



冷戰時期,隨著蘇聯大集群裝甲兵團突擊戰術日趨成熟,北約集團自20世紀60年代開始研制專用武裝直升機和各種新型反坦克武器,以彌補炮兵和航空兵力量的暫時劣勢,間接瞄準(以下簡稱“間瞄”)末敏彈反裝甲技術就由此發端。
近來央視官方披露了我國末敏彈預先研究、先期技術演示驗證和定型項目的信息,表明經過近20年的努力,我國在末敏彈等智能彈藥領域實現了跨越式發展,從而躋身于美、德、俄等相關領域先進國家行列,由此引發了外界對末敏彈技術的關注。
末敏彈概念解析
末敏彈是“末端敏感彈藥”的簡稱,“末端”指彈藥飛行彈道的最后階段,“敏感”則是指彈藥能探測到目標的存在,且戰斗部可以被目標信息激活,進而實現較精確打擊。因此,末敏彈就是被間瞄武器投送至彈道末段,進而自主探測到裝甲目標方位,有效激活戰斗部傳感器,最終摧毀裝甲目標的子彈藥。其中能夠被利用的間瞄武器載體(又稱母彈)包括炮彈、火箭彈、機載撒布器、集束炸彈等,一般單次發射就可利用子彈藥同時攻擊多個靜止/運動目標,且針對性攻擊裝甲車輛防護最薄弱的頂部,堪稱目前作戰效能最高、效費比最好的反裝甲集群武器系統,而目前裝甲集群尚無對它的有效干擾或防御手段。
嚴格地說,末敏彈并不是制導武器系統,也不能被稱為“導彈”或“制導炸彈”,因為它不能自動跟蹤目標并中途改變彈道,其作戰原理是:裝有末敏彈的母彈發射后,按照預定彈道以無控或有控方式飛向目標區,到達目標區域上空預定高度后,時間引信起動,點燃拋射藥,將末敏彈從彈體內拋出,接著依靠減速傘或翼片,按照預定模式實現穩定下降,并依靠彈載傳感器對地面做旋轉掃描。當距離傳感器測出末敏彈下降到預定高度時,解除引爆機構保險,一旦傳感器在旋轉搜索范圍內發現目標,控制器就發出戰斗部起爆的信號。而末敏彈一般采用自鍛成形反裝甲戰斗部,起爆后可瞬間形成速度高達2000~3000米/秒的侵徹體,重點攻擊裝甲目標的頂部。如果彈載傳感器沒有搜索到目標,即按照預定程序自毀。
末敏彈的“眼睛”
末敏彈實現殺傷效能有兩個重要環節:一是有效探測和識別目標,從而發出戰斗部起爆的信號;二是戰斗部確保對裝甲目標實現有效殺傷。由于自鍛成形反裝甲戰斗部在20世紀30年代就提出概念,到80年代已經比較成熟,因此末敏彈研制的主要難點就在于如何有效探測和識別目標,而敏感器就是這個環節的核心部件。
敏感器本質上是一種引信技術,而不是制導技術,其主要功能是發現和識別裝甲目標,并且在戰斗部軸線對準目標的時候,及時發出起爆信號。為了實現末敏彈全天候、抗干擾和“發射后不用管”能力,敏感器一般采用紅外和毫米波復合探測識別技術(不能稱為“制導技術”)。
毫米波的頻率介于微波和遠紅外之間,波長處于1~10毫米范疇。與紅外輻射類似,不同材料的物體也具備不同強度的毫米波輻射率,一般來講,金屬材料的輻射強度只是泥土、路面及植被的三分之一甚至四分之一,故以金屬為主要材料的裝甲車輛相對于周圍背景的毫米波輻射,總是能探測到明顯差異。
一般用于末敏彈的毫米波敏感器有無源毫米波輻射計和有源毫米波測距器。前者是一種探測毫米波輻射強度的寬頻信號接收機,靈敏度極高,會通過測量天線被動接收地面輻射的電磁波,通過對比接收到的輻射功率與背景輻射的溫度差,識別出裝甲目標,但不能測距、測速和測角,也不能滿足發動攻擊的信息要求。因此為了讓末敏彈在預定高度起爆,還需要裝備有源毫米波雷達測距器,這其實是一個簡易的毫米波雷達,通過主動發射毫米波和接收回波,對比時間差來實現測距。通常末敏彈的有源毫米波測距器和無源毫米波輻射計采用共孔徑設計,多布置在戰斗部前方,與戰斗部軸線重合,做到敏感器和戰斗部同時對準目標,使得起爆過程能夠簡化。
