航空制导炸弹发展趋势

贾秋锐, 孙媛媛, 肖树臣, 钟咏兵

（空军航空大学作战指挥系,吉林 长春 130022）

航空制导炸弹发展趋势

贾秋锐, 孙媛媛, 肖树臣, 钟咏兵

（空军航空大学作战指挥系,吉林 长春 130022）

简要介绍了航空制导炸弹的发展现状,并概述其在提高制导精度、系列化、新型引信、发展特种弹药、提高防区外打击能力、发展制导集束炸弹等方面的发展趋势。新一代航空制导炸弹的出现,将极大地提高航空制导炸弹的制导精度及抗干扰能力等,提高其作战效能,对我国未来航空炸弹的发展有一定的借鉴意义。

制导炸弹；制导精度；系列化

0 引言

制导炸弹是精确制导武器的重要组成部分,是战斗轰炸机、强击机等空中力量对地（海）面建筑物、桥梁、中小型指挥所、机场跑道、防空雷达阵地、水面舰艇等多种军用目标实施精确打击的重要手段。制导炸弹是在普通炸弹上加装了精确制导装置及空气动力控制装置。与普通炸弹相比,制导炸弹具有精度高、成本低、投放距离远等特点,因此受到世界各国的青睐。

制导炸弹的发展经历了三代。第1、第2代制导炸弹采用激光、电视制导,具有不能全天候、全时使用,不能远距离攻击目标,载机或协同飞机易受攻击等缺点。20世纪90年代以后,国外开始发展新一代低成本卫星导航（GPS）或惯导/GPS组合制导炸弹,如美国的JDAM、JSOW,大大增强了全天候作战能力,并在科索沃战场大量投入使用,在当地恶劣气象条件下取得极大成功［1］。这类具有全球定位系统导航能力的制导炸弹现已成为现代高技术局部战争中打击固定目标的重要手段,代表着制导炸弹的重要发展方向。未来制导炸弹的发展趋势如下。

1 提高制导精度

1.1 激光制导

激光制导炸弹目前可使用的是激光半主动制导。激光半主动制导具有制导精度高、抗干扰性好、成本较低等特性,但恶劣气象条件会影响其投放精度和使用。需要载机或协同飞机携带激光照射器“照射”目标,作战使用不方便。为进一步提高激光半主动制导炸弹的使用作战效果,还需从如下几个方面进行提高。

1.1.1 高精度的激光照射吊舱

激光半主动制导炸弹自搜索、发现、识别、锁定、跟踪直至命中目标的全过程都需要机载激光照射器的光斑准确地落在目标上。由于激光波束窄、探测范围小,必须另有光学搜索系统引导；另一方面,由于载机处于飞行状态,需将照射激光器安装在稳定平台上。因此,将来必须要解决高精度稳定平台及快速响应的控制方法与软件。

1.1.2 高功率高重频的激光器

激光器和照射脉冲功率直接与系统的作用距离有关。因此,新的激光器要要综合考虑系统的作用距离对制导精度的影响、抗干扰能力和载机与吊舱所承受的负载与供电负荷的要求。

1.1.3 高灵敏度激光接收机

高功率的激光发射机要与高灵敏度的激光接收机匹配使用,才能有效提高系统的作用距离。接收机主要在激光探测器、高效率的光学系统、低噪声的前置放大电路等方面进行提高,以实现它们之间的最佳匹配。

1.2 电视制导

电视制导具有分辨率高、可提供目标清晰图像、被动工作、具有一定抗干扰能力等特点。为适应战场需求,围绕目标自主识别这一难题,电视制导还需在以下几方面发展。

1.2.1 摄像机与光强自动控制

CCD器件与光强自动控制系统是电视制导系统的“眼睛”,针对目标高分辨率成像和作战环境晨昏过程中的光强度变化范围大的特点,摄像机与光强自动控制的选取和设计成为设计者必须要关注的重点。

1.2.2 自动目标识别（ATR）技术

自动目标识别技术是图像制导的共性问题,也是图像制导的难题。相关因素有目标特征、复杂背景类型、环境气象变化、干扰条件、处理器的运算量和运算速度、识别算法。除上述因素需设计者重点考虑外,还应注意如下几方面：事前装定所需打击目标的特征模板,在攻击前确定明确的袭击目标并快速装定所打击目标的特征数据,提高对目标的识别概率；人在回路中,增加双向数据传输链路,人在回路当中参与对目标的识别；与其它制导体制的复合,如用激光照射器完成照射,由电视导引头完成跟踪,或者由图像导引头与其它制导传感器融合,提高目标的识别概率。

