精确制导武器
有精度高、效益高等特点的武器
精确制导武器是采用高精度探测、控制及制导技术,能够有效地从复杂背景中探测、识别及跟踪目标,能从多个目标中选择攻击对象并高精度命中其要害部位,最终摧毁目标的武器装备。精确是相对的概念,是指这些武器对射程内的点目标如坦克、装甲车、飞机、舰艇、雷达、桥梁、指挥中心等有很高的直接命中率。多数人认为,直接命中概率高于50%的制导武器才称为精确制导武器。
海湾战争让我们认识到激光制导武器的局限性,它只能在可视环境或空中目标可视下利用。美国军队在《全球参与21世纪空军构想》中将精确打击能力列为面向21世纪空中作战的必备核心能力之一,关注精确制导武器,投入资金研发联合直接攻击弹药和联合防区外武器。美国使用GPS定位系统制导,克服激光制导系统受环境影响的缺点,在“战斧”式巡航导弹、GBU-37导弹上装载GPS/INS复合制导系统,为下代精确制导武器的研究提供方向。
美空军使用激光、电视和红外制导炸弹欧洲在开发冲压喷气发动机推进的流星导弹;中国对精确制导武器飞行中的对准研究较少,大多停留在数学仿真阶段,展开物理实验验证的较少,需深入研究;俄罗斯在20232022俄乌冲突中使用精确制导武器对乌克兰重要目标实施打击。
发展历史
制导武器的首次出现是在第二次世界大战期间,英国空军于1943年5月12日用“自由号”巡逻轰炸机向德国潜艇投掷了一枚声寻鱼雷,使德国U456潜艇遭受到了严重的破坏,这为制导武器的发展拉开了序幕。德国首次在战争中引入的制导武器是1400kg的Fritz X导弹和Henschel Hs 293导弹,利用Fritz X导弹成功的将意大利的“罗马号”巡洋舰成功击毁。早期的制导武器主要是利用无线电、雷达制导,攻击的目标主要集中在工业设施、船只、桥梁、兵工厂等。
现代精确制导武器的诞生虽然早期的无线电、雷达制导武器的研究发展均不算太成功,例如英国的装载了炸弹的远程制导飞机Larynx计划以及美国的“阿弗洛狄忒计划”打击率都不是很高。但是这为后来的制导武器发展提供了基础。在20世纪50年代,一些国家开始发展装备地空导弹空空导弹,并于20世纪中期投入实战应用。60年代后期激光制导炸弹的出现彻底改变了对陆地目标精确打击的局面,拉开了新一轮的精确打击革命。1972年,美国军队利用11架F-4战斗机利用激光制导导弹炸毁了北越清华桥(Thanh Hoa Bridge),这次激光制导导弹的 投入战斗标志着精确打击制导武器正式亮相国际战争舞台,此后空对地、地对地、空对面等制导武器也得以迅速发展。
1962年美国首先开始了激光制导武器的研究,并于1967年经过一系列的评估改进后完成了世界上首个激光制导炸弹——BOLT-117。这些炸弹的工作原理都是利用在地面或者飞机上的激光器照射到指定的打击目标上,然后发射出去的炸弹或者导弹利用光敏传感器来追踪目标实现精确打击。而激光制导武器最大的缺点就是它无法在恶劣的天气环境下使用以及在激光发射器无法靠近目标的时候使用,这是因为:首先,激光源可能无法在恶劣的环境条件下照射到目标从而武器就无法追踪到光源;其次,激光制导武器的激光不是普通的镭射激光,而是一段特定加密后的脉冲,所以在无法靠近打击目标的情况下是无法进行指导的。激光制导武器的普及是在微处理器出现后。迄今,在美国服役的两组激光制导武器是Paveway II 和Paveway III。这两组激光制导导弹拥有非常良好的空气动力学特性,并且射程广,缺点就是造价高。500磅的Paveway II是一种轻便的精确制导武器,它主要用来对付战车等效目标,相反2000磅重的Paveway III导弹更适合于打击更重要的目标。激光制导导弹在现代战争中应用最广的一次就是1991年的海湾战争。在美国军队的精确武器装备中,约一半武器都运用了制导原理,其中包括了空射导弹海射巡航导弹等。总体来看,激光制导炸弹运用到了这场战争的各个地方,如战场、机场、指挥控制和领导机关目标、桥梁、铁路等。这次战争证实,精确制导炸弹拥有一发摧毁一个目标的能力。此后的战争中也不断的应用到激光制导炸弹。
总体来说,海湾战争是制导武器的胜利,它让我们认识到了激光制导武器的价值,但是同时也让我们深刻的认识到了激光制导武器的局限性——激光制导武器只能在特定的可视的环境下或者空中目标可视的情况下才可以得以利用。于是美国空军在《全球参与21世纪空军构想》中将精确打击能力列为了面向21世纪空中作战的必备6大核心能力之一,对精确制导武器进行了更多的关注,投入了更多的资金,并且开发了联合直接攻击弹药(JDAM)和联合防区外武器(JSOW)。它使用美国GPS定位系统进行制导,可以在任何时间、任意场所、任意环境进行指导,无需外部辅助设备。利用全球定位系统和惯性制导系统复合制导的精确制导武器完成了历史上最精确的轰炸战役——1999年北大西洋公约组织轰炸南斯拉夫联盟共和国的战役。美国军队为了提高导弹打击精度,克服激光制导系统易受环境影响的缺点,成功的在“战斧”式巡航导弹、GBU-27/28激光制导侵彻炸弹37导弹上装载了GPS/INS复合制导系统,为下代精确制导武器的研究提供了方向。
