对精确制导武器的分析

武器系统

对精确制导武器的分析

朱传伟 杨兴宝 穆 松

摘 要 精确制导武器在现代

战争中的地位和作用越来越重要。介绍了精确制导武器的特点和发展趋势,并对精确制导武器的技术进行了分析。

战争时期达到了90%。1 精确制导武器的特点1.1 精确制导武器的优点1.1.1 直接命中概率高精确制导武器的命中概率一般都在50%左右,有的可达到80%以上。如巡航导弹BGM 109C的最大射程为1800km,其命中误差仅为9m~16m。1.1.2 杀伤破坏方式多

精确制导武器装备了许多类型的战斗部,针对不同的目标可以使用不同的杀伤破坏方式。如对付空中目标的空对空导弹和地对空导弹通常采用杀伤爆破弹,以爆炸产生的高速碎片杀伤目标;对付装甲目标的反坦克导弹通常采用聚能破甲弹,利用爆炸产生的高速金属射流破坏装甲目标;对付地面人员、装备、普通建筑等,可以采用破片爆破弹、破片弹、爆破弹、集束式子母弹等。

1.1.3 攻击目标类型多

精确制导武器基本能对战场上所有目标进行攻击。海湾战争和科索沃战争中,从战略目标到战术目标,从军事目标到民用目标,几乎都遭到精确制导武器的打击。

1.1.4 作战效益高

精确制导武器虽然制造成本高,但是由于它具有较高的命中率,通常用于攻击高价值的重要目标,因而具有较高的作战效益。1.2 精确制导武器的缺点1.2.1 系统组成复杂,技术保障环节较多

每一种精确制导武器都是由一些复杂系统组成的,技术保障要求高,环节多,且任何一个部分出现故障或某一个环节配合出现差错,都将影响武器效能的发挥。

1.2.2 制导系统易受干扰

尽管精确制导武器的抗干扰能力在不断提高,但任何一种精确制导武器的抗干扰手段都是有限的,不可能对各种干扰手段都进行有效的对抗。就一种新型制导武器而言,对方一旦掌握了它的主要技术参数,并对其实施干扰,它的作战效能便大打折扣。1.2.3 易受战场环境和气象条件的影响

由于精确制导武器探测器搜索视野存在 死区 ,对高地的反斜面、谷地、森林等地域,其打击效果有限。除采用微波技术进行制导的精确制导武器外,采用

关键词 精确制导武器 技

术分析 发展趋势

引言

精确制导武器是采用高精度探测、控制及制导技术,能够有效地从复杂背景中探测、识别及跟踪目标,并能从多个目标中选择攻击对象并高精度命中其要害部位,最终摧毁目标的武器装备。

随着现代军事技术的迅猛发展,精确制导武器的内涵有了深刻的变化。信息时代要求精确制导武器能实时发现战场一切有价值的伪装目标,准确捕获、识别、跟踪、命中及有效地摧毁这些目标,并随之评估摧毁效果。美国兰德公司的专家把精确制导武器定义为 直接命中概率大于50%的导弹、制导炮弹和炸弹统称为精确制导武器 。据不完全统计,越战时期,投入精确制导武器的比例为0.2%,海湾战争时期为9%,到了沙漠之狐行动,这个比例就突增到75%,科索沃

本文2005 07 19收到,作者朱传伟、穆松系海军大连舰艇学院硕士研究生,杨兴宝系该院讲师

其它制导技术的精确制导武器,制导精度受天气条件影响较大,不良的气象条件可以限制很多精确制导武器的使用。

2 精确制导武器在现代战争中的应用2.1 精确制导武器的大量列装形成了一种新的纵深精确打击作战概念

纵深精确打击是精确制导武器、作战平台和有关信息系统的有机结合以及系统运用的新概念。利用纵深精确打击作战概念,在战略上具有摧毁或瘫痪敌方社会经济活动和组织军事行动的能力,因而兼有威慑和实战的双重作用。纵深精确打击的作战概念将打破前方和后方的界限,以不接触的作战方式对战略基地、指挥中心、战略纵深建设形成严重威胁和挑战。

