无人机载弹药的发展
2012-07-01熊伟
熊伟
记:最近几年,我们经常可以在新闻报道中看到“美军无人机发射导弹”的字眼出现。据国外一些研究机构和巴基斯坦官员透露,美军无人机在巴基斯坦西北部地区至少打死了14名恐怖组织头目,550~850名武装分子。各种专业军事媒体、展览会上,也频频出现各国研制的无人机载弹药。2010年的第三届中国无人机大会展览会上,挂着导弹的“蓝鹰”200W无人机摆放在展厅中央,还披露了可配装于无人机的“蓝箭”-7激光半主动制导空地导弹。无人机携带武器已经成为发展潮流,这是不是无人机载弹药发展的需求背景?
郭美芳:无人机的大量使用和武装化需求,自然会催生无人机载弹药的发展。战争需求的牵引和技术发展的推动,首先使无人机从早期的靶机发展成为今天的,种类繁多、能完成多种作战任务的航空平台,各国纷纷投入大量资金和人力去研制开发。比如美国已建立起各层面、各性能梯次搭配的无人机作战网络体系,涵盖高中低空、远中近程、大中小型,战略、战术侦察,通信中继、电子对抗、攻击作战等方面,制定了无人机发展路线图。特别是他们提出,2020年后纵深攻击战术飞机的三分之一,将是无人机。即便是传统的侦察敌情、收集信息,也要具备“发现目标即精确打击”功能,使无人机系统具备侦察打击一体化能力。因此,无人机武装化已是必然趋势,从而催生了无人机载弹药的快速发展。除了你刚才提到的反恐这类任务,武装型无人机还将执行近空火力压制、防空压制等作战任务。
另外,还有两个原因催生了无人机载弹药的发展,特别是小型化发展。那就是目标类型的变化,和小型无人机的大量使用。现在小型无人机已大量装备和投入实战,而且城区、山区、建筑物密集区等复杂战场环境增多,目标呢,也呈现出隐蔽化、多样化、小型化、分散化、军民混杂等特点,小型机动目标越来越多。再用“幼畜”等导弹打击,效费比低。因此,效费比高、附带毁伤低、打击精确高的无人机载弹药成为需求重点,从而催生了微小型无人机载弹药的研制与发展。这类小型弹药的圆概率误差不大于3米,能确保附带损伤控制在最小范围,利用小型无人机挂载,可有效打击分散的小型机动目标。
记:那么现在世界上可供无人机挂载的弹药,已经有多少种?
柏席峰:大约有50种,不过大多为在研产品,已正式装备的不到20种。
记:正式装备的?是不是像“海尔法”导弹那样有正式的军方编号?
李宝峰:不错。在美军中,如果正式装备,都会有一个类似AGM、GBU、BLU打头的编号。你前面说的,新闻报道中“美军无人机发射导弹”,大多数就是指MQ-9“捕食者”无人机发射“海尔法”导弹,编号AGM-114P。它也是目前综合性能最好的无人机载导弹,由AGM-114K改进而成,重点是把导引头的视场角由8°,增加到90°,从而使发射高度从4572米增加到了7620米。2007年,美国又发展了AGM-114P2,导引头视场进一步扩大到180°,并将其配备到“捕食者”上。美军还将发展AGM-114P4/P4A,导引头视场将达到360°,从而使无人机具备全周向攻击能力。也就是说,即便越过了目标,无人机也可以发射导弹摧毁它。
记:那针对无人机使用,它还有哪些改进?
