巡飛彈是彈藥技術與無人機技術相結合的產物,是一種集偵察,探測、目標定位、毀傷評估、通信中繼,甚至攻擊能力于一體的多用途彈藥。巡飛彈可在指定區域上空長時間巡邏飛行,利用彈載光電有效載荷對區域進行偵察、監視,并將探測到的信息通過數據鏈回傳,可顯著提高作戰人員及武器系統的實時戰場態勢感知能力,為武器系統快速摧毀威脅目標提供相關信息。攻擊型巡飛彈還可利用彈載殺傷載荷對探測到的威脅目標快速實施摧毀,大幅提升對付機動目標及“時間敏感”目標(如大規模毀傷性武器導彈發射車)的能力。
巡飛彈的研制背景
隨著技術的快速發展,武器系統的作戰任務由“壓制面目標”轉變為“精確狙擊點目標”。但是,野戰部隊的戰場實時態勢感知能力嚴重不足,無法及時了解戰場前沿的情況,作戰行動受限,不僅制約了作戰效能的發揮,而且可能陷入敵遠程火力威脅之下。
目前,各國的戰場偵察手段包括衛星、前線偵察車、偵察兵、有人偵察機及無人機。衛星偵察用于戰略級監視,提供的戰場信息為靜態信息且嚴重滯后;前線偵察車及偵察兵可提供實時戰場信息,但不利于偵察平臺及人員的生存,且受地形限制較多,信息搜集很難完整、準確,傳輸也不夠及時;高空偵察機用于戰區級偵察監視,戰場信息也嚴重滯后,諸如“全球鷹”和“捕食者”一類的無人機則擔任戰術級偵察,提供的戰場信息不僅延遲,且較低級別的野戰部隊無權直接使用。地面野戰炮兵部隊盡管配備一些電視偵察彈,但射程較近、偵察區域較小、工作時間偏短,無法滿足遠程精確打擊的作戰需求。鑒于上述情況,世界主要國家紛紛開始尋求可提升野戰部隊實時態勢感知能力的新方法,并由此推動了巡飛彈的快速發展。
巡飛彈與無人機的區別
巡飛彈與無人機均具有長時間巡邏飛行和裝有數據鏈的特點,并且所能執行的任務大幅交叉,如戰場偵察、監視、通信中繼、精確打擊等。因此,在許多情況下,國外及國內許多文獻在談及巡飛彈時將其稱為無人機。但巡飛彈在以下4方面與無人機存在著明顯差異。
屬于建制武器裝備,作戰部署方便
巡飛彈可直接由單兵或建制武器系統(如火炮、艦載發射器、飛機等)發射使用,其存儲、運輸及發射/投放使用與常規彈藥或導彈沒有區別。而無人機一般需專用裝置發射。根據所執行的任務,美軍將無人機分為6類,除供特種作戰部隊、連及連以下部隊使用的戰術1級無人機可手持發射外,戰術2、3、4級,以及戰役級和戰略級無人機需要專用發射裝置、場地及專門的操作人員發射。
結構設計緊湊,勤務處理與常規彈藥無異
巡飛彈將使用現役武器平臺發射或投放,外形結構緊湊,多數型號的彈翼在發射/投放之前處于折疊狀態,在離開發射/投放平臺一段時間后才展開。目前,僅有以色列“黛利拉”在發射之前彈翼處于展開狀態。與此相對應的是,大型無人機機翼在發射起飛之前均處于展開狀態,一些小型無人機在存儲、運輸的過程中其機翼處于折疊狀態,但在發射之前其機翼也均為展開狀態。
全壽命周期費用低,利于大量裝備使用
在研的巡飛彈絕大部分是作為一次性低成本武器來研發的,在執行完指定任務后自毀或直接用于執行攻擊任務,后勤保障與現有彈藥一樣。例如,美國最初研發的廣域監視炮彈價格定為1萬美元左右;英國“火影”巡飛彈的價格預計為10萬美元。相比而言,盡管國外無人機也可作為“自殺性”攻擊無人機,但大部分為重復使用,價格較高,需要獨立的后勤保障。
