈。

內埋式彈藥的定義與特點

內埋式彈藥是指可以與無人機機身無縫連接，外部不可見的彈藥載荷。彈藥內埋式無人機系統主要特點是隱蔽性高、整機氣動特性良好、可降低整體的雷達截面積（RCS），在作戰中提高了載荷能力、航程和隱身性能等，可以顯著提高無人機的作戰能力。

相關技術的研究與應用進展

國外空地導彈的技術發展趨勢，主要集中于四點，即追求大射程，多域融合協同作戰，低成本小型化，模塊化、系列化和通用化。

美國的JASSM系列導彈、歐洲的“矛”式導彈等旨在提升防區外打擊的能力，在當今嚴密防守的反介入/區域拒止（A2/AD）環境中，防區外作戰能力對于現代無人化作戰體系至關重要。

2019年美國的“金帳汗國”（Golden Horde）項目和歐洲MBDA公司致力于研究的“矛”式導彈都重點關注了多域融合協同化作戰能力，結合人工智能技術、現代網絡技術、信息交互技術等，追求網絡化協同作戰以提高打擊效率。

小型化空地導彈對于內埋式有著顯著的優勢，在此方面美國的小型先進能力導彈（SACM）、防區內攻擊武器SiAW、結合了微機電技術的“長釘”、“長矛”等小型導彈已經走在了技術前列，雖優勢明顯，但彈藥小型化在外形、制導、材料等方面也將對導彈的各分系統提出更嚴格的要求。

產品模塊化的思想早在百年前就已在工業中產生，但在導彈武器上的應用直到二十一世紀才逐漸顯現。部件模塊化設計、生產制造是現代導彈發展的主要方向之一。俄羅斯的Grom、歐洲的“硫磺石”、“矛”式、法國的“米卡”空空導彈等都在著力發展在復雜戰場條件下的通用性、可替換性和互補性，這樣可提高作戰效能。而我國的模塊化導彈設計技術和經驗還不夠成熟，與西方發達國家存在一定的差距。國內外部分學者已經對導彈模塊化設計和劃分進行了一定的研究，對未來的發展指出了方向。

多模復合制導技術和數據鏈技術是現代先進導彈必不可少的環節，它使得導彈更加智能化，且擁有了全天候、全天時作戰能力，在復雜多變的戰場環境中具有更廣泛的適應性。

隱身技術的發展，讓飛行器具有了更優秀的突防能力和生存能力，在局部糾紛中具備出奇制勝的可能，是未來發展必然的趨勢。國內已有相關文獻介紹了隱身無人機與隱身導彈技術的發展和應用。

飛機內埋彈艙早在二十世紀五十年代就已經出現，但其重要性直到近年才逐漸顯露。相對外掛式布局，內埋式布局對載彈量造成了限制，但卻大大增強了飛機的隱身性能和跨聲速、超聲速氣動性能。

小結

無人機和機載彈藥領域是未來軍事發展的重點，大量國內外學者都進行了關鍵技術領域的研究。在此方面，美國已先拔頭籌，取得了領先地位，西歐英法德、俄羅斯和我國也積累了一定的設計經驗，取得了一定的成果。在當今發達的探測追蹤技術大背景和突防攻擊的大需求下，隱身性能已越來越成為兵家必爭的關鍵技術；同時，網絡化和智能化的發展也讓機載彈藥系統的信息交互、協同作業能力產生了質的飛躍；精確打擊能力得到了前所未有的提升。相較于外掛式，內埋式布局設計在吸收之前先進技術和經驗的同時，為隱身設計、氣動設計帶來了新的機遇，也為新型彈藥總體設計帶來了新的挑戰。

無人機載內埋彈藥的關鍵技術要素

機載彈藥的總體設計與構造

無人機載彈藥的主要研究點在于保證飛行性能和作戰效費比，即在減小彈藥整體尺寸和重量的同時，能保證其射程、威力、隱身突防性能和精確打擊能力。

常規空面導彈包括空地導彈和空基反艦導彈，其基本構造包括導引頭、彈體結構件、彈上電子設備、引信、戰斗部、發動機等，如圖2所示。

彈上電子設備根據不同情形的需要，可包含彈載數據鏈、綜合控制計算機、協同處理模塊、熱電池、慣性測量單元等部件。

引信的種類繁多，按作用方式和原理，大致可分成觸發引信、時間引信和近炸引信。戰斗部根據目標特性和對目標毀傷機理可分為殺傷戰斗部、爆破戰斗部、侵徹戰斗部、聚能戰斗部、子母戰斗部、云爆戰斗部等。

