2012年6月18日星期一

中国激光制导炸弹

中国军事力量是一支非常传统而保守的军队,由于建立国家过程中基本依靠陆军就独立完成了整个战争,所以,大陆军思想在中国一直是很有市场的。长久以来,西方重视的空地一体战在中国基本没有得到发展,中国空军是一支以本土防御为主的部队,只能提供少量的轻型的攻击机提供部分近距支援,和部分战场遮断。越南战争是一个东西方思想的分界点,东方集团看到了简单,小型,灵活的部队的战斗威力,而西方集团则从中发现了制导武器的威力和不足。我国建军受到苏联军事思想影响,对空军的建设,特别是空中打击力量的建设重视不足,加上特定历史时期所导致的技术装备大量落后,空军所要达到的能力和期望值越差越大。1990年海湾战争,这是一场由新闻媒体现场直播的高技术战争,美国所展现的强大的空中打击威力和精确制导武器的作战效能让中国军官们感到震撼,他们第一次感受到我们与世界到底有多大差距。从此,中国也开始有条理的缓慢的发展自己的空中打击力量,发展自己的空中打击思想,以及合适的打击平台和打击武器。
一 激光制导炸弹的艰难历程
世界上第一枚激光制导炸弹是美国的宝石路计划的产物,在越南战争期间诞生。激光在当时是一种非常先进的科技,他具有很高的光色纯度,很高的频率纯度,很小的投射发散,以及很高的亮度。60年代要获得高质量的高功率激光器并不容易,特别是固体激光器,当时最有前途的是掺铷的钇铝石榴石激光器,这种激光器是全固态的,不需要高压激励,光束质量好,弥散小,工作波长1.06微米,在近红外波段,透射性能比可见光好,且不会被肉眼可见,能被成熟廉价的硅光元器件探测,具有很高的军事潜力。因为激光器的核心是价格昂贵的红宝石,激光制导武器计划也被称为宝石之路,后来干脆被空军直接应用到计划名字上,以显示该计划的科技含量。早期的激光制导炸弹和廉价两个字毫无关系,既然是宝石方面的计划,自然是昂贵的了,激光制导炸弹的出现主要是为了取代当时应用上不太成功的白光型电视制导炸弹——白眼星。
AGM-62白眼星电视制导无动力滑翔炸弹是美国在1966年开始装备的一种精确制导武器,他前后发展了四种型号,分别是原型,重型,增程重型和增程轻型。原型白眼星的战斗部有385KG,在越南战争中,美军感觉这样的战斗部威力不足,因此发展了直接使用MK84重达907KG的炸弹作战斗部,正常的无动力滑翔弹最大攻击距离约9KM,发射需要载机带小俯冲角低空进入。飞机由机载目标搜索捕获系统AN/APQ-100/109发现目标以后,驾驶员用操纵手柄降导引头瞄准的十字压在显示器上显示的电视视频上,并调整焦距,按下电钮让导引头锁定并自动跟踪,导引头是一个以陀螺稳定的白光电视,他用高对比度和模拟电路的型心追踪法进行自动跟踪,载机可以发射后不管。
白眼星在使用中发现当时的白光电视的分辨率低,发现目标距离很近,飞机需要保持进入状态长达20秒,这个时候飞机的高速和速度都是非常危险的,完全处于敌方高射炮和导弹的威胁范围,低空气流比较紊乱,加上飞机的机动,还有固有的电噪音,造成电视图像的抖动很大,很难锁定目标,早期的模拟电路的型心跟踪法非常不可靠,锁定和瞄准精度都有很大问题,造成导弹命中率低下。
宝石路计划的激光制导和白眼星不同,他采用结构简单的半主动设计,利用激光光束的准直性,提供照射和瞄准的一方可以是飞机也可以是地面的侦查人员,发射方只需要进行快速的瞄准,锁定,发射就可以自由脱离。第一代宝石路炸弹的命中精度非常高,达到3-5米,他被制作成为一种套件,可以直接在227KG的MK82和907KG的MK84炸弹上使用,这样可以根据需要灵活的组合所需要的威力,比白眼星出来以后发现威力不足再研发重型的要聪明的多。整个越南战争共使用了约25000枚激光制导炸弹,战绩彪炳。此后美国将宝石路发展成为一个系列化的大家族,一共发展了3代27种不同的型号,并逐渐成为美国空军武器库中的最主要的精确制导武器,在号称高技术战争的1990年海湾战争中,美国使用的精确制导武器中,98%是宝石路系列的制导炸弹。
80年代,鉴于美国在激光制导炸弹方面所取得的成就,法国,苏联都开始发展自己的激光制导武器。80年代的电子技术已经可以提供极为廉价的小型化的激光照射和敏感元件,一枚激光制导炸弹的价格不超过5万美金,而法国一枚性能相似的激光制导的战术导弹AS-30L售价在80年代就高达62万美金,而即便是现在的币值,一枚最先进的激光制导炸弹的价格也不过15万美金。法国马特拉公司迅速为法国空军发展了一系列的马特拉激光制导炸弹,有250,500,1000KG的级量。前苏联也看到这种武器的宝贵的价值,和西方不同,他们不是在传统低阻炸弹上发展通用套件,而是直接设计了专门的激光制导炸弹,这种炸弹还只能搭载在苏24,苏17这样的专业攻击机上,苏25也必须通过改进以后才能使用。俄罗斯空军在苏联解体以后将这种武器推向出口,看上去效果不理想,因为缺乏性能优秀的照射瞄准吊舱。但俄罗斯军队在第二次车臣战争中曾大量使用过这种制导炸弹,并取得很好的战果。