戰場介入快速,可滿足戰場實時態勢感知需求
從介入戰場方式而言,巡飛彈可借助發射平臺快速介入戰場,例如,從火炮發射時可獲得較快的初速,或由飛機高空投放,可在較短時間內快速進入預定作戰區域;而無人機則是起飛后勻速進入目標區域,受自身攜帶動力裝置的限制。以前線部隊作戰使用為例,與使用無人機相比,發射巡飛彈能夠在更短的時間內獲得戰場信息。一旦確定目標之后,發射巡飛彈完成攻擊任務所需的時間也要短干無人機掛載武器或“自殺性”攻擊無人機。
國外巡飛彈發展現狀及趨勢
20世紀90年代,美國啟動了“洛卡斯”、“快看”、“前沿區域支援彈藥”等項目,拉開了巡飛彈的研究序幕。進入21世紀,美國、以色列、俄羅斯和英國在巡飛彈領域開展了大量的研究工作,應用涉及陸、海、空三軍的多種武器系統,但目前僅有俄羅斯和以色列分別裝備了R-90火箭炮射巡飛彈和“黛利拉”機載巡飛彈。
國外巡飛彈研發現狀
根據所執行作戰任務的不同,巡飛彈可分為偵察型和偵察/攻擊型兩類;根據部署使用方式的不同,巡飛彈又可分為炮射/箱式發射巡飛彈、機載巡飛彈、巡飛子彈藥和單兵巡飛彈4類。
炮射/箱式發射巡飛彈20世紀90年代中期,美國率先啟動了炮射巡飛彈的研究,研發供火炮系統使用的偵察型巡飛彈,以提高炮兵部隊的戰場實時態勢感知能力。美、俄、法、德、意等國均開展了偵察型炮射/箱式發射巡飛彈的研究工作,其主要技術性能特點是:①動力裝置多采用電動機,部分采用燃油型發動機;②巡飛速度從每小時幾十千米到200千米以上不等,巡飛時間約30分鐘;③作用距離與發射火炮的最遠射程相當或略遠。
機載巡飛彈20世紀90年代以來,美國和以色列進行了機載巡飛彈的研究工作。目前,以色列裝備了“黛利拉”巡飛彈,而美國“洛卡斯”巡飛彈項目完成技術演示后并未轉入型號研制。2002年,美空軍啟動“主宰者”巡飛彈項目,但2006年進行首次樣彈飛行試驗后進展不詳。2008年,美海軍啟動壓縮運載“掃描鷹”項目,基于“主宰者”發展可探測跟蹤潛艇的“磁鷹”巡飛彈。以色列為響應美海軍直升機載武器替代計劃,基于“黛利拉”導彈開展直升機載“黛利拉”導彈研究。此外,美國和以色列還計劃使現役武器在未來具備巡飛能力,以提升其作戰能力。
與炮射/箱式發射巡飛彈相比,固定翼機載巡飛彈通常高空發射使用,射程較遠、巡飛時間更長;多配用戰斗部,具有對陸攻擊能力。
巡飛子彈藥巡飛子彈藥以機載布撒器或炮彈為載體,可快速進入目標區域,并節省自身動力,延長其戰場區域巡飛時間。典型產品有美國“洛卡斯”和“靜默空中偵察”巡飛子彈藥。與同類型的巡飛彈相比,由于巡飛子彈藥需要裝在母彈內,外形尺寸較小,且巡飛時間較短。
單兵巡飛彈單兵巡飛彈由單兵攜載使用,可顯著提高士兵在城區、山地等復雜環境下的態勢感知能力,而具有攻擊能力的單兵巡飛彈還可增強士兵的視距外作戰能力。美國和以色列均在發展單兵巡飛彈。其質量在10千克以內,動力裝置選用電動機,巡飛時間較短,作用距離較近。
巡飛彈發展趨勢
