CHINESE  INSTITUTE  OF  COMMAND  AND  CONTROL

深度解析無人機機載導彈

發表時間:2020-02-24 00:00

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“蠍子”輕型滑翔制導彈∑藥


隨著空中力量在現代戰爭中作用的不斷提高,無人機開始迅速發展並大量裝備使用,其功能也逐漸由最初的戰場監視偵察、通信中繼轉向偵察攻擊一體化方向。21世紀初,美國“捕食者”無人機在阿富汗戰場發射了兩枚“海爾法”導彈,開創了無人機執行對地攻擊任務的先河。隨後的20年間,無人機載彈藥發展迅猛,得到各國(特別是美國)的高度重視,從而催生著無人◆機載武器的快速發展,以完成近空火力壓制、對敵防●空系統壓制、戰術甚至戰略打擊等作戰任務。


國外無人機載武器發展【現狀


21世紀初,美國、英國、俄羅斯等世界軍事強國開始研發無人機載武器,其中美國發展最為快速,以色列、韓國、土耳其、南非、阿聯酋等國家也加入研究行列。無人機載武器主要有空面導彈(反坦克導彈、多用途導彈、巡航導彈)、空空導彈、制導炸彈(含制導々布撒器)、火箭彈(制導型,少量非制導型)、制導迫擊炮彈、靈巧子彈藥、小型戰術制導彈藥(重10千克以內的制導彈藥)、新概念武器◥(含激光武器)等類別,已初步構成500千克以上級、250千克級、100千克級、50千克、25千克、15千克、10千克以及5千克以下級等重量▃級別體系,實現對地面、海面以及空中目標的有效打擊。


裝備現狀


現裝備中的無人機機載彈藥大部分由現役彈藥改進而成,重量大,一般在45~250千克之間,主要用於大中型無◥人機攜帶,已在戰場中使用,這是無人機載彈藥初始發展的一條重要途徑,如AGM-114P“海爾法”反坦克導彈、GBU-49增強型“寶石路”Ⅱ制導炸彈、GBU-38 JDAM制導々炸彈等。一些重量在10~20千克的小型彈藥也開始裝備使用,如“海德拉”火箭彈、“毒蛇”制導彈≡藥等。其中,制導炸彈憑借其技術成熟、價格低廉、庫存充分,已成為大中型無人機理想的空投武器,而已發展成熟的激光半▓主動制導和GPS/INS制導是采用的主要制導方式,戰鬥部以破甲戰鬥部為主,“毒蛇”子彈藥外敷預制破片層。

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研制現狀


目前,在研的彈藥主要集中在100l磅級(45.36千克)以下,大部分產品甚至小於10l磅(4.54千克),重量輕、體積小、附帶》毀傷低,適於中小型無人機掛▓載,如美國通用空投布撒器(U-ADD)、“軍刀”小型炸彈、“聖火”小型戰術彈藥、“短柄斧”(Hatchet)、阿聯酋的Namrod輕型防區外制導彈藥以及南非◥“班圖武士”導彈等。為其他作戰飛機新研制的一些彈藥未來也可由無人機攜帶,如美國的SDB小直徑炸彈Ⅱ、先進精確殺傷武器系統Ⅱ(APKWSⅡ)等。積極研制無人機載新概念武器,以滿足2030年前後的作戰需︼求,如歐導公司2012年啟動發展的CVS301無人機載導彈系統,可使無人機具備察打一體化防區外打擊能力。未來,美國導彈防禦局還計劃在“死神”等長航時無人機上搭載激光武器,對助推段彈道導彈進行攔截。此外,美國還在積極籌劃高空高速無人機載武器發展,以實現對地、對海戰術/戰略目標的打擊能力。


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“捕食者”無人機攜♂載著“海爾法”導彈

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M299導彈發射器和AGM-114K Ⅱ“海爾法”導彈和直升機載“長弓海爾法”導彈

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美國雷聲公司“聖火”小型戰術彈藥


發展之路


從無人機作戰任務使命出發,國外無人機載武器發展遵循“偵察-攻擊-察打一體”的發展思路,走“改進與新研”並舉↑的發展之路,“低成本精確打擊”是無人機載武器發展遵循的永恒主題。


