智能雷发展现状及关键技术*

李翰朋，宣兆龙

(陆军工程大学 弹药工程系，河北 石家庄 050003)

0 引言

智能雷是新概念弹药，在20世纪60年代开始出现[1]。首先是出现了利用声、振动、红外等技术探测目标的地雷。到了20世纪90年代，传感技术、计算机技术、人工智能与自动化技术蓬勃发展，复合型传感器在地雷中的应用得到实现，这使其不仅能探测目标，而且还能识别、跟踪目标[2]。随着EFP(explosively-formed projectile)战斗部的应用，使得地雷有了摧毁各类装甲目标的能力。

当今，世界各军事强国均把智能雷作为工程兵主站装备加以重点发展，着力提高其智能化与信息化水平，根据用途可分为反坦克装甲车辆智能雷和反武装直升机智能雷。

1 智能雷作用原理

反坦克智能雷与反直升机智能雷作战流程不同，但基本原理相似。一般主要由中央控制系统、发射装置与子弹药系统组成。

作用流程如下：当有目标在智能雷有效范围内出现时，控制系统内的敏感器系统就会感受到目标的噪声和振动识别目标，并为微波定位探测器供电，使其进入工作状态；微波定位探测器开始工作后，它会定位、跟踪目标，并计算攻击参数，向发射装置发出信号。发射装置接收控制系统发出的攻击方位角，激活发射热电池，解除伺服机构；在发射器转动到位后，点燃药盒，发射末敏子弹药。很多智能雷产品的末敏子弹药都是装备的末敏子弹，这里就以末敏子弹为例介绍。末敏子弹被发射后，激活弹上热电池，弹载计算机上电，延时解除安全起爆装置的电保险，起爆爆炸螺栓；打开降落伞，解除安全起爆装置的机械保险；末敏子弹在降落伞的带动下，过渡到稳态扫描状态，开始对地面进行螺旋扫描；在扫描过程中，复合敏感器对地面目标进行识别、定位，一旦识别目标就引爆EFP战斗部，从顶部攻击目标[3]；若下落到一定高度仍未发现目标，或者弹上热电池电压低于一定值后末敏子弹自毁。

由此可以看出智能雷已经不再是静止、被动防御武器，而成为攻防兼备的作战武器。

2 反坦克智能雷

现代战争中，坦克装甲车辆仍是地面战场上的主战装备[4-5]。随着坦克防护能力的提高、进攻能力的加强、行进速度的加快，如何对付大规模坦克装甲车辆的进攻仍是能否取得地面战场胜利的关键，基于此反坦克智能雷成为各国重要研究课题。

在反坦克智能雷的发展中，美国处于领先地位，其知名产品便是“大黄蜂”(XM-93)广域地雷(如图1所示)。美国陆军在1986年开始论证“广域弹药”的概念，1990年进行工程与设计生产，1999年曾因可靠性问题而暂停生产，最终在耗费了8亿美元并经过15年的研制时间后，于2001年1月29日美军第18空降军第20工兵旅接收了110个“大黄蜂”反坦克智能雷[6]。该雷呈圆柱形，直径188 mm，高度为330 mm，质量为35 lb(15.855 kg)。该雷采用声-震动-红外复合传感器，能在600 m远的距离内探测、识别和跟踪目标，当目标行进至100 m的范围内时，雷体头部对准目标，并向其上方发射带有降落伞的子弹，子弹通过内装的传感器计算攻击目标的最佳高度和位置，并用EFP战斗部主动攻击和摧毁目标。该雷可由人工、火炮、多用途布雷车辆系统布设，目前已装备美军。

德国ADW智能雷于2002年7月在法国国际防务展上展出了样机，外观和结构上与美国的XM-93式广域地雷类似，最大特点是其采用的SMArt末敏子弹药。该雷抛出子弹后，子弹药在旋转伞导引下，对地面以阿基米德螺旋线形式扫描[7]，一旦发现目标，即引爆EFP战斗部，攻击坦克顶甲。

