巡飞弹
一种新概念弹药
巡飞弹,又名自杀无人机、游荡弹药,是一种将导弹技术与无人机技术相结合的产物。其概念最早是由美国于1994年正式提出,之后美国厂商着手研制了“洛卡斯”低成本自主攻击弹药。
巡飞弹能快速抵达目标区域,执行巡逻飞行、侦察监视、毁伤评估、空袭打击等多样化任务,具备效费比高、攻击及时和打击结果及时可见等特征,是继无人机之后,又一新概念武器
巡飞弹的组成主要包括控制单元、发射单元和任务单元三部分,控制单元主要负责武器的任务规划、航线调整,发射单元既可采取火炮、火箭和舰载发射,也可采取机载和单兵投放。任务单元,可以认为是加装了战斗部和侦察载荷的无人机或巡航弹药。
全球各国都已开始积极探索对付巡飞弹的手段。一是加速研发精密雷达和多光谱光电探测装置,提高目标搜索能力。二是发展低成本小型防空导弹,并采用密集发射方式,应对大规模巡飞弹袭击。三是强化多维干扰能力,通过干扰、切断巡飞弹的GPS导航系统和数据链,使其变为“无头苍蝇”。四是强化末端拦截系统,使其及时探知来袭巡飞弹,发射拦截弹将其击毁。
发展沿革
研制背景
巡飞弹的发展最早可以追溯到上世纪80年代初的第五次中东战争。叙利亚军队布置的机动导弹阵地,让以色列军队反辐射导弹无处追踪。为了拔除这个“眼中钉”,以色列军队运用无人机侦察和引诱,成功将导弹阵地摧毁。这让以色列军队意识到了无人机在反雷达方面的潜力。战争结束后,作为反雷达解决方案,以色列航空航天工业公司利用DAR无人机平台,将无人机和反雷达导弹结合,开始研制巡飞弹。
研制历程
1994年,美国率先提出了巡飞导弹的概念,随后便着手开始研制“洛卡斯”低成本自主攻击弹药,并配备GPS/INS导航系统、激光导引头,采用折叠弹翼、喷气式发动机和多模战斗部,投放后的“洛卡斯”能够自主飞到目标区域上空,发现目标后再进行俯冲攻击。其主要作战对象主要是坦克装甲车辆等陆上移动目标。由此“洛卡斯”奠定了巡飞弹的技术基础,可由多种武器平台发射或投放,快速进入作战区域后,“变身”炸弹攻击目标。同时,它又配备了弹翼与发动机,能够长时间留空飞行,便于发现隐蔽目标。此外,它还能根据战况变化,调整飞行路线和打击对象,进行“选择性”精确打击。继“洛卡斯”之后,各国纷纷投入巡飞弹研究。
至此,采用火炮、火箭发射方式的巡飞武器系统,技术难度小、造价成本低,且作战效果好、易于操作,成为各国发展的重点方向。1997年,第一颗真正意义上的巡飞弹在巴黎航展亮相,这种巡飞弹在攻击目标时类似从天而降的“猎鹰”,因此被命名为“哈比”。随着无人机技术发展,以色列航空航天工业公司对“哈比”巡飞弹进行改造升级,加装了电光传感器,改进了机翼设计,并增加了“人在回路”的攻击监控系统,随后“哈比-2”巡飞弹成功诞生。并在2016年纳卡冲突中将这款巡飞弹投入了使用。但“哈比-2”巡飞弹存在飞行速度慢、飞行高度低、战斗部威力较小等弱点,要想满足察打一体的实战需求,需要进一步拓展其作战半径