末敏彈使用的紅外敏感器主要有單色和雙色兩種,區別在于工作頻率是單頻的還是雙波段的,但兩者都是被動傳感器,分辨率高,有利于對目標實現定向。雙色紅外敏感器遠比單色紅外敏感器識別率高,因為利用雙波段紅外差異進行目標識別,可以有效回避戰場上其他熱源,專注于尋找裝甲目標。具體而言,紅外敏感器有單陣元、線陣列和焦平面陣列等類型——焦平面陣列可以直接實現紅外成像,但數據處理要求高,價格昂貴;線陣列一般通過末敏彈的掃面運動實現“偽成像”,相對容易實現;單陣元就只能實現熱源的大致探測,只靠它往往不能滿足實戰要求,不過成本較低。
紅外敏感器與毫米波敏感器的信息通道一般是相互獨立的,難以實現兩者的共孔徑設計,因此一般毫米波敏感器位于子彈藥前段,與自鍛成形戰斗部實現一體化設計,而紅外折射反射鏡組則設置在末敏彈側面。目前國外最普遍的復合探測與識別方案是3~5微米波長和8~12微米波長雙色紅外敏感器,配合主/被動毫米波敏感器,數據處理則使用能抗高過載的小型固態集成電路。
末敏彈發展概述
美國1972年9月提出《末段定向目標激活彈藥技術論證報告》,末敏彈概念預研由此完成。其國防遠景研究計劃局主持研制SADARM末敏彈,原計劃用于203毫米炮彈,但1983年美國停止發展203毫米火炮,因此1985年轉向以155毫米炮彈和227毫米火箭彈為載體,前者使用紅外二維焦平面陣列和毫米波主/被動傳感器,后者采用紅外線陣列和毫米波測距雙模敏感器,1997年2月開始試生產。此外,美國空軍裝備了CBU-97/B傳感器引爆武器,主體是10枚BLU-108/B子彈藥,每枚子彈藥攜帶4枚“泥鴿”靈巧爆炸成型彈丸戰斗部,其基本型采用紅外探測器,單枚CBU-97/B殺傷覆蓋范圍達5萬平方米,加裝主動激光雷達傳感器后,可增加到10萬平方米。
德國155毫米SMART末敏彈則是當今最先進的炮射末敏彈,配備PzH2000 155毫米自行火炮,1999年開始小批量生產。它在滿足強度要求的前提下,采用了薄壁結構,彈體壁厚只有普通炮彈四分之一,從而使有效載荷空間最大化,也使自鍛破片戰斗部藥形罩的直徑最大化。其末敏彈敏感裝置采用了3~5微米波長和8~12微米波長的雙色紅外敏感器,配合主/被動毫米波敏感器,具有較高的抗干擾能力。該末敏彈的毫米波測距器和毫米波輻射計共用天線,與自鍛破片戰斗部的藥形罩融為一體,不需要為天線添加機械旋轉裝置,比美國BLU-108/B的設計更具難度,也更能有效識別和確認裝甲目標。此外,這款炮射末敏彈使用高密度的鉭作為藥形罩材料,形成的侵徹體的長細比接近5,穿透力比使用普通銅制藥形罩要提高35%。
瑞典博福斯公司20世紀80年代初期就開始155毫米BONUS末敏彈的研究工作,1993年3月與法國合作,1999年末開始小批量生產。這款末敏彈獨特之處在于穩定裝置不是阻力傘,而是一個圓盤:子彈藥被拋出后,圓柱形紅外敏感器張開且被鎖定在固定位置。與此同時,與敏感器對稱布置的穩定圓盤也張開,使子彈藥在下降過程中處于相對穩定的狀態。由于沒有用阻力傘,子彈藥下降速度較快,降低了被敵方干擾的概率,也削弱了側風的干擾誤差。不過BONUS末敏彈只采用了雙色紅外敏感器,暫未使用復合敏感裝置,故目標識別率較低,或許將來能增加主動毫米波測距敏感器。
