呂超凡 姜波

小型巡飛彈作為微小型無人機(jī)和制導(dǎo)彈藥組合，具有智能化、高機(jī)動(dòng)性、低成本等特點(diǎn)，成為未來信息化作戰(zhàn)的重要武器之一。本文簡(jiǎn)要介紹國(guó)外典型巡飛彈的研制背景、作戰(zhàn)能力及主要戰(zhàn)技指標(biāo)，提出小型巡飛彈的主要關(guān)鍵技術(shù)，包括折疊翼設(shè)計(jì)與展開技術(shù)、抗過載發(fā)射與減速止旋技術(shù)、目標(biāo)搜索與跟蹤技術(shù)等，并對(duì)未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望，希望把握無人機(jī)前沿技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)的同時(shí)，為發(fā)展我國(guó)小型巡飛彈技術(shù)與裝備提供相關(guān)戰(zhàn)略思考與建議。

基于無人機(jī)演變發(fā)展的小型巡飛彈，能夠根據(jù)規(guī)劃航線自主飛行、在作戰(zhàn)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行巡弋飛行，待機(jī)執(zhí)行多項(xiàng)戰(zhàn)術(shù)使命的智能彈藥，可承擔(dān)監(jiān)視、目標(biāo)偵察、戰(zhàn)斗毀傷評(píng)估、空中通信中繼以及攻擊目標(biāo)等單一或多項(xiàng)戰(zhàn)斗任務(wù)。主要由任務(wù)載荷、制導(dǎo)、動(dòng)力、飛行控制、導(dǎo)航等設(shè)備組成。

小型巡飛彈兼具巡航導(dǎo)彈和無人機(jī)的特點(diǎn)，與巡航導(dǎo)彈相比，巡飛彈續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、作用范圍廣、持續(xù)威懾能力強(qiáng)，可發(fā)現(xiàn)和攻擊各種隱蔽目標(biāo)、反斜面目標(biāo)和時(shí)間敏感目標(biāo)等;與無人機(jī)相比，巡飛彈可以像常規(guī)導(dǎo)彈一樣，由多種武器平臺(tái)發(fā)射或投放，可配裝到各軍兵種，能夠快速進(jìn)入作戰(zhàn)區(qū)域，突防能力強(qiáng)、戰(zhàn)術(shù)使用靈活，兼具信息保障和精確打擊功能，并可實(shí)現(xiàn)彈彈之間的協(xié)同作戰(zhàn)。

發(fā)展現(xiàn)狀

小型巡飛彈概念提出較早，1994年美國(guó)最先開展裝備相關(guān)論證研究工作，其研究項(xiàng)目是“低成本自主攻擊彈藥”（LOCASS），之后小型巡飛彈引起世界各軍事強(qiáng)國(guó)高度重視，發(fā)展速度極快，各類小型巡飛彈也應(yīng)運(yùn)而生。目前美國(guó)的技術(shù)水平最高，已成功研制多型由各種運(yùn)載平臺(tái)發(fā)射并應(yīng)用于實(shí)戰(zhàn)的巡飛彈。以色列、俄羅斯、英國(guó)等國(guó)家近幾年也紛紛加快巡飛彈的研發(fā)進(jìn)程，表1是國(guó)外典型產(chǎn)品介紹。

“低成本自主攻擊彈藥”由美國(guó)洛克希德·馬丁公司研制，該系統(tǒng)主要由J45G渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、可折疊機(jī)翼及尾翼、用于定位搜尋的激光雷達(dá)導(dǎo)引頭、GPS/INS導(dǎo)航裝置以及保險(xiǎn)與解除保險(xiǎn)裝置組成。機(jī)翼向后折疊，疊放于彈身上部，發(fā)射前處于折疊狀態(tài)，機(jī)翼展開與折疊狀態(tài)見圖1。該巡飛彈可通過多種平臺(tái)發(fā)射，如火箭彈、導(dǎo)彈、布撒器等，一次可偵察面積74km2，射程為200km，能摧毀地面靜止目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。圖1為L(zhǎng)OCASS系統(tǒng)機(jī)翼展開與折疊狀態(tài)。

