石宇鑫

無人機載內(nèi)埋彈藥的發(fā)展現(xiàn)狀

無人機載彈藥是指由無人機平臺從空中發(fā)射，對目標進行打擊的各類型導彈和精確制導炸彈。

21世紀初，美國、英國、俄羅斯等世界軍事強國開始研發(fā)無人機載武器，其中美國發(fā)展最為快速，以色列、韓國、土耳其、南非、阿聯(lián)酋等國家也加入了研究行列。無人機載彈藥的快速發(fā)展，使各國得以更高效、安全地完成近空火力壓制、對敵防空系統(tǒng)壓制、戰(zhàn)術甚至戰(zhàn)略打擊等作戰(zhàn)任務。當前世界各軍事大國都在著力研究無人機載彈藥和內(nèi)埋式彈藥，這也必將是未來技術競爭的一塊高地。

無人機載彈藥的分類

根據(jù)彈藥的類型和用途，無人機載彈藥可以分為空對地打擊彈藥、空對空打擊彈藥和反艦打擊彈藥等。這些彈藥可以根據(jù)其載荷能力、爆炸殺傷半徑和精確打擊能力等不同因素進行分類。

根據(jù)適用情形，無人機載彈藥主要分為空面導彈、空空導彈、制導炸彈、靈巧子彈藥、小型戰(zhàn)術制導彈藥（重10千克以內(nèi)的制導彈藥）、新概念武器（含激光武器）等，其中用途最廣泛的是空面導彈，它又包含了空地導彈和反艦導彈。

根據(jù)導航和制導方式，無人機載彈藥分為自主導航、尋的制導、遙控制導和復合制導。自主導航主要包括慣性導航、程序?qū)Ш?、地形匹配導航、景象匹配導航和星光導航等方式，它通過提前設定的程序和參考系，可使得導彈不受外界干擾、隱蔽地打擊固定目標。尋的制導主要包括雷達制導、紅外制導、毫米波制導、電視制導、激光制導等，通過導引頭與目標間的信息交互識別進行精確定位。遙控制導即發(fā)射后通過己方的遙控員發(fā)射信號指揮導彈進行定位，主要適用于小型、近程彈藥。復合制導則是根據(jù)戰(zhàn)場實際態(tài)勢和戰(zhàn)略戰(zhàn)術需要，綜合了多種制導方式，以實現(xiàn)更高的抗干擾能力、精確打擊能力和武器效費比。

本文著重研究空面導彈。

內(nèi)埋式彈藥的定義與特點

內(nèi)埋式彈藥是指可以與無人機機身無縫連接，外部不可見的彈藥載荷。彈藥內(nèi)埋式無人機系統(tǒng)主要特點是隱蔽性高、整機氣動特性良好、可降低整體的雷達截面積（RCS），在作戰(zhàn)中提高了載荷能力、航程和隱身性能等，可以顯著提高無人機的作戰(zhàn)能力。

相關技術的研究與應用進展

國外空地導彈的技術發(fā)展趨勢，主要集中于四點，即追求大射程，多域融合協(xié)同作戰(zhàn)，低成本小型化，模塊化、系列化和通用化。

美國的JASSM系列導彈、歐洲的“矛”式導彈等旨在提升防區(qū)外打擊的能力，在當今嚴密防守的反介入/區(qū)域拒止（A2/AD）環(huán)境中，防區(qū)外作戰(zhàn)能力對于現(xiàn)代無人化作戰(zhàn)體系至關重要。

2019年美國的“金帳汗國”（Golden Horde）項目和歐洲MBDA公司致力于研究的“矛”式導彈都重點關注了多域融合協(xié)同化作戰(zhàn)能力，結合人工智能技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡技術、信息交互技術等，追求網(wǎng)絡化協(xié)同作戰(zhàn)以提高打擊效率。

小型化空地導彈對于內(nèi)埋式有著顯著的優(yōu)勢，在此方面美國的小型先進能力導彈（SACM）、防區(qū)內(nèi)攻擊武器SiAW、結合了微機電技術的“長釘”、“長矛”等小型導彈已經(jīng)走在了技術前列，雖優(yōu)勢明顯，但彈藥小型化在外形、制導、材料等方面也將對導彈的各分系統(tǒng)提出更嚴格的要求。