前蘇聯在解體前十余年就開始研制SPBE機載末敏彈,1992年公開亮相,現裝備俄羅斯航空兵,以RBK-500航彈作為母彈(重500千克),可內裝15枚,投放高度一般是400~5000米范圍,速度500~1200千米/時。SPBE末敏彈采用雙波段紅外敏感器,但戰斗部采用較落后的空心裝藥式,而不是效能更高的自鍛成形式,據稱1枚可摧毀6個裝甲目標。俄羅斯為“龍卷風”火箭炮研制的9K55K1末敏彈得益于技術進步,采用了自鍛成形式攻頂反坦克戰斗部,1枚300毫米火箭彈可攜帶5枚,利用雙波段紅外敏感器,爆炸射流加速到2000米/秒,對30度傾角鋼板的穿甲能力為70毫米。
我國末敏彈研制裝備情況
根據公開的核心期刊資料,我國在20世紀60年代末就開始從彈藥入手,解決野戰火箭炮散布過大、發射穩定性不佳的問題,“八五”期間將末敏彈列為國防預研重點,對末敏彈總體技術、毫米波/雙色紅外復合敏感器技術、穩態掃描技術、自鍛成形戰斗部技術、安全與引爆技術等進行了全面研究,推動著我國常規彈藥向智能化發展。在2008年國家科技進步一等獎表彰時,重點強調了某型末敏彈武器系統,其對目標的命中率超過之前國際最高水平,成為“我軍最有效、最具威懾力的遠距離反裝甲武器”。
根據官方報道,我國目前實現了以大口徑火箭炮為載體的末敏彈武器系統大量裝備,采用先進的毫米波/雙色紅外復合敏感器技術,相比俄羅斯9K55K1末敏彈、法瑞合研的BONUS末敏彈,理論上具有更高的技術水平,與德國SMART末敏彈基本相當。在演示的火箭炮發射試驗時,射程約50千米,目標群為一個3000米長、200米寬的長方形區域內,里面分散布置了12輛坦克裝甲目標,結果半數以上目標被單次試射摧毀。不過根據展示的末敏彈自鍛成形戰斗部的侵徹體來看,我國末敏彈可能是考慮到成本因素,采用了銅或鐵制藥型罩,沒有大量應用特殊稀有金屬,因此不排除在穿甲能力上稍遜于SMART末敏彈。
央視還披露我國炮射末敏彈已經進入了研制最后階段,由此可以認為我國在末敏彈技術領域取得了新突破,因為炮射末敏彈發射過載極高,對器件可靠性要求更為嚴格。此外,末敏彈應該已經兼容到我國航空兵的機載撒布器,每個500千克級別的撒布器可內含近百枚末敏子彈藥,1個攻擊架次即可對相當數量的裝甲目標實施毀傷。
以上這些成就都屬于追趕世界先進水平,官方還披露,我國彈藥領域專家創造性地提出了三模探測方法與理論,并成功解決了末敏彈的敏感器共孔徑、信息融合、小型化、抗高過載等關鍵技術。這意味著我國新一代末敏彈正處于研制之中,很有可能開創性地應用了一些先進技術。據公開的專業論文,我國下一代末敏彈很有可能實現了主/被動毫米波和紅外成像敏感器的共孔徑,從而使探測系統更緊湊更可靠,為戰斗部提高威力釋放空間或縮小彈體,提高裝載數量,更利于靈活打擊。利用我國信息坐標建設成果,三模復合探測技術也將應用在我國末敏彈領域,甚至拓展到我國的迫擊炮彈藥上,這很可能已進入實質工程階段。
至此,我國已實現了先進末敏彈核心技術的突破,完成了機載撒布器、反跑道子母彈、間瞄大口徑火炮、火箭炮、迫擊炮等多種載彈平臺組成的末敏彈裝備規劃,在可以預見的未來,末敏彈等新型彈藥技術將促進我軍的精確打擊能力再攀高峰。