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        無人機(jī)載精確制導(dǎo)炸彈技術(shù)發(fā)展趨勢

        2021-01-11 20:25:06吳亞明李佳生趙明高宏亮宮勛
        科學(xué)與生活 2021年27期
        關(guān)鍵詞:無人機(jī)發(fā)展趨勢

        吳亞明 李佳生 趙明 高宏亮 宮勛

        摘要:近年來,制導(dǎo)炸彈作為無人機(jī)載武器裝備,越來越受到各國軍方的青睞,并開始成為軍用航空裝備的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。

        關(guān)鍵詞:無人機(jī);精確制導(dǎo);發(fā)展趨勢

        當(dāng)前,發(fā)展機(jī)載武器已成為無人機(jī)的重要發(fā)展方向,機(jī)載導(dǎo)彈和機(jī)載精確制導(dǎo)炸彈是主要研究內(nèi)容。機(jī)載精確制導(dǎo)炸彈以其成本低、結(jié)構(gòu)簡單、命中率高等優(yōu)點(diǎn)成為各國研究的無人機(jī)機(jī)載武器彈藥。

        一、無人機(jī)載精確制導(dǎo)炸彈發(fā)展現(xiàn)狀

        隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展,我國無人機(jī)機(jī)載精確制導(dǎo)炸彈也呈現(xiàn)出井噴式發(fā)展。

        飛騰系列精確制導(dǎo)炸彈采用GPS/INS/紅外/可見光/反輻射等多種復(fù)合制導(dǎo)方式,射程20~100km,命中精度3~20m,既能擊中固定的地面目標(biāo),也能擊中慢速移動目標(biāo)。其中,F(xiàn)T-5精確制導(dǎo)炸彈是無人機(jī)專用的精確制導(dǎo)炸彈。

        YZ精確制導(dǎo)炸彈包括YZ-200和YZ-212。YZ-200是一種精確制導(dǎo)炸彈,主要用于攻擊1型無人機(jī),被外界稱為“翼龍之爪”,作戰(zhàn)能力大幅提升。

        雷石精確制導(dǎo)炸彈的LS-6/50NLS和LS-6/100N小直徑炸彈分別為50、100kg級別,采用GPS/INS衛(wèi)星和慣性組合制導(dǎo),打擊精度約15m。該系列制導(dǎo)炸彈可改裝在普通航空炸彈上,成本低,生產(chǎn)速度快,能在夜間及復(fù)雜氣象條件下打擊,具備發(fā)射后不管的能力,其制導(dǎo)部件具有通用性,在實(shí)戰(zhàn)攻擊中可同時打擊多個目標(biāo)。

        云雷14型(CS/BBM2)100kg滑翔衛(wèi)星制導(dǎo)炸彈外形小,主要用于打擊停機(jī)坪上的飛機(jī)、輕型裝甲車、武裝人員等目標(biāo)。該炸彈由彈體、制導(dǎo)控制系統(tǒng)、引戰(zhàn)系統(tǒng)、電子系統(tǒng)組成。全彈具有模塊化、通用化、打擊距離遠(yuǎn)、作戰(zhàn)效能成本比高等特點(diǎn),適用于所有類型的有人作戰(zhàn)飛機(jī)和無人機(jī)。

        典型的天戈精確制導(dǎo)炸彈是GB250A型(GB3A型)250kg滑翔增程航空制導(dǎo)炸彈,具有滑翔翼增程部件,采用慣性導(dǎo)航/衛(wèi)星修正和終端激光導(dǎo)引的制導(dǎo)方式,主要用于對地面/水面定點(diǎn)、面目標(biāo)、堅(jiān)固的指揮所、通信樞紐、空軍基地、海軍基地、彈道導(dǎo)彈基地、各種大中型橋梁、電站等高價(jià)值目標(biāo)的高空精確攻擊,具有射程遠(yuǎn)、精度高、附帶損害小的特點(diǎn)。

        二、典型無人機(jī)載精確制導(dǎo)炸彈技術(shù)特點(diǎn)

        不同的無人機(jī)載精確制導(dǎo)炸彈在總體設(shè)計(jì)和制導(dǎo)方式上各有特點(diǎn),體現(xiàn)了所采用的先進(jìn)技術(shù)。