联合防区外武器是由美国海军和空军联合研制的具有隐身能力的可分配弹药的新一代空地精确制导武器,它带有可以折叠的双翼,模块化的载荷以及精确的全球定位系统/惯性导航制导系统(GPS/INS)。JSOW项目迄今为止已经生产了3种型号:AGM-154A(基本型)、AGM-154B(反装甲性)、AGM-154C(单元爆破型),这3种不同型号弹药的主要区别是能够携带的有效载荷不同,其中AGM-154A是1997开始服役,AGM-195B于2001开始服役,AGM-195C于2004年交付了首批导弹。目前正在实施改进的有JSOW Block III(JSOW-C1),它由Raytheon公司参与设计,该导弹是在AGM-154C的基础上加入了Link-16武器数据库链接以及海上移动目标捕捉技术,计划于2009年投产。另外改进的还有AGM-154A-1以及Powered JSOW计划。联合直接攻击弹药(JDAM)则是第一次海湾战争的直接产物。装载了JDAM的武器是由全球定位系统辅以惯性制导系统来进行精确制导,打击的目标可以囊括28km。装载了JDAM的武器重量从227kg到907kg。JDAM武器的核心部件包括一个可控的空气动力学尾翼、一个战斗部再加上全球定位系统/惯性导航制导系统(GPS/INS)。在1999年的海湾中,美国军队的B-2战斗机首次使用JDAM,向目标投掷了900kg级的Mk83和BLU-110穿甲炸弹,成功的对目标进行了精确轰炸。
制导方式
寻的制导
寻的制导就是依靠弹上设备,接受目标辐射或反射的能量(红外辐射、光辐射、无线电声波等),确定目标位置和运动特性,自动控制导弹飞向目标。它包括主动式寻的制导、半主动式寻的制导和被动式寻的制导。寻的制导常用的寻的器有微波(毫米波)雷达寻的器、红外寻的器、电视(可见光)寻的器和激光寻的器。寻的制导精度很高,但作用距离较短,故多用于末制导。精确制导武器的高精度主要靠末段制导保证,远程精确制导武器都有末段制导,而末段制导大多采用寻的制导。
主动寻的——导弹上的能源照射目标,无线电接收机根据回波信号,完成对目标的捕捉、跟踪和攻击。
半主动寻的—能量照射来自指令站,导弹接收回波信号,自动跟踪并攻击目标。
被动寻的——就是导弹依靠感受目标的能量(比如飞机发动机热辐射),自动跟踪并攻击目标。
寻的制导的最大特点是:精度非常高。但是它的作用距离较近,识别敌我能力差。
惯性制导
惯性制导是一种只依靠弹上惯性部件提供制导数据,而不依赖外部信息的自主制导方式。
惯性制导技术主要用于弹道式导弹,它利用陀螺仪、加速度计等惯性元件来测量和确定导弹的运动参数,控制导弹飞行。它的精度随射程的增大而降低,所以只装有惯性制导系统的武器不可能成为精确制导武器。但是惯性制导最大优点是不受外界的干扰,只要它的精度能保证将制导武器引导至末制导系统的作用范围,就不失为一种简便可靠的中段制导方式。
匹配制导
匹配制导系统通常用来修正远程惯性制导的误差。它包括地形(高度)匹配制导和景像(灰度)匹配制导。发射前预先把选定的飞行路线中段和末段下方的若干地区的地面特征图储存到弹上的计算机内,当导弹飞行到这些地区时,将探测器现场实测到的地面图像同预先储存的地面图像作相关对照,计算出导弹的飞行误差,形成控制指令,就能控制导弹沿预定的航线飞向目标。储存在弹上的地面图像由侦察卫星或侦察飞机预先测定,经过处理转换成数字信息后储存在弹上的计算机中。
由于同一地域对于可见光微波、红外、微光所表现的地面特征不尽相同,从而可构成各种地图匹配制导,如微波雷达图像匹配制导,可见光电视摄像匹配制导,激光雷达图像匹配制导,红外成像匹配制导等。匹配制导的制导精度与射程无关,可使射程为几千千米的导弹达到较高的命中精度。
遥控制导
遥控制导通过设在精确制导武器外部的制导站来测定目标和制导武器的相对位置,然后引导精确制导武器飞向目标。它包括指令制导和波束制导两大类。
指令制导系统由制导站和装在精确制导武器上的控制设备组成。制导站根据制导武器在飞行中的误差计算出控制指令,指令通过有线或无线的形式传输到制导武器上。有线指令制导系统主要用于射程几千米的反坦克导弹。无线指令制导的常见形式是微波雷达指令制导,由制导雷达测出目标和导弹的位置与速度,并根据这些数据计算出控制指令,然后发送出无线电遥控指令纠正导弹的飞行误差,直至命中目标。这种制导方式的作用距离比较远,弹上设备的成本较低,但易受干扰,而且制导距离越远,精度越低,因此适用于中段制导。
