巡飞弹发展看点
2014-11-11解广华邹丹
解广华+邹丹
巡飞弹具有出众的优势
与无人机、常规弹、巡航导弹、侦察弹、制导弹相比,巡飞弹具有多种优势。与无人机相比,它可以像常规弹药一样,由多种武器平台发射或投放,可配用到各军兵种,能快速进入作战区域,突防能力强,战术使用灵活。与常规弹相比,其多出一个巡飞弹道,滞空时间长、作用范围大,可发现并攻击隐蔽的敏感目标。与巡航导弹相比,其成本低(不到后者的1/10)、效费比高、尺寸小、雷达截面积小、隐形能力强,能承受极高的过载。与电视侦察弹相比,其侦察时间长、侦察面积大,发现目标的概率大。与制导弹相比,其能根据战场情况变化,自主或遥控改变飞行路线和任务,对目标形成较长时间的威胁,实施“有选择”的精确打击,并实现弹与弹之间的协同作战。巡飞弹采用单一或多功能战斗部,可搭载彩色摄像机、化学或生物探测传感器、气象仪器、非致命性装置和杀伤战斗部等载荷,具有目标搜索、目标监视与定位、战斗毁伤评估、空中无线中继以及攻击目标等多种能力,极具对付目标的灵活性。
巡飞弹有哪些类型
巡飞弹按主要功能分为侦察型和攻击型两种。侦察型巡飞弹携带昼夜光电传感器、CCD摄像机等侦察、通信器材,在目标上方执行搜索、侦察、监视、指示、监控、中继通信以及毁伤评估等任务,可长时间监视与指示战场目标(尤其是敏感目标),并把获取的信息随时传输到己方指挥系统。弹药的飞行轨迹包括弹道段、巡飞段两部分,在携带的燃料燃尽后自毁。侦察型巡飞弹的典型产品有美国的“快看”155mm巡飞弹、俄罗斯的R-90巡飞弹和以色列的单兵巡飞弹等。攻击型巡飞弹不仅可在目标上方执行监视、目标指示和毁伤评估等任务,还携带着战斗部,能寻找最佳时机对目标进行精确打击。它对敌方目标就像一把达摩克利斯之剑,长时间在其头顶上空巡飞,随时可以下手攻击,使其不敢轻举妄动。这种弹的飞行轨迹包括弹道段、巡飞段和攻击段三部分。主要配装多模战斗部,可根据目标类型采用不同的起爆模式。典型产品是美国的拉姆和洛卡斯(LOCASS)。
巡飞弹按介入战场的方式可分为火炮/火箭炮发射型、机载投放型和单兵投放型。火炮/火箭炮发射型巡飞弹一般采用充气式弹翼,与常规弹药一样发射。发射后呈弹道飞行,在预定时间和高度上,弹体上弹出一副大展弦比弹翼,进入滑翔弹道飞行阶段,至目标区后进入巡飞弹道,在目标区上方执行各种作战任务,如美国LAM巡飞攻击弹。机载投放型巡飞弹与常规机载导弹一样由飞机挂载投放,飞至目标区后进入巡飞弹道,执行作战任务,如美国“主宰者”攻击弹。单兵投放型巡飞弹有多种用途,可执行近距离侦察或攻击任务,由士兵从屋顶、窗口或狭窄小巷发射,非常适合城区作战,如美国的“弹簧刀”单兵巡飞弹。
巡飞弹按战斗部结构分为整体式巡飞弹和子母式巡飞弹。整体式巡飞弹的战斗部又分为侦察型、爆破型、侵彻型等,巡飞发现目标后直接对目标攻击。如美国“快看”侦察型巡飞弹和拉姆(LAM)巡飞攻击弹等。子母式巡飞弹又分为巡飞母弹和巡飞子弹两部分。巡飞母弹携带双用途弹或传感器引爆弹等,在目标区巡飞,发现目标群后,投放子弹。如英国低成本巡飞子母弹和美国正在发展的GMLRSP31火箭弹的母弹。巡飞子弹可由各种炮弹、火箭弹、航空炸弹、导弹、布撒器等母弹携带撒布。巡飞子弹在飞行初期由母弹携带,到达预定高度和距离时被母弹抛出,然后子弹再进行一定距离的巡航飞行或目标区内的巡飞,并完成指定任务。巡飞子弹的优点是利用母体的高速飞行,能快速进入目标区执行作战任务。
典型巡飞弹呈现
巡飞弹自1994年由美国首次提出以来,引起了全世界的广泛关注,先后有美国、俄罗斯、以色列、英国、德国等国家加入巡飞弹的发展行列,其应用涉及陆、海、空三军的多种武器系统。目前比较有特色的巡飞弹包括:美国“弹簧刀”巡飞弹、英国的“火力阴影”巡飞弹以及以色列“箭刃”巡飞弹。
美国“弹簧刀”巡飞弹
“弹簧刀”巡飞弹系统由美国航空环境(AeroVironment)公司研制,全系统包含观察/打击一体飞行器、发射装置以及操控终端等部分。该巡飞弹机翼可折叠,便于携带,士兵可轻松将它塞入双肩背包。需要发射时,士兵可立即将其从背包中取出,然后再把它放入同样轻巧、形似迫击炮的发射管内弹射出去。飞行器采用电动螺旋桨飞行方式,滞空时间较长。飞行器发射后展开弹翼、控制翼,通过摄像装置获取目标区域图像信息,并通过无线通道传递至操控终端;射手根据图像信息锁定攻击目标,并操控飞行器对目标发起攻击。
