陸軍精確打擊火力發(fā)展研究*

張延風,張士峰,周 建,湯江河,劉建書

(1 國防科技大學, 長沙 410073； 2 西安現(xiàn)代控制技術研究所, 西安 710065)

0 引言

隨著世界科學技術、經濟和社會形態(tài)的發(fā)展變化,未來陸戰(zhàn)總體上由對抗、爭奪、占領、控制,拓展到經濟社會的安全維護與管理領域；作戰(zhàn)方式將從物理摧毀、奪控占領向認知對抗、意識征服、共建共享轉變；作戰(zhàn)行動將從軍種聯(lián)合、信火一體向全域作戰(zhàn)、跨域攻防和非軍事戰(zhàn)爭行動常態(tài)化轉變；作戰(zhàn)進程將從平戰(zhàn)分割向平戰(zhàn)交叉、突發(fā)離散轉變；戰(zhàn)斗力將從以人為主、人裝結合向人機融合、協(xié)同認知轉變。未來陸戰(zhàn)形態(tài)的新變化,需要加快推進機械化、信息化、智能化發(fā)展。

陸軍精確打擊火力技術將重點圍繞我軍精確打擊裝備體系發(fā)展建設的突出矛盾和長遠需求,緊密跟蹤世界精確打擊與智能彈藥技術領域的前沿技術和新興技術,為我國裝備發(fā)展進言獻策。

1 精確打擊火力技術發(fā)展情況

1.1 彈藥總體設計技術向柔性可定制的模塊化開放式系統(tǒng)設計方向發(fā)展

美軍和歐洲導彈公司近幾年公布了能夠針對具體需求進行柔性定制的彈藥概念,以解決傳統(tǒng)彈藥研發(fā)模式中日益嚴重的“設計復雜性災難”,這種彈藥概念將模塊化開放式系統(tǒng)設計方法用于彈藥研發(fā)領域,將彈藥系統(tǒng)拆分為幾個耦合度低的功能模塊,通過更換模塊類型或組裝順序可以組裝成不同的彈藥類型。模塊化開放式系統(tǒng)設計方法可廣泛應用于各種口徑、類型、射程的彈藥研發(fā),改變傳統(tǒng)的彈藥研發(fā)模式,研制滿足多平臺作戰(zhàn)要求的彈藥族,在模塊化開放式系統(tǒng)架構的基礎上實現(xiàn)彈藥能力的持續(xù)提升。

1.2 彈藥制導與控制技術向高精度、低成本、高可靠性、自主化方向發(fā)展

國外,尤其是美國陸軍,特別強調在未來強電磁對抗的多域作戰(zhàn)環(huán)境中保證精確打擊能力,為此,正在通過多個技術領域來發(fā)展彈藥制導技術：GPS抗干擾技術、能夠替代GPS的導航系統(tǒng)、高精度慣性制導系統(tǒng)、計算機視覺制導技術等。

1.3 彈藥毀傷技術向高效可控方向發(fā)展

彈藥毀傷技術包含了依靠爆炸能與動能殺傷目標的各種戰(zhàn)斗部,以及依靠聲、光、電、電磁和化學制劑等技術直接毀傷有生力量或作戰(zhàn)設備。目前毀傷領域的研究熱點有：效應可調戰(zhàn)斗部、高能/超高能含能材料、活性材料戰(zhàn)斗部、電磁脈沖戰(zhàn)斗部、多模戰(zhàn)斗部等。活性材料和電磁脈沖戰(zhàn)斗部技術已進入工程化研制；全氮材料處于實驗室合成階段,成功獲得了N5+離子化合物；金屬氫理論研究趨于成熟,開始轉入實驗室制備探索階段。

1.4 彈藥動力技術向遠程、可控推進方向發(fā)展

遠程、可控推進技術是指基于發(fā)動機推力系統(tǒng)結構設計、燃速可控推進劑等技術實現(xiàn)發(fā)動機推力可控的先進彈藥動力技術,可使彈藥根據(jù)任務需要遠程推進與自主控制。遠程、可控推進技術具有推力大、推力精確可控、不敏感性能好等優(yōu)點,有助于提高智能增程彈藥的靈活機動推進、遠程精確打擊能力以及全壽命周期安全性。可變推力沖壓發(fā)動機、燃速可控推進劑、固體發(fā)動機姿軌控系統(tǒng)技術能滿足智能彈藥、轉向與姿態(tài)控制系統(tǒng)對于發(fā)動機多次熄火和再起動等要求。

