張 春，李 鵬，趙 斌，解伊娜，張 鑫

(西北機電工程研究所，陜西 咸陽 712099)

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高炮抗擊精確制導炸彈技術研究

張 春，李 鵬，趙 斌，解伊娜，張 鑫

(西北機電工程研究所，陜西 咸陽 712099)

現代戰爭中，空襲與反空襲已經成為戰爭的主要模式，伴隨戰爭始終。在空襲兵器中精確制導炸彈以其精度高、作戰能力強、超視距打擊、效費比高以及多運載平臺等特點已經被愈加頻繁地應用于近代歷次戰爭之中，針對精確制導炸彈的技術特點與防御難點，分析了現役防空高炮抗擊精確制導炸彈的不足之處，為防空高炮抗擊精確制導炸彈提出了技術需求與發展方向。

空襲反空襲；高炮；抗擊；精確制導炸彈；精確打擊

1 精確制導炸彈是重要的空襲兵器

1.1 空襲模式的轉變

空襲與反空襲已經成為未來戰爭的主要模式，伴隨戰爭始終、決定勝敗結局。根據美軍2010年《空海一體戰構想》和2012年《聯合作戰介入構想》的內容，可預見未來的空襲戰場將呈現出全新態勢，根據六代戰爭理論，第六代戰爭由不同作戰平臺發射常規高精度的突擊武器等兵力兵器完成，例如伊拉克戰爭中，精確制導彈藥使用頻率達到68.3%，這一比例從海灣戰爭(8%)、科索沃戰爭(35%)、阿富汗戰爭(56%)以來持續提高，所打擊的目標數量也從海灣戰爭的150多個增至1 700多個，伊拉克戰爭期間一共投放了15 000多枚精確制導炸彈。這種發展趨勢導致反空襲軍事需求發生革命性改變[1]。

目前，在世界范圍內，精確制導炸彈在命中精度、制導方式、投擲距離等方面均取得了飛速發展。未來的戰場空襲方將改變過去傳統的臨空轟炸、近距離投放的空襲作戰樣式，大量采用防區外超視距打擊。

空襲裝備體系發展迅猛，呈現隱身突防、防空壓制、網絡使能、防區外投射、精確打擊、高效毀傷等多種綜合優勢與特征。而反空襲體系裝備相對落后，探測、指控、攔截、毀傷能力呈現明顯劣勢，空襲與反空襲裝備技術已形成明顯代差并呈現逐漸拉大的發展趨勢。

1.2 精確制導炸彈特點

精確制導炸彈是為適應現代空襲作戰實施對地精確攻擊而發展的一類新型航空炸彈，具有獨特的戰術和技術特點，使得航空軍事專家和技術專家特別關注精確制導炸彈的發展和使用。20世紀60年代末，美國開始研制精確制導炸彈，此后，俄羅斯、以色列、日本以及西歐等主要軍事強國相繼開展對精確制導炸彈的研究，一批成熟裝備在近年來的多次局部戰爭中得到了大量應用。目前，典型的精確制導炸彈包括JDAM系列精確制導炸彈、SDB 系列小直徑精確制導炸彈和寶石路系列激光制導炸彈, 精確制導炸彈的戰術特點表現如下。

1.2.1 制導精度高

JDAM系列精確制導炸彈是在MK80和BLU-100系列傳統低阻航空炸彈的基礎上增加制導控制尾翼組件、彈體連接件構成的系列制導炸彈，是美軍新一代機載空地精確制導武器系統，利用INS導航使炸彈的圓概率誤差不超過30 m，經GPS校正后則可將炸彈的圓概率誤差減小至10 m，增加末制導導引頭后，圓概率誤差減小到3 m的同時，具備了打擊機動點目標的能力[2]。SDB系列與JDAM系列精確制導炸彈的制導精度相當，寶石路Ⅰ系列激光制導炸彈圓概率誤差為3 m，發展到寶石路Ⅱ、Ⅲ系列時，激光制導炸彈圓概率誤差減小到1 m。

