激光制导武器的现在与将来
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爆发于1991年的海湾战争被称为具有划时代意义的“高技术局部战争”。
此后至今的十几年间,相继发生了科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争等。
这些战争成为检验新技术、新装备、新思想的试验场,并且其军事技术和战略、战术思想不断发生变化。
高技术战争中最引人关注的是精确制导武器的应用。
激光制导技术已有40多年的发展历史。
它是一种先进的制导技术,在历次现代化战争,特别是在科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中发挥了重要作用。
激光制导武器系统由于具有制导精度高、抗干扰能力强、结构简单、成本低等优势,越来越受到各军事强国的广泛重视。
一、激光制导激光制导是利用目标漫反射的特定编码和波长的激光回波信号,通过接收装置形成制导指令,导引武器飞向目标的制导过程。
精准是激光制导武器的鲜明特点。
激光的单色性好,光束发散角小,敌方很难对制导系统实施有效干扰,因此激光制导具有其它制导方式无法匹敌的优势。
所以,当激光制导武器攻击固定或活动目标时,就像长了眼睛一样,命中率极高。
激光制导武器甚至可以从通气孔进入,炸毁地下目标,令对方防不胜防。
此外,激光制导与红外、雷达、GPS等实现复合制导,更有利于提高制导精度和应付各种复杂的战场环境,从而发挥全天候作战的优势。
1.激光制导原理激光制导是用激光器发射激光束照射目标,装在弹体上的激光接收装置接收照射的激光信号或目标反射的激光信号,算出弹体偏离照射或反射激光束的程度,不断调整飞行轨迹,使战斗部沿着照射或反射激光前进,最终命中目标。
2.激光制导方式武器系统一般主要采用寻的制导和指令制导两种制导方式。
寻的制导通常又分为主动寻的、半主动寻的和被动寻的。
激光制导通常分为激光寻的制导和激光驾束制导两大类。
激光寻的制导是由弹外或弹上激光目标指示器发射的激光束照射目标,弹上激光寻的器接收目标漫反射的回波信号,制导系统形成对目标的跟踪和对弹的控制信号,从而将弹准确地导向目标。
按照激光源所在位置的不同,寻的制导又可分为主动寻的和半主动寻的两类。
誗主动激光制导:将激光照射器和目标寻的器都装在弹上,由激光照射器发射激光,目标寻的器接收目标反射回波,通过弹上控制系统将弹体引向目标。
激光主动制导采用发射后不管的方式,预先将打击目标的激光成像特征装订在导弹中,采用主动成像方式,通过激光扫描,获得目标的三维图像,用来对目标进行细致观察。
因为分辨率很高,所以可以很容易从图像中分辨出目标的型号和毁伤程度,有选择地攻击目标,实现实时智能化打击。
但由于电源设备大而重和激光成像扫描速度较慢等因素,该制导方式目前在技术上还不成熟。
誗半主动激光制导:将激光发射机作为信号源装在地面、车船或飞机上,发射激光束为制导武器指示目标,弹上的激光导引头接收目标反射的激光信号,并跟踪目标□夏新仁冯金平激光制导武器的现在与将来“铜斑蛇”激光制导炮弹正在接近一辆目标坦克上出现的激光光斑,引导战斗部飞向激光光斑,最终命中目标。
激光半主动寻的制导方式的激光源和寻的器分开放置,寻的器在弹上,激光源放在弹外的载体上。
这种制导技术目前已经相当成熟,并广泛应用于各种武器制导系统中,如激光制导炸弹、激光制导导弹和激光制导炮弹等,是所有制导武器中制导精度最高的。
应用此技术的制导武器在多次实战中取得了惊人的战绩。
誗波束激光制导:激光波束制导又称激光驾束制导,是将激光制导系统瞄准目标并连续发射激光,位于弹尾的激光接收器接收激光,控制弹体像“骑”着激光一样沿光束中心飞行。