2.2 使用精确制导武器能够减少攻击者的伤亡和损失

在第二次世界大战中,为了轰炸一个大的目标,需要3000名空勤人员;现在使用F 117飞机去轰炸,只需两名空勤人员;加上精确制导武器命中率高,很少需要重复攻击,这就大大减少了处于危险环境的作战人员,伤亡率大大降低。2.3 精确制导武器为决策者提供了新的军事行动方案

在战争中使用精确制导武器可以减少双方的损失和附带破坏,从战略和战术上来说,剥夺了敌方制造更大规模战争的借口,同时可以造成敌人的恐惧心理,其影响与实际摧毁的效果一样大。精确制导武器除了具有实质性摧毁效果外,还具有瘫痪和打击士气的作用。这样,决策者可以灵活地把精确打击与外交活动结合在一起,在别国领土的一些地区甚至大城市自由地使用武力,有区别地和精确地袭击特定目标。从战略意义上说,这可以作为强大的威慑武器。2.4 保证了经济承受能力精确制导弹药虽然比普通弹药贵,但完成一项任务需要的弹药总数量却大大减少。美国兰德公司的研究表明,对大多数目标来说,一枚精确制导武器等于35枚非制导武器的效果。考虑到作战的综合因素,从完成整个任务的角度来看,精确制导武器在经济上是合算的、承受得起的。3 精确制导武器技术分析3.1 微型精密惯性陀螺技术

惯性技术的发展表明:从传统的机械转子型陀螺向固态陀螺仪(激光、光纤和半球谐振陀螺仪)转移,并进一步向以半导体硅为基本材料的微机械振动陀螺发展;从框架式平台系统向捷联系统转移;从纯惯性捷联系统向以惯性系统为基础的多体制导航组合系统发展,成为今后惯性技术发展的总趋势。

在中高精度姿态方位参考系统(AHRS)和捷联式惯导系统(SINS)中,光纤陀螺仪和激光陀螺仪占有重要位置。随着光纤通信技术和光纤传感技术的发展,传统的机电式陀螺仪将被激光陀螺仪所取代,光纤陀螺仪又将取代激光陀螺仪,光纤陀螺仪(干涉型)是用于惯性制导和导航的关键技术。

3.2 微型制导炸弹技术

美国目前正在发展一项微型灵巧弹药技术,旨在将一种约114kg的炸弹装入隐形飞机内。这种炸弹大约与908kg炸弹具有同等毁伤力,而飞机的运载负荷却降低70%~80%。美国研制的微型炸弹的直径为152mm,长度1.8m,采用激光雷达寻的头。该项目所涉及的关键技术是高威力炸药、GPS抗干扰装置以及激光雷达末制导技术。3.3 硬目标侵彻技术

硬目标侵彻技术涉及引信、战斗部和装药。主要采用如下关键技术:用高强度、高韧性重金属做侵彻弹体;用高能量、高密度炸药做侵彻战斗部装药,用这种炸药装填的战斗部能够承受弹丸侵彻硬目标时高冲击载荷的作用。反硬目标引信为可编程引信,它可以在飞行中设定,既能承受碰撞,又能在最佳位置上起爆战斗部。多介质硬目标引信可对16层介质进行计数,总侵彻行程达78m。

3.4 多模复合寻的制导技术多模制导可以充分发挥各频段或各制导体制的优势,互相弥补不足,极大地提高作战效能和武器的命中率。多模导引头可由不同机理的传感器组合而成,如光学的(红外、紫外、可见光、激光等)与射频的(微波、毫米波)或GPS接收机+惯导装置的等,也可由同一机理的不同频谱或不同制导体制(主动、半主动或被动)的传感器组合而成。目前主要的制导模式有光学多模制导、射频/红外多模制导和毫米波/红外多模制导几种形

式。双模寻的复合制导技术已日趋成熟,各国正在积极研制三模复合寻的制导技术,例如日本已着手研制对空导弹用的微波/毫米波/红外三模寻的头,这种导弹具有更高的命中精度、更强的抗干扰能力。3.5 超声速燃料发动机技术