LAM是一種不可回收的空中巡航式搜索一攻擊無人機(jī)，由洛克希德-馬丁公司研制。研制初期外形為圓形結(jié)構(gòu)。之后為提高續(xù)航時(shí)間和飛行穩(wěn)定性，2005年底更改為方形彈體，其折疊狀態(tài)和發(fā)射狀態(tài)如圖2所示。該系統(tǒng)采用箱式發(fā)射，選用小型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力。利用GPS/INS進(jìn)行導(dǎo)航，可自動(dòng)導(dǎo)航或由人操控飛行作戰(zhàn)，具有搜索、巡航、毀傷評(píng)估、通信中繼以及精確打擊目標(biāo)等功能。

“快看”（Quick Look）由美國(guó)陸軍武器研究發(fā)展與工程中心（ARDEC）火力支援武器中心設(shè)計(jì)研發(fā)，巡航速度148km/h，航程185km，續(xù)航時(shí)間3h，機(jī)翼展開狀態(tài)與發(fā)射場(chǎng)景如圖3所示。該系統(tǒng)2000年6月底完成全尺寸非動(dòng)力型飛行試驗(yàn)，2001年2月進(jìn)行了動(dòng)力型前沿空中支援彈藥首飛，能夠完成搜尋、攻擊、毀傷評(píng)估等任務(wù)。

“彈簧刀”（Switchblade）是美國(guó)航空環(huán)境公司（Aero Vironment）2008年研發(fā)的單兵無人機(jī)作戰(zhàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)前后機(jī)翼、方向舵和螺旋槳均可折疊。發(fā)射前位于發(fā)射筒內(nèi)為折疊狀態(tài)，離開發(fā)射筒后迅速展開;其機(jī)身前方配置有導(dǎo)引頭，中部是戰(zhàn)斗部和電子部件，后部裝有動(dòng)力裝置和電池，重心在中部附近。該系統(tǒng)攜帶方便。隱蔽性較強(qiáng)，有利于短距離偵察和打擊，并可采用多種平臺(tái)發(fā)射。其發(fā)射與巡航狀態(tài)如圖4所示。

“火力影子”（Fire Shadow）是英國(guó)國(guó)防部牽頭，由MBDA導(dǎo)彈系統(tǒng)公司研制，續(xù)航時(shí)間達(dá)10h，最大作戰(zhàn)半徑150km，飛行速度為150～300km/h，其作戰(zhàn)概念圖見圖5。該系統(tǒng)于2007年9月19日首次亮相于英國(guó)國(guó)際防務(wù)展，可執(zhí)行情報(bào)獲取、目標(biāo)捕獲、偵察、監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集，高過載俯沖和機(jī)動(dòng)打擊等任務(wù)。

“綠龍”（Green Dragon堤：以色列飛機(jī)工業(yè)公司2016年公布的一種新型低成本戰(zhàn)術(shù)巡飛彈，采用電動(dòng)螺旋槳式動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，最大射程40km，續(xù)航時(shí)間1.5～2h。該巡飛彈采用機(jī)動(dòng)性儲(chǔ)運(yùn)發(fā)一體化設(shè)計(jì)，一次可攜帶12～16枚巡飛彈;采用光電導(dǎo)引頭，跟蹤角度范圍大，能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)跟蹤目標(biāo)。其巡飛狀態(tài)和多單元發(fā)射車見圖6。

R-90是俄羅斯合金精密儀表設(shè)計(jì)局研制的一種巡飛彈，由射程70Km的口徑300mm“旋風(fēng)”多管火箭炮中發(fā)射，巡飛至目標(biāo)區(qū)域上空后，巡飛子彈藥從火箭彈中拋出，打開減速傘，完成彈翼及尾舵展開，隨后拋掉降落傘并啟動(dòng)脈動(dòng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，在彈載導(dǎo)航系統(tǒng)的控制下于目標(biāo)區(qū)上空200～600m高度沿預(yù)設(shè)航線巡飛30min。該型巡飛彈已定型并列裝，其發(fā)射機(jī)構(gòu)與多發(fā)射車見圖7。

從上述國(guó)外典型巡飛彈的發(fā)展?fàn)顩r看出，巡飛彈種類繁多，功能各異，各有特點(diǎn)。從巡飛彈發(fā)展趨勢(shì)來看，巡飛彈正在向小型化、輕量化、便攜性、多用途、高精度方向發(fā)展。