1.5 網絡化協(xié)同技術向自主智能化、集群仿生化方向發(fā)展

巡飛與網絡化協(xié)同技術是智能彈藥領域的核心和共性技術,其涉及的關鍵技術有小型化長航時動力推進技術、抗干擾數(shù)據(jù)鏈技術、彈間協(xié)同組網技術以及自動避障技術等。巡飛與網絡化協(xié)同技術將引領巡飛集群類、多彈協(xié)同攻擊類以及父子/母子協(xié)同攻擊類產品的發(fā)展。

1.6 精確火力打擊指揮控制向網絡化、智能化方向發(fā)展

國外已逐漸建立起互聯(lián)互通的戰(zhàn)場環(huán)境,有效連接戰(zhàn)場上的偵察單元和火力打擊單元。為了縮短從發(fā)現(xiàn)到打擊的時間間隔,指揮控制向網絡化、智能化方向發(fā)展，提升了對時敏目標的打擊效果。

2 精確打擊火力技術

陸軍精確打擊火力與發(fā)射技術是以提升精確打擊武器綜合作戰(zhàn)能力為目標,發(fā)展具有態(tài)勢感知、目標識別、精確制導、毀傷可控等能力。

2.1 近程精確火力打擊技術

2.1.1 微小型智能彈藥技術

通過突破微小型、高分辨目標探測、識別與跟蹤技術,導航、制導與控制一體化飛控技術,微特征發(fā)射技術等,發(fā)展微小型低成本制導彈藥,實現(xiàn)對視距內的目標進行定點清除和精準打擊,最終發(fā)展成為人(無人平臺)與裝備感控一體、虛實空間有機融合的高度系統(tǒng)化智能化彈藥。

2.1.2 抗攔截導彈技術

通過突破大推重比高質量比動力、快速光電跟蹤制導、快速響應離散控制、高超飛行載體氣動結構與布局、抗攔截智能突防等關鍵技術,針對導彈攔截所受到的條件限制,發(fā)展飛行速度高、機動性能強、具備智能突防能力的高速飛行導彈,實現(xiàn)對新型反應裝甲、主動防護攔截彈藥的有效規(guī)避。

2.1.3 柔性化可定制導彈技術

通過突破可重構的柔性導彈技術、導彈多物理參數(shù)匹配技術、快速對接技術、非接觸通信/功率總線技術等,發(fā)展即插即用、智能化、打擊形式多樣化的模塊化導彈,實現(xiàn)多平臺、多任務使用,滿足未來遂行多樣化作戰(zhàn)任務的需求。

2.1.4 自主識別導彈技術

通過突破多模探測與信息融合技術、多光譜探測技術、基于大數(shù)據(jù)的圖像識別技術,基于深度學習的自動跟蹤技術等,發(fā)展具備復雜背景下自主搜索識別目標和抗主動/被動干擾的能力的制導彈藥,實現(xiàn)對灰色區(qū)域內未知目標的概略射擊,提高彈藥智能化水平。

2.1.5 巡飛仿生彈藥技術

通過突破微特征發(fā)射技術、仿生自適應變形結構技術、仿生制導控制技術、仿生傳感器智能化技術、生物特征自主識別技術、智能組網與任務協(xié)同規(guī)劃技術等,實現(xiàn)對近距、室內目標的偵察與精確打擊。

2.2 中程精確火力打擊技術

2.2.1 垂直發(fā)射高機動武器系統(tǒng)技術

通過突破垂直發(fā)射導彈技術、高強度輕量化結構技術、認知和自主網絡通信技術、平臺環(huán)境智能感知技術、多運動模式自適應轉換技術、智能偽裝與隱身控制技術等,發(fā)展具有扁平化指揮、可提供及時火力支援的輕量化高機動武器系統(tǒng),實現(xiàn)滿足全域機動作戰(zhàn)需求、反應迅速、精準火力的智能化武器系統(tǒng)。