        SDB是由美國空軍發(fā)展的小型精確制導(dǎo)武器之一,從2001年開始研發(fā),現(xiàn)已發(fā)展到第三代。在制導(dǎo)方式上,SDBⅠ采用GPS/INS制導(dǎo),SDBⅡ采用激光/非制冷紅外/毫米波三模導(dǎo)引頭,具有全天候作戰(zhàn)能力。在彈體形狀方面,SDB I采用了彈體折疊“菱背翼”及尾柵翼的設(shè)計(jì),因此其升阻相對較高,滑翔增程后,作戰(zhàn)距離達(dá)110km;SDBⅡ升級為“刀型翼”,具有更好的氣動性能,提升了其作戰(zhàn)距離。在打擊目標(biāo)方面,SDBⅠ主要打擊地面固定目標(biāo),SDBⅡ除打擊固定目標(biāo)外,還可打擊地面移動目標(biāo),SDBⅡ還配備了雙向數(shù)據(jù)鏈技術(shù)(UHF及Link-16數(shù)據(jù)鏈),用于連接美國軍用武器數(shù)據(jù)鏈(WDLN),以便在發(fā)射后鎖定或改變目標(biāo)并完成命中評估。就重量尺寸而言,SDBⅠ和SDBⅡ重113kg,彈長1.8m,彈徑0.19m,小型化特征明顯,提高了美國飛機(jī)彈載能力。在殺傷威力方面,SDBⅠ采用穿透式高爆破片戰(zhàn)斗部、鋼殼、硬目標(biāo)引信等,攻擊地面目標(biāo)的能力相當(dāng)于908kgBLU-109水平,SDBⅡ通過優(yōu)化戰(zhàn)斗部設(shè)計(jì),在爆炸過程中產(chǎn)生金屬射流,以提高碎片殺傷效果。SDBⅢ在前兩代基礎(chǔ)上增加了動力裝置,如小型噴氣發(fā)動機(jī),升級為巡航彈藥,可在大范圍內(nèi)自動搜索、識別及定位攻擊目標(biāo)。

        “短柄斧”微型彈藥是美國原軌道ATK公司(現(xiàn)為諾斯羅普·格魯曼創(chuàng)新系統(tǒng)公司)于2012年發(fā)射的一種用于無人機(jī)及小型飛機(jī)的新型炸彈。就重量和尺寸而言,彈的總長為60cm,總重量僅為2.7kg;在外形設(shè)計(jì)方面,彈彈翼及舵面由高強(qiáng)度塑料制成,三個彈翼及舵面呈Y形布置,不同于一般制導(dǎo)炸彈X形布置的4個彈翼及舵面。其采用INI/GPS制導(dǎo),使用軍碼GPS制導(dǎo)時,其命中精度可達(dá)1~3m。就殺傷能力而言,其戰(zhàn)斗部重量僅為1.8kg,但由于命中精度高,足以使一般戰(zhàn)場軟目標(biāo)失去戰(zhàn)斗力。

        “蝰蛇打擊”制導(dǎo)炸彈由諾斯羅普·格魯曼公司在“智能反坦克(BAT)”子彈藥的基礎(chǔ)上改進(jìn)并裝備到“獵人”無人機(jī)(GBU-44),被用于無人機(jī)反恐作戰(zhàn),并于2002年開始研發(fā)。該炸彈有兩種類型:基本型(GBU-44/B)、改進(jìn)型(GBU-44/E)。重量尺寸均為19.95kg,彈長0.9m,彈徑0.14m。制導(dǎo)方式,GBU-44/B炸彈采用半主動激光導(dǎo)引頭,“獵人”無人機(jī)提供照射源。GBU-44/E炸彈增加了GPS/INS制導(dǎo)系統(tǒng),具有360°全方位攻擊能力,最大射程超過10km。在殺傷能力方面,采用碰炸型高爆破甲式(HEAT)戰(zhàn)斗部,重約1.8kg。在彈體外形上,采用滑翔翼及穩(wěn)定尾翼。在打擊目標(biāo)上,GBU-44/E炸彈可用于打擊地面(<40km/h)上固定或慢速移動目標(biāo)。該彈具有自毀功能,可避免在城市作戰(zhàn)中留下未爆彈。當(dāng)前,美軍已裝備GBU-44/E制導(dǎo)炸彈。

        三、無人機(jī)載精確制導(dǎo)炸彈技術(shù)發(fā)展趨勢

        1、整體小型化,趨向微型化。受自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)限制,無人機(jī)有效載重通常比有人戰(zhàn)機(jī)小得多。這種彈體小、重量輕的制導(dǎo)炸彈不僅能滿足精度要求,而且可增大載彈量,滿足無人機(jī)內(nèi)埋武器彈藥的需要,提高無人機(jī)隱身性能,實(shí)現(xiàn)以更少無人機(jī)獲得相同甚至更好的戰(zhàn)斗力無人機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究。小型化還可將附帶損傷風(fēng)險(xiǎn)降至最低,制導(dǎo)精度越高,戰(zhàn)斗部質(zhì)量越小,附帶傷害程度越小,這在近距離空中支援行動中尤為重要。隨著無人機(jī)小型化和微型化的發(fā)展,作戰(zhàn)任務(wù)的范圍不斷擴(kuò)大。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)和納機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)的發(fā)展為制導(dǎo)炸彈的微型化提供了技術(shù)支持。