波束制导系统由指挥站和精确制导武器上的控制装置组成。指挥站发现目标后,对目标自动跟踪并通过雷达波束或激光波束照射目标,当精确制导武器进入波束后,控制装置自动测出其偏离波束中心的角度和方向,控制精确制导武器沿波束中心飞行,直至命中目标。波束制导系统的控制装置比较简单,成本低,并且可以同时制导数枚精确制导武器,而且由于控制装置直接接收波束能量,不易受干扰。这种制导方式的缺点是在整个攻击过程中,指挥站必须不间断地以波束照射目标,这样会使指挥站连同载体很容易受到对方攻击。
遥控制导的特点是:导弹受控于指令站,因此弹道可以随目标的运动而改变,适合攻击运动目标。但是这种制导方式比较容易受干扰,且有线制导受导线长度和强度的限制,作用距离近。
导航定位系统制导
目前最常用的实用化卫星导航定位系统是美国的全球定位系统(GPS)美的球定位系统在 1993已部完并入用,这个由 24 颗卫星组成的定位系统可用于各种军用与民用的定位与导航如果在精确制导武器上安装全球定位系统的无线电接收机,就可以在飞行过程中准确测出自己的空间位置和飞行速度,用来修正惯性制导的误差。虽然它的作用同地形匹配制导相似,但是攻击前的准备工作却要简单得多,所以全球定位系统制导来代地形匹配制导,可改普远程精确制导武器的性能。除此之外还有俄罗斯的Glonass、欧盟在建的伽利略全球卫星导航定位系统,以及我国的“北斗”区域卫星导航定位系统。
复合制导
任何一种制导方式都有优点和缺点,如能取长补短则能趋利避害,所以远程的精确制导武器一般都有两种以上的制导构成复合制导系统,这样不仅提高了制导精度而且增强了抗干扰的能力。复合制导的形式很多,例如美国BGM-109巡航导弹,在整个飞行过程中除用惯性制导外,中段制导过去用地图匹配制导,现在改用全球定位系统来修正惯性制导的误差。复合制导系统然比较复杂,体积大、成本高,而凡因元器件多降低了系统的可靠性,但是随着科学技术的发展,复合制导系统的小型化、低成本、高可靠性会逐步得到解决。
相关分类
精确制导武器主要分为导弹精确制导弹药两大类。
导弹
导弹是一种依靠自身的动力装置推进并由精确制导系统探测、处理、导引、控制其命中目标的武器。导弹是精确制导武器中类别最多,使用量最大的一种现代化武器。
地地战术弹道导弹
地地战术弹道导弹通常是指射程小于1000km的地地近程弹道导弹。海湾战争表明,它是具有威胁和实战能力的杀手锏。地地战术导弹命中精度高、突防能力强、作战机动灵活、反应迅速、可携带多种常规弹头,能攻击战役战术纵深的多种目标,是威力很强的中远程精确打击武器。当前称雄世界的是美国GMG-140陆军术导弹(ATACMS)和俄罗斯的 SS-X-26导弹其共同特点是:
1)采用各自的卫星定位系统命中精度可达15m~30m成其实确击;
2)既可安装集束式集束炸弹,也可带具有不同功能的弹头,如智能反装甲弹药、传感器引信子弹药、云爆弹、钻地弹和电磁脉冲炸弹等,用于反装甲、反机场跑道、反硬目标和反信息武器装备,实现一次打击多目标;显著提高导弹的突防能力、生存防护能力、快速反应能力和机动能力。此外,法国的哈德斯导弹也具有命中精度高、性能好、反应速度快和一弹多用的特点。
巡航导弹
巡航导弹是指主要以巡航状态在大气层内飞行的飞航导弹。战术巡航导弹是实施常规威胁和中远程精确打击的重要武器。自海湾战争以来的美国军队历次重大行动,基本上都是率先使用这种武器的。目前,美国正致力于战术战斧、快等新式巡航导弹的研制开发,俄罗斯也正在研制 X-101 航导弹这种新式的巡航导弹主要具有以下特点。
一是射程更远、精度更高、弹头威力更大、价格便宜。在动力方面,将采用新型发动机,美国战术BGM-109巡航导弹1800km~2 700km;在制导面用+ GPS +红外像末制导,进一步提高命中精度,其圆概率误差约3m;在弹头上,能带子弹药、钻地头和微弹能穿透6m厚的加固工事,攻击深目标。
二是具有毁伤评估能力和重新选定目标的能力。采用前视电视机进行作战毁伤性指示,采用甚高频瞄准线重新选定数据链等设备,从而具有有效评估能力、重新选定目标的能力,同时还进一步缩短任务规划时间。如果采用精确制导弹药或钻地弹头还能够攻击像坦克编队那样的活动目标和深藏地下的加固目标。
三是飞行速度快。这种导弹将拥有超声速和高超声速的飞行速度。除目前美国的4 倍声速的快鹰巡航导弹外,到2010 年前后将可能出现 Ma =6~8的新型空射、海射高超声速巡航导弹