该系统既可实施侦察监视,又可以用较小的威力对单人目标执行精确杀伤,附带损伤小,并能迅速取消打击任务。
“弹簧刀”巡飞弹系统的前身是“炮射无人机”(GLUAV)。2001年10月,从模型飞机上成功进行了“炮射无人机”样机的投放试验,同年11月进行了火箭助推地面发射试验。其机身可承受16kg负荷,可装入81~155mm口径炮管发射,机翼剖面与该公司为美国国家航空航天局NASA研制的Mars侦察飞行器相同。前后翼均由装有泡沫填料的碳纤维制成,每片机翼质量为10g。大部分电子设备均出自美国陆军研究所的硬化超小型遥测装置与传感器系统计划项目。“炮射无人机”翼展468mm,有效载荷320g,前翼装有用于控制的副翼,两个斜置垂尾作为方向舵。
2008年,美国国防高级研究计划局和航空环境公司签订合同,要求该公司在“炮射无人机”的基础上研发“弹簧刀”巡飞弹系统。2010年12月,“弹簧刀”在军方小型致命空中弹药系统项目竞标中胜出。2011年6月获得美陆军490万美元的生产合同(75架)。2012年2月获得美空军416.8万美元合同。2012年3月获得美陆军近战武器系统(CCWS,Close Combat Weapons Systems)项目510万美元合同。美海军在2012环太平洋军演中试验了从核潜艇中发射“弹簧刀”的技术。美海军陆战队正在与航空环境公司协商采购事宜。
英国“火力阴影”巡飞弹
英国于2007年1月启动“火力阴影”巡飞弹项目, 质量低于200kg, 长约4m, 前掠式弹翼在发射前折叠在弹体背部, 翼展4m, 采用二级动力系统, 带有助推发动机。巡飞弹的射程150km, 并能以185~250km/h的速度巡飞10小时。“火力阴影”巡飞弹采用非致冷红外成像导引头和高完整性数据链, 可以“人在回路中”控制巡飞弹精确攻击目标。“火力阴影”巡飞弹最初配用5~10kg的杀爆战斗部, 未来可能采用多用途战斗部。“火力阴影”巡飞弹价格低廉, 单价约10万美元。2008年4月巡飞弹项目团队首次试射了“火力阴影”巡飞弹, 成功演示了巡飞弹从发射、助推发动机分离、飞行到末段机动的作战使用全过程。
以色列“箭刃”巡飞弹
2012年2月12日,以色列UVision公司在新加坡航展上披露了“箭刃”巡飞弹,其主要用于在复杂地形及城市环境中精确打击高价值目标及敏感目标。2007年,以色列曾展出过该弹。
“箭刃”属长航时巡飞弹,既可以用专用发射箱发射,也可用导轨发射;载有自动跟踪能力的高性能前视红外雷达(FLIR)/彩色CCD光电引导头,可执行情报、监视与侦察任务,操作人员可用其搜索、探测敏感目标及陆地或海上机动目标;采用体积小、质量较轻的战斗部,而且命中精度高,可最大限度控制对目标周围的附带毁伤。一套“箭刃”巡飞弹系统包括发射器及地面控制站(GCS)。地面控制站可实现“人在回路中”控制,实时控制弹体交战与终止攻击。
发展巡飞弹的关键技术
巡飞弹是多种高新技术集成的产物,涉及飞行气动力学、制导控制、无线通信、弹药工程、材料工程等多个技术领域。巡飞弹涉及的关键技术主要有下述几种:
总体设计技术
总体设计技术主要进行弹体气动外形结构的优化设计、弹体功能模块和任务载荷的优化匹配等研究。
气动设计仿真与试验验证技术
气动设计仿真与试验验证技术主要进行外形优化、气动计算、风洞试验、模型飞行测试试验与验证等研究。
小型低推力长航时动力技术
小型低推力长航时动力技术主要进行动力装置如微小型涡轮喷气发动机、涡扇发动机、脉动发动机、涵道式发动机以及新型推进剂发动机和高能弹载电源如锂电池、银锌电池、燃料电池以及太阳能电池等研究。
远距离抗干扰双路通信链路技术
远距离抗干扰双路通信链路技术主要进行远距离、高数据率、高质量的双路通信链路技术、图像压缩技术以及信息保密和抗干扰技术等研究。
制导控制技术
制导控制技术主要进行目标探测、惯性导航、飞行控制技术等研究。
巡飞条件下的精确打击技术