1.2.2 作戰能力強

寶石路Ⅰ系列激光制導炸彈采用激光半主動制導，可進行晝夜好天候對地攻擊，后期的寶石路系列激光制導炸彈采用激光半主動制導+ GPS/INS雙模制導，全天候作戰能力進一步增強，可實現全天候、復雜干擾環境下的對地攻擊。早期型的SDB系列精確制導炸彈也采用GPS/INS雙模制導，最新型號更增加了包括非制冷紅外成像、電視、合成孔徑雷達的“直接聯合攻擊炸彈可接受導引頭”(DAMASK)，在實現打擊機動和點目標能力的同時，還具有使投擲多枚飛向目標的SDB炸彈之間共享目標信息的能力[3]。JDAM系列精確制導炸彈裝藥比率高、作戰威力大以及具備精確打擊加固的點目標能力，因此在局部戰爭中廣泛使用。

1.2.3 防區外超視距打擊效果好

JDAM系列精確制導炸彈可從24.7～41 km以外對小型機動目標進行精確打擊，SDB系列精確制導炸彈最大射程可達74 km，戰斗機從高空投擲“增程聯合直接攻擊炸彈”(JDAM-ER)，最大射程可達110 km，上述射程超出了中程防空導彈的有效防區，使運載平臺具備防區外精確打擊能力，提高了運載平臺的戰場生存能力。

1.2.4 作戰使用效費比高

國外軍事專家對越南戰爭、海灣戰爭、科索沃戰爭和阿富汗戰爭的戰場空襲作戰效果進行了統計，根據統計結果，精確制導炸彈由于成本低、與普通炸彈的戰場效費比可達25∶1，1枚精確制導炸彈的價格約為普通炸彈的3～4倍[3]，但作戰效能相當于120枚普通炸彈。JDAM系列精確制導炸彈是在MK系列普通炸彈的基礎上進行改造，其價格可低至每枚1.8萬美元，是近程防空導彈的十幾至幾十分之一。

1.2.5 運載平臺和打擊手段多樣

1架F-15E“攻擊鷹”重型戰斗機有9個掛點可以掛載新型掛架，一次出動最多可以攜帶36枚“小口徑炸彈”打擊36個目標。F-22A“猛禽”戰斗機的內置彈艙一次也可以攜帶多達8枚“小口徑炸彈”。B-1B、B-2戰略轟炸機則分別可以攜帶288和192枚“小口徑炸彈”，為其執行常規戰術精確打擊任務提供了有效的武器，使其對地攻擊能力發生了根本性的提升，例如裝備“小口徑炸彈”的1架B-2戰略轟炸機可以執行原來需要用5架才能完成的任務[4]。精確制導炸彈通常分為鉆地型和殺爆型，可實現對地面和地下2～6 m目標實施有效打擊，深鉆地炸彈更可對深藏混凝土地下60 m的指揮所目標實施打擊。

1.3 精確制導炸彈防御難點

從防御的角度看，精確制導炸彈的技術特點主要表現如下。

1.3.1 雷達、光電可探測特性弱

精確制導炸彈結構外形小、受彈面積小,其雷達有效反射面積和光學系統可探測、識別的特性相對于傳統空襲兵器明顯減小，精確制導炸彈由于其結構特點，形成自然隱身能力。據有關資料分析，精確制導炸彈徑向攻擊時的RCS約為0.1 m2，JDAM系列和SDB系列精確制導炸彈采用無動力或增程彈翼滑翔方式實現遠程打擊，其紅外輻射特性弱，不便于地面防空裝備早期發現目標。