1.3 红外成像制导

红外成像制导分为非制冷红外成像和制冷型成像。由于制导炸弹追求高精度、低成本,因此在炸弹末端加装红外非制冷成像导引头是唯一的选择。红外非制冷成像主要是在发展UFPA红外探测器阵列。

UFPA器件同制冷型FPA相比,温度灵敏度低、像元尺寸稍大。目前国外主要发展VO2-UFPA、铁电体UFPA、非晶硅UFPA三种非制冷焦平面阵列。随着技术不断突破,UFPA将会呈现巨大的应用前景。

1.4 GPS/INS组合制导

惯性制导是一种利用物体的惯性进行导航（或制导）的技术。惯性导航不依赖外界信息,具有完全自主性、高隐蔽性和强抗干扰性［2］。但惯性导航系统的弱点是存在系统漂移致使定位精度下降。

GPS是一种先进的卫星导航系统,GPS导航定位精度高、性价比高、具有全天候和全球覆盖能力。但GPS是一种非自主的导航系统,与以往无线电导航系统不同的只是把无线电发射台置于卫星上,因此难以避免受电磁干扰。

GPS/INS组合制导就是将高精度、低成本的GPS接收机和适当精度、低成本的惯导系统进行组合,可以解决航空制导炸弹既要打得准、又要装备得起的矛盾。实际应用中,无电子干扰威胁时, GPS可修正惯性导航的漂移,一旦GPS信号中断,得到修正的INS则靠“记忆”工作保持制导炸弹的连续导航。

“JDAM”制导炸弹就是在常规炸弹的尾翼中增加了GPS/INS制导装置,既提高了弹药的打击精度,又大大减少了开发新武器的高额费用,使精确打击发生革命性的变化,其外形图如图1所示。

图1 加装GPS/INS制导装置的JDAM制导炸弹

GPS/INS组合制导进一步的研究方向：对GPS加装抗干扰和抗电子欺骗系统［3］；采用微机械惯性仪表和光纤陀螺的低成本惯性系统；深组合的GPS/INS系统；可直接捕获P（Y）码的多重相关器接口；采用数字波束成形和现代算法的高性能低成本自适应天线；可提高抗干扰性的“选择可用性反诱骗模块”等。

1.5 CCD/IIR（电视/红外）双模导引头

采用CCD/IIR双模导引头,并通过电视制导技术与图像匹配技术的结合,具有相当强的自主能力［4］。航空制导炸弹一次可储存100个以上目标景像图。因此,它不仅可由飞行员通过电视图像来控制飞行,而且还可以自行匹配目标景像,实现自动目标识别与跟踪,以完成末制导。

2 系列化

制导炸弹系列化,可增强武器系统作战功能,充分利用原有资源降低成本。自20世纪80年代以来,在制导炸弹研制、生产中,欧美各国和前苏联都十分重视走“基本型、系列化”道路,如美国的“宝石路”激光制导炸弹系列。90年代后,美国在各种不同型号的普通炸弹和硬目标突防炸弹上加装导航系统,改进控制机构,形成具有全球定位系统的制导炸弹,形成JDAM系列。美国空海军通用JSOW采用模块化设计,并根据不同的攻击目标,采用不同的制导方式或不同的战斗部,形成了系列化的武器装备。

3 发展特种弹药

为达到不同的作战目标,可在制导炸弹的战斗部上加以改进制成特种弹药。如美国的钻地弹,它是在GBU-28“堡垒破坏者”炸弹上安装“宝石路”炸弹的激光制导组件,可穿透30 m土层或6 m的混凝土；石墨炸弹是在GBU-94石墨炸弹上采用BLU-114/B子弹药填充导电的石墨纤维,用于攻击电网使电子系统短路和瘫痪；“温压弹”是在弹体中装填包含氧化剂的固态爆炸物,装药被抛撒出来分散成悬浮状,云团被引爆后产生热和压力两种效应,爆炸产生的高压激波沿坑道传播,跟着是火焰引起的窒息波,可用于攻击地下坑道目标,杀伤坑道内人员。除此之外,还可发展制导电磁脉冲炸弹等。

4 研制新型引信

目前制导炸弹使用的引信需预先提供攻击目标、投放过程、侵彻过程等数据,以使制导炸弹在命中目标后的预定时间内引爆战斗部,准备工作较复杂。

目前正在研制“硬目标灵巧引信”,引信内装有微型自动控制系统,能自动探测和计算地下指挥中心、仓库等建筑物内硬地板的层数、通过的距离等,自动确定最佳点起爆位置,并自动在该位置上引爆战斗部,以获得最佳毁伤效果。