防区外发射空对面武器
防区外是指敌防空火力网以外。防区外发射导弹制导精度高、攻击能力强、能有效推毁地面和海上的高价值目标,进攻的风险小,是战争中实施早期快速反应、突然袭击的有效手段。在 1991 年湾战争、1995 年科索沃成争中都使用了这种或器今后10-15 年内,美、英、法、、德、以和罗斯都将装备这类武器。主要有美国的联合防区外空对面导弹(JASSM)斯拉增强型导弹(SLAMER)、法国的阿帕奇空对地导弹、空地模块式或器AASM)美合研的斯(ULISEE)导弹以及以色列的复合式导引头防区外滑翔炸弹等。其主要特点:
一是具有自主式发射后不管能力且精度高采用惯性导航、全球定位系统、自适应地形西配和红外成像末制导等技术。JASSM 导弹的制导精度在 3m 之内并具有攻击固定目标和重新定目标的能力。
二是具有隐身特性。采用隐身技术、提高导弹的低可探测性是未来导弹的发射趋势。乌里斯导弹就是一种跑身导弹,该弹空射型射程为 300km,规射型射程为250km,巡航速度为 Ma=0.85导弹质量700kg - 800kg。此外JASSM 导弹也将具有低可探测性。
三是具有自动任务规划能力、抗电磁于扰能力和生存能力,战斗部威力大。壤补了巡航导弹的攻击空白,成为实施中远程精确打击的主要手段之一。
四是趋于小型、灵巧化。至2020 年前后服役的低成本自主式攻击系统(LOCAAS)就是一种多模小型灵巧防区外武器。它采用穿甲弹,质112.5kg,具有攻击地面机动目标和重新选定目标的能力,是压制敌防空的杀手。
空空导弹
空空导弹是指从空中平台发射、攻击空中目标的武器。可分为近程、中远程和超远程三大类。未来的空空导弹主要特点如下。
一是空中攻击能力强。新一代近程空空导弹将具有超声速、大过载、大高轴角发射的能力。美国的AIM-9X,债罗斯的 P-73P-73EL英国AIM-132先进短程空对空导弹 先进短程空空导弹都属此类。它们采用激光近炸引信,并具备前向(后向)发射、攻击尾随目标的能力。而新一代中远程空空导弹具备发射后不管、多目标攻击能力及较强的机动性和抗电子干扰能力。美国的 AIM-120C罗斯的P-77,PBBAE,英国的 BVRAAM 视空空导弹均属世界先进水平。其中 PBB-AE 动性高转考速率达150°/s,对雷达反射截面积Sm目标的最大探测距离达70km,射程为0.3km 110km。
二是具有攻击预警机能力。远程、超远程空空导弹,如俄罗斯的 PBB-AE-PD远程空空导弹最大射程可达160km,可攻击巡航导弹和预警飞机。三是兼具近程格斗和中远程拦裁双重功能。未来美国的双射程空空导弹,将具有 180“角离轴发射能力。远程迎面拦截距离达 185km,近程格斗距离460km,并能在9km,3km,93km 处迎面拦截目标。此外,法国的麦卡空空导弹可根据远程、中程或近程作战任务,选用不同的战斗方式、雷达导引头和红外导引头,是一种多用途空空导弹。
防空与反导导弹
防空与反弹道导弹导弹是从地面或舰上发射,攻击空中飞机、直升机无人机、弹道导弹或巡航导弹目标的导弹。防空导弹已形成中高空中远程、中低空中近程、低空近程和弹炮、弹枪结合便携式四大类。
1)利用防空与反导导弹,军事强国将保持和完善多层次全空域、灵巧的防空体系,而弱国也将因此而拥有较先进的防空反导能力。防空导弹具有防空反导双重功能,既能对付导弹这一主要威胁又是反飞机的有效手段。防空反导导弹采用垂直发射方式,将普遍具备全方位攻击能力;采用主动相控阵雷达,探测器乃至全系统一体化,以提高系统的作战效能:采用多模制导系统,导弹将更加精确:采用模块化、通用化技术,根据不同需要,配套不同的助推器、火控雷达和软件,形成不同类型的武器系统。
2)利用防空与反弹道导弹导弹,军事强国将建成战区弹道防御系统,导弹攻防对抗目趋激烈。美国动能拦截弹为核心的多层、高性能、点面防御结合的战区导弹防御系统,主要用于防御射程在3500km以下的战区弹道导弹的攻击。其中低层防向系统有MIM-104防空导弹、标准2-4A 导弹,可拦截30km 以下大气层内目标,高层防御系统有萨德(THAND)和箭式导弹,可拦截30km 以及大气层内外目标。俄罗斯的 C-300PMU2 战术反导系统具有反飞机、反战略燃航导弹、反弹道导弹及其它空地导弹的能力。最大射程 200km,弹头质量 180kg,每个弹头碎片的摧毁能量为 40kJ,能有效拦截雷达反射面积为0.002m的战术导弹。可以预料,随着反战术导弹技术向日本印度等国家和地区的扩散,将加剧该地区的不稳定性。
3)利用防空与反导导弹,军事强国将建成先进的天基防空反导预警系统。面对导弹攻击的预警系统时间越来越短、面防御更加困难的局面,美国将采用天基红外系统(SBIRS),缩短面防武器预警时间,实现主动拦截,并使防区比目前扩大3-5倍。