激光束指向哪里,弹体就飞到哪里,紧紧“咬”住目标不放,直到命中。
但激光驾束制导必须在通视条件下才能实现,因而适合短程作战使用,射程一般在3公里以内。
20多年来对激光驾束制导的研究时起时落,尽管在文献中可以找到大量的技术方案,但真正装备的型号不多。
二、激光制导武器的现状激光制导武器主要包括激光制导炮弹、激光制导导弹和激光制导炸弹等。
1.激光制导炮弹激光制导炮弹是炮弹发展的飞跃,号称是“长了眼睛”的炮弹,加上相应的制导设备后,可使炮弹的命中率得到显著提高。
激光制导炮弹的制导方式需要用配置在阵地前沿观察所、装甲车辆、直升机、攻击机、无人遥控飞行器和军舰上的目标指示器来激光照射目标,通过炮弹上的制导系统接收目标反射信号来实施制导。
这种半主动寻的制导方式在炮弹飞行的末段,目标指示器需要始终瞄准照射目标。
目前,一种新的制导炮弹激光寻的器是在“铜斑蛇”制导炮弹的基础上改进的。
其最大的不同之处在于采用了球形结构气浮轴承,去掉了弹簧启动器,并采用了数字化电路。
球形气浮轴承式激光寻的器的光学系统为折射式,而探测器与导弹弹体固联。
炮弹激光寻的器的逻辑电路还能保证在激光目标指示器偶尔中断的情况下正确跟踪目标,而在较长中断情况下使寻的器重新转入搜索。
“晶面”激光制导迫击炮弹是俄罗斯近几年研制的最新成果,适用于几乎所有120毫米滑膛迫击炮和线膛迫击炮,可摧毁单目标和群目标、静止目标和运动目标、装甲目标和非装甲目标、工事等。
其制导系统允许在风速为15米/秒的条件下对运动目标(目标速度不超过36公里/小时)进行射击,可保证迫击炮弹命中目标防护最薄弱的顶甲,并且在配备大威力杀伤爆破战斗部时,可以有效摧毁多种目标。
该弹配备有带气动力控制机构的自动驾驶仪,激光半主动自寻的头捕获目标的距离远,因而允许制导炮弹有较大的初始误差。
它采用了独特的炮弹结构技术方案,能保证系统在所有允许射击距离上进行恒角(45度)射击。
它还采用了小型射击诸元计算器,大大简化了迫击炮的操作,可对变化的或突现的战斗形势做出快速反应。
当向彼此相隔较远(达300米)的目标射击时,可使用同一射角,不必改变诸元装订。
激光制导炮弹的主要优点是具有较高的抗干扰性;激光半主动自寻的头捕获目标的距离远;能保证系统在所有允许射击距离上进行恒角(45度)射击;大大简化了迫击炮操作,可对变化的或突现的战斗形势做出快速反应。
其主要缺点是准备工作十分复杂,需要预先提供目标及投放条件等各方面的准确数据;激光指示器很容易受到天气等外在因素的影响等。
2.激光制导导弹激光制导导弹主要有空地导弹、防空导弹、反坦克导弹等,其制导方式既有半主动寻的制导,也有驾束制导。
目前,各国已大量装备的激光制导导弹有美国的“海尔法”反坦克导弹和AGM-65E“幼畜”空地导弹、法国的AS-30L导弹、日本的KAM-10导弹以及西班牙的TOLEDO导弹等。
“海尔法”是美国陆军重点发展的一种由直升机发射的空地反坦克导弹,于上世纪70年代研制,80年代开始装备部队。
1992年2月,美国陆军对首批新型“海尔法”F型导弹进行了发射试验,共发射了39枚导弹,全部命中目标。
美国海军目前正在改进“海尔法”导弹,采用了新的外形和现代化弹头。
改进后的“海尔法”导弹计划安装在高速巡逻艇和表面效应舰艇上。
瑞典研制的RBS-70防空导弹是第一种采用激光驾束制导并开始批量生产的导弹,1976年正式装备部队。
在RBS-70导弹的基础上,瑞典又成功研制了RBS-90低空防空导弹系统。
RBS-90抗电子干扰能力强,能在夜间或恶劣气候条件下作战,隐蔽性好,并具有极高的命中精度。
法国AS-30L型激光制导导弹的射程在10公里以上。
