近距空中支援作战对武器弹药的需求研究

2023-02-27张明明魏屹万鸣王敏夏正娜王魁

科学技术与工程 2023年2期

张明明，魏屹，万鸣，王敏，夏正娜，王魁

(江西洪都航空工业集团有限责任公司，南昌 330024)

近距空中支援是由支援飞机以实现支援己方地面部队而打击敌方目标的空中行动。其主要任务是提供及时、有效的空中支援行动[1]。与其他空地作战样式相比，近距空中支援要求支援飞机对距离己方部队较近或者直接影响其当前行动的目标实施空中攻击[2-3]。这就特别突出武器弹药打击目的高精度与低附带损伤的特点。

随着技术发展，高精度低附带损伤弹药、智能化弹药从概念走向了应用阶段，弹药在作战中具备战场态势感知、目标自动识别、信息分配、协同打击、毁伤评估的能力，使得近距空中支援作战样式多种多样、作战效能不断提高。

1 近距空中支援武器弹药的应用情况

近距空中支援作战开始于第一次世界大战，发展于第二次世界大战，升华于近代的历次局部战争[4-5]。历次战争的作战效果表明，近距空中支援作战能立即为乙方部队扫清障碍，打开突破口，立刻达到显著的攻击效果，大大加快了战争的进程，特别是在交战双方势均力敌的情况下，近距空中支援能够迅速利用空中力量打破平衡，扭转局势，为战争的最后胜利打下坚实的基础。

第一次世界大战的意土战争，飞行员驾驶“鸽”式单翼机为支援乙方部队投下“西佩利”式榴弹，成为第一次近距空中支援作战的标志。其后的巴尔干战争，飞机投放的只是初步改装的普通炸弹和手榴弹，炸弹威力小、投弹精度差，并未取得真正意义上的轰炸效果[6]。

第二次世界大战，近距空中支援被广泛应用于支援陆军和海军作战，如德军的俯冲轰炸机执行空中突击任务，对敌人的机场、交通枢纽、防御工事进行猛烈轰炸[6]，但炸弹的毁伤面积大，增大了附带损伤范围。

现代局部战争，随着精确制导弹药的广泛使用、空中优势态势感知能力增强及空地通信手段的完善，近距空中支援作战显著提高了对目标攻击的精度，据统计，从海湾战争到伊拉克战争，制导武器的使用数量不断增多，从不足1/10上升至超过50%。同时命中率也不断提高，最高高达90%[7-8]，由此可见精确制导弹药成为近距空中支援作战首选的武器，但使用的弹药重量重，杀伤范围大，易造成过度毁伤。例如，阿富汗战争中，美军多次毁伤与民生联系密切的基础设施，产生了巨大的附带损伤。

从近距空中支援作战发展的3个阶段可以看出，近距空中支援的武器弹药的精度不断提高，逐渐向制导化方向发展，但同时存在附带损伤大的问题。因此，近距空中支援作战不再一味追求“地毯式”轰炸，应通过低附带毁伤战斗部技术将能量最大限度地聚集于打击目标，实现由密集覆盖向定点释放的升华，特别是在城市作战中，更需要武器弹药精确打击，实现低附带毁伤。

2 近距空中支援武器攻击控制类型及方法

依据美军近距空中支援条令(2019版)[9-10]末端攻击控制分为3种类型：第1类控制、第2类控制、第3类控制。末端攻击控制主要由联合末端攻击控制员控制攻击时限，联合末端攻击控制员是经美国防部认证和授权的执行末端攻击控制任务的人员[11-12]。第1类控制：当需控制单次攻击，并且具体态势要求其以目视方式捕获攻击机以及目标时，使用第1类控制；第2类控制：当联合末端攻击控制员需要控制单次攻击，并且在武器投放时无法以目视方式捕获攻击机或目标时，使用第2类控制；第3类控制：当联合末端攻击控制员需要能够在单次交战期间批准实施多次攻击，但又需要遵守特定的攻击限制时，使用第3类控制。