航空环境公司于2008年开始为美国陆军研制的一种便携式单兵使用巡飞弹,即弹簧刀巡飞弹,目旨在使班、排或特种作战分队等小规模部队,在没有空中和地面火力支援的情况下,也能即时打击视距外目标。后又在2020年推出“弹簧刀”600则是“弹簧刀”300的反装甲改型,巡飞弹置于8联装发射装置中,发射装置安装在地面车辆上。“弹簧刀”600巡飞弹长约1300mm,质量约22.7kg,射程40~90km,巡航飞行速度31m/s,最高飞行速度51m/s,巡飞时间大于40min。美海军还开发了潜射型“弹簧刀”,其名称为“黑翼”,该弹翼展、长度与“弹簧刀”300一致,重量1.8千克,配备光电/红外传感器。“弹簧刀”置于水下运载器中,发射时,水下运载器通过潜艇的废物处理口冲向水面;“弹簧刀”在海面以运载器为平台,以类似陆射的方式射出。这种发射方式类似于美海军潜射“捕鲸叉反舰导弹采用的无动力干式发射,即采用无动力运载器将导弹带到水面发射。2020年7月,航空环境公司与克拉托斯公司合作将XQ-58A低成本可消耗作战无人机与“弹簧刀”进行综合。XQ58A航程达3400千米,有效载重达230千克,将可挂载数十枚“弹簧刀”,大幅提升该无人机的打击能力。
分类
巡飞弹按功能分类,大体分为侦察类、主战类、压制类、网络化协同类巡飞弹。其中主战类巡飞弹和压制类巡飞弹都属于攻击型巡飞弹不仅可以负责侦察监视、毁伤评估等任务,还可以执行战斗任务。主战类巡飞弹和压制类巡飞弹是当前攻击型巡飞弹的两种发展思路:主战类巡飞弹强调交战能力,压制类巡飞弹强调信息采集与区域压制能力。主战类巡飞弹在机动和毁伤性能上与同级别传统导弹差距并不大,适当保持打击装甲目标和移动目标的能力。巡飞过程主要用于侦察目标和等待打击时机。压制类巡飞弹的战术价值来自于超长巡飞时间中的ISR任务和时敏打击压制效果。压制类巡飞弹牺牲飞行速度获得对危险区域进行长达数小时的近距离监视和压制。巡飞弹的网络协同作战能力已经由巡飞弹与武器平台之间的简单网络化作战拓展到压制类巡飞弹与主战类巡飞弹、精打弹之间的协同作战,作战效能大幅提高。
主战类巡飞弹
主战类巡飞弹的导引头在巡飞段作为一般成像探测器探测目标,而当发现可疑目标进入攻击段后,导引头切换到搜索跟踪模式对目标进行精确测量和识别。使用精确打击武器本身寻找打击目标,既减小了从发现目标到发射武器执行打击任务的反应时间,也避免了侦察和作战平台长时间滞留战场面临的危险。主要型号包括“弹簧刀”巡飞弹、“黛利拉”巡飞弹。
压制类巡飞弹
压制类巡飞弹可以巡飞数个小时,装载载荷更丰富,除可装载光电侦察、电子侦察、引战系统外还可以装载电子干扰载荷。压制类巡飞弹主要型号包括“FASM”巡飞弹、“哈比”巡飞弹、“火影”巡飞弹。
网络协同类巡飞弹
随着网络化技术的快速发展,实现主战类巡飞弹与压制类巡飞弹之间,侦察类巡飞弹与精打弹之间信息共享。“网火导弹系统”由精确攻击导弹(PAM)和巡飞弹(LAM)、储运/发射装置、计算机通信系统、导弹包装筒、任务规划计算机以及运输集装箱组成。PAM是一种模块化、多任务的制导导弹,可以直接攻击或快速攻击近距离(0.5~2km)目标,或者采用助推-滑翔弹道,打击远距离(20~40km)目标。导弹在发射前或发射中锁定目标,在飞行过程中可通过双向数据链路更新目标信息,末段采用非制冷式红外/半主动激光寻的方式制导。储运与发射装置用作基本的导弹运输集装箱和垂直发射装置,具有无人值守遥控发射能力。
基本设计
巡飞弹主要由弹体外壳及弹翼、动力装置、战斗部、导航制导系统、传感与控制系统、数据链通信机构、稳定系统等基本部分组成。常用动力装置主要包括微型喷气动力系统(涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机喷气发动机、脉冲喷气发动机)、活塞发动机动力系统、电动机系统三大类,以及变推力固体火箭发动机等,未来还有可能采用涡轮喷气-火箭组合发动机(ATR)、凝胶推进等先进推进技术。