空地导弹
空地导弹是指从空中发射、攻击地面目标的导弹。按攻击目标的类型,可分为空地导弹、反辐射导弹和反坦克导弹等。
1)反射导弹将为压制对方空的要手段。除了 JSOW,AGM-130,AGM-142 等防区外空对地导弹外,反辐射导弹仍将起重要作用。美国未来的反辐射导弹除了哈 Block 6型高速反辐射导弹外,还将出现哈姆 Block 7 高速反辐射导弹,这一代导弹将采用冲压喷气主发动机,飞行速度可达Ma=6,射程可达180km,导弹无弹真,可装置于F-22 战斗机机舱内。它采用高灵敏度、高分率雷达寻的器和红外寻的器,当敌雷达关机时仍然对其精确打击。德法合研的阿拉米斯(ARAMIS)反辆射导弹采用被动雷达和红外成像双模寻的器和冲压火箭发动机,具有精度高、抗干扰能力强、横向破坏小的优点。
2)钻地弹、高超声速导弹将成为地下深、加固目标的克星。如美国GBU-27/28激光制导侵彻炸弹24,GBU-28 都具有攻击深装地下加周目标和在加周目标掩体中目标的能力。GBU-28 能穿透6m 厚的混结构。将来美国的 AGM-130,AGM-142JASSM 及 JSOW 防区外空对地弹药,GGBU-8,JDAM系列制导炸弹及新型巡航导弹采用MEHTF多重硬目标引信之后,其钻地深度可达15m。
3)空中坦克将具有一次攻击多目标杀伤能力。具有发射后不管能力的反坦克弹药将成为摧毁姐克的骨干武器。新一代反姐克导弹将采用双谁体串联式空心装药战斗部,采用半主动激光毫米波雷达或被动红外成像制导系统,美国的 AH-64DAH-64武装直升机直升机,带有长弓火控偶达和AGM-114海尔法导弹。英格兰长弓火控雷达能及时探测256个地面目标,优选 16 个目标。海尔导弹采用惯性 + 毫米波雷达制导。模拟演示中,两架 AH-64D 直开机在前三次作战中共排毁对方 17 座多管火炮,11辆步兵战车,6辆坦克,4座高射炮系统,3 个达设备及2辆轮式车。
反舰导弹
反舰导弹包括空舰、规舰和潜舰导弹,随着导弹技术的发展,反舰导弹将向隐身、高速、高机动性发展,规规导弹将具有远程超视距攻击和对沿海、对陆上目标进行攻击的能力。超声速反舰导弹。
该型导弹将减少防御方可用的反应时间、减少目标运动对导弹精度的影响,它可利用高速动能杀伤目标,从而减小弹头尺寸。一枚度为 Ma=2.2,弹头质量200kg 的超声速导弹总描能量近5 000kJ,与一枚速度为 Ma = 0.8弹头质量400kg的亚声速导弹相当。当前,美、英、法、德、南非日本以色列等国都在发展这类导弹的关键技术。
远程舰舰导弹。
该型导弹除对海上目标具有攻击能力外,同时具备对陆上攻击目标能力。未来海战将强调对沿海、对陆上目标的超视距攻击能力。美国的 RGM84 捕鲸叉导弹的第直批,被称为“穷人的战务巡航导弹”。它采用环形激光陀螺和 GEMIIIGP无线电接收机一体化装置,具有对陆上目标进行无雷达制导攻击能力,射程 124km,率误为 10m -12m。美国 SLAM-ER 采用 GPS 及红外的系统,具有极高精度,射程278km面 SLAM-ER型采用 GPS/惯性制导系统,可带斯基特、BAT 等灵巧或智能反装甲子炸弹,用于攻击陆()上目和甲目标。
隐身反舰导弹。
瑞典的 RBS 15 MK3 合特塞奥反规导弹都具有较好的隐身性能。前者射程200km,后者采用 K 波段雷达和红外成像导的器射程超过 150km能反舰、反上设。采用一体化的 GPS 无线电接收机和数据,具有末端机动及再攻击能力。
精确制导弹药
精确制导弹药根据不同的作用原理可分为2种:
(1)装有寻的制导装置的称为末制导弹药,如制导炮弹、制导炸药、制导地雷等;
(2)装有敏感器的称为末端敏感弹药药,因为敏感器不能控制弹药的飞行弹道,所以末敏弹本不属于制导武器,但因其敏感器能在飞行末段通过与战斗部的巧妙配合,使之达到很高的命中精度,所以习惯上也把末敏弹药归为精确制导武器一类。这两种弹药自身均无动力装置,需借助大炮、飞机投掷。
它们的主要区别在于导弹有动力装置,在飞向目标的过程中都由制导系统进行引导;而制导弹药没有动力装置,也 没有全程制导装置,仅有在飞行末段起作用的寻的装置或敏感器。
技术特点
相关技术
微型精密惯性陀螺技术
惯性技术的发展表明:从传统的机械转子型陀螺向固态陀螺仪(激光、光纤和半球谐振陀螺仪)转移,并进一步向以半导体硅为基本材料的微机械振动陀螺发展;从框架式平台系统向捷联系统转移;从纯惯性捷联系统向以惯性系统为基础的多体制导航组合系统发展,成为今后惯性技术发展的总趋势。在中高精度姿态方位参考系统(AHRS)和捷联式惯导系统(SINS)中,光纤陀螺仪和激光陀