根据3种控制类型的使用场景不同，可以将攻击方法分为目标攻击与坐标攻击，作战场景如图1所示。第1类控制一般适用于目标攻击，支持支援飞机实施连续观察目标的低威胁环境，飞行人员根据战术场景实施按目标投放武器进行攻击，不需要浪费时间生成详细的目标坐标，防止因延长杀伤时间导致错过最佳攻击机会。目标攻击即按照指示的目标使用航炮、火箭弹、普通炸弹或激光制导武器进行攻击，为了确保任务的成功并减少攻击对友军带来附带损伤的风险，激光制导武器的使用比例不断增大，2003年伊拉克战争中，F-15E“攻击鹰”战机利用激光制导炸弹为特种部队提供直接支援，取得了非常好的效果[13]。2020年初，美军利用MQ-9无人机采用目标攻击方式发射激光制导型AGM-114海尔法空地导弹对伊朗高官进行定点斩首行动。第2类控制一般适用于坐标攻击，即根据目标的坐标信息使用GPS或惯性制导武器，避免攻击机不必要地暴露于地面威胁之下，并且不会浪费时间进行目标定位的确认。在伊拉克战争中，美军执行了50次时间敏感目标的打击支援行动，2003年4月，美军B-1轰炸机在收到目标坐标后的几分钟内，就将精确制导炸弹(joint direct attack munition， JDAM) 投向目标[14-15]，体现了近距空中支援时效性[16]的特点。第3类控制根据战术场景实施不同，既适用于目标攻击又适用于坐标攻击，但需要攻击机具备一定的载弹量。美军的“蟒蛇行动”[17-18]，在与敌人处于胶着状态、短兵相接的情况下，同时作战区域存在友军、平民的战场态势下，联合末端攻击控制员多次召唤支援飞机根据战术场景采用目标攻击方式对其进行低空扫射，采用坐标攻击方式对敌方区域进行轰炸，成功消灭了敌人。俄乌冲突中，“猎户座”无人机首次在实战中实施近距空中支援，其投放的一枚9M133FM-3导弹成功打击了乌南部的“艾达尔营”指挥所[19-20]。

3种控制类型的使用场景决定了选用的弹药类型，主要根据目标的周边环境、目标特征、运动状态等选择相应的弹药，包括制导模式、战斗部类型、投放方式等[21-23]。第1类控制需要飞行人员发现目标/捕获目标，因此，对战场环境要求较高，无地空导弹威胁、大气能见度高等要求，一般对于地面部队、面状等目标采用低成本类武器，如航炮、普通炸弹等武器；对于装甲车辆、临时指挥所等点目标，一般选用制导类武器，如激光、电视、红外等制导武器、战斗部选用杀爆或侵彻战斗部；第2类控制使用于坐标攻击，攻击静止目标及低速移动目标，不受战场环境因素的影响，但需要提供精确的目标位置信息，如战斗工事，对于普通武器而言，命中精度较低，作战效果不佳，一般选用惯性制导武器或惯性制导+末端制导修正，采用计时/计层引信+侵爆战斗部，达到最佳毁伤效果，同时实现防区外攻击，大大提高支援飞机的安全性；第3类控制需要支援飞机攻击多个目标，根据攻击目标的不同，要求支援飞机挂载多种武器或需要具备复合制导、不同毁伤程度战斗部以及引信参数可选的武器，如炮兵阵地，分布有弹药车、维修车、指挥车以及人员等。一般选用布撒器或者小直径制导武器，配备高爆、聚能、破甲等不同的战斗部，达到最佳的毁伤效果。因此，武器弹药的选择要与控制类型相互匹配才能到达预期的效果。

图1 近距空中支援作战场景[9-10]Fig.1 Combat scenario of close air support[9-10]

3 近距空中支援作战对武器弹药的需求分析

美国联合特种作战条令(JP3-05)[24-26]介绍了激光制导与惯性制导弹药在近距空中支援作战中的使用方式，其中规定激光制导弹药最佳攻击区域在10°～45°，导引头能够获得最佳的捕获角度；惯性制导弹药能够提供防区外、全天候、多目标的攻击能力。但两种制导方式的弹药在使用上存在一定的局限性，如激光制导弹药与地照器之间必须存在视距、照射时间足够长、激光编码一致等因素，惯性制导弹药存在精度低、无法打击移动目标等缺点[27-31]。鉴于以上缺点，目前的制导弹药向多种制导体制发展。同时，城市作战需要及时、精准、快捷地进行近距空中支援任务，能够使用更小型的弹药攻击多种类、小型、移动目标，以降低附带毁伤。此外，随着作战环境的复杂化多变化，智能弹药的使用将不断增加。因此，近距空中支援作战对武器弹药的需求如下。

