中国精确制导炸弹的发展

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导读: 世界上第一枚激光制导炸弹是美国"宝石路"计划的产物,在越南战争期间诞生。激光技术在当时是一种非常先进的科技,其具有很高的光色纯度和频率纯度、很小的投射发散以及很高的亮度。60年代要获得高质量的高功率激光器并不容易,特别是固体激光器。当时最有前途的足掺铷的钇铝石榴石激光器,其为全固态,不需要高压激励,光束质量好、弥散小,工作波长1.06微米,在近红外波段,透射性能比可见光好且肉眼不可见,能被成熟廉价的硅光元器件探测,具有很高的军事潜力。因为激光器的核心是价格昂贵的红宝石,激光制导武器计划也因此被称为"宝

世界上第一枚激光制导炸弹美国"宝石路"计划的产物,在越南战争期间诞生。激光技术在当时是一种非常先进的科技,其具有很高的光色纯度和频率纯度、很小的投射发散以及很高的亮度。60年代要获得高质量的高功率激光器并不容易,特别是固体激光器。当时最有前途的足掺铷的钇铝石榴石激光器,其为全固态,不需要高压激励,光束质量好、弥散小,工作波长1.06微米,在近红外波段,透射性能比可见光好且肉眼不可见,能被成熟廉价的硅光元器件探测,具有很高的军事潜力。因为激光器的核心是价格昂贵的红宝石,激光制导武器计划也因此被称为"宝石之路",后来空军干脆以此为计划命名,以显示其科技含量。早期的激光制导炸弹和廉价两个字毫无关系,既然是关于宝石的计划,价格自然昂贵。激光制导炸弹的出现,主要是为了取代当时应用不太成功的白光型电视制导炸弹-"白眼星"。



AGM-62"白眼星"电视制导无动力滑翔炸弹是美国在1966年开始装备的一种精确制导武器,前后发展了四种型号:分别是原型、重型、增程重型和增程轻型。原型"白眼星"的战斗部有385公斤,在越南战争中美军感到其威力不足,随后直接使用重达907公斤的MK84炸弹作战斗部。该弹正常无动力滑翔最大攻击距离约9公里,发射需要载机小俯冲角低空进入。飞机由AN/APQ-100/109机载目标搜索/捕获系统发现目标后,驾驶员用操纵手柄将导引头瞄准的十字压住显示器上的目标视频,并调整焦距,按下电钮让导引头锁定并自动跟踪。导引头足一个以陀螺稳定的白光电视,采用高对比度和模拟电路的型心追踪法进行自动跟踪,载机可以发射后不管。



美军发现"白眼星"在使用中白光电视的分辨率低,发现目标距离近,飞机需要保持进入状态长达20秒,完全处于敌方高炮和防空导弹的威胁范围。加之低空气流比较紊乱、飞机机动以及固有的电噪音,造成电视图像抖动很大,难以锁定目标。而且早期模拟电路的型心跟踪法非常不可靠,锁定和瞄准精度都有很大问题,造成导弹命中率很低。



"宝石路"计划的激光制导和"白眼星"不同,其采用结构简单的半主动设计,利用激光光束的准直性,提供照射和瞄准的一方可以是飞机也可以是地面的侦查人员,发射方只需要进行快速瞄准、锁定、发射就可以自由脱离。第一代"宝石路"炸弹的命中精度非常高,达到3-5米。其被制作成为一种套件,直接在MK82型227公斤和MK84型907公斤炸弹上使用。这样可以根据需要,灵活组合打击威力,比"白眼星"出来以后发现威力不足再研发重型的做法要聪明得多。美军在整个越南战争期间共使用了约25000枚激光制导炸弹,战绩彪炳。此后,美国将"宝石路"发展成为一个系列化大家族,共有三代27个不同型号,并逐渐成为其武器库中最主要的精确制导武器。在号称"高技术战争"的1990年海湾战争中,美国使用精确制导武器的98%是"宝石路"系列制导炸弹。



