智能攻坚破甲导弹技术发展分析
2021-07-30赵军民邹汝平
赵军民,李 鹏,邹汝平
(1 西安现代控制技术研究所,西安 710065; 2 西北工业大学航天学院,西安 710072)
0 引言
随着战争形态加速演化,战场环境复杂多变,目标能力升级换代,促使对攻坚破甲导弹[1]提出了发展创新的新需求,推动其向体系化、信息化、智能化方向发展。目前攻坚破甲导弹智能化概念不清晰,总体技术体系不完善,自主决策、自主识别、弹道适应、跨域飞行、多样毁伤等能力特征急需发展。针对这些问题,提出攻坚破甲导弹的概念内涵和新形势下的发展需求,总结和梳理了攻坚破甲导弹发展历程,结合智能化技术的快速发展和应用,提出智能攻坚破甲导弹急需加强的技术特征,最后给出了发展路径。
1 概念内涵
1.1 基本概念
攻坚破甲导弹脱胎于反坦克导弹,其任务使命正在从“反坦克”转型到“点目标精确打击”,战场作战需求牵引、目标对抗能力提升、基础技术发展推动等因素,赋予了攻坚破甲导弹新的使命任务。攻坚破甲导弹可以打击待机和运动中的重装集群、火炮阵地、导弹阵地、无人车辆等时敏目标,指挥车、侦察车、车载雷达和车载电子对抗装备等高价值运动目标,坚固工事、桥梁、开设式指挥所等不动目标以及低空武装直升机、无人机等空中目标,以精确、高效、猛烈的火力支援合成部队战斗,是陆军实施跨域精确打击的核心武器装备,也是两栖作战泛水编波机动过程中对岸滩坚固工事、装甲目标、武装直升机等精确打击、高效毁伤以及对登陆地域残存目标实施有效打击的核心武器装备。
1.2 军事需求
战争形态加速演化,呈现信息化、智能化、全域化、有限化、作战强度可控化等新特征[2-3],作为小型战术导弹,要求攻坚破甲导弹加强对敌快速反应、精准控制、高效毁伤等能力;战场环境复杂多变,高动态环境、高强度对抗、强电磁环境等要求攻坚破甲导弹具备较强的战场环境适应能力;目标隐身和防护手段升级换代,各类目标不断借助复杂战场环境态势,发展主动/被动防护技术提高自身生存力,要求攻坚破甲导弹具备目标自主精准识别能力。在战争形态由机械化战争转变为智能化战争的背景下,攻坚破甲导弹作战使命任务不断拓展,其技术特征如图1所示。攻坚破甲导弹能否适应未来战场作战需求,满足军事斗争准备和支撑军队转型建设,对我国应对领土安全面临的严峻威胁,打赢未来战争至关重要,因此攻坚破甲导弹的发展趋势备受关注。
图1 智能攻坚破甲导弹技术特征
2 技术分析
2.1 发展历程
攻坚破甲导弹发展已经历了4代[1],第一代反坦克导弹具有目视瞄准目标、手工操作导弹、三点法导引、导线传输指令等特征;第二代反坦克导弹采用测角仪自动跟踪目标的半自动导引系统;第三代攻坚破甲导弹/反坦克导弹采用多种制导控制,弹上计算形成指令,作战能力丰富多样,命中精度大幅提升;第四代攻坚破甲导弹几乎和第三代导弹同时发展起来,是一类自动寻的精确制导武器,导弹上配有导引头和自动驾驶仪,在捕获目标后可以自动跟踪目标。通过研究攻坚破甲导弹的发展历程看出,攻坚破甲导弹具有“四多、三高”的技术特点,“四多”即1)多代次,2)多种制导方式,3)多种攻击方式,4)多平台装载与发射;“三高”1)高技术,2)高性能,3)高成本。每次更新换代的背后都有战场作战需求牵引、目标对抗能力提升、基础技术发展推动等因素影响。
2.2 研究现状