產(chǎn)品模塊化的思想早在百年前就已在工業(yè)中產(chǎn)生，但在導彈武器上的應用直到二十一世紀才逐漸顯現(xiàn)。部件模塊化設計、生產(chǎn)制造是現(xiàn)代導彈發(fā)展的主要方向之一。俄羅斯的Grom、歐洲的“硫磺石”、“矛”式、法國的“米卡”空空導彈等都在著力發(fā)展在復雜戰(zhàn)場條件下的通用性、可替換性和互補性，這樣可提高作戰(zhàn)效能。而我國的模塊化導彈設計技術和經(jīng)驗還不夠成熟，與西方發(fā)達國家存在一定的差距。國內(nèi)外部分學者已經(jīng)對導彈模塊化設計和劃分進行了一定的研究，對未來的發(fā)展指出了方向。

多模復合制導技術和數(shù)據(jù)鏈技術是現(xiàn)代先進導彈必不可少的環(huán)節(jié)，它使得導彈更加智能化，且擁有了全天候、全天時作戰(zhàn)能力，在復雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境中具有更廣泛的適應性。

隱身技術的發(fā)展，讓飛行器具有了更優(yōu)秀的突防能力和生存能力，在局部糾紛中具備出奇制勝的可能，是未來發(fā)展必然的趨勢。國內(nèi)已有相關文獻介紹了隱身無人機與隱身導彈技術的發(fā)展和應用。

飛機內(nèi)埋彈艙早在二十世紀五十年代就已經(jīng)出現(xiàn)，但其重要性直到近年才逐漸顯露。相對外掛式布局，內(nèi)埋式布局對載彈量造成了限制，但卻大大增強了飛機的隱身性能和跨聲速、超聲速氣動性能。

小結

無人機和機載彈藥領域是未來軍事發(fā)展的重點，大量國內(nèi)外學者都進行了關鍵技術領域的研究。在此方面，美國已先拔頭籌，取得了領先地位，西歐英法德、俄羅斯和我國也積累了一定的設計經(jīng)驗，取得了一定的成果。在當今發(fā)達的探測追蹤技術大背景和突防攻擊的大需求下，隱身性能已越來越成為兵家必爭的關鍵技術；同時，網(wǎng)絡化和智能化的發(fā)展也讓機載彈藥系統(tǒng)的信息交互、協(xié)同作業(yè)能力產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍；精確打擊能力得到了前所未有的提升。相較于外掛式，內(nèi)埋式布局設計在吸收之前先進技術和經(jīng)驗的同時，為隱身設計、氣動設計帶來了新的機遇，也為新型彈藥總體設計帶來了新的挑戰(zhàn)。

無人機載內(nèi)埋彈藥的關鍵技術要素

機載彈藥的總體設計與構造

無人機載彈藥的主要研究點在于保證飛行性能和作戰(zhàn)效費比，即在減小彈藥整體尺寸和重量的同時，能保證其射程、威力、隱身突防性能和精確打擊能力。

常規(guī)空面導彈包括空地導彈和空基反艦導彈，其基本構造包括導引頭、彈體結構件、彈上電子設備、引信、戰(zhàn)斗部、發(fā)動機等，如圖2所示。

彈上電子設備根據(jù)不同情形的需要，可包含彈載數(shù)據(jù)鏈、綜合控制計算機、協(xié)同處理模塊、熱電池、慣性測量單元等部件。

引信的種類繁多，按作用方式和原理，大致可分成觸發(fā)引信、時間引信和近炸引信。戰(zhàn)斗部根據(jù)目標特性和對目標毀傷機理可分為殺傷戰(zhàn)斗部、爆破戰(zhàn)斗部、侵徹戰(zhàn)斗部、聚能戰(zhàn)斗部、子母戰(zhàn)斗部、云爆戰(zhàn)斗部等。

彈體結構件包括艙段蒙皮、彈翼、尾翼、腹鰭、配重體等，主要決定了導彈的氣動外形、承力特性和操縱特性等。

彈上發(fā)動機根據(jù)射程，主要分為固體火箭發(fā)動機和渦輪噴氣式發(fā)動機。

無人機載內(nèi)埋式彈藥相比于傳統(tǒng)的外掛式彈藥，基本構造組成大體相同，主要區(qū)別在于小型化和發(fā)射部署裝置的不同，也因此衍生出了新的設計思路。

彈藥的部署和發(fā)射機制

常規(guī)式無人機載彈藥通過發(fā)射裝置與載機進行連接和射前通信，通過滑軌和定位銷鎖定，發(fā)射時靠發(fā)動機推力推出。內(nèi)埋式布局的彈藥在部署安裝、發(fā)射機制、氣動分離等方面與此均有所不同。

在跨聲速氣動分離方面，相關科研人員就外流條件對導彈出艙時的動態(tài)影響進行了研究，表明內(nèi)埋導彈分離時質(zhì)心運動軌跡與常規(guī)式不同。