80年代,鉴于美国在激光制导炸弹方面所取得的成就,法国、苏联都开始发展自己的激光制导武器。当时的电子技术已经可以提供极为廉价的小型化激光照射和敏感元件,一枚激光制导炸弹的价格不超过5万美金,而法国一枚性能相似的AS-30L激光制导战术导弹售价就高达62万美金。即便是现在的币值,一枚最先进的激光制导炸弹也不过15万美金。法国马特拉公司迅速为法国空军发展了一系列"马特拉"激光制导炸弹,有250、500和1000公斤等量级。苏联也看到这种武器的巨大价值,和西方不同,他们不是在传统低阻炸弹上发展通用套件,而直接设计了专门的激光制导炸弹。这种炸弹只能搭载在苏-24、苏-17这样的专用攻击机上,苏-25也必须通过改进以后才能使用。俄罗斯空军在苏联解体以后将这种武器推向国际市场,但因为缺乏性能优秀的照射/瞄准吊舱,效果并不理想。



◎中国传统空中打击的不足



中国真正意识到必须自行发展激光制导炸弹的时间很晚。长期以来,中国把战术空军的对地攻击行动划分得非常简单和清晰:攻击机依靠火箭弹对前线点目标、机动目标和无防护固定目标发动精度较高的攻击,而轰炸机通过编队水平投放重磅炸弹对面目标和固定坚固目标发动大面积轰炸。在这种意识下,攻击机只需要携带一定数量的火箭弹、使用传统的陀螺瞄准仪,也能获得精度很好的攻击效果。Q-5就是如此并在中国空海军中服役了近30年。



Q-5的外挂性能并不理想,不仅挂点少,每个挂点的载荷能力也很低,每次出动执行任务,两个副油箱还要占据两个挂点,因此最多也只能同时挂载4个火箭发射器。火箭弹对付轻型目标,比如步兵、轻型野外步兵工事、无防护车辆、轻型装甲车、兵力或物资集结地等效果还是非常不错的,比常规炸弹精度高、发射距离远,可以在敌方高炮射程外射击,射击进入姿态限制小、易于机动,发射时声光效果激烈、对士兵容易形成震撼性的心理影响。不过,火箭弹缺乏对付坚固目标的能力,特别是现代战争中大量修筑的坚固工事、坦克、桥梁和工厂等等。火箭弹虽然比普通炸弹投放精度高,不过每一发的威力却很小,最常用的57毫米火箭弹战斗部只有0.8公斤,最重的130毫米火箭弹战斗部也不超过17公斤。Q-5也能使用炸弹进行水平和俯冲轰炸,不过由于缺乏先进的火控系统,效果不很理想。由于Q-5挂点承载力小,一般只能使用125和250公斤炸弹,500公斤级别或更重的实际上无法使用。



Q-5平台的能力限制是中国空军对研制和装备激光制导炸弹犹豫不决的主要原因。一方面,很多国内军事专家对半主动激光制导炸弹非常不以为然,他们认为其制导模式的有效感知距离太近,最远只能在3-4公里之外,飞机投放还是和投放普通炸弹一样需要从目标头顶上飞过,安全性较低。并且半主动激光制导需要一个照射方和一个投射方,从美国实践经验来看,往往需要空地协同或者两架作战飞机协同。这种操作太过繁琐,需要的架次率和对战术协同的要求也太高。作用距离近还导致象H-6这样可以携带重磅炸弹的轰炸机,要想使用激光制导炸弹也只能从低空进入,生存能力堪忧。另一方面,激光制导武器对气候条件非常敏感,烟、雨、雾等环境都会让其失效。一种作战限制条件如此之大的武器,当时在中国军队中基本找不到在战场上存在的理由。



从90年代后期到21世纪初,激光制导炸弹的搭载平台问题逐渐解决-引进的苏-27战斗机具有强大的外挂能力,海军JH-7战斗轰炸机的挂载能力也较为出色,还有国产新一代多用途战斗机,其挂载能力甚至可以与苏-27媲美。此外,一些二代战斗机的改型也具有较大挂载能力,比如J-7E/G。这些战机可以轻松挂载500公斤以上的航弹执行任务,有的还能挂载1000公斤级别的重磅航弹。同时,这些飞机都配装了较为先进的飞行控制系统和航电设备,具有全天候作战和对地精确攻击的能力。激光制导炸弹在这个时期,对于中国军队而言,才开始体现出一定的实用价值。