李:另一项重大改进是采用IBFS多用途战斗部。IBFS是“爆破/破片衬层一体式”(Integrated Blast-Fragmentation Sleeve)的缩写,可以说综合了“海尔法”系列前几种导弹在战斗部上的精华:AGM-114K的聚能破甲,AGM-114K2的增强型破片杀伤,AGM-114M的爆破杀伤,以及AGM-114N的高热/爆破/超压毁伤效应。引信改为可变延期激光引信,无人机操作人员可以在飞行过程中选择装定其工作模式:瞬发,或者是三种不同的延期时间。另外,战斗部采用改进的电子保险与解除保险装置,导弹将配用弹载健康與状态指示系统,供无人机操作员了解导弹状况。
记:看“捕食者”的照片,它还经常携带激光制导炸弹。
李:“宝石路”系列激光制导炸弹中的GBU-12Ⅱ,还有“杰达姆”系列GPS制导炸弹中的GBU-38等等。美国空军有人战斗机可以携带的某些制导炸弹,它都可以带,但重量一般不能超过250千克。
柏:除了“捕食者”经常在阿巴边界活动,美军在伊拉克战场上也早就实战使用了制式无人机载弹药,GBU-44/B“毒蛇”,而且是由更小的无人机携带,重量不到20千克。它的前身是诺斯罗普·格鲁曼公司在90年代研制的“智能反装甲子弹药”(BAT),主要是作为ATACMS Block Ⅱ战术弹道导弹的战斗部,也能装到“战斧”导弹、270毫米火箭弹等武器上。它靠声探测器和红外导引头制导,从顶部攻击坦克等装甲目标。不过后来ATACMS Block Ⅱ项目下马了。
2003年,诺斯罗普·格鲁曼在BAT的基础上研制了“毒蛇”,外形基本一样,但取消了声探测器,加装了激光半主动导引头。美国陆军对它很感兴趣,同年10月就宣布计划在伊拉克或阿富汗战场上部署25套,对付“时间关键目标”,如架设迫击炮或者布雷的敌人。到2004年底以前,他们总共部署了26枚“毒蛇”,由RQ-SA“猎人”无人机携带。2005年6月,公司成功测试了加装GPS的“毒蛇”,增加了投掷距离。2007年9月1日,美国陆军侦察部队在巴格达西北290千米处执行侦察任务时,发现有两名可疑分子在埋设路边炸弹,于是召唤第25步兵师第25作战航空旅的一架MQ-5B“猎人”,发射一枚“毒蛇”将目标炸死。
记:它是否也针对无人机挂载使用,进行了一些改进?
柏:“毒蛇”最初沿用了BAT的串联聚能破甲战斗部,重1.8千克。随后为满足作战需求,改为2.72千克的杀爆战斗部,对人员的杀伤半径为3.05米。诺斯罗普·格鲁曼公司还曾提出发展系列战斗部和引信,对付洞穴、掩体、加固建筑物等更多类型的目标。与45千克的“海尔法”相比,“毒蛇”就轻多了,机翼加固型的“猎人”无人机能携带4枚,MQ-9“捕食者”能携带16枚甚至更多。
记:这几种弹药都是从现成的机载导弹或子弹药改进而成,这是不是发展无人机载弹药时,最简便的一种方法?
郭:直接借用现有弹药、导弹,确实是国外发展无人机载弹药的一种主要方式。除了上面提到的“海尔法”、“宝石路”、“杰达姆”、“毒蛇”,还有“小直径炸弹”(SDB)、激光制导火箭弹、BLU-108/B末敏子弹药等等。大多数弹药只需对无人机挂弹架、机载设备做少量改进,就可以实现嫁接,能快速满足无人机武装化紧急作战需求。当然,有些弹药也会根据无人机使用的特殊要求作点改进。
除了机载弹药,也有借用地面弹药的。比如“标枪”便携式反坦克导弹,被发展出了空射型,供无人机使用。还有以色列为坦克炮研制的炮射导弹“拉哈特”,也正改进到无人机上使用。通用动力公司在81毫米迫击炮弹上加装GPS制导部件,形成3.6千克的制导弹药,也能挂载到小型无人机上使用。
记:这种改装现役弹药的发展方式,很值得我国借鉴吧?
