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什么是巡飞弹?
自1994年美国首次出现巡飞弹以来,这类弹药已引起世界弹药及制导武器领域的广泛关注,先后有美国、俄罗斯、以色列、英国、德国、意大利、法国等发达国家加入巡飞弹药的发展行列,目前处在研制或概念开发阶段,估计将于2008年后服役。独领风骚的美国已开始发展各种平台携带的巡飞弹。研制中的巡飞弹弹径从81毫米到203毫米,型号有127毫米舰炮发射的前沿空中支援弹药(FASM)、155/203毫米榴弹炮发射的“快看”侦察型巡飞弹、155毫米榴弹炮或127毫米舰炮弹药发射的炮射广域侦察弹(WASP)、坦克炮发射的多功能一次性炮射巡飞弹、“网火”非瞄准线火力发射系统发射的“拉姆”(LAM)巡飞弹、120毫米坦克炮射巡飞弹、“洛卡斯”(LOCASS)自主攻击弹药系统、“主宰者”(Dominator)巡飞弹、“低成本持续区域控制小型弹药”(LOCPAD)等。此外,俄罗斯研制了由“旋风”300毫米火箭弹投放的R-90巡飞子弹药,英国正在研制低成本巡飞弹(LCLC),以色列也在研究单兵使用的巡飞弹等。
巡飞弹是指能在目标区上方进行“巡弋飞行”,“待机”执行多种作战任务的新概念弹药。它是无人机技术和弹药技术有机结合的产物,可实现侦察与毁伤评估、精确打击、通信、中继、目标指示、空中警戒等一种或多种作战功能。
巡飞弹主要由有效载荷、制导装置、动力推进装置、控制装置(含大展弦比弹翼)、稳定装置(含尾翼或降落伞)等部分组成。其主要战术技术性能是,巡飞时间和作战距离由动力装置确定,巡飞时间一般在15分钟~12小时;巡飞高度,主要取决于探测装置的性能,一般在100~1 000米之间;巡飞弹道段的飞行速度一般为30~100米/秒;弹体尺寸一般直径为120~330毫米、长度为0.5~1.5米。
巡飞弹外形各异,一般在弹体中后部有一对大展弦比的弹翼——“充气”式弹翼或折叠式弹翼。
巡飞弹的制导方式是,中段和巡飞段制导采用GPS/惯性制导,巡飞段探测和末段制导采用激光雷达导引头(攻击型)或电视摄像头(侦察型)。
巡飞弹战斗部的形式多种多样,主要有:三模式、子母式、单一侵彻(或爆破)式以及携带侦察装置等。三模式战斗部有其独特的特点和技术途径,是其战斗部技术需克服的关键技术。
巡飞弹的“巡飞”能力对于战时打击时间敏感目标以及机场、港口、航空母舰群等目标具有重大作用。与无人机相比,巡飞弹像常规弹药一样,可由多种武器平台发射或投放,配用到各军兵种,能快速进入作战区域,突防能力强,战术使用灵活;与常规弹药相比,它多出一个“巡飞弹道”,留空时间长,作用范围大,可发现并攻击隐蔽的时间敏感目标;与巡航导弹相比,它成本低(不到巡航导弹的1/10)、尺寸小、雷达截面积小、隐身能力较强,能承受极高的过载;与电视侦察弹相比,它侦察时间长、面积大,发现目标的概率大;与制导炮弹相比,它能根据战场情况变化,自主或遥控改变飞行路线和任务,对目标形成较长时间的威胁,实施“有选择”的精确打击,并实现弹与弹之间的协同作战。
巡飞弹的类型
巡飞弹的分类方式多种多样,主要有三种。即按主要功能,介入战场的方式,战斗部总体结构划分。按主要功能可以划分为攻击型和侦察型巡飞弹。
攻击型巡飞弹这类巡飞弹携带战斗部,能寻找最佳时机对目标进行“巧妙”的精确打击。弹药的飞行轨迹包括弹道段、巡飞段和攻击段三部分,主要采用多模战斗部,可根据目标类型采用不同的起爆模式,对目标进行有效打击。目前主要有美国和英国在研究这类巡飞弹,其典型产品是美国的“拉姆”和“洛卡斯”。