俄罗斯研制并生产了一种TM-83反坦克侧甲雷(如图2所示)。该雷呈圆柱形，直径为250 mm，高为440 mm，质量为20.4 kg，如图2所示。其杀伤半径为50 m，战斗部能够侵彻100 mm的钢板。它可以通过一个可调整的框架，将其固定在指定的位置。该雷使用红外-震动传感系统，当有坦克行驶到附近时，由于产生震动，震动传感器开始识别、探测、跟踪目标，然后红外传感器寻找最佳机会来发出信号，引爆智能雷战斗部，形成EFP战斗部攻击目标，该雷使用寿命为30 d。

波兰制造商BZE Belma公司于2010年9月在波兰凯尔采举行的第18届国际防务工业展览会期间，展出最新研制的“尤卡”(MPBK-ZN)反坦克侧甲雷[8]，其具有声响和热传感器，可导引定向并使其爆炸成形弹丸战斗部攻击目标。另外，“尤卡”反坦克侧甲雷也可以一直处于休眠状态，直到接收到信号遥控起爆。

美国阿连特技术公司2011年6月开始为美国陆军研制代号为M4A1的多用途轻型攻击地雷(selectable lightweight attack munitions，SLAM)。它是一种小型多用途智能雷，采用了被动红外传感器和磁感应传感器，该智能雷主要用于攻击装甲车辆、飞机、轻型坦克和弹药库等。

目前，随着网络化概念与技术的发展，美国正在探索、研究一种未来型智能弹药系统IMS或称XM1100“蝎子”[9]。智能弹药系统主要由声-震-磁地面预警探测器、精确定位脉冲雷达、反装甲子弹药、反步兵子弹药和GPS定位/通信模块等组成，可以多种方式布设，能够自行组网、自动报告位置，自动接受作战指挥系统的控制，是一种无人值守的具有网络化控制功能的智能区域障碍武器[10]。2006年10月9～11日，在华盛顿会议中心举办的美国陆军协会(ASUA)年会暨展示会上，展示了IMS原理样机。2010年1月19日，德克斯特朗防御系统公司宣布该公司XM1100“蝎子”网络传感器与智能雷体系在新墨西哥州白沙导弹靶场成功完成一系列严酷苛刻试验。

3 典型反直升机智能雷

武装直升机可以在目前防空系统雷达盲区机动，因为它可以进行超低空甚至贴地飞行，这对地面防御作战造成了极大威胁[11]。为保障坦克和装甲车辆的战场生存能力，各国一直在寻找攻击武装直升机的有效手段，反直升机智能雷便是在这种背景下诞生的。为了保证己方直升机的安全，反直升机智能雷装有敌我识别系统，可以根据发动机频率判断敌我双方，让友方直升机顺利通过。目前俄罗斯和保加利亚在这方面的研究发展较为领先。

1996年5月28日在保加利亚的普罗迪夫举办的“海穆斯” 96装备展览会上，由保加利亚科学院研究制造的AHM-200型反直升机智能雷首次亮相，亮相后不久就装备保加利亚陆军。AHM-200智能雷壳体呈平行的凸圆形，宽700 mm，高400 mm，厚150 mm，全重35 kg，由三脚架支撑固定。有AHM-200-1和AHM-200-2 2种型号，均采用人工方式布设。每种型号战斗部均有2种方案，其中AHM-200-1型为单EFP和球形钢珠，AHM-200-2型为MEFP和方形钢块。前者攻击高度为100 m，后者攻击高度为200 m，它们的火力覆盖宽度为5 m，破片散射角为20°，采用声-压力敏感器系统探测目标。