郭:是的。这方面我国已经有很好的开端。将现有航空火箭弹和直升机载反坦克导弹,直接改装成无人机载弹药,能大大加快无人机载弹药的发展步伐。美国利用“海德拉”70毫米航空火箭弹,通过加装制导部件研制了APKW-Ⅱ等制导火箭弹,俄罗斯、乌克兰、土耳其等国也有同类产品。这就是一种非常好的研制方式。
不过总体来说,针对无人机的作战需求特点,专门研制发展的无人机载弹药型号近些年在不断增多。这主要是为了满足武装无人机有效打击隐蔽、机动、时敏目标的要求。它们在外形结构、技术性能上,也有更多的独特之处。
记:各位专家能否简单介绍几种,您觉得最有特点的型号。
郭:无人机载弹藥虽然很新,但技术难度并不是高不可攀。阿联酋Adcom公司就刚刚披露了一种名为Namrod的无人机载轻型防区外制导弹药,而且其最大射程达到60千米,是现在最远的。
Namrod共有Ⅰ、Ⅱ两种型号,战斗部直径分别为100毫米和155毫米。Ⅰ型全重27千克,最大直径135毫米。Namrod采用复合制导。中段是卫星制导+惯性制导系统,目前能使用GPS、GLONAAS两种信号,将来还可利用“伽利略”系统的信号;末制导采用红外和昼间光电复合方式,导引头与载机有双路数据链,既可以将视频上传至载机,又可以接收操作人员的指令,具备人在回路控制能力。这款弹药主要是为“联合”40无人机研发的,该机有1个机腹挂点和4个翼下挂点。Namrod从载机上发射后,其窄弦弹翼旋转展开,向前收缩的尾翼也展开,然后发动机点火,最大速度可达1000千米/小时。
柏:“短柄斧”(Hatchet),外形很独特,因为它的弹翼和尾舵都是三片的。
在2009年的美国陆军协会年会上,阿连特技术系统公司首次披露了想像图,2011年4月的美国陆军航空兵协会年会期间展出了实物。它的重量只有2.7千克(6磅),主体尺寸与手榴弹相当。无人机在机翼下挂专用发射器,内装两枚“短柄斧”。弹药发射后,3片尾舵和3片卷折式弹翼展开,滑翔飞向目标。弹药头部装有3个激光探测器。
由于重量轻,“影子”一类的小型无人机可以在标准的情报、监视与侦察和无线电中继设备外,再挂载4枚该弹。还有MQ-1A“捕食者”无人机,目前只能挂2枚“海尔法”导弹,“短柄斧”却可以挂24枚。至于MQ-9,能达到72枚,再研的A-160“蜂鸟”可挂载超过200枚。
记:这是最轻的无人机载弹药吗?
柏:现在最轻的弹药是“弹簧刀”(Switchblade),重约1.4千克,长36厘米,采用钝头、长方体机身,有前后两对弹翼,背部还有一对呈一定夹角的尾翼。弹翼和尾翼在发射后弹出展开,像弹簧刀,翼展61厘米。“弹簧刀”以电动机驱动双叶片螺旋桨,巡飞速度71千米/小时,最大持续飞行时间50分钟。它的任务载荷包括战斗部、彩色电视摄像机、实时视频下行数据链,因此具有侦察、打击一体化功能,发现目标后直接攻击,命中精度1米。定向战斗部重0.32千克,起爆后钨制破片向前飞散呈圆锥状,被人比喻为“飞行的霰弹枪”。
2011年10月,美军采购了75枚“弹簧刀”,并成功用于特种作战。2012年2月,美国空军开始采购,准备用于无人机挂载。该弹单兵发射型的整套系统包含发射筒、巡飞弹、地面控制站(控制面板、操纵杆、视频装置、天线)等部分,可放入背包内,重量只有8千克左右。而且它的地面控制站与“大乌鸦”、“大黄蜂”等无人机的相同。“弹簧刀”的成本也不高,只有1万美元。美国还在为“弹簧刀”研制各种模块,包括多种新的热像仪,而且已测试了7种战斗部,准备多平台使用。把它的发射筒挂载到无人机机翼下,技术难度并不大。
李:还有“销钉”导弹,也非常轻,全弹重2.4千克。它的长度只有635毫米,弹径57毫米,还不如你的胳膊粗大。基于EFP的多用途战斗部重约0.45千克。导弹采用模块化设计,主要由制导与控制舱、战斗部舱和动力舱三部分组成。现在的导引头实际上是一种电视摄像机,每秒30帧图像,可实时更新目标运动轨迹。越南战争中就有了电视制导,不过现在体积更小、成本更低,“销钉”使用的摄像机就只有火柴盒大小。它的制导与控制舱的部分部件利用了现货供应产品。比如柯达公司现成的图像感应器,影像处理、跟踪软件和惯性测量装置则来自“幼畜”空地导弹。惯性测量装置体积小、功耗低、成本低。
记:我记得这款导弹最初是作为单兵便携式导弹出现的。
李:对,曾经号称“世界上最小的导弹”,要求单价低于5000美元。不过它在研制中就考虑了无人机载,2008年2月的试验就是在山顶上发射,模拟直升机挂载。研制一款导弹,多种平台发射,已经是一种潮流。
郭:说到多种平台发射,还有一种发展方式值得重视:为隐身战斗机发展的内部挂载对地攻击武器,同时要求适应无人机挂载。比如美国为配合F-22、F-35研制的小型侦察攻击巡航导弹(SMACM)、低成本小型巡航导弹(LCMCM)、“格里芬”制导弹药、“手术刀”新型低附带毁伤制导炸弹,还有英国的“轻型多用途导弹”(LMM)等,都把无人机作为潜在挂载使用平台。
记:和有人驾驶飞机携带的弹药相比,无人机载弹药会有哪些特殊要求?