2.2.2 雁群式攻擊技術

通過突破復合目標探測技術、彈藥實時組網協(xié)同控制技術、協(xié)同感知和多源數(shù)據(jù)融合技術、協(xié)同航路/彈道規(guī)劃技術、高速遠程數(shù)據(jù)鏈技術、單模末制導火箭技術、智能化目標探測識別技術、基于大數(shù)據(jù)的智能決策和制導控制技術等,發(fā)展雁群式攻擊彈藥,形成快速火力突擊、實時火力打擊、實時打擊評估能力,最終實現(xiàn)智能火力分配、智能突防打擊與偵指打評一體化。

2.2.3 網絡化巡飛彈藥技術

通過突破箱式發(fā)射技術、智能組網技術、任務協(xié)同規(guī)劃技術、多模戰(zhàn)斗部技術、長航時巡飛動力技術等,發(fā)展具有智能網絡、長時間巡飛壓制、精確攻擊及快速效果評估的網絡化巡飛彈藥,實現(xiàn)中距離對時敏目標、遮蔽目標的精確攻擊和廣域控制。

2.2.4 智能化反集群末敏彈技術

通過突破末敏彈組網協(xié)同與自主機動技術、多模敏感器技術、空中微小目標精確探測技術、智能目標識別技術、多模/多效戰(zhàn)斗部技術,發(fā)展具有大范圍搜索、自動目標分類并實施最佳毀傷、自主選擇目標特定區(qū)域進行精確攻擊的智能化反集群末敏彈,實現(xiàn)對中遠程有人(無人)戰(zhàn)車/無人機蜂群等不同類集群/編隊目標的點面最佳毀傷。

2.2.5 陸戰(zhàn)火力協(xié)同打擊技術

陸戰(zhàn)火力協(xié)同打擊技術可將陸戰(zhàn)場范圍內的各類火力打擊裝備融入網絡信息體系,實現(xiàn)火力打擊裝備資源解耦,在統(tǒng)一的指揮控制下構建虛擬的分布式作戰(zhàn)體系,可以有效提升作戰(zhàn)能力。

2.3 遠程精確火力打擊技術

2.3.1 高超聲速助推-躍滑遠程制導彈藥技術

通過突破高超聲速助推-躍滑遠程制導彈藥總體技術、助推-躍滑彈道規(guī)劃與突防技術、高動態(tài)飛行控制技術、高精度末制導技術、先進氣動布局設計及空氣動力學技術、大口徑高性能固體火箭動力、高速飛行氣動熱及熱防護技術、智能可變氣動外形技術等,逐步發(fā)展遠程制導彈藥,提高遠程制導彈藥的綜合突防能力,實現(xiàn)對戰(zhàn)役縱深精確火力打擊。

2.3.2 高超聲速沖壓巡航遠程制導彈藥技術

通過突破高動態(tài)飛行控制技術、高精度末制導技術、先進氣動布局設計及空氣動力學技術、高速飛行熱防護技術、智能可變氣動外形技術等共性關鍵技術,最終實現(xiàn)具有強大機動性與攻擊性沖壓巡航彈藥,形成持久可重復使用的沖壓巡航彈藥投送手段。

2.3.3 遠程巡飛蜂群系統(tǒng)技術

通過突破遠程快速突防技術、集群裝填與快速釋放技術、高動態(tài)自組網與遠程抗干擾數(shù)據(jù)鏈技術、任務自主決策與協(xié)同控制技術、低附帶可控毀傷技術、特征自主識別技術、編隊自主導航技術、智能戰(zhàn)場自主推演與仿真評估技術等,發(fā)展具有快速突防、智能集群、分布式協(xié)同作戰(zhàn)的遠程巡飛蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng),構建偵指打評一體化智能戰(zhàn)場,實現(xiàn)智能作戰(zhàn)。

2.3.4 反技術裝備末敏彈技術

通過突破高機動飛行器技術、遠程突防技術、新型光電探測技術、智能目標識別技術、活性材料戰(zhàn)斗部技術,發(fā)展彈道末端可自主高機動飛行、精確打擊、命中后燃爆效應顯著的智能末敏彈,實現(xiàn)對敵目標進行高效毀傷。

2.3.5 彈道導彈的突防技術

通過助推段突防技術、誘餌突防技術、隱身突防技術、多彈頭突防技術、機動彈頭突防技術、變彈道突防技術、跳躍式地地導彈突防新技術和其他突防技術,實現(xiàn)彈道導彈的突防。