3.1 多模制导弹药

近距空中支援空地武器以制导炸弹和各型近程战术导弹为主，根据作战应用情况，美国在近距作战武器方面的装备最全、系列完备，已形成了圆径完备、射程覆盖范围大、制导体制多样、战斗部品种齐全、打击目标高效的航空制导弹药体系。

3.1.1 制导炸弹

激光制导武器在近距空中支援作战中应用广泛。具有制导方式简单、精度高等特点，易于接收联合末端攻击控制员的引导，与其进行空地协同[32-36]攻击目标。为解决激光制导武器的使用限制，将激光与惯性、红外、雷达等制导体制兼容，宝石路系列激光制导炸弹已发展了30多种型号，是世界上品种最多、使用最广泛的精确制导炸弹系列[37]。

在近距空中支援作战中，卫星制导炸弹通过联合末端攻击控制员获取目标信息，完成协同作战。JDAM在常规弹药基础上加装卫星/惯性制导组件，实现了低成本全天候打击固定目标的目的。为提高打击精度，在其上加装导引头和数据链使之具备打击移动目标能力，使卫星制导炸弹打击精度由原来的13 m 提升至3 m[37]。

小直径制导炸弹(small diameter bomb， SDB)[38-39]将SDB Ⅰ进行升级至SDB Ⅱ、SDB Ⅲ，实现了复合制导，同时对目标周边的附带损伤小，可用于城区等复杂环境。

3.1.2 空地导弹

“幼畜”空对地导弹是一种近程战术空对地导弹，在近距离空中支援作战中主要攻击各类掩体、坦克、导弹基地、指挥中心等硬点目标，并可攻击机场、桥梁等较大型工事目标。采用模块化设计，已经系列化发展了30多年，形成了一个庞大的导弹家族。

英国“硫磺石”导弹是在“海尔法”导弹基础上美英两国联合研制的一种可由固定翼飞机和直升机发射的反装甲导弹。导弹采用主动毫米波寻的制导方式，由于弹载毫米波雷达导引头只能对地面装甲车辆等几种典型目标实现“发射后不管”，且容易造成误伤，为适应近距空中支援城区作战的军事需求，波音公司2008年又开始研制激光增强型(BrimstoneⅡ)导弹，该导弹改用毫米波/激光双模寻的制导方式，战斗部由破甲战斗部改为杀爆战斗部，导弹外形如图2所示。

联合空对地导弹(joint air-to-ground missile， JAGM)是在研的三军通用空地导弹，外形如图3所示，采用多模导引头，可以根据战场环境及目标特征的不同，采用不同的制导方式，弥补单模制导方式的不足，全天候自主作战能力和抗干扰能力大幅增强，进而大幅提升武器系统的作战效能。在城市作战中，JDAM是接敌部队用于摧毁目标的首选。

AGM-114L“长弓海尔法”导弹是由美国在“海尔法”激光半主动制导反坦克导弹的基础上，通过换装毫米波导引头，其射程达到9 km，具有全天候自主作战能力。在近距空中支援作战中用于攻击坦克、装甲车辆等目标[37]。

图2 “硫磺石Ⅱ”空地导弹[38]Fig.2 BrimstoneⅡ air-to-ground missiles[38]

图3 JAGM空地导弹[38]Fig.3 JAGM air-to-ground missiles[38]

3.1.3 制导火箭弹

制导火箭弹是在非制导火箭弹的基础上加装控制舱段，并在每个鸭翼梢部加装一个分布孔径激光导引头改装而成，能够大幅提高现有火箭弹命中精度，可以实现CEP不大于1.5 m的目标，并可将打击距离扩展至15 km，极大地提高了载机的生存能力，特别适合在复杂环境条件下使用[40-41]。由于制导火箭弹成本相对较低，载弹量大，对于卡车、装甲车等点目标，支援飞机即可使用数枚制导火箭弹对其进行攻击。由此可见，制导火箭弹可以有效降低支援飞机出动架次，节约出动成本，降低支援飞机攻击风险，给予地面部队有效的支援。美国海军已在阿富汗的军事行动中累计发射110发APKWS-Ⅱ火箭弹[42-43]，全部命中目标。

3.2 低附带毁伤弹药

在近距空中支援作战，特别是城市作战时，传统弹药由于壳体为金属材料且装填了大量高能炸药，爆炸后会产生密集的高速破片群，这些破片虽然有足够的威力杀伤破坏敌方目标，但是高速破片抛撒的距离和方向都没有采取控制措施，可能会引起友军或无辜平民的伤亡。因此，现代战争之中，弹药精度不断提升，同时要求弹药的杀伤范围也应控制在一定范围内。即减少附带毁伤。