關(guān)鍵技術(shù)分析

小型巡飛彈是多項(xiàng)高新技術(shù)集成的武器系統(tǒng)，研發(fā)過程中急需突破一些技術(shù)瓶頸。對(duì)于偵察型巡飛彈，氣動(dòng)布局尤其是彈翼設(shè)計(jì)、群發(fā)與展開設(shè)計(jì)直接影響其貯運(yùn)、發(fā)射與飛行;對(duì)于采用管式發(fā)射的偵察型巡飛彈，發(fā)射時(shí)高抗過載設(shè)計(jì)、彈道段的減速減旋和高精度制導(dǎo)技術(shù)對(duì)系統(tǒng)至關(guān)重要。

折疊翼設(shè)計(jì)與展開技術(shù)

為滿足小型巡飛彈氣動(dòng)升阻特性需求，應(yīng)使用較大展弦比機(jī)翼，在滿足氣動(dòng)特性的情況下，機(jī)翼折疊狀態(tài)必須完全和機(jī)身收放為一體，但機(jī)翼結(jié)構(gòu)緊湊，翼薄且輕會(huì)引起機(jī)翼剛度無法滿足飛行要求。目前，此類巡飛彈多采用串列翼氣動(dòng)布局。該型布局的升力由前后翼分別產(chǎn)生，重心居于兩者之間，避免配平阻力產(chǎn)生，并保證一定的縱向靜穩(wěn)定裕度。

小型巡飛彈戰(zhàn)術(shù)使命和應(yīng)用方式?jīng)Q定了其折疊、展開結(jié)構(gòu)緊湊、快速、安全可靠等特點(diǎn)，折疊、展開方式分為充氣式、電機(jī)驅(qū)動(dòng)式和彈簧折疊式等。目前，大多采用彈簧作為儲(chǔ)能部件，輸出扭矩驅(qū)動(dòng)機(jī)翼展開，影響其作動(dòng)的主要因素為機(jī)翼氣動(dòng)力在轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)的分量和巡飛彈翼身結(jié)構(gòu)間的摩擦力。

抗過載發(fā)射及減速止旋技術(shù)

小型巡飛彈多采用管式發(fā)射，尤其是炮射巡飛彈，要承受很高的發(fā)射過載。對(duì)彈載制導(dǎo)控制組件、發(fā)動(dòng)機(jī)、彈翼折疊裝置、偵察任務(wù)載荷的抗過載要求很高;彈載任務(wù)設(shè)備、導(dǎo)航制導(dǎo)裝置以及數(shù)據(jù)鏈中的電子器件、光學(xué)設(shè)備等需安裝隔振裝置;部分電子器件還需塑封固定。

小型巡飛彈從管中發(fā)射出來后，處在高速滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，而高速滾轉(zhuǎn)一方面使導(dǎo)航設(shè)備和其他控制部件無法正常工作，另一方面使彈體產(chǎn)生偏航運(yùn)動(dòng)。因此，在巡飛彈發(fā)射后，就必須馬上開啟減旋機(jī)構(gòu)，使巡飛彈迅速進(jìn)入穩(wěn)定爬升階段。目前普遍采用的減旋裝置是彈載翼片，翼片在滾轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生氣動(dòng)力并形成阻尼力矩，能降低或減小彈體自旋的速度，圖8為發(fā)射流程。

目標(biāo)搜索與穩(wěn)定跟蹤技術(shù)

小型巡飛彈的目標(biāo)搜索與穩(wěn)定跟蹤基本由多個(gè)光電傳感器組合完成，光電傳感器通過滾轉(zhuǎn)框架或直接與巡飛彈機(jī)體固聯(lián)，實(shí)現(xiàn)大范圍目標(biāo)搜索、識(shí)別、捕獲、跟蹤和攻擊。主光電探測(cè)器采用前視安裝，視軸與主軸指向相同，主要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)搜索和末端制導(dǎo)功能，副探測(cè)器采用側(cè)斜視安裝方式，主要擴(kuò)展目標(biāo)搜索范圍。