“拉姆”采用小型涡轮喷气发动机、多模式战斗部和空/地/延时三模式引信、自主目标识别装置和激光雷达导引头,利用GPS/惯性系统进行导航,利用双向数据链路进行战场信息传输,具有搜索、监视、毁伤评估、空中无线电中继以及攻击目标的功能,可在70千米的距离上巡飞30分钟,搜索50~70平方千米区域内的目标。“洛卡斯”是一种由火箭弹/导弹/布撒器等平台投放的一种微小型巡飞子弹药,主要由小型涡喷发动机、多模式战斗部、激光雷达导引头、GPS/惯性制导装置以及保险装置组成,可进行广域搜索、识别和摧毁多种地面机动目标,是对付时间关键目标的有效弹种。
侦察型巡飞弹这类巡飞弹携带侦察器材等有效载荷,弹药的飞行轨迹包括弹道段和巡飞段。它主要携带昼夜光电传感器和CCD摄像机,目前有美国、俄罗斯、以色列等国家在研究该类巡飞弹,典型产品是美国的“快看”155毫米侦察型巡飞弹、俄罗斯的R-90侦察型巡飞子弹药和以色列的单兵侦察型巡飞弹等。美国的“快看”155毫米侦察型巡飞弹,携带昼夜传感器,在50千米远的距离上巡飞时间30分钟,扫描39平方千米区域内的目标,并将目标信息传输给地面指挥中心,利用其它精确制导弹药攻击目标后,“快看”侦察型巡飞弹执行毁伤评估任务。以色列的“陨石”单兵巡飞弹是一种筒式发射的便携式侦察型巡飞弹,弹翼在发射后快速展开为飞行状态,可利用稳定式摄像头大范围和定点监视目标。该弹重6.5千克,直径120毫米,翼展1.7米,作用范围为10千米,可在目标区域上方巡逻飞行60分钟以上,并提供目标的实时图像,直接支援作战部队。
按巡飞弹介入战场方式的不同,目前发展的巡飞弹主要分为管式发射型、机载投放型以及单兵投放型三大类。
管式发射型巡飞弹可由各类火炮、火箭炮等身管武器发射,这类巡飞弹一般采用充气式弹翼,与常规弹药一样发射。发射后呈弹道飞行,在一定的时间和高度上,弹体上弹出一副大展弦比的弹翼,进入滑翔弹道飞行阶段;至目标区后进入巡飞弹道,在目标区上方执行各种作战任务。如美国“拉姆”巡飞攻击弹药。
机载投放型巡飞弹这类巡飞弹与常规机载导弹一样由飞机挂载投放,不用承受高过载。进至目标区后进入巡飞弹道,执行作战任务。如美国“空中主宰者”攻击弹药。
单兵投放型巡飞弹这类巡飞弹有多种用途,可执行近距离侦察或攻击任务,由士兵从屋顶、窗口或狭窄小巷发射,非常适合城区作战。如以色列的“云雀”单兵用巡飞弹。
按战斗部总体结构的不同,可分为整体式巡飞弹和子母式巡飞弹。
整体式巡飞弹战斗部(有效载荷)为侦察型、爆破型、侵彻型等,巡飞发现目标后,对目标直接进行攻击。如美国“快看”侦察型巡飞弹和“拉姆”巡飞攻击弹药等。
子母式巡飞弹又分为巡飞母弹和巡飞子弹药两部分。
巡飞母弹携带双用途子弹药或传感器引爆子弹药等,在目标区巡飞,发现目标群后,投放子弹药。如英国低成本巡飞子母弹和美国未来发展的GMLRS P3I火箭弹的母弹。
巡飞子弹药可由各种炮弹、火箭弹、航空炸弹、导弹、布撒器等母弹携带撒布。巡飞子弹药在飞行初期由母弹携带,到达预定高度和距离时被母弹抛出,然后子弹药再进行一定距离的巡航飞行或目标区内的巡飞,并完成指定任务。这类子弹药的优点是,利用母体的高速飞行,快速进入目标区执行作战任务,能有效对付时间敏感目标。如美国“洛卡斯”巡飞子弹药和俄罗斯R-90巡飞子弹药等。
巡飞弹的关键技术
小型低推力长航时动力技术要保持巡飞弹低速长航时飞行,对动力装置和能源的要求非常严格。动力装置一般是微小型涡轮喷气发动机,涡扇发动机、脉冲发动机以及新型推进剂发动机是未来的主要动力装置;弹载设备的电力主要由锂电池供应,银锌电池、燃料电池以及太阳能电源装置是弹载电源研制的主要方向,要求能够承受10万倍的重力加速度。
远距离抗干扰双路通信链路技术
巡飞弹的射程可达几百千米,而弹体长度一般在1米左右,这对其信息传输装置提出了更高的要求。为获得远距离、高数据率、高质量的通信,必须研究高功率的数据发送机;要采用图像压缩技术以降低对宽带的要求,要在信号处理过程中加密,以实施保密通信;要采用双路通信链路传递和接收信息,必要时还需建立通信中继站。