美国低附带毁伤弹药是专门为近距空中支援作战中城市作战研发的[44]。高密度惰性金属弹药(dense insert metal explosive， DIME)的壳体为碳纤维材料，炸药为重金属材料及单质炸药组成。DIME 弹药爆炸后，弹药的壳体在爆炸力的作用下生成细小的碎片，炸药中的重金属材料也形成细小颗粒，其颗粒产生的杀伤力作用于相对小却有效的范围内。与普通的炸弹相比，这种炸弹的附带杀伤力小，既可以精确地摧毁目标，满足近场区域高效毁伤、远场区域低附带毁伤的作战需求，又可以减少对附近非目标的损伤程度。

M102式改型机载火炮为减少杀伤范围，对原炮弹的壳体、弹体的材料进行了改进。弹丸壳体采用碳纤维，弹体采用复合材料，壳体与炸药之间采用高密度、低强度材料，使炸药的能量绝大部分作用于目标，因此杀伤效应严格控制在一定的范围内，降低了对非目标的附带毁伤[44]。

在近距空中支援城市作战中，为实施对目标的定点清除，美军对海尔法导弹的战斗部进行改进，命名为AGM-114R9X型导弹。即将高爆聚能炸药替换为钛合金刀片。打击目标时，依靠多枚刀片产生的动能作用于目标，实现对目标的定点清除，达到斩杀的目的。但不产生爆炸、碎片，对附近的非目标毁伤极小[45]。

3.3 智能协同打击弹药

为满足近距空中支援作战中，单次交战期间批准实施多次攻击或攻击多个目标的需求，多弹间的协同作战尤为重要。弹弹协同作战能够有效提高武器的打击效率，显著提高近距空中支援作战的效能。

近距空中支援智能协同打击体系构建以近距空中支援作战任务为需求，以近距空中支援载机平台携带的精确制导弹药为打击节点，基于地面系统获取的初步目标信息和空中平台掌控的战场态势，通过弹间数据链进行组网，实现智能化、网络化、协同化对地支援。该体系作战任务在强对抗环境下能够及时、精确、快捷地进行近距空中支援任务。

美国雷锡恩公司推出的以微型空射诱饵弹药(miniature air-launched decoy， MALD)、联合防区外武器(joint stand-off weapon， JSOW)和高速反辐射弹药(anti-radiation missile， HARM)组成的对地协同制导武器体系，以网络化技术和协同制导技术为支撑，通过多武器对地协同打击，构建对地精确打击体系。形成功能与优势互补，提供协同效应横跨多任务域，并压倒先进对手。MALD作为诱饵弹药进入敌方防空区域，发现敌方目标，确定目标的方位信息，引导JSOW和HARM对敌导弹发射器和雷达目标进行协同攻击[46-49]。

巡飞弹药是适应未来近距空中支援作战发展的武器装备，多枚巡飞弹药组网具备协同打击能力，特别适合于打击地面集群活动目标或时敏目标。巡飞弹药可以在目标区域持续巡逻监视，显著提高近距支援作战的反应速度；巡飞弹药通过数据链回传目标毁伤信息，还可用于目标毁伤效果评估。总之，巡飞弹药的协同打击，能够有效解决当前近距空中支援作战模式中的不足。

综上，随着制导控制技术的发展及元器件精度的不断提高，基于多源信息融合的航空制导炸弹不断刷新命中精度的极限。制导弹药实现了“指哪打哪”的能力，同时低附带毁伤战斗部加上高精度的命中实现了近距空中支援精确打击的效果，协同打击基于网络化、智能化的基础，实现了近距空中支援持久、高效打击目标的目的。

4 近距空中支援弹药未来发展特点

从中国面临的安全环境看，周边日益复杂多变的态势迫使中国空军必须具备陆地与海上快速响应作战能力，才能应对各种持续性、突发性威胁。近距空中支援是在敌我交错、战场态势快速转换的交战背景中实施的一种作战方式，需要空地人员周密计划和密切协同，在复杂的信息化战场环境中，在避免伤及友方部队的前提下，完成地面目标指示、空中识别、定位和打击，及时且准确地摧毁目标，灵活、快速、高效地支援地面部队的作战。