当直升机飞至距其500 m以内时，声传感器就能够探测到其发出的特定声音。当声音信号强到一个特定值时，多普勒雷达启动并开始测量，同时压力传感器开始工作，其保险解除，处于待发状态，这时会出现2种情况：第1，如果声音信号减弱消逝，则表明直升机距其距离变远，智能雷恢复保险，重新开始监听；第2，压力传感器达到其预定值的压力变化值时，说明直升机已离智能雷很近并达到其有效攻击范围，此时智能雷立即起爆破片战斗部攻击目标。AHM-200型反直升机智能雷取得了很好反响，保加利亚先后又研制出如AHM-100，PMN-150，PMN-250等多种型号的反直升机智能雷。

俄罗斯研制的“旋律”(TEMP-20)反直升机智能雷(如图3所示)于2003年首次展出，是世界上第一个能在实战中攻击直升机的地雷。它的质量为12 kg，采用的是声-红外敏感器系统。当直升机与其距离在3 200 m内时，声音传感器能够从坦克装甲车辆发动机、爆炸等复杂声响条件下识别出其发动机发出的声音。当直升机距其1 000 m时，智能雷启动红外敏感器来跟踪、锁定目标，同时将发射装置转向目标方向，当目标进入其毁伤范围内，发射装置射出2 500 m/s的EFP战斗部，可将飞行高度200 m的直升机击毁。如果目标没有进入其杀伤范围，并飞行到与其距离超过1000m的范围，红外传感器关闭，智能雷重新进入等待目标的阶段。当超过3个月的使用期或电源电压降到工作电压以下时，智能雷自毁。“旋律”反直升机智能雷主要用于保护军用设施、封锁敌野战机场跑道以及阻止敌直升机开展扫雷作业等，它可以由人工或车辆布设。

4 关键技术

4.1 传感器技术

现役智能雷武器系统克服了传统地雷被动的作战模式，能够探测识别目标、主动跟踪并自寻的的击毁目标。智能雷被动与主动探测技术是其有效发挥作战效能的关键[12]，它的实现离不开各种传感器的应用，目前主要型号的智能雷系统及特性，如表1所示。由表1可见目前预警、探测搜索系统主要由声或声-震复合敏感器组成，二次寻的敏感器大多是红外敏感器。

目前战场环境复杂，各种电磁环境、烟雾环境都极有可能出现，并且目标种类较多，战场运动目标引起的地震动信号特征与地质特征、各种声音交织，还有各种无法预知的干扰信号源存在，这对敏感器系统探测目标是极大的挑战，所以单一的敏感器已经无法很好的满足目前的复杂战场环境。如红外探测器受烟尘影响较大，毫米波雷达探测器受大气和雨水影响较大，毫米波辐射计探测器则无法进行测距、测速，且受温度影响大[13]。复合探测体制可避免上述单一探测体制的弊端，因此如何将各种敏感器很好地复合在一起使用是未来智能雷实现全天候、多环境作战的主要发展方向。此外，随着各种隐身等伪装技术的出现，未来还需进一步研发新的高性能探测器件，探索新的更易于准确获取不同类型目标特征的传感器。在提高现有毫米波器件、红外器件、激光器件等性能并降低成本的同时，加强其他传感器器件的开发，提高探测器的抗干扰能力。

4.2 战斗部技术

为了能适应战场目标的多样化和目标防护能力的不断增强，必须要不断改进现有弹药的战斗部结构和探索发展新型战斗部，这样才能提高弹药对目标毁伤能力。由表1可见，当前大多智能雷使用的是EFP战斗部，对此提高其威力最直接的方法就是从战斗部的设计上着手[14]。

对于反坦克智能雷，设计战斗部时可以增大装药直径及采用新的药型罩材料。要增大战斗部装药直径，只有减薄弹体壁厚，并且对于智能雷没有较长的发射身管武器来说，这是极大的挑战，因此必须研制能够满足弹丸在高过载下发射强度的弹体材料与身管材料。随着新材料的研究，必定会出现满足这些要求的材料。

对于反直升智能雷战斗部，目前多数使用钢珠、预制破片等，较少使用MEFP。相比于钢珠，EFP威力更大、速度更快，对于目前更加灵活机动的直升机威胁更大，但是单枚EFP终点毁伤率不高，所以MEFP是反直升智能雷战斗部的新宠，并且随着新材料的出现，由于形成多枚EFP战斗部而导致的威力损失能够得到弥补。

