国外激光半主动寻的制导武器的发展*

鲍海阁

(海军驻锦州地区军事代表室 锦州 121000)

1 引言

激光半主动寻的制导武器系统一般由弹体(如导弹、炸弹、炮弹等)、弹体的载体(如飞机、坦克、舰船等)和激光目标指示器三部分组成。当执行战斗任务时,安装有激光照射源的载体在空中或地面向攻击目标发射激光束,当安装在导弹上的导引头捕获到从目标反射回来的激光束后,就直奔目标而去并将其摧毁。本文就激光制导武器、发展动向、发展分析等,作进一步的研究和探讨[1]。

2 制导武器

激光半主动寻的制导武器,主要包括:激光制导炸弹、激光制导导弹、激光制导炮弹等[2]。

2.1 激光制导炸弹

现有的激光制导炸弹一般都采用半主动寻的制导方式,例如,美国的宝石路炸弹;法国的马特拉系列激光制导炸弹以及俄罗斯空军的 KAB-1500L-F激光制导炸弹等。

1)美国。美国的宝石路系列激光制导炸弹,是在MK80系列标准炸弹基础上加装激光制导系统和弹翼而发展成的一种精确打击武器,已发展了三代。

宝石路Ⅰ。有3种型号(1967年装备)GBU-10B 、GBU-10A/B 、GBU-12A/B 。

宝石路Ⅱ。有7种型号(1975年研制,1977年生 产)GBU10C/B、GBU-10D/B、GBU-12B/B、GBU-12C/B 、GBU-16B 、GBU-17B 、MK13/18 。

宝石路Ⅲ。有4种型号(1980年研制,1983年生产)BGU-22/B 、GBU-24B、BGU-27B、GBU-28。

GBU-28属于美国“宝石路”Ⅲ激光制导炸弹系列。弹体分为3大部分—制导舱、战斗部舱、尾舱。其中,制导舱主要由激光导引头、探测器、计算机等组成。它和尾舱中的控制尾翼一起,共同控制炸弹命中目标。GBU-28全重达2.3t,最大直径约440mm,长约5.84m,炸弹内装填了306kg高爆炸药。

GBU-28有智能化的引信。引信的核心部件是微型固态加速计。该加速计可随时将炸弹钻地过程中的有关数值与内装程序进行比较,以确定钻地深度。当炸弹碰到地下掩体时,会自动记录穿过的掩体层数,直到到达指定掩体层后才会爆炸。GBU-28能钻入地下6m深的加固混凝土建筑物或30m深的地下土层。

2)法国。250kg/400kg/1000kg激光制导炸弹是由马特拉公司与汤姆逊-CSF公司联合研制的,以满足法国空军的现代战术攻击飞机实施精确空地轰炸要求。与美国的宝石路系列激光制导炸弹一样,也是由现役常规低阻爆破炸弹加装激光导引头和气动力控制部件构成。该类新型航空炸弹极大地提高了常规航空炸弹在现代常规战争中实施战略、战术空地攻击的效能。

该系列激光制导炸弹,现有3种口径、4种型号。第1个发展的型号是口径400kg激光制导炸弹,1980年完成研制,1985年开始进入法国空军服役。第2个发展的型号是口径1000kg激光制导炸弹,称之为“阿科尔”(Arcole),1990年初完成飞行试验,1992年开始进入法国空军服役。第3/4个发展的型号是口径250kgGP和400kgPE激光制导炸弹。

这3种口径、4种型号的激光制导炸弹均采用半主动激光制导体制,因而,在整个攻击过程中需要本机/他机/地面的激光照射器持续照射目标。在作战使用上,使承担激光照射任务的本机/他机的机动性受到一定程度的限制,在制空权无保障的条件下降低了作战飞机的生存力。同时,由于主动激光制导技术远未发展到能够实用的地步,而诸如红外成象和毫米波雷达等先进制导技术日趋成熟,新兴的捷联惯导(INS)/全球定位系统(GPS)组合式中制导技术正为新一代空地导弹和制导炸弹所采用。

3)俄罗斯。俄罗斯空军主要装备的激光制导炸弹为KAB-500L型。该弹是由尼古拉◦普里瓦洛夫主设计师领导下的设计集体研制出的,后来在现任主设计师鲍利斯◦梅尔察洛夫的领导下,制造并改进所有型号的可控式(可调校式)航空炸弹。该炸弹投放高度为500～5000m,由风标式激光半主动导引头、电引爆装置、控制系统部件、战斗部、涡轮发电机、引信、舵面传动装置及弹载自动部件组成。