        2、導(dǎo)引頭多?;?,并趨于智能化?,F(xiàn)代戰(zhàn)爭戰(zhàn)場環(huán)境復(fù)雜,單一制導(dǎo)體系具有抗干擾能力弱、命中誤差大等局限性。無論采用串聯(lián)復(fù)合制導(dǎo)還是并聯(lián)復(fù)合制導(dǎo),制導(dǎo)炸彈的抗干擾能力都能大幅提高,使制導(dǎo)炸彈能在夜間、惡劣氣象條件和各種主被動干擾等復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境中準(zhǔn)確攻擊目標(biāo),提高打擊精度及任務(wù)可靠性。此外,未來無人機(jī)作戰(zhàn)不再是單平臺、單系統(tǒng)作戰(zhàn),而是由多系統(tǒng)組成的系統(tǒng)作戰(zhàn)。隨著人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,無人機(jī)已成為戰(zhàn)場上眾多節(jié)點(diǎn)之一,其制導(dǎo)炸彈也將成為節(jié)點(diǎn)的一部分,以滿足智能化和網(wǎng)絡(luò)化要求,具有數(shù)據(jù)通信、信息采集和處理能力,能獨(dú)立發(fā)現(xiàn)、識別和跟蹤目標(biāo),能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)信息網(wǎng)絡(luò)共享,甚至能獨(dú)立選擇攻擊目標(biāo),這是無人機(jī)機(jī)載制導(dǎo)炸彈未來發(fā)展的一個重要方向。

        3、戰(zhàn)斗部模塊化,并趨于多樣化。隨著無人機(jī)在戰(zhàn)場上的應(yīng)用越來越廣泛,執(zhí)行任務(wù)范圍越來越廣,除具備打擊坦克、碉堡等常規(guī)目標(biāo)能力外,還具備打擊隱蔽、隱藏和偽裝目標(biāo)、硬目標(biāo)和深埋目標(biāo)、時敏目標(biāo)、有效攻擊地面重要電子裝備能力等。采用新材料、新結(jié)構(gòu)等高新技術(shù),改進(jìn)戰(zhàn)斗部型號、結(jié)構(gòu)、裝藥、新型引戰(zhàn)配合技術(shù),是提高戰(zhàn)斗部小型化設(shè)計(jì)能力及殺傷能力的重要途徑;在整體小型化基礎(chǔ)上,針對不同目標(biāo)研制模塊化戰(zhàn)斗部,能擴(kuò)大同類型機(jī)載精確制導(dǎo)炸彈的作戰(zhàn)范圍,節(jié)約成本;在模塊化基礎(chǔ)上,開發(fā)多功能戰(zhàn)斗部,實(shí)現(xiàn)一種戰(zhàn)斗部打擊多個目標(biāo),可根據(jù)戰(zhàn)場條件靈活選擇攻擊目標(biāo),進(jìn)一步降低彈藥勤務(wù)保障。

        4、投放自主化,趨向遠(yuǎn)程化。無人機(jī)通過數(shù)據(jù)鏈路與地面控制站實(shí)時通信,并接收控制站執(zhí)行預(yù)定攻擊任務(wù)的命令。但指令延遲和戰(zhàn)時數(shù)據(jù)鏈可能會受干擾或損壞,此時無人機(jī)攻擊將受到極大限制。自主投彈技術(shù)是指無人機(jī)在自主投彈計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制下,將地面控制站和自身探測識別信息集成在一起,決定在最佳時間投彈,以減少對數(shù)據(jù)鏈的過度依賴,當(dāng)數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)芨蓴_時,仍能完成既定作戰(zhàn)任務(wù),實(shí)現(xiàn)從防區(qū)外發(fā)射制導(dǎo)炸彈,提高無人機(jī)戰(zhàn)場生存能力,降低被敵人發(fā)現(xiàn)及摧毀概率,充分發(fā)揮制導(dǎo)炸彈突防能力強(qiáng)的優(yōu)勢。

        5、打擊精確化,趨向可控化。在實(shí)現(xiàn)彈體小型化的同時,只有提高其命中精度,制導(dǎo)炸彈才能真正發(fā)揮作用。要求無人機(jī)機(jī)載制導(dǎo)炸彈能準(zhǔn)確命中大中小型目標(biāo);不僅能整體毀傷目標(biāo),而且能準(zhǔn)確對目標(biāo)不同部位進(jìn)行毀傷;不僅要求制導(dǎo)炸彈目標(biāo)定位精度高,而且能精確控制戰(zhàn)斗部起爆時間、高度和炸的落角,從而獲得最佳毀傷效果。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張曉龍.無人機(jī)載制導(dǎo)炸彈的發(fā)展綜述[J].四川兵工學(xué)報(bào),2015(03).

        [2]康焰清.無人機(jī)載精確制導(dǎo)炸彈技術(shù)發(fā)展趨勢[J].兵工自動化,2021(09).

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