巡飞条件下的精确打击技术主要针对巡飞速度较低、弹翼翼展较长、不适于进行大过载机动飞行的情况下完成精确打击点目标及引导配合技术等研究。
多平台兼容发射及抗过载技术
多平台兼容发射及抗过载技术主要进行多平台发射如火箭发射、炮射、机载投放、布撒器布撒、远程多管火箭投放等兼容发射及抗过载技术的研究。
巡飞弹的核心技术是“弹”-“机”转换技术,是巡飞弹取得重大突破的关键。“弹”-“机”转换主要功能是完成巡飞弹由发射弹道向巡飞状态的转换,主要研究内容包括气动布局及其结构动力和飞行控制的相关性设计、发射角与状态转换的相关性设计、弹翼展开和气动外形变化与飞行力学的相关性设计、折叠弹翼及展开控制技术、状态转换控制技术等。
巡飞弹未来发展趋势
近些年来,巡飞弹技术的研究非常活跃,各国根据自身需求积极投入发展,特别是集侦察、监视、战场毁伤评估及打击能力于一体的巡飞弹备受关注。围绕这一热点,巡飞弹相关研究工作出现了一些明显的变化趋势。
侦察、打击等多种功能一体化发展,增强网络化协同作战能力
2000年以后, 美国、英国和以色列加强了攻击型巡飞弹的研究工作, 使得巡飞弹不仅具有侦察、监视及战场毁伤评估能力, 而且能够实时对敌方重要目标实施精确打击, 尤其看重巡飞弹对敏感目标的打击优势。短期内, 各国研发的巡飞弹关注于自身作战效能的实现。随着智能网络、自主目标识别、战场自组网等技术的快速发展, 未来巡飞弹的网络化作战能力将拓展到弹与弹之间的协同作战。与巡飞弹单独作战相比, 网络化协同作战能力将大幅增加其协调控制区域能力, 增强作战灵活性,已列入英国和美国巡飞弹的发展计划中。巡飞弹将作为信息节点在指定区域大量部署, 通过组网实现导弹、巡飞弹、无人/有人飞机等之间的信息共享, 自主组成作战网络, 集群作战, 同时攻击目标区域内分布的多个目标, 以实现大范围的持续区域控制。endprint
制导系统向复合化发展,制导精度不断提高
多模复合制导技术是一种并行制导方式, 采用2种以上不同传感器组合进行导引。当前,主要有双模和三模制导。多模制导可以充分发挥不同传感器的优势, 弥补各自的不足, 提高精确制导的精度和武器系统的生存能力。以国内外目前重点发展的红外成像和毫米波寻的双模制导为例, 它具有四项优势: 全天时、全天候工作能力; 抗各种电子干扰、光电干扰和反隐性目标的能力; 复杂环境下识别目标的能力;对目标的精确定位能力等。典型的三模导引是具有精确打击、附带损伤小的半主动激光制导, 用于对抗复杂战场条件、“发射后不管”的被动红外制导, 用于全天时、全天候的毫米波雷达制导等。
引入“人在回路中”控制,提高快速反应能力
为了对付敏感目标, 提高快速反应能力, 巡飞弹较多采用数据链, 这样除了提高武器系统的控制能力外, 还能有效实现巡飞弹平台与其他作战平台之间的信息交换。为避免自主攻击可能造成误伤或对已摧毁目标实施没必要的再次攻击, 巡飞弹非常需要引入数据链, 使操作人员能够“人在回路中”控制。国外启动的攻击型巡飞弹研制项目大多引入了数据链, 包括美国空军洛卡斯与“主宰者”、美国陆军LAM巡飞弹和英国“火力阴影”巡飞弹等。
低成本化发展,提高武器效费比
随着战争信息化趋势的发展, 精确制导武器的使用量不断加大, 利用小型化、低成本精确制导武器替代部分较大型、高价值精确制导武器已经成为一种发展趋势, 这样,除了能够减少作战费用, 还可以提高其他平台系统的作战效能。攻击型巡飞弹作为一种一次性使用的精确打击武器, 成本和效费比是绕不开的话题。目前, 大部分巡飞弹都很强调低成本优势,如美国研发的WASP炮射巡飞弹价格定为1万美元左右, 英国“火力阴影”巡飞弹的价格预计为10万美元, 远低于能力相近的现役巡航导弹及地地战术导弹。
结束语
巡飞弹将是未来战争的重要武器,其射程远、功能多,在执行侦察、定位、指示、信息中继、毁伤评估等任务时空中待机时间长。其运用于战场,必将大大提高武器系统(尤其是炮兵武器)的作用和地位,提高武器系统对目标的打击能力和精度,减少不必要的后勤负担。此外,作战部队在各种作战态势下的能力可得到扩展,在各个作战阶段都能提供持续不断的火力支援,战斗力将大为增强。endprint