其实,激光制导炸弹的研制并不是一件很困难的事情,市场上有大量可直接使用的民用元器件,炸弹的控制原理也已经非常清晰透彻,电路图都是现成的。不过,激光制导炸弹并不是单纯发展一种机载武器那么简单,其关键点不在于单纯研制出炸弹型号,而在于火控系统的研发以及作战样式、思想的变化。90年代以后,中国周边军事紧张气氛逐渐消散,台湾问题变得愈发突出。1996年民进党上台以后,台独倾向日益严重。台湾海峡是台独势力对抗大陆的天然屏障。国民党在败退台湾以后,为了防备大陆进攻,在海峡另一侧修建了大量极其坚固的钢筋混凝土工事。这些工事有地下通道相连,装备各种火炮、导弹武器,可以对登陆部队进行大规模火力突击。对于这一类目标,传统的攻击机和水平轰炸机都没有太大作用,陆军和海军的重型火炮也收效甚微,只有空军精确的点目标攻击才能解决。



◆铸造低空利剑



在"高科技建军"的口号下,中国军事技术发展的注意力逐渐转移到军方迫切需要的精确点目标杀伤上来。激光制导炸弹以价格低廉、便于普及、威力大而被优先考虑。据国外媒体报道,中国发展激光制导炸弹时间较晚,因此可以从美、俄、法等国家的同类武器研制历程中吸收经验教训。中国从俄罗斯采购了苏-30MKK多用途战斗机,其使用俄制LGB-500/1000系列激光制导炸弹,照射/瞄准设备与X-29、X-59导弹一样,为"暴风雪"搜索/瞄准/照射吊舱。这些武器很少能在公开的新闻渠道中看见,在中俄联合军事演习的视频中,这些飞机依然使用火箭弹实施对地攻击。不过,已经有公开照片可以证明,中国的JH-7战斗轰炸机能够挂载LGB-500激光制导炸弹。



中国航空工业界不会让这种军方未来主要机载武器落入依赖进口的尴尬局面,相关研究部门一直向空军倡导自行发展激光制导炸弹的意图,这种倡议随着90年以后全军作战思想转变而被迅速接受。空军首先确定在老式的强5攻击机上发展一种具有精确对地攻击能力的型号。早在1986年,中国与法国联合发展了Q-5K、与意大利联合发展了Q-5M两种不同航电设计的现代化性能提升攻击机,法国采用平显火控和惯性导航攻击系统,意大利则采用以脉冲多普勒雷达为核心的自动搜索攻击系统。经过对比,中国对Q-5K感到满意,不过这些合作最后都因为某些原因未能继续。中国在这两项合作计划的基础上,以激光测距仪和平显火控为主自行改进生产了Q-5D型攻击机。90年代后期,当精确打击思想在中国被接受时,空军的主要对地攻击平台强5也开始发展新的型号,即搭载激光制导炸弹的Q-5E和搭载光电搜索/瞄准/照射吊舱的Q-5F。这两个型号有很大的试验性质,分别研制也是主要考虑到Q-5外挂载荷的限制问题。



激光制导炸弹由某航空武器研究中心研制,其设计思想与美国"宝石路"基本一致,即研究一种通用的可组合套件。这种套件可以直接在现有的250-4、500-4等低阻炸弹上组合应用,在前线快速组装,能够迅速将普通弹药变成激光制导精确攻击弹药。这种分体通用模块化设计的优点,早巳在美国的大量应用中展现无疑。尽管分体模块化设计的炸弹性能可能会比法国、俄罗斯的一体化设计稍差,但对于制导武器来说,大量的电子零件导致其存储寿命只有10-15年,然后就会因为器件老化被淘汰;而普通炸弹存储寿命一般为30~50年。很明显,分体组合设计的制导弹药应用更灵活、全寿命费用更低。