1.3.2 彈道末速度高

精確制導炸彈當達到攻擊彈道末端即進入末端防空兵器的目標探測、跟蹤范圍時，目標具有較快的攻擊速度，其彈道末速度可達高亞聲速，鉆地精確制導炸彈的彈道末速度可達550 m/s,致使傳統防空高炮武器系統難以與其交戰。另外，目標的快速攻擊特性與低可探測特性結合后，極大地壓縮了武器系統的作戰空間，考慮防空高炮武器系統的8—10 s系統反應時間時，其防空作戰的有效性將更為降低。

1.3.3 俯沖攻擊角大

戰機采用精確制導彈藥對目標攻擊時，常在較高的飛行高度采用水平投射彈道或高拋投射彈道投擲。這樣，當彈藥進入防空高炮武器系統的目標搜索范圍時，相對于防空高炮武器系統具有較高的觀察角，據國內、外有關資料統計，該觀察高角可達40°～85°，而此范圍經常是傳統防空高炮武器系統搜索雷達高角探測的盲區[2]，各類鉆地炸彈更是用“高拋下擊”的攻擊模式以接近90°的攻擊角對目標實施打擊。

1.3.4 彈體壁厚大

精確制導炸彈相對于傳統空襲兵器的防護能力有不同程度的增強，傳統有人駕駛空氣動力飛行器的等效裝甲防護小于等于6 mm的Q235鋼板，但是，隨著空襲目標轉變，末端防御作戰將面臨大量有一定裝甲防護能力的目標。據有關資料統計，JDAM制導炸彈側壁厚度可達14.27 mm，更有甚者，鉆地炸彈的側壁厚度高達27～57.1 mm[5]，精確制導炸彈頭部的厚度通常為其側壁厚度的3～7倍，這樣的厚度，常規的高炮爆破殺傷榴彈難以擊穿精確制導炸彈殼體并引爆其裝藥，如表1所示。

表1 典型精確制導炸彈側壁厚度統計表

2 現役防空高炮抗擊精確制導炸彈能力的不足

現役防空高炮在設計之初的主要作戰目標是有人駕駛飛機、戰術無人機和武裝直升機，且對巡航導彈具有一定的抗擊能力。然而，隨著空襲模式的轉變，由作戰飛機攜帶普通炸彈臨空投彈的作戰模式將會逐漸消失，取而代之，在高炮防區外投放精確制導炸彈實施“非接觸”、“點穴”式攻擊將成為重要的空襲戰術，精確制導炸彈將成為主要的空襲兵器和未來末端防御作戰的主要目標。為確定現役防空高炮的作戰能力是否能滿足對精確制導炸彈防御作戰的需求，需要從防空高炮武器系統作戰的各個環節逐一進行分析。

2.1 搜索和探測

主要完成全方位空域內對目標的搜索、建航、敵我識別和威脅判定，傳統防空高炮武器系統的搜索系統主要完成對有人駕駛飛行器的探測，對精確制導炸彈在小目標探測能力、俯仰角探測范圍、目標速度響應范圍、同時多目標探測能力等方面均無法滿足作戰使用的需求。

2.2 平穩跟蹤

該環節通過對目標的平穩跟蹤，為后續火控解算測量目標現在點的精確信息，現役防空高炮武器系統通常假設目標做等速直線飛行，為提高跟蹤精度，傳統跟蹤系統常采用再生跟蹤技術以達到較好的跟蹤效果。然而，精確制導炸彈為提高射程多具有彈翼滑翔功能，其飛行彈道不滿足等速直線飛行假設條件。另外，某些精確制導炸彈為達到更好的攻擊效果，在飛行彈道末端常采取彈道機動的方式，造成跟蹤系統跟蹤精度的明顯下降，因此，現役火控系統的平穩跟蹤能力已無法滿足對精確制導炸彈平穩跟蹤的需求。