5 小型化

随着制导炸弹在科索沃战争和阿富汗战争中的大量使用,一些问题也逐渐暴露出来。因为制导炸弹都是由老式炸弹改装而成,体积和重量较大,如GBU-29弹重为908 kg,偏轻的GBU-30弹重也为454 kg,这就限制了作战飞机的携弹量,从而影响到作战效能。另一方面,这些制导炸弹火力过猛,易造成军事目标附近平民伤亡,因此制导炸弹的小型化显得尤为重要。例如美国的GBU-38微小型精确制导炸弹,其战斗载荷为重约227 kg的Mk-82炸弹,并装有新型弹翼与全球定位制导组件。B-2隐形轰炸机可携带80枚GBU-38制导炸弹同时袭击80个地面目标。目前,小圆径航空制导炸弹研制者们正在研制可用小型无人机发射的微型弹药。

6 提高防区外攻击能力

由于航空制导炸弹在历次局部战争中的出色表现,各国愈加重视其在空地作战中的重要作用。因此,如何改进航空制导炸弹使之适用于防区外攻击地面目标,就显得越发重要。

目前,采用的是增加动力和可折叠式长翼展弹翼滑翔技术。加装小型推进器以增加制导炸弹的射程；采用可折叠式长翼弹翼,其滑翔性能要胜过普通折叠式弹翼,如图2所示,从而使航空炸弹具备了防区外攻击能力,大大提高载机的生存能力和持续打击能力。

图2 采用可折叠式长翼弹翼的制导炸弹

7 发展制导集束炸弹

制导集束炸弹采用惯性简易制导装置,在原有集束炸弹战术弹药布撒器的基础上,在尾部加装一个用于修正风力的尾部制导组件,使集束炸弹具有比自由落体炸弹更高的投弹精度,比激光制导炸弹更少的作战使用限制。

子弹药制导方面,目前的集束炸弹中只有CBU-97中的BLU-108反装甲子弹药具有制导功能,未来的集束炸弹将有更多具有制导功能的子弹药。例如,美国正在研制的“低成本自主式攻击系统”（LOCAAS）是一种微小型、可自主式大面积搜索、识别和摧毁各种地面机动目标的弹药。它由低成本的激光雷达寻的器、多模战斗部和机动灵活的弹体结构构成,是一种高性能的子弹药。LOCAAS分为非动力型和动力型。美军集束炸弹弹箱SUU-64可携带4枚LOCAAS。根据目标的硬度,战斗部能够以三种不同模式（杆式侵彻弹头、气动力稳定的杵体和破片杀伤）中的任何一种模式起爆。LOCAAS上的激光雷达寻的器可准确瞄准目标,并自动选择战斗部模式。

总之,未来的制导集束炸弹将向着布撒器精确制导化、战斗载荷多样化、布局结构紧凑化、投放距离远程化和发射平台多样化的方向发展,子弹药将向智能化及动力化的方向发展。

8 结束语

未来的航空制导炸弹将更注重防区外攻击能力、制导精度和抗干扰能力,将极大提高其打击地面目标的能力。另外也向着系列化、小型化、强抗干扰能力的方向发展。加上特种弹药不断涌现,将使新一代航空制导炸弹具备更强的对地面目标的攻击能力,将极大地提高航空制导炸弹的作战效能。

［1］范金荣.制导炸弹发展综述［J］.现代防御技术, 2004,32（3）：27-31.

［2］李保平.航空制导炸弹的发展技术途径与关键技术［J］.弹箭与制导学报,2006,26（3）：100-103.

［3］邢娅.不断改进的宝石路激光制导炸弹［J］.飞航导弹,2005,（10）：8-9.

［4］徐亚东.精确制导炸弹精锐［J］.当代军事文摘, 2006,（11）：54-55.

Development Trend of the Aerial Guided Bomb

JIA Qiu-rui, SUN Yuan-yuan, XIAOShu-chen, ZHONG Yong-bing
（Warlike Command Department,Aviation University of The Airforce, Changchun Jilin 130022,China）

The development status of aerial guided bomb was introduced.The development trend of aerial guided bomb includes improving guidance accuracy,seriation,new type of fuze,developing special bomb,improving standeff strike capability,developing guidance cluster bomb and so on.The guidance accuracy and anti-jamming ability and combat effectiveness can be increased after new aerial guided bombs are used.It has certain significance for the future development of the aerial guided bomb.

guided bomb；guidance accuracy；seriation

E932.3

A

1671-0576（2014）01-0008-04

2013-12-20

贾秋锐（1963-）,男,副教授,主要从事兵器科学与技术研究。