工作時(shí)多個(gè)探測(cè)器同時(shí)開機(jī)，實(shí)現(xiàn)較大范圍目標(biāo)搜索、捕獲、識(shí)別后轉(zhuǎn)入穩(wěn)定跟蹤。光電探測(cè)器之間由寬視場(chǎng)搜索轉(zhuǎn)為窄視場(chǎng)跟蹤時(shí)應(yīng)過渡平滑、連續(xù)、響應(yīng)及時(shí)，采用電子穩(wěn)像、圖像合成、智能判決、情報(bào)挖掘等技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和穩(wěn)定跟蹤，導(dǎo)引巡飛彈姿態(tài)由航向閉環(huán)、平飛轉(zhuǎn)俯沖和末端攻擊的航向精度。發(fā)展趨勢(shì)

未來，各國(guó)將更加重視集偵察、監(jiān)視、打擊及戰(zhàn)場(chǎng)毀傷評(píng)估于一體的巡飛攻擊武器系統(tǒng)，進(jìn)一步提高武器系統(tǒng)的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力和實(shí)時(shí)精確打擊能力。國(guó)外已經(jīng)研發(fā)的巡飛武器裝備呈現(xiàn)出如下發(fā)展趨勢(shì)。

發(fā)射方式多樣性

采用通用發(fā)射平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)系列化、一體化發(fā)射是巡飛彈的重要趨勢(shì)之一。在美國(guó)國(guó)防部組織的美軍最新空射無人機(jī)集群作戰(zhàn)演示中。Locust由飛機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)照明彈布撤器發(fā)射。“郊狼”巡飛彈通過空射聲納浮標(biāo)發(fā)射器發(fā)射，并計(jì)劃用于裝備P-3C海上巡邏機(jī)和SH-60反潛直升機(jī)。WASP巡飛彈由M483式155mm子彈藥或類似的子母彈攜帶投放。

制空能力持久性

各國(guó)裝備使用或在研的各類彈藥，主要用于對(duì)抗位置或移動(dòng)路線預(yù)先確定好的目標(biāo)。即便是制導(dǎo)炮彈，它們的搜索能力也極為有限，僅限于探測(cè)系統(tǒng)的工作范圍內(nèi)。與其相比，“火力影子”巡飛彈對(duì)預(yù)定區(qū)域具有較強(qiáng)的制空能力，對(duì)攻擊目標(biāo)尤其是機(jī)動(dòng)以及隱蔽等目標(biāo)打擊成功率極高。

在監(jiān)視與打擊時(shí)間敏感目標(biāo)的過程中，如果目標(biāo)藏匿，巡飛彈就需要在目標(biāo)上空不斷盤旋搜索，直至重新發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，對(duì)續(xù)航時(shí)間提出了較高要求。

作戰(zhàn)能力網(wǎng)絡(luò)化

隨著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、自主化等技術(shù)的快速發(fā)展，巡飛彈的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)能力已經(jīng)拓展到巡飛彈與巡飛彈、精打彈之間的協(xié)同作戰(zhàn)，多枚巡飛彈構(gòu)成一個(gè)作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，飛彈之間信息互通、作戰(zhàn)任務(wù)實(shí)時(shí)規(guī)劃，極大提高了未來作戰(zhàn)效能。圖9為發(fā)射后集結(jié)狀態(tài)。

美國(guó)海軍和空軍均將自主協(xié)同作戰(zhàn)作為集群無人機(jī)的重點(diǎn)技術(shù)來研發(fā)。2016年1月發(fā)布的拒止環(huán)境中的協(xié)同作戰(zhàn)（CODE）項(xiàng)目即是針對(duì)無人機(jī)編隊(duì)的算法研究。2016年10月，由三架大黃蜂戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射103架“灰山鶉”（Perdix）微型無人機(jī)進(jìn)行集群飛行試驗(yàn)，展示了無中心化集群控制的典型特征。

思考與建議

戰(zhàn)術(shù)層面要求精確制導(dǎo)彈藥縮短發(fā)現(xiàn)到攻擊的時(shí)間，快速識(shí)別和打擊時(shí)效性很強(qiáng)或者轉(zhuǎn)瞬即逝的目標(biāo)，基于這種需求，巡飛彈作為精準(zhǔn)武器，正在取得相當(dāng)大的進(jìn)展。從目前研究發(fā)展來看，建議在以下幾方面開展研究。

便攜式察打裝備

我國(guó)應(yīng)抓住發(fā)展小型巡飛彈時(shí)間窗口，加大投入，爭(zhēng)取短時(shí)間內(nèi)研發(fā)成功一型國(guó)家急需產(chǎn)品，為我軍形成特種作戰(zhàn)新質(zhì)戰(zhàn)斗力奠定基礎(chǔ)。