彈體結構件包括艙段蒙皮、彈翼、尾翼、腹鰭、配重體等，主要決定了導彈的氣動外形、承力特性和操縱特性等。

彈上發動機根據射程，主要分為固體火箭發動機和渦輪噴氣式發動機。

無人機載內埋式彈藥相比于傳統的外掛式彈藥，基本構造組成大體相同，主要區別在于小型化和發射部署裝置的不同，也因此衍生出了新的設計思路。

彈藥的部署和發射機制

常規式無人機載彈藥通過發射裝置與載機進行連接和射前通信，通過滑軌和定位銷鎖定，發射時靠發動機推力推出。內埋式布局的彈藥在部署安裝、發射機制、氣動分離等方面與此均有所不同。

在跨聲速氣動分離方面，相關科研人員就外流條件對導彈出艙時的動態影響進行了研究，表明內埋導彈分離時質心運動軌跡與常規式不同。

在結構布局和發射方式層面，常規外掛式采用導彈助推分離，而內埋式彈藥演化出了一種彈射-投放方式，由于內置彈艙空間有限，迎合小型化的折疊翼和折疊舵也應運而生，相關文獻對此進行了研究。

在安裝部署方面，發射裝置和導彈接口應采用通用化、標準化單元，一方面可實現在有限人力情況下的快速換裝，另一方面可以實現不同無人載機與不同彈藥的通用適掛性，提高戰場快速響應能力。

彈藥的通信與控制系統

隨著現代戰爭信息化和網絡化的發展，導彈數據鏈技術逐漸起到了舉足輕重的作用。它可以實現無人機、導彈、地面站之間的雙向數據通信和指令傳輸，使得載機和地面監測站能夠隨時接收到導彈的位置、姿態和狀態信息，也讓指揮室得以實時監測到導引頭和無人機的圖像信號，同時也促進了多發導彈的協同制導打擊能力的發展。

美國的導彈數據鏈技術起步較早，典型型號包括AN/AXQ-14和AN/ AWW-13，俄羅斯的“玄武巖”、“花崗巖”反艦導彈也都運用了導彈數據鏈技術。相關文獻也對武器數據鏈的發展前景進行了研究，提出導彈數據鏈的發展趨勢包括提高綜合抗干擾能力、發展通用型數據鏈、構建信息化、網絡化體系等。

協同打擊能力在主要軍事大國也已得到了發展和運用，如美國的網火作戰系統、俄羅斯的領彈-攻擊彈作戰方式等，國內的聯合信息分發系統JIDS、多彈分布式無中心協同制導技術等，都是通過數據鏈系統實現信息融合共享的協同作戰思想，目前已有大量相關文獻進行了研究。現代協同攻擊要求彈上控制律的優化設計和多目標動態規劃的能力，這對協同處理模塊和彈載協同數據鏈也提出了更高的要求，如彈間抗干擾和組網能力、信息處理與智能決策的能力等。

總之，導彈數據鏈和協同制導系統愈來愈成為當今的熱點方向，開展深入研究對提升導彈技戰術水平有重大意義。

隱身性能與內埋式彈藥的兼容性

隱身技術可以顯著地提升飛機和導彈的突防打擊能力，也成為21世紀航空軍事的關鍵技術之一。察打一體無人機和空面導彈主要關注電磁隱身和紅外隱身技術。其中電磁隱身技術伴隨著起降和發射全階段過程，紅外隱身主要研究載機和導彈的尾焰輻射信號特征。