美军利用新技术以及作战理念不断完善近距空中支援的作战模式和流程，将近距空中支援系统进行升级，通过数据链、无线网络等数字化技术、简化空地协同程序，将作战时间由最初的超过1 h缩短到不超过6 min，极大加快了支援的速度[50-57]。该系统实现了空地实时态势感知和武器数据共享，科学制定任务规划、合理分配作战资源，全面提升了支援效率[58-60]。

从其作战模式和流程看出，近距空中支援的难点在于：①战场环境复杂，地面威胁多，单一制导方式的弹药受环境影响较大、非制导弹药发射包线受限，使支援飞机处于威胁范围内； ②战场态势瞬息万变，打击目标威胁等级降低或目标位置发生较大改变，需要弹药既能智能识别目标又能随时改变打击目标；③战场敌我交错及城市作战，需要弹药既能毁伤目标，同时又不能伤及友军；因此，近距空中支援弹药应具备以下特点。

(1)具备较好的使用灵活性。弹药性能需与载机的探测、识别及指示目标能力匹配，可实现载机发现目标后即实施打击，无需复杂的射前准备及约束的发射条件；具备一定的防区外发射能力，可实施防区外打击，降低载机安全风险；具备目标自动识别、协同打击等智能化能力，发射后可以更改打击目标。

(2)具备较好的环境适应性。弹药应具备较好的战场环境及自然环境适应性。能在敌军干扰、隐蔽下对目标实施精确打击，可适应复杂的天气变化，具备全天候使用能力。

(3)具备较好的目标适应性。弹药应具备较好的目标适应性，可以打击人员、车辆、建筑物、舰船等战场上存在的大量固定/运动目标。具备高精度命中目标能力，具备高效毁伤目标同时低附带毁伤能力。

俄乌冲突是一场以地面作战为主的军事行动，俄罗斯虽然使用了中远程导弹毁伤了大量固定目标，但是对地近距空中支援非常有限，在一定程度上造成了地面战争推进缓慢、装备损失增加[60]。主要原因为俄对地支援弹药精确打击能力不足，导致对动态目标杀伤效果差，不能满足地面部队对近距空中支援的需求。同时结合美国空军未来近距空中支援装备的发展主要是实现以下能力：保持持久稳固、快速响应的打击能力，在打击复杂面目标时，保持占统治地位的摧毁能力，保证能够在高危环境下作战；在网络战、电子战中占统治地位。总结近距空中支援弹药的主要技术体现在以下几点。

4.1 多模制导及抗干扰技术

复杂战场环境下多模融合复合制导及抗干扰技术，突破全程信息融合技术、复杂环境下激光/图像精确制导及抗干扰、制导控制一体化设计等技术点。在近距空中支援作战中能够有效抵抗环境干扰及自然干扰，提高弹药的命中精度及环境适应性。“惯性/卫星”中制导提供了全天候打击目标能力，但定位难、精度差，仅适合概率导引；激光半主动命中精度高，但易受云雾、烟尘、雨、雾等干扰；图像末制导可提供“人在回路”模式及ATA模式，但电视仅能在可见光条件下使用，红外作用距离受限。因此，近距空中支援弹药需采用多模复合制导体制，减少弹药使用限制，提高弹药抗干扰及环境适应能力，使其弹药具备使用灵活、超高精度打击的能力，满足近距空中支援精确性高的需求。

4.2 附带损伤战斗部技术

战斗部区域增强技术与低附带毁伤匹配技术，突破分装式炸药装药结构技术、树脂基纤维增强复合材料壳体技术、毁伤效应建模与表征技术等，主要通过采用树脂复合材料壳体降低战斗部爆炸远场的破片杀伤效应；通过采用惰性金属混合炸药装药增强战斗部爆炸近场的冲击波效应；优化惰性金属炸药的爆轰性能、树脂复合材料壳体的失效特性以及战斗部的装填系数，实现附带毁伤可控。满足近距空中支援低附带损伤的需求。

4.3 智能协同打击技术

智能协同打击技术是一种新的作战观念和方法。涉及复杂条件下异构多弹多任务协同规划技术、空地信息支撑下协同制导控制技术等。未来的近距空中支援作战中，对武器装备的快速响应要求进一步提高，为了更好地完成对时敏目标的打击任务，要求精确制导弹药具备协同作战能力。具有信息共享、智能分配目标能力，实现对敌方区域的控制及有效打击。满足近距空中支援智能协同打击的需求。