激光雷达导引头技术这项技术是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物。这种装置的工作原理像雷达发射电磁波进行测量一样,发射脉冲激光进行测量。具有极高的角分辨率、距离分辨率和速度分辨率,测速范围广,能获得目标的多种图像,抗干扰能力强,比微波雷达的体积和重量小等特点。
美国的“洛卡斯”巡飞子弹药采用闪光型激光雷达,利用较短的激光脉冲(约10纳秒)泛光照明目标区,并逐个测量激光脉冲到达每个场景像元以及返回接收器的往返时间,获得每个像素的距离。
气动一体化总体设计技术主要指弹体外形结构的优化设计、弹体功能模块的优化匹配。弹体设计要综合考虑空气动力学和隐身性能,包括弹体形状、材料以及涂层等。弹药功能模块的匹配,要综合考虑制导控制、动力、有效载荷等各部分的尺寸、重量等。例如弹翼、尾翼结构形状及控制方式的选取,根据巡飞时间确定动力装置的指标,根据任务要求确定有效载荷大小等。
多模式战斗部技术多模战斗部是指根据目标类型而自动选择不同作用模式的战斗部,它包括多模式爆炸成形侵彻体(EFP)战斗部和多模式聚能装药(SC)战斗部。这类战斗部可将弹载传感器探测、识别并分类目标的信息与攻击信息相结合,通过弹载选择算法确定最有效的战斗部输出信号,使战斗部以最佳模式起爆,从而有效对付所选定的目标。多模式EFP战斗部采用平盘状药形罩,一般形成分段的或长杆式EFP、飞行稳定EFP和多枚EFP三种模式;而多模式SC战斗部采用锥形、喇叭形和半球形形罩,一般形成射流和破片两种模式。
目前研制中的多功能巡飞弹像美国“未来战斗系统”中的“拉姆”巡飞弹,以及“洛卡斯”等都采用了三模式战斗部。
无疑,看上去巡飞弹是美丽的。正是它们充斥着些许疯狂、创新的因子,也更容易给它们带来未来战场上所希冀的成功。而获取更多的巡飞时间、识别目标能力和执行更多作战任务,以及隐身措施的构想更是让人们期待。
自1994年美国首次出现巡飞弹以来,这类弹药已引起世界弹药及制导武器领域的广泛关注,先后有美国、俄罗斯、以色列、英国、德国、意大利、法国等发达国家加入巡飞弹药的发展行列,目前处在研制或概念开发阶段,估计将于2008年后服役。独领风骚的美国已开始发展各种平台携带的巡飞弹。研制中的巡飞弹弹径从81毫米到203毫米,型号有127毫米舰炮发射的前沿空中支援弹药(FASM)、155/203毫米榴弹炮发射的“快看”侦察型巡飞弹、155毫米榴弹炮或127毫米舰炮弹药发射的炮射广域侦察弹(WASP)、坦克炮发射的多功能一次性炮射巡飞弹、“网火”非瞄准线火力发射系统发射的“拉姆”(LAM)巡飞弹、120毫米坦克炮射巡飞弹、“洛卡斯”(LOCASS)自主攻击弹药系统、“主宰者”(Dominator)巡飞弹、“低成本持续区域控制小型弹药”(LOCPAD)等。此外,俄罗斯研制了由“旋风”300毫米火箭弹投放的R-90巡飞子弹药,英国正在研制低成本巡飞弹(LCLC),以色列也在研究单兵使用的巡飞弹等。
巡飞弹是指能在目标区上方进行“巡弋飞行”,“待机”执行多种作战任务的新概念弹药。它是无人机技术和弹药技术有机结合的产物,可实现侦察与毁伤评估、精确打击、通信、中继、目标指示、空中警戒等一种或多种作战功能。
巡飞弹主要由有效载荷、制导装置、动力推进装置、控制装置(含大展弦比弹翼)、稳定装置(含尾翼或降落伞)等部分组成。其主要战术技术性能是,巡飞时间和作战距离由动力装置确定,巡飞时间一般在15分钟~12小时;巡飞高度,主要取决于探测装置的性能,一般在100~1 000米之间;巡飞弹道段的飞行速度一般为30~100米/秒;弹体尺寸一般直径为120~330毫米、长度为0.5~1.5米。
巡飞弹外形各异,一般在弹体中后部有一对大展弦比的弹翼——“充气”式弹翼或折叠式弹翼。