中国设计的激光制导炸弹被称为"雷霆"系列,介于美国"宝石路"Ⅱ和Ⅲ之间。从公开的图片开看,该弹采用"宝石路"I/Ⅱ代的风标式导引头设计,光电导引头是一个很小的钝圆柱体,其后部有一个定风稳定环,导引头部分通过万向节与控制舱段相连。当炸弹投放时,稳定环会在气流作用下使导引头偏转,始终稳定对准目标。而导引头和炸弹本体间通过万向节形成的夹角,正好是炸弹飞行时的攻角。这种设计可以让制导炸弹凭借较小的弹翼滑翔较远距离,万向节和定风标的存在可以允许炸弹在投放时有缓慢滚转,而且不需要设计单独的陀螺防滚装置,结构简单。据珠海航展相关人员介绍,其导引头风标回转角度达到±20°,可以给炸弹提供一个很宽的活动范围。导引头光学视窗直径40毫米,夹层内有光栅滤镜用于滤除杂光,只允许波长0.6~1.06微米的激光通过。一个视场角达到25°的光学镜头负责前向视野,探测传感器是传统的硅光四象限光电二极管。传感器并不在光学镜头的焦点上,而是稍微偏离一点,这是为了避免聚焦激光光斑过亮烧毁测光元件。由于是虚焦,激光在光电元件上形成亮斑,亮斑在哪一个象限的探测器上有信号,就表明目标偏离了哪个方向,那么输出的信号就可以通知控制计算机让那个方向的舵机相应动作,让光斑回到中间瞄准位置。



炸弹组件采用鸭式布局控制。这种布局的好处是设计简单,控制舱段和制导舱段都在前方,可以集中布置,显得相当紧凑,控制规律也简单,舵面力的方向就是运动所希望的方向。为了提高弹翼的升力,"雷霆"系列采用了比较大的弹翼翼展和超临界翼形,尾部为可折叠的弹簧折刀式塑料尾翼,能够提供较大的滑翔距离和机动性。



从公开展示的"雷霆"-2来看,其采用500-4型低阻航空炸弹改装。这种炸弹重约440公斤,装填系数为38%,内置160公斤以上的黑梯铝-15高能炸药,威力优于美国MK83。"雷霆"-2也比美国GBU-16B的性能更为优越,视场角大一倍,捕获距离远20%,发射稳定性高,采用数字式自动驾驶仪,可以根据火控计算机的弹道预测采用优化滑翔弹道。美国第一代"宝石路"GBU-15的命中精度圆概率偏差大约为5~7.5米;第二代GBU-16经过数字化信号处理和驾驶仪修正,达到3.5米;第三代GBU-22可以达到1-1.5米。据推测,中国"雷霆"-2的性能应略优于GBU-16,精度在2.5米左右,优于法国和俄罗斯的同类产品。



为配合激光制导炸弹的装备,火控系统的研制交给了航空某所。该所是中国航空工业专门的光电技术研究所,他们参照美国"利特宁"多功能前视搜索/瞄准/照射吊舱,研发了中国自己的FILAT多功能前视红外/激光搜索/照射吊舱。这种吊舱重量轻,只有63公斤,外形与"利特宁"类似。吊舱头部是一个球形可转动光学舱,三个光学孔径共用同一个大型陀螺瞄准线稳定万向支架。前视红外采用第二代同用红外热成像组件,8-12微米波段,可以提供宽窄两个不同的视场,宽视场用于监视和搜索战场,而窄视场用于瞄准和识别。白光通道为具有夜视能力的高清晰度摄像头,具有12倍以上光学变焦能力,可以工作在彩色和单色模式,监视和识别能力比红外成像强、细节分辨率高,用于电视制导类武器的瞄准。激光通道有激光测距仪,1.064微米波段,最大作用距离7-10公里,同时也担任编码照射的工作。除了在Q-5F上完成测试工作,吊舱也可以使用在很多种中国新型战斗机上,如J-7G、JH-7等,也可以使用在传统轰炸机如H-6上。中国的攻击吊舱跨越了美国使用简单激光搜索/瞄准/照射吊舱的过程,直接使用具有复杂性能的红外/激光攻击吊舱。激光半主动制导武器在中国军队中也逐渐开始普及,陆军有155、152、122毫米等多个类型激光制导炮弹,以及激光制导反坦克导弹等等,其配套照射器也可以为攻击机提供目标指示。