这一距离超出了普通高射炮和一般地空导弹的防区。
AS-30L型导弹主要用于攻击地面和海上目标,包括空军基地、桥梁、建筑物和油船等。
该导弹装在执行精确攻击任务的“美洲虎”飞机右翼下方。
机身下中轴线位置吊挂机载激光指示系统吊舱,提供AS-30L型导弹所需要的目标捕获、跟踪和激光指示功能。
飞行员一般在距离目标16~20公里处开始利用机载激光指示系统吊舱指示器进行侦察,在10公里左右时便可发射导弹。
AS-30L型导弹具有目标自动锁定功能,因而只需向目标的大致方位发射,然后按锁定程序作战,并由机载激光指示系统吊舱的激光指示器为末段制导照射目标。
特别值得一提的是,“崔格特”反坦克导弹的激光照射系统采用的是1.06微米波长的二氧化碳气体激光器,而不是常用的0.9微米波长的半导体激光器。
这是由于二氧化碳气体激光器的发射功率更高,1.06微米波长激光也比0.9微米波长激光有更好的大气和战场烟雾穿透能力,因而可使导弹有更远的作战距离。
激光制导导弹武器系统的主要优点有:除浓雾天气外,在任何气候条件下均能有效工作,且不受电子干扰的影响,或受其干扰影响较小;能在各种复杂的人为干扰及背景干扰中,实现对选定目标的识别与跟踪,具有较强的抗红外干扰能力;具有较强的通用性,可满足“一弹多头”的需要;高重复频率的激光可以进行编码发射和探测,使得不同的武器系统具有同时攻击不同目标的能力;制导精度高,且有较高的目标命中率;对信息处理系统要求低,且有较高的空间分辨率;结构简单、成本低,可以和其它寻的制导系统兼容。
其主要缺点有:激光束易受气象条件的影响,不能全天候使用;对于采用激光半主动制导的武器系统,激光束在导弹命中目标之前必须一直照射目标,激光器的载体易被敌方发现和遭受反击。
3.激光制导炸弹现有的激光制导炸弹一般都采用半主动寻的制导方式。
它是在普通炸弹的基础上,引入激光半主动寻的制导系统,实现对目标的跟踪和对炮弹的控制,从而精确攻击目标的一种武器。
激光制导炸弹在发射后可以继续导向目标,能以较小的圆概率误差命中目标。
最早的激光制导炸弹是美国空军的“宝石路”。
它于1968年开始在越南战场使用,取得了惊人的效果。
典型的战例是炸毁越南杜梅铁路公路大桥之战。
此前美国空军曾用常规炸弹对大桥进行了64次轰炸,损失飞机多架,却未能达到目的。
1972年5月,美空军只出动了几架飞机,使用激光制导炸弹将该桥炸毁,而己方未损失一架飞机。
在整个越战期间,美军共投下了25000枚激光制导炸弹,摧毁了大量的坚固目标,命中率达到了70%。
越战结束后,美军对“宝石路”激光制导炸弹又进行了改进,先后研制出了第二、三代,使其成为目前世界上品种最多、生产数量最大的精确制导炸弹系列。
在1999年4月29日北约对南联盟的空袭“海尔法”激光制导导弹从直升机上发射F-15战斗机正在投放GBU-28激光制导炸弹中,美空军F-15E战斗机曾携带GBU-28激光制导炸弹,摧毁了南斯拉夫普里什蒂纳机场的地下目标。
GBU-28型激光制导炸弹足以穿透约6米厚的钢筋水泥工事和约30米厚的普通土壤,因此获得了一个凶猛的绰号———地下掩体粉碎机。
该型激光制导炸弹由经过改进的激光制导部件和常规炸药组成,属美国“宝石路”Ⅲ型激光制导炸弹系列,具备穿甲、爆破和粉碎三种功能。
它是在“沙漠风暴”行动开始后,美国政府匆匆向国内军工企业提出火速研制攻击地下坚固堡垒武器的要求的背景下开始研制的。
订购要求提出后,军方与生产商签订了合同,并马上开始组装试验。
很快,两枚GBU-28型激光制导炸弹被紧急运往海湾战区,并由一架F-111轰炸机对巴格达以北数千米的空军基地地下综合设施进行了轰炸,其中一枚准确命中目标,对地下掩体目标造成了毁灭性的破坏。