郭:挂载与投放装置是无人机成功投射武器弹药的重要设备,具体的研发途径也分成了两类。一是在无人机上安装经少许改装的现有发射装置,二是为无人机研发专门的投射装置。
另外和有人驾驶战斗机相比,无人机大多体积小,挂弹能力要逊色许多。所以在选取现役弹药时,质量一般不超过250千克。新研制的产品也大多很轻,比如美国在研的新一代无人机载弹药,重量均不超过6公斤,最轻的到1.4千克左右。
李:无人机载弹药和普通机载弹药类似,也可以按照重量級别划分。比如250千克级、50千克级,以及25千克级及以下。GBU-49“宝石路”Ⅱ、GBU-38“杰达姆”都属于250千克级的,小型无人机根本带不了。50千克级的有“手术刀”、“通用空投布撒器”(U-ADD)、“海尔法”、小型侦察巡航导弹(SMACM)等。25千克以下级的有“毒蛇”、BLU-108/B、空射型“标枪”、“阿契尔”等。
郭:我个人认为这个重量级别还可以细分,按照西方惯用的单位,分成500、250、100、50、30磅,10磅及以下级。“格里芬”导弹、“蝎子”制导弹药属于30磅级。10磅及以下级也很多,包括“小型战术弹药”、“军刀”小型炸弹、“销钉”导弹、“短柄斧”、“弹簧刀”巡飞弹等。
从无人机挂载的角度,也可以笼统分成100磅以上级和100磅以下级。前者以现有制导炸弹、反坦克导弹等弹种改造为主,适应大、中型无人机。后者以改进和新研相结合,主要是针对中、小型无人机的作战需求。
柏:从兵工行业的角度来说,一般习惯按弹药种类,分为导弹、炸弹、火箭弹之类的。这种分类方法读者朋友们也许更熟悉。现在的无人机载弹药,据此可以分为导弹、制导炸弹、制导火箭弹、制导迫击炮弹、制导子弹药、制导布撒器。
记:现在各国无人机载弹药的发展特点主要是什么?
李:国外在发展无人机载弹药中呈现出这样的思路,即走成熟技术改进道路,注重远程小型导弹和炸弹的改进研究;重视走一个平台多种载荷的发展道路,研究新型弹药,降低成本;作战任务则主要体现在复杂地形及城区环境下提供近空火力支援,所以战斗部采用模块化,可打击不同种类的目标;弹药向轻质量方向发展,易于无人机携载,弹体结构更为紧凑。
郭:改造与新研并举,是主要发展原则。无人机载弹药发展中还具有低成本、精确化、模块化、多用途等发展特点。
低成本精确打击,是无人机载弹药发展的主题。国外装备和在研的无人机载弹药,都是精确打击的弹药。而且通过采用成熟技术研制新产品以及改进已有弹药等方式,以降低无人机载弹药研发成本。全天候昼夜打击能力,也是发展方向。
模块化、多用途战斗部是多目标毁伤的重要手段。传统的杀爆、聚能破甲等功能,已不能完全满足作战需求,多用途、低附带毁伤成为研究重点。美国的“蝎子”、南非“班图武士”等导弹,都采用了模块化、多用途战斗部。
轻量化、小型化无人机载弹药,是近年来的研发重点。现在各国都积极发展50磅级级甚至10磅级无人机载弹药。比如南非的“班图武士”25千克,美国的“蝎子”不超过16千克,欧洲的“军刀”小型炸弹4.54千克。这不仅能满足小型无人机武装化需求,还能增加大型无人机的挂弹量,显著提高其每架次的作战能力。
另外在制导技术上,激光半主动及其复合制导技术,是主要模式。激光半主动制导方式精度高,加装GPS/INS中段制导后能具备远距离全天候作战能力。而且这两种方式的成本都不高。“小型战术弹药”、“军刀”、“蝎子”等小型弹药,命中精度都能达到2米以内。
李:为了降低成本,在研的无人机载弹药中经常采用成熟部件。比如“销钉”导弹的光电导引头借鉴了“长钉”导引头的技术,“小型战术弹药”配用的战斗部来自“肩射多用途突击武器”Ⅱ(SMAWⅡ)。“小型战术弹药”Ⅱ则采用“格里芬”A导弹使用的通用发射器系统,“格里芬”导弹也可能使用了“阿契尔”导弹的零部件。南非“班图武士”的激光半主动导引头为“黑曼巴”空地导弹的,多用途战斗部是“猎豹”反坦克导弹的衍生品,并配用了“闪电”空地导弹的数据链。
记:无人机载弹药,对于我国来说有哪些重要意义?