激光制导炸弹的精度主要取决于弹道末段的引导,发射或投掷的方式和普通炸弹没有太大区别。只需要将激光制导炸弹投掷到一定误差范围以内,就可以满足末制导需要,投掷方可以采用高空投掷、在云层之上投掷,也可以采用传统的雷达瞄准盲投。不过,考虑到激光照射特性,投弹的进入位置有严格限制。在地面照射的情况下,激光照射的最佳反射点大致在目标上以照射激光束成20-30°锥角范围内,炸弹载机必须从这个范围内进入、投掷。海湾战争中,曾经出现炸弹载机错误进入相反角度,显然激光器的亮度比目标更加明显,制导炸弹干净利落地把照射的侦察兵炸成碎片。



照射器在飞机上使用则是另一种情况,它需要双机或者多机协同作战:攻击瞄准吊舱载机一般采用围绕目标盘旋的方式指示目标,半径大约为3-4公里,这是照射器的最大工作距离,并受大气透射状况影响。盘旋坡度大约为30~40°、高度3000米以上,以避开轻型防空武器的威胁。炸弹载机从进入到投掷有一个时间窗口,以确保炸弹到达目标上空时正好处于激光照射的最佳辐射角度区。这个时间窗口需要通过协同训练来掌握,一般飞行员以照射机的位置作为参照,进入读秒阶段;当照射机到达合适位置,攻击机就可以发动攻击了。一架照射机最多可以支持20架攻击机对同一目标进行打击,为了避免爆炸引起的烟尘影响,投弹会采用较大的间隔时间鱼贯进入。这种投弹方法对照射机要求很高,需要长时间在高威胁地区盘旋。另外还有新发展的超低空进入投掷方法,照射机和攻击机都以100米的超低空进入,攻击机在防空区外投弹,照射机突然爬升在最后阶段将炸弹引导至目标。



由于目前使用的1.064微米激光很难提供大于7公里的照射距离,照射机飞行高度大多都在3800米以下,激光制导炸弹的发射距离根据高度不同从5-10公里不等。随着防空武器的日益完善,特别是单兵肩扛防空导弹的大量普及,这样的飞行高度对于照射机相当危险。美国在海湾战争中有一半以上的目标都是由地面人员提供照射,如果使用飞机照射,则采用伙伴搭配和专职配合两种方式:伙伴搭配是F-15E"攻击鹰"常用的方法,即每架战机都携带攻击吊舱,长机和僚机间可相互进行照射指引和发动攻击。专职配合则是在一个编队中-通常为4~8架战机,只有1架携带攻击吊舱以及很少的弹药,专门为其他战机指示目标。担任这种任务的往往是双座战斗机,如F-16D等。这种战机基本不挂载炸弹,而是携带更多的燃料和少量的AGM-64"小牛"空地导弹。中国空军发展Q-5F大概也是出自这种思路,一个中队中只需要两架具有瞄准照射能力的飞机就可以支持整个中队行动,这对于还拥有大量航电设备落后的Q-5机群来说是最快、最简单的战斗力提升过程。目前,最有希望大量应用激光制导炸弹和攻击吊舱的是JH-7"飞豹"战斗轰炸机。该机载弹量大、低空飞行性能好、作战半径大、航电系统先进,可一次挂载4-6枚"雷霆"-2和FILAT前视红外/激光搜索/瞄准吊舱,攻击1000公里以外的目标;也可以再增加一个"蓝天"攻击导航吊舱,形成类似F-15E使用的双吊舱模式,进行全天候超低空精确攻击。据国外军事专家估计,出动两架携带4枚"雷霆"-2的JH-7战机一次攻击海岸滩头加强型火力点的效果,与出动50架H-6使用普通500公斤重磅炸弹基本相当。



据国外媒体报道,"雷霆"系列采用模块化设计,"雷霆"-1是250公斤级别制导炸弹,"雷霆"-3是1000公斤级别。此外,还有子母布撒弹、反跑道弹和穿地弹等。这一系列已经开发出和即将投入使用的型号多达15个以上,是中国进入精确攻击时代的奠基石。



激光制导炸弹虽然具有价格低廉、威力大、抗干扰能力强、具有初级防区外发射能力等优点,但半主动模式决定了其需要复杂的协同和配合。激光对气候条件非常敏感,海湾战争中沙尘暴和燃烧石油的黑烟让这类武器的效能受到很大影响。最关键的是,激光制导炸弹是70年代低空突防概念的衍生物,很难在高空突防的新时代概念中使用。并且激光半主动不能实现"发射后不管",照射机依然会受到很大的威胁。



