无人机载内埋弹药关键技术要素分析

石宇鑫

无人机载内埋弹药的发展现状

无人机载弹药是指由无人机平台从空中发射，对目标进行打击的各类型导弹和精确制导炸弹。

21世纪初，美国、英国、俄罗斯等世界军事强国开始研发无人机载武器，其中美国发展最为快速，以色列、韩国、土耳其、南非、阿联酋等国家也加入了研究行列。无人机载弹药的快速发展，使各国得以更高效、安全地完成近空火力压制、对敌防空系统压制、战术甚至战略打击等作战任务。当前世界各军事大国都在着力研究无人机载弹药和内埋式弹药，这也必将是未来技术竞争的一块高地。

无人机载弹药的分类

根据弹药的类型和用途，无人机载弹药可以分为空对地打击弹药、空对空打击弹药和反舰打击弹药等。这些弹药可以根据其载荷能力、爆炸杀伤半径和精确打击能力等不同因素进行分类。

根据适用情形，无人机载弹药主要分为空面导弹、空空导弹、制导炸弹、灵巧子弹药、小型战术制导弹药（重10千克以内的制导弹药）、新概念武器（含激光武器）等，其中用途最广泛的是空面导弹，它又包含了空地导弹和反舰导弹。

根据导航和制导方式，无人机载弹药分为自主导航、寻的制导、遥控制导和复合制导。自主导航主要包括惯性导航、程序导航、地形匹配导航、景象匹配导航和星光导航等方式，它通过提前设定的程序和参考系，可使得导弹不受外界干扰、隐蔽地打击固定目标。寻的制导主要包括雷达制导、红外制导、毫米波制导、电视制导、激光制导等，通过导引头与目标间的信息交互识别进行精确定位。遥控制导即发射后通过己方的遥控员发射信号指挥导弹进行定位，主要适用于小型、近程弹药。复合制导则是根据战场实际态势和战略战术需要，综合了多种制导方式，以实现更高的抗干扰能力、精确打击能力和武器效费比。

本文着重研究空面导弹。

内埋式弹药的定义与特点

内埋式弹药是指可以与无人机机身无缝连接，外部不可见的弹药载荷。弹药内埋式无人机系统主要特点是隐蔽性高、整机气动特性良好、可降低整体的雷达截面积（RCS），在作战中提高了载荷能力、航程和隐身性能等，可以显著提高无人机的作战能力。

相关技术的研究与应用进展

国外空地导弹的技术发展趋势，主要集中于四点，即追求大射程，多域融合协同作战，低成本小型化，模块化、系列化和通用化。

美国的JASSM系列导弹、欧洲的“矛”式导弹等旨在提升防区外打击的能力，在当今严密防守的反介入/区域拒止（A2/AD）环境中，防区外作战能力对于现代无人化作战体系至关重要。

2019年美国的“金帐汗国”（Golden Horde）项目和欧洲MBDA公司致力于研究的“矛”式導弹都重点关注了多域融合协同化作战能力，结合人工智能技术、现代网络技术、信息交互技术等，追求网络化协同作战以提高打击效率。

小型化空地导弹对于内埋式有着显著的优势，在此方面美国的小型先进能力导弹（SACM）、防区内攻击武器SiAW、结合了微机电技术的“长钉”、“长矛”等小型导弹已经走在了技术前列，虽优势明显，但弹药小型化在外形、制导、材料等方面也将对导弹的各分系统提出更严格的要求。

产品模块化的思想早在百年前就已在工业中产生，但在导弹武器上的应用直到二十一世纪才逐渐显现。部件模块化设计、生产制造是现代导弹发展的主要方向之一。俄罗斯的Grom、欧洲的“硫磺石”、“矛”式、法国的“米卡”空空导弹等都在着力发展在复杂战场条件下的通用性、可替换性和互补性，这样可提高作战效能。而我国的模块化导弹设计技术和经验还不够成熟，与西方发达国家存在一定的差距。国内外部分学者已经对导弹模块化设计和划分进行了一定的研究，对未来的发展指出了方向。

多模复合制导技术和数据链技术是现代先进导弹必不可少的环节，它使得导弹更加智能化，且拥有了全天候、全天时作战能力，在复杂多变的战场环境中具有更广泛的适应性。

隐身技术的发展，让飞行器具有了更优秀的突防能力和生存能力，在局部纠纷中具备出奇制胜的可能，是未来发展必然的趋势。国内已有相关文献介绍了隐身无人机与隐身导弹技术的发展和应用。

飞机内埋弹舱早在二十世纪五十年代就已经出现，但其重要性直到近年才逐渐显露。相对外挂式布局，内埋式布局对载弹量造成了限制，但却大大增强了飞机的隐身性能和跨声速、超声速气动性能。