在风标式激光半主动自寻的导引头中,有目标方位坐标仪固定在头部壳体的万向支架上,还有一台电子计算机装在弹体的锥体内。在能见距离10km时捕获目标的距离为5～7km,抗干扰能力由信号时间选通和所用功率选通来保证。信号的短时损失不影响下一步的导引动作。

控制系统部件包括自动驾驶仪和4个舵面传动装置。传动装置利用涡轮发生器排出的热燃气进行工作。控制系统部件按倾斜角、俯仰角和航向角使炸弹稳定,并按头部发出的信号进行控制。在自主飞行中,炸弹可按自动驾驶仪的指令由位于安定面内的4个气动力舵来控制。炸弹运动轨迹以计算投弹点为起点的弹道算法算出。而投弹点则由载机瞄准导航综合系统算出。

俄罗斯“地区”联合企业还研制了1500kg的可控式航空炸弹,即 KAB-1500系列。它有数种型号,既可使用激光制导系统,也可使用电视制导系统,而且战斗部的型号也有所不同,是一种威力更大的制导炸弹。

KAB-1500L-PR制导炸弹主要用于摧毁地面(水上)小型目标,特别是加固良好和地下深层的目标,如钢筋混凝土结构掩体和指挥所等。这种炸弹全重为1500kg,战斗部重1100kg,长4.6m,命中精度为7m。该炸弹可穿入地下10～20m,或穿透厚达2m的钢筋混凝土结构掩体。KAB-1500KR型炸弹采用电视制导,可以“发射后不管”。KAB-1500L-F则拥有重达1180kg的爆破杀伤战斗部。

KAB-500系列炸弹的载机可以是前线航空兵的飞机,如苏-24、苏-25和苏-39,苏-27、苏-34、米格-29等,也可以是轰炸机。但重量较大的KAB-1500系列一般都由轰炸机携带。在车臣战争期间,俄罗斯空军的飞机不止一次地使用了航空制导炸弹,主要是KAB-500系列的制导炸弹。

2.2 激光制导导弹

1)“海尔法”导弹。海尔法导弹又叫狱火导弹,它是由美国洛克威尔国际公司研制,最初是为美国陆军研制的一种直升机发射后不管的反坦克导弹。后来,海军陆战队也采用了此导弹。

“海尔法”是属第三代反坦克导弹,它能摧毁重型坦克、厚装甲目标,用来代替“陶”反坦克导弹。

随着“海尔法”的研制发展,它不仅能从直升机上发射,也能从陆地车辆上发射。现在亦能从舰上发射,攻击舰艇,使“海尔法”成为一种舰舰导弹。作为空地导弹使用时,“海尔法”的军用编号为AGM-ll4A;作为舰舰导弹使用时,它的军用编号为AGM-ll4B。“海尔法”还能作为岸防导弹用,使它成为岸舰导弹。所以“海尔法”是一种能从海、陆、空中发射的、攻击海上或陆地上带有装甲机动目标的导弹。它已被美国海军、海军陆战队、陆军采用。海军的AH-1直升机、海军陆战队的AH-64A都装备此导弹。装备舰艇时,一般都装在中小舰艇上。

2)“小牛”导弹。“小牛”空对地导弹(AGM-65 Maverick)是由美国休斯公司和雷锡恩公司研制的一种防区外发射的空地导弹武器,它可精确打击点状目标。该弹有7种改型,分别为“小牛”A型、B型、C 型 、D型 、E 型 、F型 、G 型,其代号为 AGM-65。该弹的弹体为圆柱型,4个三角形弹翼与舵呈X型配置,动力装置为双推力单级固体火箭发动机,弹长2.64m,射程24km,巡航速度略超过音速。

这种导弹被装备在美国空军、海军、海军陆战队及其它北约国家的多种战机上。它要求飞行员在发射导弹前目视捕获和锁定目标。幼畜导弹长2.5m,由固体火箭发动机提供动力,通过长弦三角翼和尾舵进行机动,采用光电、红外成像和激光红外寻的制导系统,能够捕获22km外的目标。幼畜导弹在弹体中部装重57kg的战斗部,由触发引信引爆。对付较大的硬目标,则采用重136kg的战斗部,带延迟引信穿头。

“小牛”各型的主要区别在于导引头和战斗部不同。其中,AGM-65A/B采用电视制导;AGM-65D/F/G采用红外成像制导,可以昼夜使用;AGM-65C/E采用半主动式激光制导,它们必须利用地面通用激光设备或机载激光系统进行激光指示。AGM-65A/B装有56.75kg的聚能装药射流与56.75kg的爆破战斗部,而AGM-65E/F/G装有136.2kg高能炸药爆破杀伤战斗部。聚能装药射流与爆破战斗部主要用于攻击装甲车辆和其它的加固目标。