◎高空突防再认识



高空突防的重新兴起是1990年海湾战争的产物。60-70年代提倡的低空/超低空突防利用地形对雷达的干扰和屏蔽实现,这对于当时的装备技术来说是一个相当不错的选择。特别是当时北约和华约在欧洲的状况-相当密集的区域里布置了如树丛一样多的防空导弹,但是雷达对付超低空目标基本没有什么作用,导弹也很难打击雷达也看不见的目标。不过,随着80年代电子技术的高速发展,对付低空目标的多普勒雷达大量出现,而且网络化的预警指挥系统布置了大量补盲雷达。雷达瞄准控制的小口径高炮和单兵防空导弹的普及,对超低空飞机来说简直是一种灾难。因此,高空突防的重新兴起有其独特的背景条件-1990年海湾战争表明,即便象伊拉克这样的中型国家,其拥有的中高空防空武器数量也是有限的,部署位置也比较固定、型号单一。在经过数次高强度反电子杀伤后,伊拉克的大型中高空防御系统基本被摧毁殆尽,其地面轻型防空火力却没有太大损失,采用低空突防的英国"狂风"战斗轰炸机被击落数架,就连美国最自豪的"战斧"式巡航导弹也有近20%被拦截下来。根据战后统计,伊拉克射高能超过5000米的防空导弹总共有不到110套,备弹数量约800-1100枚,主要是较老式的"霍克"、"萨姆"-2/3/5/6等型号;而射程在5000米以下的有600多套,备弹超过5000枚;射程3000米以下的小口径高炮、单兵防空导弹等数量更是多达2-3万具。由此可见不同高度突防飞机所面临的火力强度。



海湾战争后,战术分析家们认为,面对如今的防空体系,对付装备数量较少、体积和目标特征较大的远程中高空防空导弹系统的代价,比对付数量庞大、机动灵活、难以辨认的低空防空系统要容易很多。只需要在电子干扰和硬杀伤方面将对方远程预警和中高空防空体系破坏,就基本能保证安全,即便按照最坏的情况打算,采用高空防空区外发动攻击也比在低空、超低空容易很多。防空导弹属于高消耗性武器,比如台湾,其部署的具有中高空防御能力的"爱国者"和"霍克"导弹数量加到一起也不超过2000枚。在无人机、巡航导弹、滑翔弹药和诱饵靶标充斥的未来战场环境中,这些导弹可能都经不起一天高强度战争的消耗。就算象1990年伊拉克那样,这些导弹在3~7天以后也会供应不上。从台湾的低空方向看,有上万枚射程5000米以上的导弹和数量众多的高射炮,其弹药消耗可以支撑3个月到半年,由此可见高空突防的价值。



◎实现防区外攻击



新时代的高空突防以高度电子干扰、电子压制和隐身飞机攻击等新技术为依托,发展最快的就是高空防区外攻击。第一种高空使用的防空区外滑翔制导炸弹是美国风偏修正炸弹,主要用于B-52、B-1B和B-2这类战略轰炸机,具有IMU惯性测量元件,只需要在发射前通过机载大气数据计算机对环境风速和风向做出设定,就能够大大提高打击精度。风偏修正炸弹的最大好处是可以"发射后不管",其滑行距离远达15公里以上。风偏修正炸弹的命中精度不算太高,圆算偏差在15米左右,介于制导弹药和无制导弹药之间。



风偏修正弹药的精度还不够理想,随后,利用GPS技术的"杰达姆"(JDAM)应运而生。JDAM能够在空中飞行时不断根据实际偏差进行自行修正,获得精度更高的攻击效果,亦属于"发射后不管"弹药。由于GPS组件在民用技术需求的刺激下变得非常廉价,JDAM大有取代激光制导炸弹、成为美国主要制导武器的趋势。JDAM的精度取决于GPS信号,以目前美国使用的军用P码推测,GPS大概能提供1米左右的定位精度,实弹的圆算偏差在5米左右。GPS制导手段的最大优点在于能够提供长时间和远距离运动的较为稳定的定位精度。为了能够在防空区外更安全地使用,美国和欧洲都开发了一系列滑翔组件,最为有名的就是"钻石背"增程套件,其在2004年就已正式进入部队服役。