巡飞弹的制导方式是,中段和巡飞段制导采用GPS/惯性制导,巡飞段探测和末段制导采用激光雷达导引头(攻击型)或电视摄像头(侦察型)。
巡飞弹战斗部的形式多种多样,主要有:三模式、子母式、单一侵彻(或爆破)式以及携带侦察装置等。三模式战斗部有其独特的特点和技术途径,是其战斗部技术需克服的关键技术。
巡飞弹的“巡飞”能力对于战时打击时间敏感目标以及机场、港口、航空母舰群等目标具有重大作用。与无人机相比,巡飞弹像常规弹药一样,可由多种武器平台发射或投放,配用到各军兵种,能快速进入作战区域,突防能力强,战术使用灵活;与常规弹药相比,它多出一个“巡飞弹道”,留空时间长,作用范围大,可发现并攻击隐蔽的时间敏感目标;与巡航导弹相比,它成本低(不到巡航导弹的1/10)、尺寸小、雷达截面积小、隐身能力较强,能承受极高的过载;与电视侦察弹相比,它侦察时间长、面积大,发现目标的概率大;与制导炮弹相比,它能根据战场情况变化,自主或遥控改变飞行路线和任务,对目标形成较长时间的威胁,实施“有选择”的精确打击,并实现弹与弹之间的协同作战。
巡飞弹的类型
巡飞弹的分类方式多种多样,主要有三种。即按主要功能,介入战场的方式,战斗部总体结构划分。按主要功能可以划分为攻击型和侦察型巡飞弹。
攻击型巡飞弹这类巡飞弹携带战斗部,能寻找最佳时机对目标进行“巧妙”的精确打击。弹药的飞行轨迹包括弹道段、巡飞段和攻击段三部分,主要采用多模战斗部,可根据目标类型采用不同的起爆模式,对目标进行有效打击。目前主要有美国和英国在研究这类巡飞弹,其典型产品是美国的“拉姆”和“洛卡斯”。
“拉姆”采用小型涡轮喷气发动机、多模式战斗部和空/地/延时三模式引信、自主目标识别装置和激光雷达导引头,利用GPS/惯性系统进行导航,利用双向数据链路进行战场信息传输,具有搜索、监视、毁伤评估、空中无线电中继以及攻击目标的功能,可在70千米的距离上巡飞30分钟,搜索50~70平方千米区域内的目标。“洛卡斯”是一种由火箭弹/导弹/布撒器等平台投放的一种微小型巡飞子弹药,主要由小型涡喷发动机、多模式战斗部、激光雷达导引头、GPS/惯性制导装置以及保险装置组成,可进行广域搜索、识别和摧毁多种地面机动目标,是对付时间关键目标的有效弹种。
侦察型巡飞弹这类巡飞弹携带侦察器材等有效载荷,弹药的飞行轨迹包括弹道段和巡飞段。它主要携带昼夜光电传感器和CCD摄像机,目前有美国、俄罗斯、以色列等国家在研究该类巡飞弹,典型产品是美国的“快看”155毫米侦察型巡飞弹、俄罗斯的R-90侦察型巡飞子弹药和以色列的单兵侦察型巡飞弹等。美国的“快看”155毫米侦察型巡飞弹,携带昼夜传感器,在50千米远的距离上巡飞时间30分钟,扫描39平方千米区域内的目标,并将目标信息传输给地面指挥中心,利用其它精确制导弹药攻击目标后,“快看”侦察型巡飞弹执行毁伤评估任务。以色列的“陨石”单兵巡飞弹是一种筒式发射的便携式侦察型巡飞弹,弹翼在发射后快速展开为飞行状态,可利用稳定式摄像头大范围和定点监视目标。该弹重6.5千克,直径120毫米,翼展1.7米,作用范围为10千米,可在目标区域上方巡逻飞行60分钟以上,并提供目标的实时图像,直接支援作战部队。
按巡飞弹介入战场方式的不同,目前发展的巡飞弹主要分为管式发射型、机载投放型以及单兵投放型三大类。
管式发射型巡飞弹可由各类火炮、火箭炮等身管武器发射,这类巡飞弹一般采用充气式弹翼,与常规弹药一样发射。发射后呈弹道飞行,在一定的时间和高度上,弹体上弹出一副大展弦比的弹翼,进入滑翔弹道飞行阶段;至目标区后进入巡飞弹道,在目标区上方执行各种作战任务。如美国“拉姆”巡飞攻击弹药。
机载投放型巡飞弹这类巡飞弹与常规机载导弹一样由飞机挂载投放,不用承受高过载。进至目标区后进入巡飞弹道,执行作战任务。如美国“空中主宰者”攻击弹药。