3)“AS.30L”导弹。AS◦30L是法国航空航天公司和汤姆逊.CSF公司在AS◦30的基础上联合研制的一种激光制导的空对地导弹,其目的是克服无线电指令制导的AS◦30导弹对载机机动所强加的限制。

2.3 激光制导炮弹

1)美国研制的“铜斑蛇”,由155mm榴弹炮发射,采用激光半主动寻的制导方式,是世界上最早的末制导炮弹,主要用于攻击集群坦克或装甲目标。全套武器系统由火炮、制导炮弹和激光指示器等组成。炮弹全长1.372m,弹径155mm,弹重62kg,战斗部为6.4kg。最大射程20km,最小射程4km,最大飞行速度每秒600m。全弹分为导引段、弹头段与控制段,控制段前后各有弹翼,可稳定弹体旋转(6～18转/s),并提供侧向机动效果。炮弹发射后,弹翼会以后掠20度自动弹出,弹道前段与普通炮弹一样靠惯性飞行。在激光指示器的作用下,炮弹前部的激光导引头接受从目标反射的激光信号,导引炮弹准确飞向攻击的目标。该制导炮弹命中概率达80%以上。北约的一个155mm榴弹炮连装备有六门炮,用“铜斑蛇”炮弹以每分钟6发的正常射速进行齐射时,能在4分钟内消灭将近一个装甲团的所有装甲车辆。如果用普通榴弹,即便数个炮兵连以火力急袭,也难以阻止同样规模的装甲部队。

2)俄罗斯研制的红土地2K25式炮弹系统是前苏联/俄罗斯研制并装备部队的第一种152mm激光末制导炮弹系统。该弹的主要任务是反坦克,也能对付其它目标,如火炮、防空武器以及坚固目标等。此外,该弹还具有有效的对海打击能力,该炮弹1984年装备前苏军。目前,俄罗斯已把这种炮弹的直径改进成155mm,命名为红土地-M,用北约的制式武器也能发射,并已移植到122mm、120mm径火炮和120mm、240mm迫击炮上,使俄罗斯野战火炮具备了发射激光半主动制导炮弹的能力,大大提高了作战效能。

3)以色列研制的“火球”炮弹,在2008年被列为以色列航空工业公司网络中心激光制导战概念的一个组成部分,当时这种弹药还处于发展阶段。被提为这一综合系统组成部分的其它武器包括“猎人3(Nimrod3)”。这是“猎人1”的远程替代型号。“猎人1”是该公司于20世纪80年代研发的一种射程为26km的惯性/半主动激光制导反坦克导弹。“猎人3”使用的是全球定位系统和一部半主动激光寻的器,这种设备来自于以色列航空工业公司的“拉哈特”激光制导(直升机或者坦克发射)导弹,发动机则来自于LAR160火箭。通过旋转,由鸭翼控制面来操控飞行,“猎人 3”射程可以达到50km,可以使用重达50kg的战斗部对付建筑物目标。它与LAR60多管火箭发射器兼容。

3 发展动向

1)洛克希德◦马丁公司获得1650万美元增强型“宝石路”激光制导训练弹生产合同。美国洛克希德◦马丁公司网站2009年6月29日报道:洛克希德◦马丁公司与美国海军签订了1650万美元增强型“宝石路”Ⅱ激光制导训练弹(E-LGT R)生产合同,这是2005年来该公司获得的第 4个ELGTR非定期/非定量合同,总值已超过1.14亿美元。按照合同,洛克希德◦马丁公司将在2010年期间完成产品交付,从而使该公司生产的“宝石路”激光制导训练弹(LGTR)总数达到5万枚以上。E-LGTR主要用于飞行员的训练,使之能熟练掌握这种武器的使用。E-LGT R可用于F-16、F/A-18、AV-8B战斗机和多种其他空中平台,从1992年开始到现在,洛克希德◦马丁公司生产的E-LGTR已超过82000枚。与采用实弹相比,其节省的费用超过13亿美元。“宝石路”是一种由美国空军主持研制的常规激光制导炸弹,目前装备美国空军和海军,并大量出口[3]。

2)美国、阿联酋完成“魔爪”激光制导火箭弹首次制导飞行试验。雷声公司2009年9月11日报道:美国雷声公司与阿联酋酋长先进投资公司近期完成了“魔爪”(TALON)激光制导火箭弹的首次制导飞行试验。首次试验共发射2枚“魔爪”火箭弹,它们都命中了宽度为1.5m的方形目标区域,精度超过射程分别为3.7km和5km的相应要求。