中国转向精确打击战略以后,GPS弹药的快速发展自然也引起了军方的兴趣。唯一的忧虑在于,GPS信号是美国掌握的,中国只能使用精度较差的民用C码。虽然目前军用A码接近半公开,P码几乎都是被破译状态,但是一旦到战争时期,美国可以任意修改这些信道的编码形式和赋予其精度误差,从而达到制约的目的。民用C码现在可以达到5-10米的定位精度,如果采用固定差分台站的辅助信号,民用信号也可以提供小于1米的军用级精度。目前,非美国军用信号的主要麻烦并不在于定位精度上,民用信号数据更新率比军用慢,在1-10秒之间。如果用于高速飞行的炸弹,其1秒钟就可以飞出200米,自然误差会达到10米以上。基于上述原因,单纯的GPS弹药并不可靠,精度也不一定能够满足要求。所以,中国发展这种弹药还需要借助于另外一种制导技术的辅助-惯性制导(INS)。传统的惯性制导精度高、价格昂贵,大多应用在先进且复杂的大型导弹上。近年来,随着激光光纤陀螺的小型化,还有一系列新原理廉价惯性测量元件的批量生产,一套精度中等的惯性制导系统价格变得非常便宜,而且体积小巧。INS和GPS系统结合可以产生一个很好的效果:GPS最大的缺点在于对短时间连续位移定位精度较差,对长时间长距离的定位精度高;INS的精度随时间的延长而飘移,但短时间的精度和连续运动的精度非常高,两者结合正好可以取长补短。并且INS可以作为GPS失效或者被干扰时的备份制导手段,虽然精度会略受影响,但不会让武器系统瞬间就变成一堆废物。



◎高空突击手



发展GPS/INS类防空区外攻击武器,中国终于没有再度落后于世界。还是同一个武器研究中心,他们把新的武器系统称为"雷石",其中公布的防区外发射增程滑翔制导炸弹叫做"雷石"-6(LS-6)。该弹类似于标准型增程JDAM,主要用于在防空区外打击防空阵地、机场,码头、桥梁、车站、物资集散地和指挥中心等固定目标。其仍然是一种采用模块化设计的组件,可以迅速与普通低阻炸弹结合。公开展示的"雷石"-6采用背负的可向后折叠的大展弦比滑翔弹翼,正常气动布局,具有更大尾翼的X布置尾舱配有热电池和舵机,组件通过两条钢带和炸弹紧密固定,没有末制导手段。



使用和发射"雷石"-6型需要载机拥有比较先进的火控设备,因为该系列制导炸弹采用GPS/INS复合制导,载机至少需要有一套高精度内置GPS通道的综合惯性导航系统,这样才能提供制导炸弹最初的攻击目标参数和预计飞行弹道的装定。目前,已知符合这样要求的只有与巴基斯坦联合研制的FC-1多用途战斗机。这是一种出口型战斗机,不过大部分航电设备都是自行设计生产的产品,相信国内战斗机上一定已经有类似产品服役。"雷石"-6的命中精度主要取决于载机雷达的性能和所使用战术电子地理信息系统的(GIS)精度水平。由于攻击固定目标,而且射程远达48~60公里,雷达的测距精度就很关键,这直接关系到炸弹最后取得的实际命中精度。普通多功能脉冲多普勒火控雷达大多只能以精度最高的64.1的比例提供多普勒锐化图像,测距误差从5米到30米。最理想的是采用更先进的合成孔径雷达,其能提供更清晰的图像和更精确的定位信息。大多数战斗机都没有合成孔径雷达功能,美国F-15E为了提高攻击精度也只能放弃对空能力较强的AN/APG-63雷达,转而使用对空性能较差、但具有很好合成孔径和逆合成孔径功能的AN/APG-70雷达,以保证更好使用各种精确制导炸弹。不过,如果飞机拥有高精度电子地理信息系统(GIS),这个问题并不算太严重,特别是攻击已知坐标的固定目标。飞机可以根据事先侦查好的坐标直接输入计算机,计算机自动计算出炸弹所需要的最佳弹道。炸弹采用被动制导模式工作、滑翔飞行模式,本身没有电磁辐射,也没有动力噪音,弹翼等组件大多采用塑料和复合材料制成,雷达反射面积小,攻击相对比较隐蔽。对于目前世界上防空体系来说,要地防空大多采用点防御,即采用射程不大于15公里、射高不大于6000米的机动防空导弹部署在目标周围。"雷石"-6的发射高度在8000-11000米,对于这一类导弹来说,这个高度相当安全,并且可以在其射程外任意盘旋,精确且从容地确认目标。即便是有些国家采用中程防空导弹,如"萨姆"-11、"霍克"等也不要紧-"萨姆"-11射高10000米,但最大射程只有27公里;霍克也差不多,即便是最新改进型号也只有不足50公里。"雷石"-6在11000米高度的最大射程超过60公里,仍然可以在防区外发动攻击。