以美国为代表的军事强国在系统总体前沿支撑技术、智能弹药制导控制技术、智能弹药目标探测与自主识别技术、先进毁伤与评估技术和智能弹药动力理论与技术方面取得一定成果[4-7]。先后研发了具有一定智能化特征的智能导弹,典型代表有美国的远程反舰导弹(LRASM)、俄罗斯的锆石导弹、挪威的海军攻击导弹(NSM)等,其具备的目标自主识别、运动状态调整、毁伤程度可控等智能化特征,代表了未来攻坚破甲导弹重要特征。
在国内,攻坚破甲导弹经过近20年的快速发展,形成了多种制导体制,基本解决了全天候使用的问题[8-9];射程覆盖由近到远,提升了纵深精确打击能力[10];毁伤模式多样,基本解决了单一目标的毁伤问题[11]。但在适应未来复杂战场环境、作战需求以及目标逐步智能化的背景下,智能攻坚破甲导弹技术研究还处于探索阶段,面临众多技术“瓶颈”,严重制约攻坚破甲导弹持续发展主要表现在四个方面:1)协同设计总体理论方法欠缺,技术特征不明确,技术架构不完善,无法从顶层指导攻坚破甲导弹的研发;2)战斗部毁伤形式单一,不具备对未来战场装甲类、工事类、低空直升机类多种类目标毁伤能力,通常需要研制多型导弹满足多类目标的毁伤要求,造成部队弹药种类繁多,保障十分困难;3)目标自主识别困难,真实战场环境复杂多变,在全天候使用或目标被树木、烟尘、伪装网等遮挡或半遮挡情况下,目标特征不明显造成识别非常困难,如某高原山地边境地区工事依山而建,导弹难识别,识别后难打击,打击后难摧毁,攻坚破甲导弹首先需要解决目标的精准识别问题,这也是当今世界难题;4)跨域任务执行能力差,传统结构外形造成弹体惰性质量大、气动效率低,经典控制理论无法适应多域制导控制需求。
2.3 技术发展趋势
随着现代传感器技术、微电子技术、信息技术等不断突破创新[12-14],人工智能、仿生技术、新型目标毁伤技术、多光谱目标识别与融合技术、自适应控制技术等基础技术理论的蓬勃发展为新概念攻坚破甲导弹研制提供了基础[15-16]。智能化技术越来越加快物化或赋能武器装备的进程,将催生攻坚破甲导弹向智能攻坚破甲导弹的换代发展,其不断迭代的创新成果将为智能攻坚破甲导弹发展提供持续动力。反之,智能攻坚破甲导弹的快速发展,又将反哺和牵引智能化技术在军事装备应用领域的不断深化和探索研究。
因此,智能攻坚破甲导弹是传统攻坚破甲导弹与智能化技术结合而生的新兴产物,是适应未来智能化战场、赢得敌我博弈对抗、实施跨域精确打击、精准可控毁伤的核心装备。为应对日益严重的军事冲突,适应未来战场环境和满足多种作战使命,研制新质攻坚破甲导弹武器系统迫在眉睫。智能攻坚破甲导弹不仅具备传统攻坚破甲导弹制导精度高、毁伤效能好、多平台兼容性强等技术特点,同时因采用了人工智能、自主学习、智能材料、仿生、微机电等智能化技术,是一种新型的智能化精确制导弹药。
2.4 主要技术特质
智能攻坚破甲导弹将具备以下可控、可调、可变的新质特征:
1)任务自主决策。针对未来陆战场多维多域打击,战场信息交织,攻坚破甲导弹具备任务自主决策能力,实现任务智能规划与多域立体攻防。
2)目标自主识别。攻坚破甲导弹能够在复杂作战环境下自主搜索、感知、识别、跟踪目标,能够实现对目标的自主攻击,如图2所示。
图2 复杂背景弱小目标自主识别