螺仪占有重要位置。随着光纤通信技术和光纤传感技术的发展,传统的机电式陀螺仪将被激光陀螺仪所取代,光纤陀螺仪又将取代激光陀螺仪,光纤陀螺仪(干涉型)是用于惯性制导和导航的关键技术。
微型制导炸弹技术
美国目前正在发展一项微型精确制导弹药技术,旨在将一种约114kg的炸弹装入隐形飞机内。这种炸弹大约与 908kg炸弹具有同等毁伤力,而飞机的运载负荷却降低 70%-80%美国研制的微型炸弹的直径为 152mm长度 1.8m,采用激光雷达寻的头。该项目所涉及的关键技术是高威力炸药GPS 抗干扰装置以及激光雷达末制导技术。
硬目标侵彻技术
硬目标侵彻技术涉及引信、战斗部和装药。主要采用如下关键技术:用高强度、高韧性重金属做侵彻弹体;用高能量、高密度炸药做侵彻战斗部装药,用这种炸药装填的战斗部能够承受弹丸侵彻硬目标时高冲击载荷的作用。反硬目标引信为可编程引信,它可以在飞行中设定,既能承受碰撞,又能在最佳位置上起爆战斗部。多介质硬目标引信可对16 层介质进行计数,总侵彻行程达78m。
多模复合寻的制导技术
多模制导可以充分发挥各频段或各制导体制的优势,互相弥补不足,极大地提高作战效能和武器的命中率。多模导引头可由不同机理的传感器组合而成,如光学的(红外、紫外、可见光激光等)与射频的(微波、毫米波)或 GPS无线电接收机 +惯导装置的等,也可由同一机理的不同频谱或不同制导体制(主动、半主动或被动)的传感器组合而成。目前主要的制导模式有光学多模制导、射频= 红外多模制导和毫米波= 红外多模制导几种形式。双模寻的复合制导技术已日趋成熟,各国正在积极研制三模复合寻的制导技术,例如日本已着手研制对空导弹用的微波/毫米波/红外三模寻的头,这种导弹具有更高的命中精度、更强的抗干扰能力。
超声速燃料发动机技术
以超燃冲压喷气发动机为动力的巡航导弹的速度可达到音速的6-8倍,这将大大提高对移动目标、加固设施和地下设施的攻击能力。目前,美国正在研制超声速燃料冲压发动机,这种发动机将使用吸热性的碳氢燃料,该燃料能够释放出氢气,可将高超声速导弹速度从 Ma=8提高到 Ma=10。
新概念无弹翼自适应超声速导弹技术
这种导弹主要采用了一种自适应灵巧材料或自适应灵巧结构。所谓自适应灵巧材料是一种压电材料,它是一种在其表面施加电压后会自动膨胀或压缩的复合材料。在无弹翼自适应导弹中,可在弹内设置两对正交压电陶瓷“腱”或万向节,从而使弹体随意弯曲或旋转,以此来控制导弹的飞行。
合成孔径雷达制导技术
合成孔径雷达(SAR)是一种以多普勒波束变锐和脉冲压缩技术为基础的高分辨率成像探测器。它利用导弹的前进运动,通过对信号进行存贮和专门处理,便可实现由长度不大的天线构成一个有效的长度很大的天线,从而获得良好的方位分辩力。SAR导引头具有全天候工作、有效作用距离远、成像、高分辨率和制导精度高的优点,是反舰导弹的一种很有前途的导引头。
惯性导航和全球定位系统一体化技术
美国正在研究嵌入式 INS/GPS 一体化技术,即将INS和GPS作为一个整体装入导弹系统,这种一体化 INS/GPS具有更好的抗干扰性能,质量轻、体积小,适于导弹安装。为满足作战需求,目前国外主要是通过集成化生产和成品率的提高以及新的采购体系达到降低武器生产成本、提高武器可靠性之目的。例如,联合直接攻击弹药、风力校正弹药布撒器和GPS 辅助弹药均属准制导武器,命中精度分别为13m,26m和6m。它们采用 INS/GPS 即达到了所需要求。因此,占有相当比例的准制导武器与有限的精确制导武器将在未来战场并存。
系统特点
命中精度高
迄今为止,精确制导武器的射击命中率一般都在50%徘徊,有的武器可以达到了80%。导弹激光制导导弹的CEP在15m,“BGM-109巡航导弹”式巡航导弹在改进后的命中圆周率误差(CEP)达到了3m,第四代远程战术空对地导弹的命中精度甚至达到了1~3m。美国军队研制出来的激光制导子弹甚至可以精确命中1000m以外的目标。
杀伤威力大
过去的战争中,军队完成摧毁指定敌方综合设施就需要对该设施进行大规模的地毯式轰炸。而使用精确制导武器后,军方只需要瞄准所需要打击的指定目标,用一枚制导炸弹或者制导子弹就可以完成任务。美国海军一项研究报告中表明:攻击机场、武器库、工厂等固定目标,投掷精确制导武器与非制导武器的数量比为1:10,而攻击装甲、火箭发射器、坦克等移动目标,需要投掷精确制导武器和非制导武器的数量比例约为1:20,对大多数目标而言,一枚精确制导武器相当于35枚左右的非制导武器的效果。
可远程打击