“魔爪”激光制导火箭弹是一种价格可承受、半主动激光制导与控制组件,可以直接安装到美国及境外客户现役70mm非制导火箭弹上,与现有机载及地面激光指示器兼容,而且不需要对火箭弹发射器做任何更改,填补了非制导火箭弹与制导重型反坦克导弹之间的重大能力空缺。

此次测试验证了用于70mm火箭弹的精确可靠的制导组件的研究方案,表明研制方能够在2010年生产该产品。“魔爪”激光制导火箭弹为作战人员提供了一种低附带毁伤的精确武器,可满足武装直升机及其他平台的关键需求。试验的成功完成也为接下来用AH-64D“阿帕奇-长弓”直升机进行实弹试射铺平了道路。

该研究项目是美国与酋长先进投资公司一项联合研究计划的一部分,其他内容还有2010年开始在美国及阿联酋生产“魔爪”激光制导箭弹的提议。“魔爪”将首先装备阿联酋陆军AH-64D型武装直升机。

3)雷声公司开始测试改进后的激光制导型“小牛”导弹。美国雷声公司2009年 9月 14日报道:雷声公司已经开始最新型激光制导“小牛”导弹AGM-65E2研制阶段的测试。激光制导型“小牛”导弹是一种指示攻击、空对地精确制导弹药,曾在最近的作战行动中广泛用于美国空军、海军及海军陆战队[4]。

AGM-65E2采用最新的数字式半主动激光传感器技术,可降低附带毁伤的风险,其载机可以用机载激光对目标进行指示,尤其适合城区作战和对付高速机动目标。由于精度高,且具备一定的防区外作用距离,美国军队及海湾用户可以用其打击多种目标。

4)美国陆军OH-58D直升机试射“魔爪”激光制导火箭弹。雷声公司2009年12月22日报道:美国陆军在航空多平台弹药演示项目中成功发射了2枚“魔爪”(TALON)激光制导火箭弹制导试验样弹。火箭弹从陆军OH-58D“基奥瓦勇士”直升机发射,成功命中了3.5km远处的目标。满足了美国防部先进精确杀伤武器系统Ⅱ(APKWSⅡ)项目的精度需求[5]。

雷声公司负责人表示,美国陆军曾于9月份提出需要一批能够从OH-58D“基奥瓦勇士”直升机发射的制导弹药。而“魔爪”火箭弹恰恰能够满足美军的作战需求,成为完全合格的激光制导火箭弹,在无需花费数千万美元的研发、评测与试验费用前提下,满足所有70mm制导火箭弹的能力需求。

“魔爪”激光制导火箭弹是一种价格可承受、半主动激光制导与控制组件,可以直接安装到70mm非制导火箭弹的前端。且飞机平台及发射器无需进行软硬件的升级或改进就能直接发射。该制导火箭弹由美国雷声公司与阿联酋酋长先进投资公司共同研发,弥补了反坦克导弹与非指导火箭弹之间关键的能力空白。

5)波音公司将为美国海军生产激光制导型“联合直接攻击弹药”。波音公司网站2010年3月2日报道:波音公司3月2日宣布,已经和美国海军签订了总额为1140万美元的激光制导型“联合直接攻击弹药”(Laser JDAM)生产合同,以满足美国海军所需的“直接攻击移动目标能力”(DAMTC)要求[6]。

按照合同,波音公司将生产23枚激光制导型“联合直接攻击弹药”用于试验和评估,并在2011年开始批量生产。DAMTC将使作战飞机具备攻击地面固定目标和快速机动目标的能力,为此美国海军希望采购11000枚激光制导型“联合直接攻击弹药”,合同总值约为9100万美元。

激光制导型“联合直接攻击弹药”在“联合直接攻击弹药”尾部制导套件的基础上加装了激光导引头,可截获和跟踪激光瞄准信号,从而增加武器的制导精度和抗干扰能力,更重要的是使武器具备了攻击机动目标的能力。

6)宝石路Ⅱ+激光制导炸弹完成飞行试验计划。美国太空战网站2010年2月23日报道:洛克希德◦马丁公司成功完成了宝石路Ⅱ+激光制导炸弹(LGB)质量鉴定飞行试验计划。宝石路Ⅱ+LGB采用了一个增强的激光制导装置,显著提高了现有宝石路ⅡLGB的作战精度。

宝石路Ⅱ+LGB飞行试验计划的最终任务包括在美国海军的中国湖试验场实现4枚GBU-10从2架美国海军的超级大黄蜂战机上发射。每枚GBU-10含有新型宝石路Ⅱ+MAU-209C/B计算机控制组件。这四枚GBU-10以及在先前任务中发射的两枚GBU-10演示验证了宝石路Ⅱ+武器系统的制导特性和改进的碰撞性能。