3 精確打擊火力技術發(fā)展展望

未來作戰(zhàn)的體系對抗強度、深度和廣度不斷發(fā)展,戰(zhàn)場維度也將由“以陸制陸”向“以陸制海陸空天電網磁”等多域拓展,作戰(zhàn)行動將從軍種聯(lián)合、信火一體向全域作戰(zhàn)、跨域攻防和非軍事行動轉變,作戰(zhàn)方式將從傳統(tǒng)的規(guī)模化線性對抗向離散部署、整體聯(lián)動、網絡聚能、精確釋能的全新陸戰(zhàn)行動轉變,未來戰(zhàn)場將呈現(xiàn)透明化、智能化、無人化和多維化的典型特征。建立基于網絡信息的陸戰(zhàn)場火力協(xié)同打擊系統(tǒng)概念,將智能化彈藥融入網絡信息系統(tǒng),實現(xiàn)作戰(zhàn)指控、武器平臺火控與彈藥飛控深度交聯(lián),各類智能化彈藥及其配屬的指揮、偵察和發(fā)射平臺既可獨立作戰(zhàn),又可動態(tài)重聚,提升協(xié)同感知、智能決策、高效打擊的協(xié)同作戰(zhàn)能力,實現(xiàn)體系作戰(zhàn)效能倍增。

3.1 發(fā)展趨勢

通過構建陸戰(zhàn)場火力協(xié)同打擊系統(tǒng),發(fā)展的趨勢有：

a)構建分布式作戰(zhàn)系統(tǒng),增強體系對抗能力。

在新一代智能彈藥和任務控制中心的協(xié)同指揮下,實現(xiàn)包含搜索、決策、突防、攻擊、評估等作戰(zhàn)全流程,在體系對抗環(huán)境中獲取更大的火力規(guī)模和更快的反應速度。火力規(guī)模方面,不同平臺、射程、類型的制導彈藥在統(tǒng)一指揮下進行協(xié)同攻擊,可有效突防敵方防御體系；反應速度方面,通過火力打擊裝備及彈藥之間協(xié)同,實現(xiàn)包含偵察-打擊-評估的完整作戰(zhàn)流程。

b)提高態(tài)勢感知能力,增強作戰(zhàn)任務靈活性。

借助于實時組網通信,戰(zhàn)場上地理分散、功能各異的偵察節(jié)點和彈藥都能夠將自身獲得的信息傳送至任務控制中心進行作戰(zhàn)任務決策,實現(xiàn)對目標運動趨勢預判和引導攻擊。通過戰(zhàn)場大范圍的通信組網,操作人員即使相隔遙遠距離也能獲取彈藥信息、控制彈藥飛行,使與原本由程序控制的彈藥具備“人在回路”、有人/無人協(xié)同等新作戰(zhàn)模式,提升作戰(zhàn)任務的靈活性。

c)創(chuàng)新作戰(zhàn)模式,提高作戰(zhàn)效費比。

在信息網絡環(huán)境下協(xié)同作戰(zhàn),彈藥集群可以實現(xiàn)編隊搜索、協(xié)同突防、協(xié)同攻擊等作戰(zhàn)任務,還可通過“高看低打”等作戰(zhàn)方式提高作戰(zhàn)效費比。協(xié)同作戰(zhàn)豐富了戰(zhàn)術選擇,提高了超視距打擊能力,降低了作戰(zhàn)人員暴露在敵方火力下的概率,確保在各類復雜作戰(zhàn)環(huán)境中占據(jù)戰(zhàn)術優(yōu)勢。針對智慧戰(zhàn)場根據(jù)作戰(zhàn)任務動態(tài)組織資源的特點,陸戰(zhàn)場火力協(xié)同打擊系統(tǒng)將多種偵察、毀傷載荷有機分配給各類制導彈藥,滿足作戰(zhàn)任務的同時實現(xiàn)效費比最優(yōu)。

3.2 關鍵技術及其技術途徑

1)體系結構設計

火力打擊體系實體包含眾多武器系統(tǒng)、常規(guī)彈藥和智能化彈藥,功能包含監(jiān)視、偵察、情報處理、指揮控制、火力、網電對抗、保障,需要應用體系工程方法,研究火力打擊要素解耦方法和信息交互關系,貫穿到作戰(zhàn)使命、體系結構設計、具體裝備接口與任務剖面之間的諸多環(huán)節(jié)。