3)弹道自主规划。在高原、平原、山地、城市、海岸等作战环境中,攻坚破甲导弹能够依据地形地貌信息、战场敌我态势等信息实现弹道自主规划,从而实现全域作战,立体突防,如图3所示。
图3 弹道自主规划
4)动力自主可调。依据不同地域作战任务,通过自主可调动力实现跨域机动飞行、长航时巡飞、末段高速突防等特征,满足陆战场复杂作战环境对动力系统宽域、强适应性的需求。
5)毁伤自主可控。针对地域局部冲突,能够做到“毁得狠”;针对城市反恐作战或“点穴”行动,能够做到“毁得准”,避免不必要的附带损失,通过毁伤自主可控,可实现不同作战任务下的毁伤需求。
6)结构自主可变[17]。根据作战任务,自主可调弹体气动外形,提高弹体气动效率、实现导弹宽速域飞行,强化导弹全域任务执行能力。
7)集群协同作战。能够智能组网,协同作战,以集群的方式协作完成打击任务,既可接入以数据为中心的战斗协同“云”,也可作为端点服务“云”平台,如图4所示。
图4 集群协同作战
3 发展建议
3.1 统筹规划,做好攻坚破甲导弹型谱体系发展的顶层设计
以未来作战需求为牵引,从强化作战体系建设、打赢未来战争的高度出发,科学论证型谱发展策略,按照体系化建设的原则,做好顶层设计和规划,依托体系贡献率系统评估并优化体系结构。
国内攻坚破甲导弹与主要军事大国的装备相比较,基础性能没有代差,但在智能化、体系化发展方面还处于初级阶段[18]。从国外精确制导武器发展经验来看,长远战略规划和顶层设计至关重要。需瞄准世界前沿领域,结合自身发展需求,组织开展攻坚破甲导弹发展顶层规划与论证工作,确定发展方向及发展计划,实现攻坚破甲导弹领域的可持续发展。
3.2 跟踪世界前沿技术,加强基础研究,提升自主发展能力
欧美军事大国都在逐步对精确制导武器进行更新换代,为提升精确制导武器在复杂环境中的打击效能及多目标、多任务完成能力,持续致力于基础前沿领域研究,掌握了大量核心关键技术。国内在基础前沿领域的创新不足,关键技术及核心器件受制于人,严重影响攻坚破甲导弹研发周期和使用安全性。针对基础薄弱的瓶颈技术,有重点的开展技术引进和国际合作,进行关键技术消化、吸收和再创新,提高研发起点,加速技术创新转化,缩短技术开发周期。
3.3 加速推进成果转移,促进军民融合发展
开展资源整合,优化资源配置,整合研究所、院校和工厂等部门的专家团队,合作共享,大力协同,集中优势力量提高研发效率;坚持“谁提出、谁研制、谁受益”的原则,保护知识产权,培养优秀人才,保持研制队伍的稳定性。
充分利用军民资源各自优势,通过协同互动放大发展效益,实现军民技术相互支撑。加强构建军民一体化技术创新体系[19-20],围绕信息、导航、制造等军民通用性高的领域,筛选军民融合技术研发重点,加强军民两用技术研发系统性和预见性。面向科研院所及相关企业,建立成果转化信息交流平台,推动技术成果在行业内部有效流转,充分挖掘转移转化价值。
4 结束语
智能化技术的发展促进智能攻坚破甲导弹的发展,智能攻坚破甲导弹作为新型的智能化精确制导弹药,其武器系统的作战理念和装备发展理念符合现代战争和武器装备的发展,对推动武器装备智能化、多域化、体系化、现代化发展具有重大意义。可适应未来信息化战争复杂战场环境下灵活多样、协同高效、精确毁伤等作战需求,在敌我对抗发展的博弈中占得先机,为攻坚破甲导弹谱系化发展增添了全新的生命力。