小结

无人机和机载弹药领域是未来军事发展的重点，大量国内外学者都进行了关键技术领域的研究。在此方面，美国已先拔头筹，取得了领先地位，西欧英法德、俄罗斯和我国也积累了一定的设计经验，取得了一定的成果。在当今发达的探测追踪技术大背景和突防攻击的大需求下，隐身性能已越来越成为兵家必争的关键技术；同时，网络化和智能化的发展也让机载弹药系统的信息交互、协同作业能力产生了质的飞跃；精确打击能力得到了前所未有的提升。相较于外挂式，内埋式布局设计在吸收之前先进技术和经验的同时，为隐身设计、气动设计带来了新的机遇，也为新型弹药总体设计带来了新的挑战。

无人机载内埋弹药的关键技术要素

机载弹药的总体设计与构造

无人机载弹药的主要研究点在于保证飞行性能和作战效费比，即在减小弹药整体尺寸和重量的同时，能保证其射程、威力、隐身突防性能和精确打击能力。

常规空面导弹包括空地导弹和空基反舰导弹，其基本构造包括导引头、弹体结构件、弹上电子设备、引信、战斗部、发动机等，如图2所示。

弹上电子设备根据不同情形的需要，可包含弹载数据链、综合控制计算机、协同处理模块、热电池、惯性测量单元等部件。

引信的种类繁多，按作用方式和原理，大致可分成触发引信、时间引信和近炸引信。战斗部根据目标特性和对目标毁伤机理可分为杀伤战斗部、爆破战斗部、侵彻战斗部、聚能战斗部、子母战斗部、云爆战斗部等。

弹体结构件包括舱段蒙皮、弹翼、尾翼、腹鳍、配重体等，主要决定了导弹的气动外形、承力特性和操纵特性等。

弹上发动机根据射程，主要分为固体火箭发动机和涡轮喷气式发动机。

无人机载内埋式弹药相比于传统的外挂式弹药，基本构造组成大体相同，主要区别在于小型化和发射部署装置的不同，也因此衍生出了新的设计思路。

弹药的部署和发射机制

常规式无人机载弹药通过发射装置与载机进行连接和射前通信，通过滑轨和定位销锁定，发射时靠发动机推力推出。内埋式布局的弹药在部署安装、发射机制、气动分离等方面与此均有所不同。

在跨声速气动分离方面，相关科研人员就外流条件对导弹出舱时的动态影响进行了研究，表明内埋导弹分离时质心运动轨迹与常规式不同。

在结构布局和发射方式层面，常规外挂式采用导弹助推分离，而内埋式弹药演化出了一种弹射-投放方式，由于内置弹舱空间有限，迎合小型化的折叠翼和折叠舵也应运而生，相关文献对此进行了研究。

在安装部署方面，发射装置和导弹接口应采用通用化、标准化单元，一方面可实现在有限人力情况下的快速换装，另一方面可以实现不同无人载机与不同弹药的通用适挂性，提高战场快速响应能力。

弹药的通信与控制系统

随着现代战争信息化和网络化的发展，导弹数据链技术逐渐起到了举足轻重的作用。它可以实现无人机、导弹、地面站之间的双向数据通信和指令传输，使得载机和地面监测站能够随时接收到导弹的位置、姿态和状态信息，也让指挥室得以实时监测到导引头和无人机的图像信号，同时也促进了多发导弹的协同制导打击能力的发展。

美国的导弹数据链技术起步较早，典型型号包括AN/AXQ-14和AN/ AWW-13，俄罗斯的“玄武岩”、“花岗岩”反舰导弹也都运用了导弹数据链技术。相关文献也对武器数据链的发展前景进行了研究，提出导弹数据链的发展趋势包括提高综合抗干扰能力、发展通用型数据链、构建信息化、网络化体系等。

协同打击能力在主要军事大国也已得到了发展和运用，如美国的网火作战系统、俄罗斯的领弹-攻击弹作战方式等，国内的联合信息分发系统JIDS、多弹分布式无中心协同制导技术等，都是通过数据链系统实现信息融合共享的协同作战思想，目前已有大量相关文献进行了研究。现代协同攻击要求弹上控制律的优化设计和多目标动态规划的能力，这对协同处理模块和弹载协同数据链也提出了更高的要求，如弹间抗干扰和组网能力、信息处理与智能决策的能力等。

总之，导弹数据链和协同制导系统愈来愈成为当今的热点方向，开展深入研究对提升导弹技战术水平有重大意义。

隐身性能与内埋式弹药的兼容性

隐身技术可以显著地提升飞机和导弹的突防打击能力，也成为21世纪航空军事的关键技术之一。察打一体无人机和空面导弹主要关注电磁隐身和红外隐身技术。其中电磁隐身技术伴随着起降和发射全阶段过程，红外隐身主要研究载机和导弹的尾焰辐射信号特征。