未來,各國將日益重視集偵察、監視、戰場毀傷評估及打擊能力于一體的偵察/攻擊型巡飛彈,提高武器系統的戰場態勢感知及實時精確打擊能力。隨著數據鏈等技術的快速發展,巡飛彈彼此之間將具有網絡化協同作戰能力,大幅提升作戰效能。
重視發展偵察/攻擊型巡飛彈巡飛彈最初的研究主要集中于偵察型巡飛彈,21世紀后加強了對偵察/攻擊型巡飛彈的研究,尤其是美國,其陸、海、空三軍均啟動了相關項目。偵察/攻擊型巡飛彈不僅具有偵察型巡飛彈的偵察、監視及戰場毀傷評估能力,而且能夠實時對敵方重要目標,包括機動目標和時間敏感目標進行打擊,可顯著提高武器系統的作戰效能。
網絡化協同作戰能力將成為巡飛彈的重要特征目前,各國研發的巡飛彈限于彈藥與武器平臺之間簡單網絡化作戰能力。隨著智能化、網絡化、自主化等技術的快速發展,巡飛彈的網絡化作戰能力將拓展到彈與彈之間的協同作戰。與多枚巡飛彈單獨作戰相比,網絡化協同作戰能力將大幅增加其協調控制區域,增強作戰靈活性。目前,英國和美國已經將網絡化協同作戰能力列入巡飛彈的發展計劃中。
巡飛彈關鍵技術分析
巡飛彈的關鍵技術主要包括小型彈載動力系統技術、戰斗部技術、制導技術及彈載數據鏈技術等。
小型彈載動力系統技術
巡飛彈對動力裝置的要求有:工作時間長,達到30分鐘或更長;推力小,可維持巡飛彈低速飛行;結構緊湊,滿足總體結構設計要求;價格低,滿足武器系統一次性使用的低成本要求。目前,巡飛彈使用的動力裝置包括小型渦噴發動機和活塞式發動機兩種,也有電動機、脈動噴氣發動機等。其中,渦噴發動機最為普遍,所涉及的關鍵技術包括小型燃燒室、小直徑壓氣機和高轉速軸承等。
戰斗部技術
巡飛彈可配用常規殺爆戰斗部、多模式戰斗部和侵徹戰斗部等。其中,多模式多功能戰斗部是目前攻擊型巡飛彈需攻克的關鍵技術,它可根據目標類型形成不同毀傷目標模式。美國“洛卡斯”巡飛彈就采用該戰斗部。多模戰斗部所涉及的關鍵技術包括炸藥裝藥結構設計、起爆系統控制等。
制導技術
為順利進入預定目標區域,巡飛彈普遍使用GPS/慣性導航制導系統進行中段導航。為進一步提高攻擊精度,攻擊型巡飛彈還裝有末制導導引頭,如激光半主動、紅外成像、激光雷達以及由上述制導方式組合而成的雙模/多模導引頭。其中,應用前景最為廣闊的是激光雷達導引頭,所涉及的關鍵技術包括小型高功率固體/半導體激光器、碲鎘汞雪崩光電二極管探測器陣列/自混頻“金屬-半導體-金屬”(MSM)探測器陣列、讀出電路和高速處理器等。
彈載數據鏈技術
巡飛彈外形尺寸及體積小,對數據鏈終端的體積、重量及功率要求苛刻。為確保遠距離、高數據信息流、高質量的通信,須研發高功率的數據發送機,并采用圖像壓縮技術降低對帶寬的要求。同時,還需要在信號處理過程中進行加密,確保通信保密。彈載數據鏈所涉及的關鍵技術包括中繼技術、數據鏈終端技術、鏈路網絡協議技術和鏈路安全技術。
巡飛彈受到軍事強國的高度重視,但其總體發展并不順利。目前,國外正積極調整巡飛彈項目管理模式及發展思路,以期快速裝備部隊。首先,巡飛彈的經濟可承受性問題備受關注。國外研發巡飛彈的主要出發點之一,是確保具有較好的效費比,使軍方可以大量裝備。其次,“螺旋式”分階段達到預期目標的研發思路值得借鑒。此外,技術難度相對較低的偵察型巡飛彈成為近期發展的重點。