不少動(dòng)作電影里有這樣的夸張情節(jié):某個(gè)超級(jí)殺手槍法一流,通過(guò)甩動(dòng)手腕可以讓出膛的子彈在飛行過(guò)程中劇烈拐彎繞過(guò)障礙物,命中躲在其后的敵人。其實(shí),這種幻想技能未來(lái)將成為現(xiàn)實(shí)。
2 0 1 2年2月初,美國(guó)洛克希德·馬丁公司桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室對(duì)外宣布研制了一種類似飛鏢的激光制導(dǎo)子彈,長(zhǎng)10.16厘米,適用于彈殼直徑為12.7毫米的槍族武器。研究人員稱,該子彈在飛行過(guò)程中能自動(dòng)調(diào)整方向,可擊中1.6公里以外的目標(biāo)。這種制導(dǎo)子彈為何如此神奇?這還要先從射擊的原理講起。
一顆子彈消滅一個(gè)敵人?
《游擊隊(duì)之歌》里唱到“我們都是神槍手,每一顆子彈消滅一個(gè)敵人”,而實(shí)戰(zhàn)中槍法要達(dá)到這種境界卻非常難。
統(tǒng)計(jì)表明,實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)中的損傷大多數(shù)是由炮彈這種面殺傷武器造成的,真正被槍彈擊殺的人員實(shí)際上微乎其微。其中一個(gè)原因是隨著射擊距離的增加,子彈的彈道誤差急劇增加;另一個(gè)原因是槍彈本身的殺傷半徑太小,往往不會(huì)大于彈頭的最大直徑。
子彈從槍口被射出后,可以被視為一個(gè)賦予初速度的做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體,速度矢量可以分解為垂直方向和水平方向。假設(shè)射擊手射擊時(shí)槍身平行于水平面,則子彈垂直方向的速度從0開始以每秒9.8米的加速度開始增加,直到觸地。
按照一般步槍子彈的初速度1000米/秒左右計(jì)算,子彈在飛行1000米以后,就要偏離瞄準(zhǔn)點(diǎn)4.9米,這與直徑只有1厘米的子彈相比,誤差實(shí)在太大了。雖然可以通過(guò)修正射擊角度來(lái)減少這個(gè)誤差,但由于人體對(duì)槍械的操作并不非常精確,因此這個(gè)誤差總是存在,且距離越大,誤差就變得越來(lái)越不可接受。
此外,子彈在空氣中飛行時(shí)還會(huì)和空氣互相摩擦,子彈頭的形狀為錐形,重心靠后,空氣對(duì)它的作用力會(huì)直接作用在重心上,而這會(huì)導(dǎo)致子彈翻滾,特別是在橫向風(fēng)速較大時(shí),這種情況就會(huì)變得很嚴(yán)重。雖然槍械可以使用膛線使子彈沿著軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以平均作用力,但空氣在不同高度、地域時(shí)的速度和密度不同,這也導(dǎo)致飛行彈道總是存在誤差。
以上兩個(gè)誤差累積起來(lái),就成了子彈的射擊誤差。距離越遠(yuǎn),誤差越大,5000米外狙擊敵人的命中概率甚至要小于百萬(wàn)分之一,而手槍因?yàn)槌跛俣嚷疑鋼羯⒉几螅?00米外就比較難以擊中敵人了。
如何實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)?
戰(zhàn)場(chǎng)上,士兵們可以利用大炮、導(dǎo)彈等面積殺傷武器來(lái)彌補(bǔ)槍彈的不足,但在對(duì)手使用分散隊(duì)形或者城市游擊戰(zhàn)時(shí),往往士兵們不能及時(shí)使用大炮和導(dǎo)彈支援,或者不能進(jìn)行無(wú)差別攻擊,這時(shí)如果能對(duì)子彈進(jìn)行彈道控制實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo),那步兵分隊(duì)的戰(zhàn)斗力無(wú)疑會(huì)有幾何級(jí)數(shù)的增長(zhǎng)。這樣的子彈長(zhǎng)什么樣?它是如何實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)的呢?