2.3 高精度解算

該環節在精確測量目標現在點信息的基礎上，對目標信息進行數據濾波，提取目標飛行速度、加速度信息，進而根據火炮射表和目標飛行軌跡連續解算火炮射擊后彈丸與目標交匯點信息，為火炮提供射擊諸元；為獲得高精度目標速度、加速度信息，需要較長的數據濾波，這樣又會增加解算數據的時間延遲，需要進行反復的試驗、測試分析，對于有加速度飛行特性的目標還需要確定合適的加速度應用門限，減少跟蹤誤差和濾波殘差對解算模型的影響，這樣對大機動目標處理效果理想，然而對弱機動目標可能帶來負面影響，具有彈翼滑翔能力的精確制導炸彈其機動能力在2g左右[6]，因此，現役火控系統在對未來末端防御具有彈翼滑翔能力的目標未來點解算效果并不理想。

2.4 精確打擊

防空高炮武器系統多處于精確制導炸彈的彈道末端，目標飛行速度大，考慮到彈丸與目標交匯時不至于因交匯角過小而引起跳彈，火力系統需在與目標一定的夾角范圍內實施射擊，因此，高速目標留給火力系統打擊的時間窗窄、火力系統射彈數少，現役防空高炮采用的榴彈以點對點直接命中的打擊方式命中概率低。

2.5 有效毀傷

現役中口徑高炮采用預制破片彈近炸模式作戰時，可明顯提高火力打擊對目標的命中概率，然而，破片質量小(多為0.4～5 g)、飛散速度低(500～ 1 000 m/s)，通常在其殺傷范圍內用于打擊鋁制薄壁目標，對于精確制導炸彈的側壁不能有效擊穿、引爆裝藥。

通過對以上環節的分析，現役防空高炮均存在有效性不高等問題，無法承擔起未來末端防御的重任，因此，從防空高炮技術發展的角度，有必要對抗擊精確制導炸彈的技術進行探索。

3 高炮抗擊精確制導炸彈的技術需求

未來高技術條件下現代局部戰爭中，伴隨防空壓制、電磁干擾等戰場環境，精確制導炸彈將采用隱身、高速等突防手段，結合裝甲防護、鈍感裝藥、高俯沖攻擊等目標特性的演變，同時，高新技術產業化的突破使目標具備低成本、精確打擊、高效費比的特點，可預見，未來精確制導炸彈在空襲戰場上將大量使用，使現役以有人駕駛飛行器為作戰目標的防空高炮武器系統，在作戰流程的各個環節均需要發生革命性轉變。為應對這種轉變，需從作戰理念出發，轉變設計思路，針對性地發展并綜合應用各種專項技術，實現裝備的跨越式發展。

3.1 理念轉變

隨著空襲模式的轉變和空襲兵器技術更新，原有的防空高炮攔截理念已無法滿足未來反空襲作戰需求，凸顯出對高炮防空作戰理念的根本性轉變。

1)采用有效融入的信息化作戰理念，通過網絡化、信息化、即插即用技術融入我軍現有和未來的防空體系，實現目標信息獲取的多元化。

2)采用時間換空間的作戰理念，具備在超短時空窗口系統快速、精確響應和爆發性射擊能力。

3)采用多層攔截的綜合防御理念，具備遠區電子干擾、誘騙和光電壓制，中區彈幕功能毀傷，近區有效穿甲擊爆毀殲能力，實現中、近區內的多重命中體制[7]。

4)采用彈幕命中的攔截理念，具備在目標前形成密集彈幕的能力，確保火力系統在有效時空窗口高概率命中目標。

5)采用空中反裝甲的毀傷理念，在有效時空窗口具備有效穿甲擊爆厚壁目標的毀傷能力，填補近程末端防空能力的空白。

3.2 全域搜索

需具備全空域、全天候、寬速度響應范圍、復雜戰場電磁環境下的作戰能力。實現全方位、上半球空域覆蓋，可在晝夜好天候和復雜天候條件下作戰，可在復雜戰場電磁環境下作戰，對較大馬赫數的弱小目標具有精確探測能力，具有多頻譜光電探測手段、對復合導引頭的具有多種電子對抗和光電壓制手段、對抗反輻射導彈具有雷達誘騙能力。