在結構布局和發(fā)射方式層面，常規(guī)外掛式采用導彈助推分離，而內(nèi)埋式彈藥演化出了一種彈射-投放方式，由于內(nèi)置彈艙空間有限，迎合小型化的折疊翼和折疊舵也應運而生，相關文獻對此進行了研究。

在安裝部署方面，發(fā)射裝置和導彈接口應采用通用化、標準化單元，一方面可實現(xiàn)在有限人力情況下的快速換裝，另一方面可以實現(xiàn)不同無人載機與不同彈藥的通用適掛性，提高戰(zhàn)場快速響應能力。

彈藥的通信與控制系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭信息化和網(wǎng)絡化的發(fā)展，導彈數(shù)據(jù)鏈技術逐漸起到了舉足輕重的作用。它可以實現(xiàn)無人機、導彈、地面站之間的雙向數(shù)據(jù)通信和指令傳輸，使得載機和地面監(jiān)測站能夠隨時接收到導彈的位置、姿態(tài)和狀態(tài)信息，也讓指揮室得以實時監(jiān)測到導引頭和無人機的圖像信號，同時也促進了多發(fā)導彈的協(xié)同制導打擊能力的發(fā)展。

美國的導彈數(shù)據(jù)鏈技術起步較早，典型型號包括AN/AXQ-14和AN/ AWW-13，俄羅斯的“玄武巖”、“花崗巖”反艦導彈也都運用了導彈數(shù)據(jù)鏈技術。相關文獻也對武器數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展前景進行了研究，提出導彈數(shù)據(jù)鏈的發(fā)展趨勢包括提高綜合抗干擾能力、發(fā)展通用型數(shù)據(jù)鏈、構建信息化、網(wǎng)絡化體系等。

協(xié)同打擊能力在主要軍事大國也已得到了發(fā)展和運用，如美國的網(wǎng)火作戰(zhàn)系統(tǒng)、俄羅斯的領彈-攻擊彈作戰(zhàn)方式等，國內(nèi)的聯(lián)合信息分發(fā)系統(tǒng)JIDS、多彈分布式無中心協(xié)同制導技術等，都是通過數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)實現(xiàn)信息融合共享的協(xié)同作戰(zhàn)思想，目前已有大量相關文獻進行了研究?，F(xiàn)代協(xié)同攻擊要求彈上控制律的優(yōu)化設計和多目標動態(tài)規(guī)劃的能力，這對協(xié)同處理模塊和彈載協(xié)同數(shù)據(jù)鏈也提出了更高的要求，如彈間抗干擾和組網(wǎng)能力、信息處理與智能決策的能力等。

總之，導彈數(shù)據(jù)鏈和協(xié)同制導系統(tǒng)愈來愈成為當今的熱點方向，開展深入研究對提升導彈技戰(zhàn)術水平有重大意義。

隱身性能與內(nèi)埋式彈藥的兼容性

隱身技術可以顯著地提升飛機和導彈的突防打擊能力，也成為21世紀航空軍事的關鍵技術之一。察打一體無人機和空面導彈主要關注電磁隱身和紅外隱身技術。其中電磁隱身技術伴隨著起降和發(fā)射全階段過程，紅外隱身主要研究載機和導彈的尾焰輻射信號特征。

國內(nèi)外相關文獻都表明，無人機的電磁雷達截面積（RCS），主要取決于外形隱身技術與材料隱身技術。前者包括機身機翼主要線條角度、曲面、進氣道與尾噴口、水平和垂直尾翼等總體設計，也包括口蓋、對接面等細節(jié)部位。要減小己方飛機和導彈的RCS，就要減少角反射器和不連續(xù)面，抑制雷達回波和爬行波的反射；還要在飛機的主要曲面和線條布局上盡力減少后向散射、并減少關鍵方向的雷達波散射能量。材料隱身技術包括表面吸波或透波材料，使目標不反射或少反射雷達波以降低RCS來達到隱身目的。國內(nèi)相關文獻也對無人機不同布局、不同狀態(tài)的雷達散射曲線進行了分析并對其分布特點和頻率、俯仰角等特性進行了詳細的研究和機理分析。目前國外主要發(fā)達國家在無人機隱身技術方面已有較好的成果，如美國的X-47B、MQ-25“黃貂魚”、XQ-58“女武神”、RQ-170“哨兵”，歐洲的BAE“雷神”“神經(jīng)元”、俄羅斯的S-70等。事實表明，外掛導彈會顯著增加載機整體的RCS，降低隱身性能。相比于常規(guī)布局，翼身融合布局在擁有一系列優(yōu)良氣動外形的同時，有利于提高電磁隱身特性，同時也有利于增加內(nèi)置彈艙的空間，提高內(nèi)埋彈藥的設計效能。內(nèi)埋彈藥由于不暴露于雷達波環(huán)境，可以免加裝吸波涂層，這對減輕導彈結構重量也有利，得以提高導彈的飛行性能。