在現役彈藥√基礎上,通過技術改進來實現無人機使用    這是快速滿足無人機武裝化緊急作戰需↙求的重要實現途徑,最早裝備使用的無人機載彈藥大多采用了這條技術途徑。主要※體現在:在現有彈藥上加裝掛彈架或發射裝置,一般采用改裝現有裝置或研發新型發射裝置來實現,如GBU-12“寶石路”Ⅱ制導炸彈;改進激光導引頭性能,增大搜索範圍,如AGM-114P“海爾法”反坦克導彈將激光半主動導引頭視場由8°增加到90°;改進戰鬥部並加裝激光半主∏動導引頭,如GBU-44/B“毒蛇”制導彈藥;加裝GPS/INS制導裝置,增強遠距離作戰能力,如“毒蛇”E子彈藥。⑤加裝靈巧制導組件,對制式迫擊炮彈改造實現無人機投放,如美國在制式81毫米迫擊炮彈基礎上,通過加裝靈巧制導組件而成的制導彈藥。

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掛載在“獵人”無人機下方的“毒蛇”子彈藥

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“毒蛇”GPS制導彈藥結構剖視圖


利用激光半主動和↙已有技術的集成,發展新型無人機載彈藥   自2005年開始,各國開始研制全新的無人機機載彈藥,以實現對機動、隱蔽、時敏目標的有效打擊。在制導技術方面的主要技術實現途徑是:采用∑激光半主動制導技術,發展新型無人機載制導彈藥,如美國“影鷹”導彈;采用GPS/INS制導與激光半主動復合制導技術,提高彈藥的全天候、遠距離精確打擊機動目標的能力,命中精度達2米以內,如美國雷聲公司的“聖火”小型戰術彈藥;采用現役彈藥技術和在研彈藥技術的集成,發展新型制導彈藥,如南非“班圖武士”的激光半主動導引頭為“黑曼巴”空對地導彈用導引頭,多用途戰鬥部為“獵豹”反坦克導彈的衍生品,並配用了“閃電”空對地導彈的數據鏈。


采用通用接口技術,使在研彈藥具備有人/無人機載使用能力    國外極為重視新型彈藥的多平臺化應用,主要采用了模塊化的共用接口技術,無需對主要平臺進行重新設計和改裝就能集成新傳感器、武器和通信能力。例如,聯合空對地導彈主要供直升機及固定︾翼飛機使用,未々來無人機也將掛載使用;先進精確殺傷武器系統最初是為“科曼奇”攻擊直升機而開發,改進後主要供大中型無人機使用。


利用成熟技術的綜合集成,降低無人機載彈藥成本    無人機載彈藥的發展主要采用現役彈藥的改進和已有成熟技術的綜合集成開發,這些技術實現途徑成本低、研發周期短,能滿足無人機快速發展和作戰使用需求。如,無人機載彈藥采用的主要制導技術是激光半主動導引頭以及激光半主動與GPS的復合制導技術,這些均是已有彈藥使用的成熟技術,已在現役彈藥中大量使用;“銷釘”導彈的光電導引頭借鑒了“長釘”導引頭技術,采用了柯達公司現成的圖像感應器和現役“小牛”導彈的影像處理、跟蹤軟件和慣性測量裝置,選用了錫奧科爾推進系統公司研制的微煙發動機▓,通過對無人機掛彈架和無人機載設備做少量改進,適應無人機掛載使用等方式,大大降低了“銷釘”無人機載彈藥的研發成本。


積極探索新概念無人機載武器,滿足未來作戰需求    研制無人機載激光武器,用於有效攔截彈道導彈。美國導彈防禦局試圖在“死神”等長航時無人機上搭載激光武器,對助推段彈道導彈進行攔截。發展新概念無人機載武器系統,使無人機具備防區外察打一體打擊能力。歐洲導彈公司(MBDA公司)在2012年英國範堡羅航空展期間,展出了CVS301無人機載導彈系統,將於2030年前後具有作戰能力,可保證無人機從防區外打擊目標。


發展趨勢


向輕量化方向發展,50lb級以下彈藥成為○發展重點    近幾年,各國開始積極發展501磅級(22.68千克)甚至更輕的10l磅級(4.54千克)無人機載彈藥。例如,南非迪奈爾公司推出質量為25千克的“班圖武士”小型化無人機載彈藥、美國洛·馬公司推出質量不超過16千克的“蠍子”以及歐洲推出質量4.54千克的“軍刀”小型炸彈等。這些彈藥不僅可滿足小型無人機武裝化需求,同時可增加大型無〖人機的掛彈量,顯著提高其每架次的作戰能力,成為近年來無人機載彈藥發展的重點和方向。