与非制导武器相比,精确制导武器的最大优势就在于对“射程-精度”概念的重新定义。非制导武器会随着射程的增加而降低其打击精度,而精确制导武器则不会受到射程的影响。
系统组成复杂
每种精确制导武器都是由比较复杂的控制制导系统组成的,这就对每个制导武器的技术保障要求非常高,并且如果制导武器的任何一个部分出现故障或者运行过程中某一个环节配合出现差错,都将影响武器效能的发挥。
总体效能高
精确制导武器虽然成本很高,但由于具有较高的命中率,所以通常用于攻击价值高的重要目标。例如在海湾战争中,美国在1000km以外向伊拉克发射大量BGM-109巡航导弹,精确的摧毁了严防于巴格达的高价值目标,使得伊军基本丧失作战能力。精确制导武器的总体性能远远优于普通轰炸机群的常规空袭。
系统易干扰
现代精确制导武器的抗干扰能力在不断的提高,但是任何一种精确制导武器的抗干扰手段都是有限的,不可能对所有的干扰都进行有效的抵抗,对于一种新型武器而言,只要对手掌握了它的主要技术参数,就可以对其进行干扰,从而有效的使其作战效能大打折扣。
环境影响大
不管是激光制导武器还是红外制导武器,都存在着全天候作战能力差的问题,它们易受烟雾、水雾的影 响,尤其是阴雨多云等不良气候,其系统的作用距离将会大大缩短,甚至难以正常工作。
实战应用
作为信息技术革命的产物,精确制导武器在1972 年的越南战场首次亮相,以其射远、精度高、威力大、作战效能高而名扬天下。尤其是在世纪之交的科索沃战争、伊拉克战争中,美军更是利用包括激光制导炸弹、巡航导弹和反辐射导弹在内的各种精确制导武器,攻击对方指挥机关、CI系统、防空设施和地下掩体等作战重心,取得近乎零伤亡的作战效果,受到世人瞩目。据专家预测,在未来信息化战争中,精确制导武器所占份额将高达75%,精确制导武器已成为各国首要发展和采购的武器。
纵深精确打击是精确制导武器、作战平台和信息系统的有机结合,具有威慑和实战的双重作用。利用该概念可摧毁或瘫痪敌方社会经济活动和军事行动。该作战概念打破前方和后方的界限,威胁和挑战战略基地、指挥中心、战略纵深建设。精确制导武器能减少攻击者伤亡和损失,如使用F-117飞机和精确制导武器,伤亡率大降低。精确制导武器能为决策者提供军事行动方案,减少双方损失和附带破坏,造成敌人恐惧心理,瘫痪士气。决策者可将精确打击与外交活动结合,有区别地精确袭击特定目标,作为强大的威慑武器。精确制导弹药虽然贵,但总弹药数量减少,如一枚精确制导武器等于35枚非制导武器效果。因此,从综合因素考虑,精确制导武器在经济上是合算的、承受得起的
各国精确制导武器现状
相关条约
基本原则
为了达到胜利的目的,参加战争的国家有可能竭力将本国所拥有的高、精、尖新式武器投入战场进行较量,将战场作为他们新式武器和新作战方法的试验场,战争因此具有高度的破坏性和残酷性。为此,国际社会通过了一系列限制、规范作战方式的规则,并逐步形成了公认的战争法原则。精确制导武器的大量使用,有利于战争法基本原则的遵守,在一定程度上能缓和“满足军事必要”与“实现人道要求”的矛盾。
区分原则
1977年日内瓦第一议定书规定,禁止不以特定军事目标为对象的攻击,禁止使用不能以特定军事目标为对象的作战方法或手段,禁止使用其效果不加以限制的作战方法或手段。从作战功能看,相对而言,精确打击可以直接命中关键目标,达成“点穴”制敌的效能,使作战行动遵循战争法的区分原则有了技术上的保证,能够确保准确击中敌方军事目标,防止不分皂白的攻击。一般来说,精确制导武器使用得越广泛,精确打击能力越强,攻击者就越有能力也越有责任区分军事目标和民用目标、军用物体和民用物体、平民和战斗员,避免不分皂白的攻击。比如,1991年1月18日,美国军队的两架A一6E和一架A一7E攻击机从“肯尼迪”号航母上起飞,领受的作战任务是用“斯拉姆”远程空对地导弹摧毁伊拉克的一座水电站。要求只许摧毁发电厂机组,不许炸毁大坝,以免造成水灾。第一架A“E用斯拉姆导弹在厂房顶上炸出了一个约10米直径的大圆洞。大约过了2分钟,A一7E又发射一枚“斯拉姆”导弹,它精确地穿过大洞,从内部炸毁了发电机组,大坝却完好无损。12伊拉克战争中,美英军队使用的精确制导炸弹超过90%。从开战12天的情况来看,美空军各型飞机投放的全部是精确制导炸弹。四美国总统布什曾发表讲话说,打击目标是经过选择的,美英联军将尽力避免伤害平民百姓。美军中央司令部新闻发言人布鲁克斯,在每次新闻发布会上都运用录像手段,对攻击目标轰炸效果进行前后对照,以说明其严格遵守了战争法的区分原则。
人道主义原则