以上参考资料
关键技术
弹体轻量化及隐身气动布局设计技术
巡飞弹兼具巡飞和打击特性,在总体布局设计上 介于无人机和导弹之间,强调隐身。为了提高打击精度, 必须充分考虑打击段的稳定性和机动性。同时,巡飞弹因为发射方式原因,多被设计成机翼发射后展开,有的巡飞弹还被设计成打击时收起或抛掉机翼。由此,会使巡飞弹的气动特性复杂化,出现特殊的动力学问题,需要考虑多方面因素进行优化。
微小型弹载动力技术
决定巡飞弹的巡飞时间、航程、飞行速度等关键性能指标,理想动力系统应包括小型化、低噪音、低成本、高效率、高空性能好、推力调整范围广等特点。高能量密度的新型锂电池、氢燃料电池等发展潜力巨大。
战斗部技术
包括常规杀爆战斗部、多模式战斗部和侵彻战斗部等。其中,多模式多功能战斗部是目前攻击型巡飞弹需攻克的关键技术,涉及炸药装药结构设计、起爆系统控制等。
复合制导技术
巡飞弹普遍使用 GPS/惯性导航制导系统进行中段导航。为进一步提高攻击精度,攻击型巡飞弹还装有末制导导引头,如激光半主动、红外成像激光雷达以及由上述制导方式组合而成的双模/多模导引头。其中,应用前景最为广阔的是激光雷达导引头,所涉及的关键技术包括小型高功率固体/半导体激光器、镉汞雪崩光电二极管探测器阵列/自混频“金属-半导体金属”(MSM)探测器阵列、读出电路和高速处理器等。
弹载数据链技术
巡飞弹外形尺寸及体积小,对数据链终端的体积、重量及功率要求苛刻。为确保远距离、高数据信息流、高质量的通信,须研发高功率的数据发送机,并采用图像压缩技术降低对带宽的要求。同时,还需要在信号处理过程中进行加密,确保通信保密。弹载数据链所涉及的关键技术包括中继技术、数据链终端技术、链路网络协议技术和链路安全技术。
发展趋势
巡飞弹特有的长航时和滞空侦察能力,在远程精确打击武器和战区目标之间架起了一座信息通道,使传统的以平台为中心的体系概念转为以网络为中心的“网络中心战”系统概念成为现实,未来发展趋势如下:
(1)发射投放平台多样化。
(2)侦察/打击一体化。
(3)滞空时间长时化
(4)通信技术完善化。
(5)机载传感器更先进。
(6)弹与弹协同化和弹体隐身化(隐身外形设计及复合材料弹体)。
(7)模块化与复合化。
(8)低成本化。
(9)重视强化抗干扰能力。
未来高技术化、信息化、网络化、智能化战争,已经不单单是局限在某一处的战争,或者是仅限于某种单一功能打击力量的战争,而是高端技术下的陆、海、天、空、电五位一体的全方位战争。巡飞弹既是顺应着现代新型作战理念发展,也必须推动着这种趋势的发展。 巡飞弹在本质上并非高端军事技术,实现难度并不高。我国固体动力技术、导弹工业基础方面具体一定优势:在火箭与导弹总体设计开发、火工装置设计制造、含能材料、复合材料研发与规模化生产、机电一体化等领域具有深厚的技术积淀和丰富的经验积累,在巡飞弹弹体轻量化及隐身化气动布局设计、微小型弹载动力技术、战斗部技术、弹载数据链技术等大部分关键技术上不存在瓶颈。
参考资料
战场新秀巡飞弹.百家号.2023-11-30
设计精巧 静谧杀敌.中国军网.2023-11-30
目录
概述
发展沿革
研制背景
研制历程
分类
主战类巡飞弹
压制类巡飞弹
网络协同类巡飞弹
基本设计
关键技术
弹体轻量化及隐身气动布局设计技术
微小型弹载动力技术
战斗部技术
复合制导技术
弹载数据链技术
发展趋势
参考资料