制導方式復合化、戰鬥部模塊化多用途    目前發展的無人機載彈藥多數采用激光半主動制導方式,命中精度高,但激光半主動制導彈藥作戰使用時易受天氣⌒ 影響,為提高全天候作戰能力,後來發展了GPS/INS制導的彈藥。但是,GPS/INS制導系統的離軸作戰能力有限,單獨使用時,需要無人機機動並面對目標,其機動瞄準目標難以實現,因此,無人機載彈藥盡量避免只采用GPS/INS制導方式,而使用激光半主動+GPS/INS復合制導。因此,這類復合制導的彈藥成為無人機載彈藥未來的發展方向。此外,國外新研制的無人機載小型彈藥通過采用模塊化、多用途戰鬥部技術,可實現對多類目標的打擊能力,如美國的“蠍子”導彈、南非“班圖武士”導彈分別配用了模塊化、多用途戰鬥部,可在最大限度控制附帶毀傷的情況下對多類目標執行精確打擊任務,成為未來彈藥研發重點。


打擊精確化,並朝遠程化、網絡化方向發展    在保證精確命中目標的前提下,無人機載彈藥正在朝更遠程打擊的方向發展,未來還將可能利用計算機指令控制和雙路數據鏈路,隨時改變飛行中彈藥的作戰任務指令,具備“人在回路”控制能力,以適應目標任務變化和完成復雜戰場作戰任務需求。例如,阿聯酋Adcom公司2011年11月披露的Namrod輕型防區外制導彈藥,它采用中段+末段復合制導方式,中段采用衛星制導+慣性制導系統。其中,衛星制導系統目前可以使用GPS和GLONAAS兩種信號,將來還可利用“伽利略”系統的信號;末制導采用紅外和晝間光電復合方式。導引頭與載機有雙路數據鏈,既可以將視頻上傳至載機,又可以接收操作人員的指令,具備人在回路網絡化控制能力。該々彈藥最大速度可達1000千米/時,最大射程可達60千米,由“聯合”40無人機掛載使用。


使用載@ 機向高空高速打擊方向發展    目前,無人機正向著高機動速度、強掛載能力、大機動範圍方向發展,如美軍X-47B無人戰鬥機等。這類無人機大大提高了空中執行任務的範圍和能■力,其掛載的武器︾成為目前及未來無人機載彈藥發展重點。

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阿聯酋為“聯合”40無人機研制的Namrod制導彈藥

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阿連特技術系統公司“短柄斧”小型制導彈藥


關於國內發展的啟示


體系化發展思路值得借鑒    隨著無人機的體系化發展,與之相適用的無人機機載彈藥體系也成為々規劃重點,以適應無人機武裝化的作戰需求。美國已制定了無人機發展路線圖且每年更新修訂,並將無人機機載彈藥初步分成三大重點發展系列:100l磅(45.36千克)以上級,以現有♂制導炸彈、反坦克導彈等彈種改造為主,適應大、中型無人機的作戰需求;100l磅以下級彈藥,改進和新研相結合,以適應中、小型無人機的作戰需求;高空高速無人機機載彈藥,拓展無人機作戰能力,實現對地、對海戰術戰略目標的有效打擊。


采用現成產品改裝,優選低成本激光半主動制導技術    將現有制導航空火箭彈和直升機載反坦克導彈直接改裝成無人機機載彈藥,是無人機機載彈藥快速發展最直接的途徑,例如,“海爾法”導彈、“毒蛇”子彈藥等。同時,國外現役及新研無人機機載彈藥的制導體制首選技術最為成熟、價格相對低廉的激光半主動制導技術,盡可能采用現貨供應的GPS/INS器件技術以及模塊化設計方法,不僅滿足無人機快速對付戰場內多樣化目標的作戰需求,而且具有效費比高的優勢。在當前各主要國家日益重視裝備經濟可承受性的大趨勢下,激光半主動制導無疑是發展無人機機載彈藥的優◥先選擇。


50l磅以下級別的小型無人▓機機載彈藥值得發展和重視    各國軍方對無人機武裝化執行攻擊任務需求的日益增多,促進了無人機對小型精確彈藥發展的需求,50l磅(22.68千克)以下級別的小型無人機機載彈藥值得關註和重視,如美國小型戰術彈藥、“短柄斧”小型制導彈藥等,能促進小型彈藥技術的發展,同時演變成為制導子彈藥。因此,這類彈藥的研究將達到“一舉兩得”的效果,將帶動微動〗力、微毀傷、微機電加工等一批微小型技術的開發研究,值得關註和重視。


來源:國科環宇


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