洛克希德◦马丁公司导弹与火控系统部相关负责人表示,该试验计划期间的性能演示验证确定了宝石路Ⅱ+的精确度和精确性。公司期望在后续飞行试验计划中实现同样的重大能力改进。

洛克希德◦马丁公司是宝石路ⅡLGB的合格供应商,宝石路Ⅱ LGB是宝石路ⅡMK-80系列LGB的三种型号之一,同时该公司也是宝石路Ⅱ增强型激光制导试验弹和双模激光制导炸弹的唯一供应商。

宝石路ⅡLGB制导套件提高了武器精度并降低了美军及盟军地面部队将重力武器转换到精确制导武器过程中的风险。每个制导套件包含一个计算机控制组件(作为前端制导系统)和一个弹翼组件(为武器后端增加稳定的弹翼)。

洛克希德◦马丁公司研制的LGB套件可装载在美国空军、海军和多数国家的可携带和发射LGB的飞机平台上。LGB套件可与现有的宝石路ⅡLGB后勤设施、设备、程序和机组人员行动完全兼容和互操作。

洛克希德◦马丁公司向美国空军、海军和国际用户交付了55000套LGB套件。激光制导炸弹广泛应用于伊拉克自由行动和国际军事行动。

7)美国将向巴基斯坦提供激光制导炸弹组件。印度政府网站2010年3月3日报道:美军将在3月向巴基斯坦交付1000套先进的激光制导炸弹组件,以帮助巴政府更加精确地打击塔利班武装分子。这1000套制导组件包括了700套洛克希德◦马丁公司研制的GBU-12和300套雷声公司研制的GBU-10“宝石路”激光制导组件。

此次军售表明,美国正在努力增进与巴方的军事合作,加深双边关系。美国也一直试图促使巴基斯坦对其境内的塔利班部队采取更强硬的措施。

美空军发言人格林表示,已经于2月向巴方交付了1000枚Mk-82炸弹,本月交付的制导组件将使得巴方能够运用先进的激光技术更精确地打击目标。美军还将在6月向巴方提供18架F-16战斗机。

4 发展分析

1)让激光主动寻的。主动寻的器是各类制导武器的追求目标,要实现主动寻的制导就必须把除发射架外的全部制导设备都装在导弹上,这一困难有赖于技术的进步才能解决。此外,激光自动目标识别也有待进一步突破,采用成像寻的器,能提高探测和判别多目标的能力,通过识别目标的要害部位,进行精确打击,实现智能寻的制导[7]。

2)增大作用距离。目前的激光半主动寻的制导作用距离一般在10km左右,在现代化武器作战的今天,这一距离是比较靠近敌人的,对激光发射的安全性很不利。因此,增大激光制导作用距离十分必要。

3)减小制导系统的体积和重量。由于制导系统是弹头的一部分,减小这一部分的体积和重量具有重要意义,它有利于提高制导武器的机动能力和作用距离,增大弹头的有效载荷,增强武器的杀伤力。

4)发展复合制导。多模式复合制导是在导弹飞行的各个阶段可同时采用两种或两种以上制导方式共同完成制导任务的先进技术。现代战争中,由于战场环境千变万化,激光制导炸弹极易受战场烟雾、云层和沙尘等因素影响,为提高武器系统的可靠性,减少失效概率,发展复合制导势在必行。

5 结语

随着半主动寻的制导武器的不断研制和开发,其制导精度越来越高、抗干扰能力越来越强,在未来现代化战争或局部战争中,适时运用激光制导武器,就能够准确地消灭敌人,达到保护自身目标的安全。

[1]彭可茂,申功璋,文传源.投放激光制导炸弹的战术研究[J]北京航空航天大学学报,2001(1):40～43

[2]于英杰,刘藻珍.某型激光导引头建模与仿真研究[J].系统仿真学报,2003(2):158～160

[3]洛克希德◦马丁公司获得1650万美元增强型“宝石路”激光制导训练弹生产合同[N].每日防务快讯,2009-7-14

[4]雷声公司开始测试改进后的激光制导型“小牛”导弹[N].每日防务快讯,2009-9-25

[5]美国陆军OH-58D直升机试射“魔爪”激光制导火箭弹[N].每日防务快讯,2010-1-13

[6]波音公司将为美国海军生产激光制导型“联合直接攻击弹药”,每日防务快讯,2010-3-11

[7]耿顺山.美国激光制导武器的发展现状与趋势[J].物理,2008(4):260～263