以超燃冲压发动机为动力的巡航导弹的速度可达到声速的6~8倍,这将大大提高对移动目标、加固设施和地下设施的攻击能力。目前,美国正在研制超声速燃料冲压发动机,这种发动机将使用吸热性的碳氢燃料,该燃料能够释放出氢气,可将高超声速导弹速度从Ma=8提高到Ma=10。3.6 新概念无弹翼自适应超声速导弹技术

这种导弹主要采用了一种自适应灵巧材料或自适应灵巧结构。所谓自适应灵巧材料是一种压电材料,它是一种在其表面施加电压后会自动膨胀或压缩的复合材料。在无弹翼自适应导弹中,可在弹内设置两对正交压电陶瓷 腱 或万向节,从而使弹体随意弯曲或旋转,以此来控制导弹的飞行。

3.7 合成孔径雷达制导技术合成孔径雷达(SAR)是一种以多普勒波束变锐和脉冲压缩技术为基础的高分辨率成像探测器。它利用导弹的前进运动,通过对信号进行存贮和专门处理,便可实现由长度不大的天线构成一个有效的长度很大的天线,从而获得良好的方位分辩力。

SAR导引头具有全天候工作、有效作用距离远、成像、高 分辨率和制导精度高的优点,是反舰导弹的一种很有前途的导引头。3.8 惯性导航和全球定位系统(INS/GPS)一体化技术

美国正在研究嵌入式INS/GPS一体化技术,即将INS和GPS作为一个整体装入导弹系统,这种一体化INS/GPS具有更好的抗干扰性能,质量轻、体积小,适于导弹安装。

为满足作战需求,目前国外主要是通过集成化生产和成品率的提高以及新的采购体系达到降低武器生产成本、提高武器可靠性之目的。例如,联合直接攻击弹药、风力校正弹药布撒器和GPS辅助弹药均属准制导武器,命中精度分别为13m、26m和6m。它们采用INS/GPS即达到了所需要求。因此,占有相当比例的准制导武器与有限的精确制导武器将在未来战场并存。4 精确制导武器的发展趋势4.1 继续提高制导精度

美国的制导武器大部分已经采用GPS/INS进行途中制导,以便全天候、昼夜作战。但是为了达到首发命中,甚至命中目标的薄弱部位,各种精确制导武器都需要继续提高和完善末制导系统。4.2 远程化

美军为适应未来高技术局部战争的需要,把3500km的纵深区域划入战区范围。为了实现战区纵深精确打击,作为现代战争中空袭主要手段和 杀手锏 武器的战术弹道导弹、巡航导弹及空地导弹将增大射程;防御性精

确制导武器为实现远距离拦截入侵目标,也将增大射程,致使精确制导武器迅速地向远程化方向发展。4.3 系列化

目前,国际形势发生了重大变化,各国都纷纷重新调整自己的国际发展战略,武器装备发展系列化的特点更加明显。以防空导弹为例,由于新型导弹的经费高、周期长、风险大,因此美、俄等军事大国在防空导弹领域都选择了 基本型,系列化 发展道路,都以一种主战型地空导弹为基本型,如美国重点研制爱国者,俄罗斯重点研制 300,在此基础上发展系列化。精确制导武器走 基本型、系列化 之路,有利于弹体和弹上设备的批量生产,还可以降低成本、提高可采购性。4.4 多用途

采用 一种平台多种负载 或 一种负载多种平台 的模式,是精确制导武器向多用途方向发展的主要手段。

一种平台多种负载 ,是指一种作战平台(如飞机、军舰、车辆等)可以同时携带和装备几种不同功能的精确制导武器,用于攻击不同的作战对象,执行不同的作战任务。进一步说,精确制导武器的弹体也是一种平台, 一弹多头 的精确制导武器也属于 一种平台多种负载 的范畴,如美国陆军战术导弹系统(ATACMS)共有5种弹头, 标准 导弹及其改型分别通过不同数量的子弹和不同的制导方式来完成各种作战意图,从打击一种目标扩展到打击多种目标,成为