2)體系協(xié)同作戰(zhàn)模式研究和任務規(guī)劃技術

戰(zhàn)場內的各類武器平臺、傳感器和彈藥利用信息技術進行互聯(lián)互通和動態(tài)整合,實現(xiàn)“你看我打”、領彈-從彈編隊、蜂群攻擊等多樣化作戰(zhàn)運用。由于陸戰(zhàn)場火力協(xié)同打擊系統(tǒng)是個復雜的開放性體系,協(xié)同作戰(zhàn)模式具備涌現(xiàn)性和不確定性,根據(jù)不同的態(tài)勢、環(huán)境和任務目標,其火力協(xié)同的實現(xiàn)模式可能有較大差異,不能在戰(zhàn)前完全確定。需要開展復雜體系的作戰(zhàn)模式梳理和任務規(guī)劃方法研究,建立智能化的動態(tài)任務規(guī)劃模型,根據(jù)具體任務動態(tài)構建特定作戰(zhàn)要素,完成任務后隨即解耦。

3)異構彈藥組網通信和協(xié)同作戰(zhàn)技術

火力協(xié)同打擊體系將多種異構的制導彈藥進行資源解耦和動態(tài)整合,根據(jù)動態(tài)任務規(guī)劃完成火力計劃和彈藥自適應組網通信,實現(xiàn)搜索、決策、突防、攻擊、評估等作戰(zhàn)全流程,從而在體系對抗環(huán)境中獲取更大的火力規(guī)模和更快的反應速度,實現(xiàn)大范圍搜索、高效突防、飽和攻擊等常規(guī)單類彈藥難以實現(xiàn)的作戰(zhàn)任務,通過彈藥的高低搭配降低作戰(zhàn)成本。協(xié)同作戰(zhàn)過程中涉及彈藥編隊管理、區(qū)域協(xié)同搜索、引導攻擊、一致性攻擊等協(xié)同作戰(zhàn)技術,并需要建立虛實結合的作戰(zhàn)推演仿真環(huán)境,實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)技術試驗驗證。

3.3 演示案例

以在城市環(huán)境下遂行區(qū)域封控任務為例。根據(jù)城市環(huán)境和敵方情報信息,明確封控區(qū)域邊界,動態(tài)整合火箭布雷車、反坦克導彈發(fā)射車和迫榴炮等裝備。在關鍵要地布設智能雷,并將智能雷、巡飛攻擊彈藥、精確攻擊彈藥和制導迫彈等彈藥組網通信,納入統(tǒng)一的信息交聯(lián)和指控調度,構建一個覆蓋一定范圍的區(qū)域封控火力打擊系統(tǒng),見圖1。

圖1 區(qū)域風控火力打擊系統(tǒng)

各類異構彈藥具備獨立作戰(zhàn)能力,協(xié)同作戰(zhàn)時更能發(fā)揮“1+1>2”的作用。當敵方進入封控區(qū)域時,智能雷可以遲滯敵方快速機動能力,巡飛彈進行目標指示與毀傷評估,分別由精確攻擊彈藥和制導迫彈攻擊突擊車輛和伴隨步兵,以精確打擊實現(xiàn)戰(zhàn)場遮斷。在清除封控區(qū)域內部重點目標時,面對敵方由多層防空、末端防護、軟硬殺傷組成的綜合防護系統(tǒng),可采用多發(fā)精確攻擊彈藥和制導迫彈組網協(xié)同,以“不同角度方位、不同攻擊效應、不同制導模式、相同攻擊時間”進行一致性攻擊,確保突防能力、毀傷威力和抗干擾性能。

4 結束語

對陸軍精確打擊火力技術進行了研究。介紹了彈藥總體設計技術、彈藥制導與控制技術、彈藥毀傷技術、彈藥動力技術、網絡化協(xié)同技術和精確火力打擊指揮控制等技術領域的發(fā)展方向,分析了近、中和遠程精確火力打擊技術發(fā)展,最后對精確打擊火力技術的性能特點、關鍵技術及其技術途徑進行了研究,并以在城市環(huán)境下遂行區(qū)域封控任務的示例進行了精確打擊火力技術運用演示。