導彈的紅外輻射特性主要來自于發(fā)動機尾噴口的高溫部件和尾焰。主要的隱身技術在于遮擋輻射源和降低輻射強度。在總體設計階段，一方面可以通過尾翼等部件對高溫部件進行遮擋；另一方面可以在保證總沖的同時減小發(fā)動機噴流的溫度，來降低紅外輻射特性。

綜合表明，相比于將導彈外掛于載機表面，內(nèi)埋彈藥布局能顯著提高隱身突防能力，二者相輔相成。

模塊化設計

在21世紀的新型作戰(zhàn)體系下，戰(zhàn)場的多變性、戰(zhàn)局的復雜性、目標的多樣性逐漸顯現(xiàn)，單一功能的彈藥已無法滿足作戰(zhàn)需求。戰(zhàn)場上不同部件的快速靈活換裝、工廠中各部件的大批量生產(chǎn)，都對總體設計提出了一種新型概念，即模塊化設計。模塊化是指將整彈分成若干獨立模塊，可以分別設計制造、戰(zhàn)時滿足通用替換特性的理念。

針對不同的目標特性，激光、毫米波、紅外等多模導引頭的功能各具特點；攻堅、破甲、殺爆、云爆戰(zhàn)斗部也分別適用于不同的戰(zhàn)場環(huán)境。根據(jù)需要將這些不同部件進行靈活簡易替換，便可實現(xiàn)全天候、全天時的作戰(zhàn)響應和戰(zhàn)備部署。模塊化換裝和模塊化設計要求各部件接口的通用化、系列化，這是未來的一大趨勢。

研究路徑思路與啟示

現(xiàn)代戰(zhàn)爭已經(jīng)由曾經(jīng)的機械化作戰(zhàn)、大兵團作戰(zhàn)方式逐步轉變?yōu)榱酥悄芑?、信息化作?zhàn)，在未來，空中作戰(zhàn)的主要任務之一是突防和精確打擊，這對無人機和機載空面導彈的設計也提出了更高的要求。

為了提高載機的突防能力和隱身性能，內(nèi)埋式彈藥布局已成為一切研究的核心要素。在此前提下，彈藥的尺寸和載機的總體布局就產(chǎn)生了潛在的矛盾，如何為彈艙保留足夠的空間成為了無人機總體設計的難點和重點。對于內(nèi)埋式彈藥而言，提高空間利用率的思路之一是采用折疊彈翼，這需要綜合權衡結構和氣動力特性；在復雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境下，不同導引頭和多功能戰(zhàn)斗部的快速換裝和靈活結合能使得己方以不變應萬變，全天時、全天候進行作戰(zhàn)部署和打擊，因此空面導彈模塊化設計和生產(chǎn)也成為了首要議題；在網(wǎng)絡化時代，協(xié)同制導和數(shù)據(jù)鏈技術的應用可以讓戰(zhàn)場更加透明化、大大提高導彈的精度和突防能力，真正實現(xiàn)運籌帷幄，決勝千里；最后，導彈的總體設計是一個反復迭代，權衡各分系統(tǒng)的學問，要顧及氣動外形設計與隱身性能的兼容性，考慮高巡航升阻比與低雷達散射截面特性，也要權衡戰(zhàn)斗部與發(fā)動機的重量配比，以達到最高的性能效益。未來的空面導彈研究可以從以上幾個方面重點著手，結合前沿理論技術，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

總結

當前，無人機載內(nèi)埋彈藥的研究與應用已經(jīng)取得了顯著進展。國內(nèi)外研究人員可通過對彈藥巧妙的總體設計、部署和發(fā)射機制、通信與控制系統(tǒng)以及隱身性能的研究，使無人機能夠攜帶更多更先進的內(nèi)埋式彈藥，增強了無人機的作戰(zhàn)靈活性和打擊能力。然而，該領域仍然存在一些挑戰(zhàn)，如彈藥的尺寸和重量控制、通信與控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及彈藥與無人機隱身性能的兼容等。因此，未來的研究需要進一步完善和優(yōu)化無人機載內(nèi)埋彈藥的關鍵技術，以滿足不斷變化的作戰(zhàn)需求。