表1 各国典型智能雷武器特性

4.3 布雷技术

对于智能雷来说，目前大多数采用人工方式布设，这很难满足现代战场瞬息万变的态势，并且也会消耗大量的人力资源。并且随着各种侦查手段的提升，预先布设的雷场很可能被发现并清除，这也降低了智能雷的作用效果。为了适应未来战场需要，智能雷应设计成能够通过车辆、火箭弹、飞机等途径布设[15]。

目前研究方向主要在以下几方面:一是提高智能雷的机动布设能力，目前很多智能雷仍是通过人工布设，在这方面，反直升机智能雷的机动布设技术是研究重点。二是加大远距离精确布雷技术的研究，由飞机、火炮布撒地雷，布雷距离很远也很迅速，但是布设精度较差，且受到天气等影响较大，所以如何保证能在各种天气、地形和作战时机将智能雷布撒在正确位置是研究重点。

4.4 智能雷场技术

目前大多数智能雷还处于单一作战的模式，虽然其防御范围、作战效能与战场生存能力较传统地雷有了极大提高，但它们相互之间没有通信联系，随着网络技术与无线通信技术的发展和运用，智能雷也会发展为由单独作用向多功能化、网络化与自修复化方向发展[16]，这样会使其作战效能、攻防范围和效果更进一步提高。

未来雷场区域内的每个智能雷能够互相联络，使整个雷场构成一个信息网络，彼此能够互相提供收集到的情报、战场信息，并协调攻击时机，经过计算智能优化处理，选择最佳作战方案，指挥智能雷作战，达到最大障碍、毁伤效能。并且未来智能雷场内的智能雷能够自动移动位置，可以根据相互之间交流的信息，使其移动到最合适的的位置，从而使雷场得到一个最合理的防御布局。智能雷场是未来智能雷的发展趋势，但有很多技术需要解决，比如无线传输可靠性与实时性、软硬件的可靠性、互相之间通信的可靠性等。

5 发展趋势

5.1 感应单元多功能化

随着传感器、信息处理等关键技术的发展及其在智能雷中的应用，未来智能雷感应单元对于目标的识别能力会越来越强，能够通过声、震动、红外、磁等多种特性信息确认不同种类目标，从而达到敌我识别与精确攻击的目的。并且除了具备识别目标之外，通过复合传感技术及信息处理技术，其感知单元还能够感知战场态势，从而实现智能雷向战场态势感知等多领域发展。

5.2 战斗部多模式化

未来随着战斗部技术的发展，智能雷应能够对付多种目标。比如反直升机智能雷，其能够根据探测到的目标，采用不同的战斗部模块，使之达到对超低空飞行目标均有障碍、封锁和攻击能力。再比如反坦克智能雷，其战斗部可采用杀伤人员弹药和摧毁装甲目标装药组合使用，则其既可以对付人员目标，也可对付装甲目标。

5.3 服役时间可控化

随着自毁自失能、遥控等关键技术的发展与在智能雷中的广泛应用，未来智能雷服役时间可控制与调整，这样随时可以根据战场需求改变工作状态或者自毁自失效，使其能够更好的适应未来瞬息万变的战场形势，迅速转变攻防角色，既能警戒、阻碍、杀伤敌军，又能保护己方部队的安全，且不影响己方的战术机动。这也解决了战后雷场清理困难与误伤平民的问题。

6 结束语

介绍了智能雷的作用原理和具有代表性的典型产品，并总结了智能雷今后的发展方向。智能雷集各种高新技术于一身，克服了传统地雷的各种弊端，已经从防御性武器变为具有自主攻击能力的武器，广泛用于战场侦察、封锁和攻击。在未来的战争中，智能雷必将扮演重要角色，以积极主动的进攻态势控制有利地形和地域，杀伤有生力量，给坦克等装甲车辆以及直升机以巨大威胁。

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