多用途精确制导武器。

一种负载多种平台 ,是指一种精确制导武器可以同时搭载或装备于多种不同的作战平台,用于攻击同一类作战目标,执行相应的作战任务。

一种平台多种负载 或 一种负载多种平台 不仅促进了精确制导武器本身多功能化和广泛应用,而且提高了飞机、军舰等运载平台的综合作战能力,形成有效的攻防体系。4.5 低成本

精确制导武器在现代局部战争中扮演了主要角色,从历次战争的使用情况来看,有增加的趋势。未来高技术条件下的局部战争的主要形式是敌对双方利用精确制导武器在陆、海、空、天领域的激烈对抗,战争的持续性和精确制导武器在空袭与反空袭、进攻与防御中密集使用,要求参战的武器装备必须具有一定的规模和数量。要想达到持久性作战的目的,必须想方设法降低精确制导武器的成本。这也与一个国家发展新型武器系统的标准有关,这个标准首先是经济的承受能力,然后是性能。如战斧巡航导弹每枚约120万~140万美元,而现在设计研制的战术战斧单价为57.5万美元。4.6 智能化

未来战争的战场环境越来越复杂,精确制导武器要在极短的时间内将目标摧毁,仅仅依靠人工引导已不可能。必须使制导武器具有某种人工智能,在陆上能

区分出坦克、卡车、火炮等不同目标,在空中能区分不同类型的飞机,在海上能区分不同类型的舰船。如美国已经在论证人工智能的黄蜂机载反坦克导弹,这种导弹能在距目标很远的飞机上发射,到目标上空能自动俯视战场,搜索、发现、识别敌坦克,然后各子弹头分散攻击不同的目标,并攻击其要害部位和薄弱环节。4.7 隐身化

为提高精确制导武器的突防能力,隐身化是重要途径,如美国正在研制的联合直接攻击弹药等。然而,法国专家则认为,提高精确制导武器突防能力,与其花大力量研究隐身措施,还不如采用现有的超声速攻击技术,使对方防御系统来不及反应,同样可以达到提高生存能力的目的。因此,提高精确制导武器攻击速度也成为一大发展方向。4.8 人在回路中参与控制 未来高技术局部战争将是体系与体系之间在争夺制信息权方面的激烈对抗。美军认为,对地面作战(包括海对地和空对地作战)将是最终结束战争的关键。由于地面背景相对复杂,而自动目标识别(ATR)技术尚未过关,因此在地面作战中难以充分发挥导弹武器的作战效能。为此,美国在继续加紧研究ATR技术的同时,大力发展 人在回路中参与控制 技术,通过人工参与来观察、选择、锁定目标,然后转入弹上自动跟踪,或直接操纵导

弹攻击目标。

在 人在回路中参与控制 方式中,通过弹上传感器获取、数据链传回的战场景象,操作手可以正确识别目标;在导弹自动跟踪目标过程中,一旦目标丢失,可以通过人工参与来重新搜索、截获、直至命中目标。采用这种方式,还可以根据导弹命中前发送的最后1帧视频图像判断其命中精度,评估杀伤效果,确定是否需要引导尚处于飞行中的导弹继续攻击各自目标。5 结束语

未来信息化战场具有宽正面、大纵深、多梯次及全空域、全时域、全频域的整体作战特点,战争规模已发展为武器装备体系与体系之间的激烈对抗。作为典型信息化兵器的精确制导武器,已成为现代高技术战场的主战兵器,并将成为未来信息化战争的重要支柱,它使远程、超视距、非接触性精确打击作战成为现实。

参考文献

1 王稚编.21世纪美军先进军事技术和武器系统.北京:解放军出版社,2002

2 潘旭东,韩志平等.沙漠之狐军事行动特点及思考.现代防御技术,1999(4)

3 万自明,韩志平等.科索沃空袭对精确制导及防御技术的启示.现代防御技术,1999(6)

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