美國(guó)陸軍“彈簧刀”巡飛彈充分體現(xiàn)了小型巡飛彈技術(shù)特點(diǎn)，標(biāo)志著國(guó)外具有偵察打擊一體化能力的單兵巡飛彈正式步入作戰(zhàn)使用階段。在沒有空中、地面火力支援的情況下，單兵巡飛彈能夠使小規(guī)模部隊(duì)如班、排和特種作戰(zhàn)分隊(duì)實(shí)現(xiàn)即時(shí)打擊視距外目標(biāo)，體現(xiàn)了陸軍武器裝備部署使用的靈活性。截止2013年9月，美國(guó)軍方“彈簧刀”合同總額達(dá)到5140萬美元，創(chuàng)下單位時(shí)間內(nèi)微型無人機(jī)合同金額的最高紀(jì)錄，充分體現(xiàn)了對(duì)小型巡飛彈作戰(zhàn)效能的認(rèn)可。

高精度小型導(dǎo)航

當(dāng)前巡飛彈主要采用慣導(dǎo)系統(tǒng)lNS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)，作為一種成熟的導(dǎo)航技術(shù)，INS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)將慣導(dǎo)的自主性、短期高精度性和GPS誤差不隨時(shí)間積累、長(zhǎng)期高精度性有機(jī)地結(jié)合起來，使組合后的導(dǎo)航性能比任一系統(tǒng)的單獨(dú)使用取得很大提高。

近年來，快速發(fā)展的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和慣導(dǎo)系統(tǒng)（INS），不僅成本低、體積小，且具有抗高過載的特點(diǎn)，巡飛彈作為戰(zhàn)術(shù)級(jí)武器，目前微機(jī)電慣性測(cè)量單元（MEMSlMU）精度已經(jīng)可以滿足需求，極大降低了慣性傳感器的使用成本，因此，MEMSIMU已成為巡飛彈慣性導(dǎo)航的首選。美軍“彈簧刀”巡飛彈每套系統(tǒng)制造成本僅1萬美元約（6.2萬人民幣），低于美空軍最小制導(dǎo)炸彈GBU-38”小直徑炸彈”（4萬美元）和陸軍“標(biāo)槍”反坦克導(dǎo)彈（7萬美元）。

一體化精確制導(dǎo)

小型巡飛彈裝備研發(fā)繼續(xù)堅(jiān)持高起點(diǎn)，突出自主創(chuàng)新，充分吸收和借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)有重點(diǎn)地開展技術(shù)合作和技術(shù)引進(jìn)，加大關(guān)鍵共性技術(shù)與關(guān)鍵原材料、元器件的研發(fā)力度，強(qiáng)化制導(dǎo)技術(shù)、巡飛彈貯運(yùn)發(fā)一體化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化集群技術(shù)的交叉融合，提高原創(chuàng)技術(shù)持續(xù)攻關(guān)，結(jié)合未來作戰(zhàn)特點(diǎn)，盡快把產(chǎn)品優(yōu)化改進(jìn)，滿足實(shí)戰(zhàn)化要求，促進(jìn)小型巡飛彈快速發(fā)展。

集群編隊(duì)與控制

隨著AI技術(shù)的快速發(fā)展，智能化集群作戰(zhàn)體系架構(gòu)和相關(guān)控制算法日趨成熟和完善，小型巡飛彈必然從單機(jī)執(zhí)行作戰(zhàn)向多機(jī)編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)方向發(fā)展，形成一定規(guī)模的作戰(zhàn)集群，通過自主組網(wǎng)實(shí)時(shí)共享單機(jī)信息、任務(wù)載荷和外部作戰(zhàn)環(huán)境信息等，動(dòng)態(tài)完成作戰(zhàn)任務(wù)編隊(duì)并遂行多樣化戰(zhàn)斗任務(wù)。強(qiáng)化小型巡飛彈集群編隊(duì)飛行控制技術(shù)研究，形成靈活機(jī)動(dòng)編隊(duì)，增強(qiáng)集群巡飛彈毀傷效果，提高集群巡飛彈戰(zhàn)場(chǎng)生存能力具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。