"雷石"-6是一种廉价的"发射后不管"远程精确攻击弹药,它不仅可以由战斗机和战斗轰炸机携带,还可以在H-6这样传统中型轰炸机上使用。按照尺寸推测,一架H-6轰炸机可以在弹舱内携带12枚"雷石"-6,有些型号还可以在翼下挂载4-8枚不等。H-6可以在12000米以上高度投弹攻击,由此具备了较强的防区外精确攻击能力。以H-6轰炸机的航程和携带能力,一个中队一次攻击所打击的目标,需要只能携带2枚"雷霆"-2的JH-7战斗轰炸机中队连续出动6-8次才能完成。这对空军整体攻击威慑能力的提升具有极为重要的战略意义。目前,"雷石"系列滑翔增程制导炸弹主要以外销的面貌出现,这在一定程度上表现了中国对GPS信号稳定性的担忧。中国已经加入欧洲"伽利略"全球卫星定位导航系统计划,将来也可以使用这种和GPS有一定兼容性的系统信号。中国也在发展自身需要的卫星定位导航系统,目前的"北斗"-1双星定位技术含量较低,还不足以使用到制导武器上,后续"北斗"-2更多星座的计划可能会彻底解决信号源不受控制的问题。



世界著名的防务评论社"简氏防务"继承了一贯的对中国军事信息快速而极为不准确的特点,在2006年11月18日出版(比出版时间早半个月左右上市)的《简氏防务周刊》上猜测中国LS-6防空区外滑翔炸弹是在俄罗斯BAZALT公司发展的MPK滑翔制导弹基础上国产化的产品。但是该评论员似乎没有去莫斯科看过MPK炸弹是什么样子。



随着中国国力的增强、工业现代化水平的不断提高,先进的精确制导弹药也必然会在部队中普及。中国目前展示的精确制导弹药仅是冰山一角,"雷霆"激光制导炸弹适用于高精度点目标攻击,"雷石"滑翔制导炸弹则适用于远程面目标的攻击,随后而来的将是这类产品的系列化和批量化。从美国空军使用制导炸弹的情况分析,战术攻击最为常用的是227公斤激光制导炸弹,还有重型907公斤级别,用于攻击桥梁、工厂等等大型目标。中国目前展示的型号为500公斤级别,这种级别的武器在美军应用中较少。大力应用500公斤级别可以看出,中国对未来作战目标的估计要比美国现在所对付的目标更为坚固,需要较大爆炸当量。另外,中国的空中战术平台大部分都能携带500公斤级别的武器,能携带威力更大的1000公斤以上级别武器的则凤毛麟角,因此500公斤级别就显得特别重要。和JDAM一样,"雷石"系列采用GPS/INS制导模式导致其命中精度不可能与"雷霆"系列相比,采用威力更大的500公斤战斗部也显得相当合理。中国大陆如果被迫以武力方式解决台湾问题,则很可能采用外科手术式的精确打击,尽量少破坏其现有的工业和民用设施。在这种背景下,精确制导炸弹的重要性就显示出来了。在不远的未来,随着更多精确武器的大量出现,如激光制导穿地弹,远程滑翔弹但只要增加动力和末制导,就能让其变成射程超过上百公里的巡航导弹。美国现在大力发展的SDB小直径制导炸弹特别适合中国军机载荷能力较低的状况,这方面也一定是未来发展的重点。在这一系列武器研制、发展和装备的同时,中国空军也渐渐从单纯强调防御的落后状态转变为一个积极的攻守兼备的现代化空军。


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