从理论上讲,武器的命中精度提高1倍,其对目标的毁伤力将提高到原来的4倍。因此,以最小的破坏达成最大的效果成为现代战争追逐的一个目标。以精确制导武器为主要手段,只对敌方重要目标的重要部位实施瘫痪性打击的精确作战方法,较好地避免了对环境的损害和伤及无辜,既满足了精确打击目标以达成作战目的的军事需要,又减少了对平民和民用物体造成的附带损害。同时,精确制导技术的发展,使打击可以从远离敌方的阵地发射武器,实施“防区外”非接触作战,能够有效地保存自己。1999年,北大西洋公约组织科索沃进行的70天空中打击中,炸死的南斯拉夫联盟共和国平民不到500人。而在1943年7月,盟国对德国汉堡进行的三天空袭中,被炸死的平民达4.46万人。f4伊拉克战争中,美国“点穴式”的作战方法,不管是相对于传统的直面撕杀,还是地毯式轰炸或大面积毁伤性武器,它都要文明得多,可以准确地击中目标,对敌方军事人员产生震慑效应而不至于殃及无辜,从而控制附带损伤。可见,精确制导武器的发展从整体上增加了人类对战争的控制能力,这种控制能力贯穿战争全过程,特别是对战争后果的预见,包括对作战人员伤亡、平民伤亡、经济损失、政治损失等的预计,可以使人类在发动战争之前更加谨慎,在战争进行过程中更加注意避免自然环境和社会文明环境的破坏。这表明,精确制导武器为保护人类赖以生存的自然环境和社会文明环境提供了可能。美国曾竭力散布伊拉克战争创造了人类历史上“用精确制导武器避免人道主义灾难”的神话。
发展趋势
随着微电子技术、计算机技术、自动控制技术、材料科学等一批高新技术的迅速发展,精确制导武器也以惊人的速度不断的飞速发展。对于现在越来越恶劣的作战环境来说,制导武器的要求能无视外围环境影响、全天候的实现精确打击。
射程的提高
武器发射平台生存能力提高的方法是增大精确制导武器的射程,这就使得防区外作战显得格外的重要。为了适应未来高技术局部战争、防空系统的需要,将3500km的作战纵深纳入防区以内也是合情合理的。例如美国“联合空地防区外导弹”AGM-158的射程为450km,“增强反应防区外对陆攻击导弹”AGM-84H的射程为275km;英国的CASOM的射程为250~500km;德国的“金牛座”的射程为350km等,都可满足这一指标要求。
制导精度的提高
影响打击准确率的关键因素就是武器的制导精度。因此升级武器的最好方法就是不断提高武器的制导精度。迄今为止,大部分制导武器已经采用了GPS/INS进行途中制导,这使得武器可以适应全天候、昼夜作战。总体而言,军用GPS的制导精度为9~12km,不受天气和战场条件的影响。若制导系统采用差分GPS系统,涉及精度还可以进一步提高。
打击隐形化
精确制导武器的隐形化不但可以有效的提高发射平台的生存能力,而且可以提高突防能力。在抑制红外辐射,同时减少精确制导武器的雷达散射截面积后,制导武器的可探概率大大减小,同时武器的攻击和突防能力会大大增强。
多用化
采用“一种负载多个平台”或者“一种平台多个负载”的模式,可以使得制导武器提高用途,使其可以与相应的飞机、军舰等运载平台实现综合作战,形成了可靠的攻防体系。
超音速化
精确制导武器可打击远距离目标的前提是缩短武器在空中的飞行时间。目前,美国海军要求的导弹飞行时间不超过15min,最理想的是在8min内飞行1000m左右,否则等导弹飞到目标位置时候,目标已经远离该位置,所以超音速制导武器发展是大势所趋。利用冲压喷气发动机超燃冲压发动机的超音速导弹可以有效的命中移动目标。
参考资料
..2023-12-25
..2023-12-24
..2023-12-25
..2023-12-25
..2023-12-25
..2023-12-24
..2023-12-24
..2023-12-24
..2023-12-24
..2023-12-25
..2023-12-24
..2023-12-24
..2023-12-24
普京夸赞这种武器.小央视频-抖音视频.2024-01-17
..2023-12-24
目录
概述
发展历史
制导方式
寻的制导
惯性制导
匹配制导
遥控制导
导航定位系统制导
复合制导
相关分类
导弹
地地战术弹道导弹
巡航导弹
防区外发射空对面武器
空空导弹
防空与反导导弹
空地导弹
反舰导弹
远程舰舰导弹。
隐身反舰导弹。
精确制导弹药
技术特点
相关技术
微型精密惯性陀螺技术
微型制导炸弹技术
硬目标侵彻技术
多模复合寻的制导技术
超声速燃料发动机技术
新概念无弹翼自适应超声速导弹技术
合成孔径雷达制导技术
惯性导航和全球定位系统一体化技术
系统特点
命中精度高
杀伤威力大
可远程打击
系统组成复杂
总体效能高
系统易干扰
环境影响大
实战应用
各国精确制导武器现状
相关条约
基本原则
区分原则
人道主义原则
发展趋势
射程的提高
制导精度的提高
打击隐形化
多用化
超音速化
参考资料