郭:它能满足复杂环境下作战任务的需求,达到“发现即打击”的目的,使那些过去无法对付的时间敏感目标更难逃脱。另外,发展无人机载弹药,不仅能加快我们的无人机武装化发展步伐,还能促进已有弹药的拓展使用,新研小型化弹药的启动研究,推动微机电系统技术与制造工艺技术的发展。
记:从刚才几位专家的介绍中,我们已经知道,现在无人机载弹药的发展型号很多。在重量上以轻型为主,种类上涵盖了导弹、炸弹、火箭弹、子弹药等多种形式,研制方法上则有改进现役装备、全新研制等。那么诸位专家认为,哪些类型或者哪种发展方式最适合我国借鉴,以便尽快完善中国的无人机载弹药?
郭:根据对国外这些无人机载弹药发展的分析,我认为在选择种类和研制方式上,首选的是将现有航空火箭弹、直升机载反坦克导弹直接改装,这样能加快发展步伐。在技术上,首选最为成熟、价格相对低廉的激光半主动制导技术,尽可能采用现货供应的GPS/INS器件技术,还有模块化设计方法,以提高无人机载弹药的效费比。
专门研制新型号的无人机载弹药,也要开始关注和重视,特别是25千克以下级别的。因为这不仅能满足无人机执行多种攻击任务的需求,还能促进小型弹药技术的发展,演变成制导子弹药,达到“一举两得”的效果。美国的“小型战术弹药”、“短柄斧”等,都是这种思路。
无人机载弹药是给无人机使用的,所以它的体系化规划研究,要与无人机的体系化发展与规划研究相配合。美国已制定无人机发展路线图,每年更新修订,其中对无人机载弹药就有一些要求。近些年无人机载弹药的发展呈遍地开花之势,体现出军事需求的增强,因此它的体系化规划研究非常重要。
有些种类的小型无人机载弹药是高技术的融合体,比如采用中段+末段复合制导、先进小型发动机和战斗部、数据链等多种技术。这类弹药暂时不适合国内发展。但从长远来说,它们所涉及的很多技术,特别是涡喷发动机小型化、卫星/惯性制导加光电复合制导、双路数据链、模块化战斗部技术等,都很有必要研究和发展,以加强技术储备。对于前面提到的“一举两得”、“体系化”,它们也将是重要的技术基础。
李:要根据国内主流武装无人机的挂载能力,确定所要发展的无人机载弹药的重量级别。既要照顾到近期的快速列装,又要能满足中长期的发展。一方面走投资少、收效快的路子,对已有火箭弹、炸弹及导弹等较为适合的产品加以改造,使之在短期内集成到无人机上;另一方面,按照螺旋式发展策略,研发有人机载与无人机载通用弹药,尽可能采用模块化设计,根据作战需求,可更换不同模块。这样做能够节约成本、降低后勤负担。同时采用模块化设计的弹药,能够一边使用,一边接受升级改进,服役寿命时间更长。此外,在研发此类弹药时,还要为其留存数据链接口,以各未来的网络化作战。
对于财大气粗的美国、以色列等发达国家,发展了太多种类的无人机载弹药。国内统一标准后,发展几款通用型即可,即节约成本,又减轻负担。
柏:除了积极改装现有弹药外,条件允许的情况下也有必要做一些创新研究、新技术储备。比如重量在5千克以下的小型制导弹药,气动外形、动力系统、战斗部,乃至制导系统等部件可能无法用现成产品,因此都需要重新设计、及早准备。