单兵投放型巡飞弹这类巡飞弹有多种用途,可执行近距离侦察或攻击任务,由士兵从屋顶、窗口或狭窄小巷发射,非常适合城区作战。如以色列的“云雀”单兵用巡飞弹。
按战斗部总体结构的不同,可分为整体式巡飞弹和子母式巡飞弹。
整体式巡飞弹战斗部(有效载荷)为侦察型、爆破型、侵彻型等,巡飞发现目标后,对目标直接进行攻击。如美国“快看”侦察型巡飞弹和“拉姆”巡飞攻击弹药等。
子母式巡飞弹又分为巡飞母弹和巡飞子弹药两部分。
巡飞母弹携带双用途子弹药或传感器引爆子弹药等,在目标区巡飞,发现目标群后,投放子弹药。如英国低成本巡飞子母弹和美国未来发展的GMLRS P3I火箭弹的母弹。
巡飞子弹药可由各种炮弹、火箭弹、航空炸弹、导弹、布撒器等母弹携带撒布。巡飞子弹药在飞行初期由母弹携带,到达预定高度和距离时被母弹抛出,然后子弹药再进行一定距离的巡航飞行或目标区内的巡飞,并完成指定任务。这类子弹药的优点是,利用母体的高速飞行,快速进入目标区执行作战任务,能有效对付时间敏感目标。如美国“洛卡斯”巡飞子弹药和俄罗斯R-90巡飞子弹药等。
巡飞弹的关键技术
小型低推力长航时动力技术要保持巡飞弹低速长航时飞行,对动力装置和能源的要求非常严格。动力装置一般是微小型涡轮喷气发动机,涡扇发动机、脉冲发动机以及新型推进剂发动机是未来的主要动力装置;弹载设备的电力主要由锂电池供应,银锌电池、燃料电池以及太阳能电源装置是弹载电源研制的主要方向,要求能够承受10万倍的重力加速度。
远距离抗干扰双路通信链路技术
巡飞弹的射程可达几百千米,而弹体长度一般在1米左右,这对其信息传输装置提出了更高的要求。为获得远距离、高数据率、高质量的通信,必须研究高功率的数据发送机;要采用图像压缩技术以降低对宽带的要求,要在信号处理过程中加密,以实施保密通信;要采用双路通信链路传递和接收信息,必要时还需建立通信中继站。
激光雷达导引头技术这项技术是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物。这种装置的工作原理像雷达发射电磁波进行测量一样,发射脉冲激光进行测量。具有极高的角分辨率、距离分辨率和速度分辨率,测速范围广,能获得目标的多种图像,抗干扰能力强,比微波雷达的体积和重量小等特点。
美国的“洛卡斯”巡飞子弹药采用闪光型激光雷达,利用较短的激光脉冲(约10纳秒)泛光照明目标区,并逐个测量激光脉冲到达每个场景像元以及返回接收器的往返时间,获得每个像素的距离。
气动一体化总体设计技术主要指弹体外形结构的优化设计、弹体功能模块的优化匹配。弹体设计要综合考虑空气动力学和隐身性能,包括弹体形状、材料以及涂层等。弹药功能模块的匹配,要综合考虑制导控制、动力、有效载荷等各部分的尺寸、重量等。例如弹翼、尾翼结构形状及控制方式的选取,根据巡飞时间确定动力装置的指标,根据任务要求确定有效载荷大小等。
多模式战斗部技术多模战斗部是指根据目标类型而自动选择不同作用模式的战斗部,它包括多模式爆炸成形侵彻体(EFP)战斗部和多模式聚能装药(SC)战斗部。这类战斗部可将弹载传感器探测、识别并分类目标的信息与攻击信息相结合,通过弹载选择算法确定最有效的战斗部输出信号,使战斗部以最佳模式起爆,从而有效对付所选定的目标。多模式EFP战斗部采用平盘状药形罩,一般形成分段的或长杆式EFP、飞行稳定EFP和多枚EFP三种模式;而多模式SC战斗部采用锥形、喇叭形和半球形形罩,一般形成射流和破片两种模式。
目前研制中的多功能巡飞弹像美国“未来战斗系统”中的“拉姆”巡飞弹,以及“洛卡斯”等都采用了三模式战斗部。
无疑,看上去巡飞弹是美丽的。正是它们充斥着些许疯狂、创新的因子,也更容易给它们带来未来战场上所希冀的成功。而获取更多的巡飞时间、识别目标能力和执行更多作战任务,以及隐身措施的构想更是让人们期待。