国内外相关文献都表明，无人机的电磁雷达截面积（RCS），主要取决于外形隐身技术与材料隐身技术。前者包括机身机翼主要线条角度、曲面、进气道与尾喷口、水平和垂直尾翼等总体设计，也包括口盖、对接面等细节部位。要减小己方飞机和导弹的RCS，就要减少角反射器和不连续面，抑制雷达回波和爬行波的反射；还要在飞机的主要曲面和线条布局上尽力减少后向散射、并减少关键方向的雷达波散射能量。材料隐身技术包括表面吸波或透波材料，使目標不反射或少反射雷达波以降低RCS来达到隐身目的。国内相关文献也对无人机不同布局、不同状态的雷达散射曲线进行了分析并对其分布特点和频率、俯仰角等特性进行了详细的研究和机理分析。目前国外主要发达国家在无人机隐身技术方面已有较好的成果，如美国的X-47B、MQ-25“黄貂鱼”、XQ-58“女武神”、RQ-170“哨兵”，欧洲的BAE“雷神”“神经元”、俄罗斯的S-70等。事实表明，外挂导弹会显著增加载机整体的RCS，降低隐身性能。相比于常规布局，翼身融合布局在拥有一系列优良气动外形的同时，有利于提高电磁隐身特性，同时也有利于增加内置弹舱的空间，提高内埋弹药的设计效能。内埋弹药由于不暴露于雷达波环境，可以免加装吸波涂层，这对减轻导弹结构重量也有利，得以提高导弹的飞行性能。

导弹的红外辐射特性主要来自于发动机尾喷口的高温部件和尾焰。主要的隐身技术在于遮挡辐射源和降低辐射强度。在总体设计阶段，一方面可以通过尾翼等部件对高温部件进行遮挡；另一方面可以在保证总冲的同时减小发动机喷流的温度，来降低红外辐射特性。

综合表明，相比于将导弹外挂于载机表面，内埋弹药布局能显著提高隐身突防能力，二者相辅相成。

模块化设计

在21世纪的新型作战体系下，战场的多变性、战局的复杂性、目标的多样性逐渐显现，单一功能的弹药已无法满足作战需求。战场上不同部件的快速灵活换装、工厂中各部件的大批量生产，都对总体设计提出了一种新型概念，即模块化设计。模块化是指将整弹分成若干独立模块，可以分别设计制造、战时满足通用替换特性的理念。

针对不同的目标特性，激光、毫米波、红外等多模导引头的功能各具特点；攻坚、破甲、杀爆、云爆战斗部也分别适用于不同的战场环境。根据需要将这些不同部件进行灵活简易替换，便可实现全天候、全天时的作战响应和战备部署。模块化换装和模块化设计要求各部件接口的通用化、系列化，这是未来的一大趋势。

研究路径思路与启示

现代战争已经由曾经的机械化作战、大兵团作战方式逐步转变为了智能化、信息化作战，在未来，空中作战的主要任务之一是突防和精确打击，这对无人机和机载空面导弹的设计也提出了更高的要求。

为了提高载机的突防能力和隐身性能，内埋式弹药布局已成为一切研究的核心要素。在此前提下，弹药的尺寸和载机的总体布局就产生了潜在的矛盾，如何为弹舱保留足够的空间成为了无人机总体设计的难点和重点。对于内埋式弹药而言，提高空间利用率的思路之一是采用折叠弹翼，这需要综合权衡结构和气动力特性；在复杂多变的战场环境下，不同导引头和多功能战斗部的快速换装和灵活结合能使得己方以不变应万变，全天时、全天候进行作战部署和打击，因此空面导弹模块化设计和生产也成为了首要议题；在网络化时代，协同制导和数据链技术的应用可以让战场更加透明化、大大提高导弹的精度和突防能力，真正实现运筹帷幄，决胜千里；最后，导弹的总体设计是一个反复迭代，权衡各分系统的学问，要顾及气动外形设计与隐身性能的兼容性，考虑高巡航升阻比与低雷达散射截面特性，也要权衡战斗部与发动机的重量配比，以达到最高的性能效益。未来的空面导弹研究可以从以上几个方面重点着手，结合前沿理论技术，实现跨越式发展。

总结

当前，无人机载内埋弹药的研究与应用已经取得了显著进展。国内外研究人员可通过对弹药巧妙的总体设计、部署和发射机制、通信与控制系统以及隐身性能的研究，使无人机能够携带更多更先进的内埋式弹药，增强了无人机的作战灵活性和打击能力。然而，该领域仍然存在一些挑战，如弹药的尺寸和重量控制、通信与控制系统的稳定性以及弹药与无人机隐身性能的兼容等。因此，未来的研究需要进一步完善和优化无人机载内埋弹药的关键技术，以满足不断变化的作战需求。