3.3 平穩跟蹤

對全空域弱小目標、機動目標和快速目標實現平穩跟蹤。可實現對大仰角、高速目標的平穩跟蹤；無慣性或高響應速度對高機動和弱機動目標的高精度跟蹤，對弱小輻射特性目標連續、平穩跟蹤；對非等速直線和等加速飛行目標的平穩跟蹤能力，為后續火控測量、解算目標現在點的精確信息提供基礎。

3.4 精確解算

在精確測量目標現在點信息的基礎上，對目標跟蹤參數進行合理、有效的數據濾波，減少跟蹤誤差和濾波殘差對解算模型的影響，提取目標飛行真實特性，根據高炮火力系統的特點，精確、快速解算對目標實施打擊時彈丸與目標交匯點的空間、時間等射擊諸元，根據火力系統參數、目標運動參數，選擇追隨未來點或攔阻式射擊模式，進行火力系統狀態管理，選擇恰當的射擊時空窗和火力開火時機，實現攔截模式和毀殲/傷概率的優化。

3.5 可靠命中

結合武器系統的精確標校、探測系統的平穩跟蹤、火控系統的高精度補償和快速解算、隨動系統的準確控制，火力系統采用轉管發射和串/并發射機理實現火力系統的高速發射，采用彈型優化、射擊控制技術減小彈飛時間和優化射彈散布，采用縱向彈幕實現子彈藥網狀攔截，采用精確制導技術實現彈藥精確打擊[8]。

3.6 有效毀傷

需要在不同的攔截距離采用不同的毀傷機理，通常在攔截距離門限以外采用功能性毀傷機理，毀傷來襲目標的導引頭、制導設備和舵翼，使目標偏離原彈道軌跡，無法達成預定作戰任務；在攔截距離門限以內采用結構毀傷機理，使來襲目標結構解體或直接引爆戰斗部裝藥。

4 結束語

防空高炮武器系統作為末端防御裝備的重要組成部分，與防空導彈系統共同構成穩固的一體化地面防空體系，沒有高炮末端防御的地面防空體系是不完整和脆弱的；高炮末端防御系統以其獨特的網式攔截機理、沒有速度門限的射擊機理、不易受干擾的穩定作戰機理、優越的低空超低空性能和臨機快速的反應能力等獨特優點，決定了高炮是末端反導的有效武器；同時，國情軍情決定了高炮末端防御系統是“保底”的防御力量。但是，現役防空高炮的作戰能力已不能滿足抗擊精確制導炸彈的需求，因此，高炮末端防御系統作為未來體系對抗中的重要環節，有必要從作戰理念出發，結合針對性的專項技術，實現防空高炮作戰能力的突破，完善、提高我軍防空體系中的末端防御作戰能力。

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Research on Technology of Anti-aircraft Gun Resisting Precision Guided Bomb

ZHANG Chun, LI Peng, ZHAO Bin, XIE Yina, ZHANG Xin

(Northwest Institute of Mechanical & Electrical Engineering, Xianyang 712099, Shaanxi, China)

In modern warfare, air strike and anti-air strike have become the main mode of war and will exist in a war from beginning to end. Precision guided bombs have been used more and more frequently in the most recent wars, with the characteristics of high precision, strong operational capability, beyond visual range strike, cost-effective, multi-carrier platform and so on. A detailed description is made of the technical characteristics and defensive characteristics of precision guided bomb. An analysis is made of the disadvantages of anti-aircraft gun in service resisting precision guided bomb with technology development direction of anti-aircraft gun for guided bomb proposed.

air strike and anti-air strike; anti-aircraft gun; resist; precision guided bomb; precision attack

10.19323/j.issn.1673-6524.2016.04.019

2016-03-08

張春(1970—)，男，研究員，主要從事防空高炮總體技術研究。E-mail：632908196@qq.com

TJ35

A

1673-6524(2016)04-0087-05