可以制導(dǎo)的子彈學(xué)名叫制導(dǎo)槍彈,就是把導(dǎo)彈的部件縮小后裝載在一個(gè)子彈里,它可以在飛行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)控制,實(shí)際上就是一顆微型導(dǎo)彈。而要實(shí)現(xiàn)子彈拐彎,則需要克服兩個(gè)問(wèn)題:子彈怎樣找到目標(biāo)和子彈怎樣控制轉(zhuǎn)彎。
子彈怎樣找到目標(biāo):要讓小小的子彈實(shí)現(xiàn)擊中一個(gè)隱藏在角落里的敵人,這需要極高的制導(dǎo)精度,目前能夠達(dá)到這一精度的只有激光制導(dǎo)技術(shù),因此制導(dǎo)槍彈也普遍采取了這一技術(shù)。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是:首先,裝在槍械上的激光器可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射;然后,槍械上的激光接收裝置接收目標(biāo)反射回來(lái)的激光編碼;之后,計(jì)算機(jī)進(jìn)行彈道計(jì)算;最后,子彈沿著激光射線的位置不斷調(diào)整飛行軌跡,直到擊中敵人。
比如:美國(guó)的拐彎子彈就是在子彈前端設(shè)計(jì)一個(gè)光學(xué)傳感器以探測(cè)目標(biāo)的激光束,然后傳感器把信息傳給制導(dǎo)和指揮元件,后者通過(guò)中央處理器指揮電磁傳動(dòng)裝置,傳動(dòng)裝置則引導(dǎo)微型彈尾,指引子彈擊中目標(biāo)。
但需要注意的是,子彈在這里雖然能拐彎,但激光卻不能拐彎,因此制導(dǎo)槍彈只實(shí)現(xiàn)了高精度射擊,卻不能說(shuō)完全實(shí)現(xiàn)了視線外打擊敵人。當(dāng)然,如果采取士兵A照射激光,士兵B射擊目標(biāo)的方式就可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),但士兵A為何不自己打擊目標(biāo)呢?
子彈怎樣控制轉(zhuǎn)彎:制導(dǎo)槍彈像導(dǎo)彈那樣使用矢量噴管是不行的,因?yàn)榛瘜W(xué)藥品裝藥太小、燃燒速率極難控制,它只能利用微型彈翼進(jìn)行控制,但槍彈的出膛速度都是超音速的,一般在3馬赫左右。在這樣的高速下,實(shí)現(xiàn)大機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)彎,很可能讓彈頭進(jìn)入不可控狀態(tài),于是制導(dǎo)槍彈要么降低出膛速度,要么就不能進(jìn)行大曲率的拐彎射擊。
桑地亞實(shí)驗(yàn)室的子彈聲稱不依賴慣性測(cè)量裝置,而且每秒鐘能夠?qū)崿F(xiàn)30次變向,但子彈初速度只有732米/秒,這低于大多數(shù)子彈速度。實(shí)際上,如果進(jìn)行稍大一點(diǎn)曲率的射擊,這個(gè)初速度還會(huì)被迅速降低,直到對(duì)人體構(gòu)不成有效殺傷。
此外,在一個(gè)子彈一般大小的容積內(nèi)集成幾乎所有導(dǎo)彈的電子設(shè)備并實(shí)現(xiàn)大多數(shù)導(dǎo)彈的性能,這對(duì)微型電子產(chǎn)品的制造工藝要求極高,且控制信號(hào)的精度也要大大優(yōu)于導(dǎo)彈,目前世界上還沒(méi)有幾個(gè)國(guó)家可以做到這點(diǎn)。
雖然存在這些問(wèn)題,但制導(dǎo)槍彈可以大大增加射擊精度無(wú)疑是十分誘人的,因此它代表了未來(lái)單兵武器的發(fā)展方向。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上,單兵生存率也會(huì)受到很大的考驗(yàn),也許無(wú)人化戰(zhàn)爭(zhēng)的時(shí)代就要因此來(lái)臨。此外,制導(dǎo)槍彈不一定只打擊人體目標(biāo),還可以在加大口徑之后對(duì)機(jī)械目標(biāo)進(jìn)行打擊。
例如:英國(guó)目前發(fā)明了一種“星光”便攜式防空導(dǎo)彈系統(tǒng),它利用激光制導(dǎo)飛向目標(biāo),可以達(dá)到3.5馬赫的速度,據(jù)稱目前可以實(shí)現(xiàn)擊穿裝甲車前裝甲的作戰(zhàn)效能,對(duì)直升機(jī)目標(biāo)也非常有用,但無(wú)法擊穿坦克裝甲。
毫無(wú)疑問(wèn),這種單兵攜帶的防空武器,在今后對(duì)敢于進(jìn)入人口密集區(qū)的飛行器和裝甲目標(biāo)將造成極大的威脅,有效保衛(wèi)大眾安全。(編輯/和恩馨)