國內外相關文獻都表明，無人機的電磁雷達截面積（RCS），主要取決于外形隱身技術與材料隱身技術。前者包括機身機翼主要線條角度、曲面、進氣道與尾噴口、水平和垂直尾翼等總體設計，也包括口蓋、對接面等細節部位。要減小己方飛機和導彈的RCS，就要減少角反射器和不連續面，抑制雷達回波和爬行波的反射；還要在飛機的主要曲面和線條布局上盡力減少后向散射、并減少關鍵方向的雷達波散射能量。材料隱身技術包括表面吸波或透波材料，使目標不反射或少反射雷達波以降低RCS來達到隱身目的。國內相關文獻也對無人機不同布局、不同狀態的雷達散射曲線進行了分析并對其分布特點和頻率、俯仰角等特性進行了詳細的研究和機理分析。目前國外主要發達國家在無人機隱身技術方面已有較好的成果，如美國的X-47B、MQ-25“黃貂魚”、XQ-58“女武神”、RQ-170“哨兵”，歐洲的BAE“雷神”“神經元”、俄羅斯的S-70等。事實表明，外掛導彈會顯著增加載機整體的RCS，降低隱身性能。相比于常規布局，翼身融合布局在擁有一系列優良氣動外形的同時，有利于提高電磁隱身特性，同時也有利于增加內置彈艙的空間，提高內埋彈藥的設計效能。內埋彈藥由于不暴露于雷達波環境，可以免加裝吸波涂層，這對減輕導彈結構重量也有利，得以提高導彈的飛行性能。

導彈的紅外輻射特性主要來自于發動機尾噴口的高溫部件和尾焰。主要的隱身技術在于遮擋輻射源和降低輻射強度。在總體設計階段，一方面可以通過尾翼等部件對高溫部件進行遮擋；另一方面可以在保證總沖的同時減小發動機噴流的溫度，來降低紅外輻射特性。

綜合表明，相比于將導彈外掛于載機表面，內埋彈藥布局能顯著提高隱身突防能力，二者相輔相成。

模塊化設計

在21世紀的新型作戰體系下，戰場的多變性、戰局的復雜性、目標的多樣性逐漸顯現，單一功能的彈藥已無法滿足作戰需求。戰場上不同部件的快速靈活換裝、工廠中各部件的大批量生產，都對總體設計提出了一種新型概念，即模塊化設計。模塊化是指將整彈分成若干獨立模塊，可以分別設計制造、戰時滿足通用替換特性的理念。

針對不同的目標特性，激光、毫米波、紅外等多模導引頭的功能各具特點；攻堅、破甲、殺爆、云爆戰斗部也分別適用于不同的戰場環境。根據需要將這些不同部件進行靈活簡易替換，便可實現全天候、全天時的作戰響應和戰備部署。模塊化換裝和模塊化設計要求各部件接口的通用化、系列化，這是未來的一大趨勢。

研究路徑思路與啟示

現代戰爭已經由曾經的機械化作戰、大兵團作戰方式逐步轉變為了智能化、信息化作戰，在未來，空中作戰的主要任務之一是突防和精確打擊，這對無人機和機載空面導彈的設計也提出了更高的要求。

為了提高載機的突防能力和隱身性能，內埋式彈藥布局已成為一切研究的核心要素。在此前提下，彈藥的尺寸和載機的總體布局就產生了潛在的矛盾，如何為彈艙保留足夠的空間成為了無人機總體設計的難點和重點。對于內埋式彈藥而言，提高空間利用率的思路之一是采用折疊彈翼，這需要綜合權衡結構和氣動力特性；在復雜多變的戰場環境下，不同導引頭和多功能戰斗部的快速換裝和靈活結合能使得己方以不變應萬變，全天時、全天候進行作戰部署和打擊，因此空面導彈模塊化設計和生產也成為了首要議題；在網絡化時代，協同制導和數據鏈技術的應用可以讓戰場更加透明化、大大提高導彈的精度和突防能力，真正實現運籌帷幄，決勝千里；最后，導彈的總體設計是一個反復迭代，權衡各分系統的學問，要顧及氣動外形設計與隱身性能的兼容性，考慮高巡航升阻比與低雷達散射截面特性，也要權衡戰斗部與發動機的重量配比，以達到最高的性能效益。未來的空面導彈研究可以從以上幾個方面重點著手，結合前沿理論技術，實現跨越式發展。

總結

當前，無人機載內埋彈藥的研究與應用已經取得了顯著進展。國內外研究人員可通過對彈藥巧妙的總體設計、部署和發射機制、通信與控制系統以及隱身性能的研究，使無人機能夠攜帶更多更先進的內埋式彈藥，增強了無人機的作戰靈活性和打擊能力。然而，該領域仍然存在一些挑戰，如彈藥的尺寸和重量控制、通信與控制系統的穩定性以及彈藥與無人機隱身性能的兼容等。因此，未來的研究需要進一步完善和優化無人機載內埋彈藥的關鍵技術，以滿足不斷變化的作戰需求。