中国真正意识到必须自行发展激光制导炸弹的时间很晚,长期以来,中国把战术空军的对地攻击行动划分得非常简单和清晰,强击机依靠火箭弹对前线点目标,机动目标,无防护固定目标发动精度较高的攻击,而轰炸机才通过编队水平投放重磅炸弹对面目标,固定坚固目标发动轰炸。在这种意识下,强击机只需要简单的携带一定数量的火箭弹,使用传统的陀螺瞄准仪,也能获得精度很好的攻击效果。强5就是如此诞生并在中国空军中生存了近30年。强5的外挂性能并不是太好,挂点少,每一个挂点的载荷能力低,火箭集巢的重量并不大,一个32联装57MM火箭发射器重量也不超过200KG,一个5联装的130MM火箭发射器也只有那么重,强五最大外挂能力只有1500KG,经过改进的也不超过2000KG,每次出动执行任务,两个副油箱一定会占据两个挂点最多也只能同时挂载4个火箭发射器。这种武器对付轻型目标,比如步兵,轻型野外步兵工事,无防护车辆,轻型装甲车,兵力或物资集结地等效果还是非常不错的,火箭弹比常规炸弹的精度高,发射距离远,可以在敌方高炮射程外射击,射击进入姿态限制小,易于机动,发射时声光效果激烈,对士兵容易形成震撼性的心理影响。不过火箭弹缺乏对付坚固目标的能力,特别是现代战争中大量修筑的坚固工事,坦克,桥梁,工厂等等,火箭弹虽然比普通的炸弹投放精确度高,不过每一发弹头的威力却很小,最常用的57MM或简单的战斗不仅有800G,最重的130MM火箭弹的战斗部也不超过17KG,杀伤威力严重不足,对付坚固目标基本无效。强5也能使用炸弹进行水平轰炸和俯冲轰炸,不过大多数强5都缺乏足够精度的火控系统,轰炸效果不是太理想,而且每一个挂点承载力小,一般只能使用125KG的炸弹,重一点的才是用250KG的炸弹,500KG级别的实际上无法使用的。
强5平台的能力限制是中国空军对激光制导炸弹犹豫的主要原因。一方面,很多国内军事专家对激光制导的半主动制导模式非常不以为然,他们认为,激光半主动制导的有效感知距离太近,一般都在最远也只能在3-4KM,飞机投放激光制导炸弹还是和投放普通炸弹一样需要从目标头顶上飞过,安全性较低。并且半主动激光制导需要一个照射方和一个投射方,从美国实践的经验来看,往往需要空地协同或者两架作战飞机协同,以中国空军的设备水平和素质来看,这种操作太过繁琐,需要的架次率太高,而且对飞机之间的战术要求太高。作用距离近还导致象轰6这样可以携带重磅炸弹的轰炸机要想使用激光制导炸弹也只能从低空进入,生存能力堪忧。另一方面,激光制导武器对气候条件非常敏感,烟,雨,雾等环境都会让激光制导武器失效,并且由于强5本身缺乏夜间飞行和攻击瞄准的设备,实际上也没有夜间作战能力,一种作战限制如此巨大的武器,理论上基本找不到他在战场上存在的理由。
进入90年代后期,到21世纪初,搭载平台的问题逐渐被解决,引进的苏27战斗机具有很强大的外挂能力,海军的导弹攻击机FBC-1的挂载能力也较为出色,还有某新型号多用途战斗机,挂载能力甚至可以和苏27比美,一些老战斗机的改型也具有较大的挂载能力了,比如F-7MG/G。这些飞机可以轻松的挂载500KG以上的炸弹执行任务了,大部分飞机还能挂载1000KG级别的重磅弹。同时,这些飞机都具有较为先进的飞行控制系统和航电设备,具有全天候作战能力和对地瞄准攻击的能力。激光制导炸弹在这个时期才开始体现出一定的实用价值。
其实激光制导炸弹的研制并不是一件很困难的事情,市场上有大量可直接使用的元器件,这些元器件甚至连先进二字的边都沾不上,在电子市场也是几分钱一枚的货色,炸弹的控制原理也已经非常清晰和透彻,甚至连电路图都是现成可以获得的。不过激光制导炸弹并不是单纯发展一种炸弹那么简单,他的关键其实不在于简单的研制出激光制导炸弹,核心的关键在于瞄准和控制的火控系统的研发,以及作战样式和思想的变化。90年代以后,中国周边军事紧张气氛基本结束,唯一的重点是台湾问题,1996年民进党政府上台以后,台独问题日益严重,中国大陆的军队实际上一直是重守轻攻,作战经验都是大陆体系的,从未有过成功的大规模跨海作战的经验,台湾和大陆间隔着2-300KM的海面,这是台湾的天然屏障,并且,在国民党败退到台湾以后,为了防备大陆的进攻,台湾在海峡另一侧修建了大量极其坚固的钢筋混凝土工事,这些工事有地下的通道相连,装备各种火炮导弹等武器,可以对登陆部队进行单方面的屠杀,这些工事经过50年以上的不断增加,基本上已经成为2战以后最密集最坚固的防御工事。对于这一类目标,传统的强击机和水平轰炸机都没有太大的效用,陆军和海军的重型火炮也毫无用处,只有空军具有精确的点目标攻击能力才能解决。在高科技建军的口号下,中国军事技术发展的注意力逐渐开始转移到迫切需要的精确点目标杀伤上来了,激光制导炸弹以价格低廉,便于普及,威力大而被优先考虑。中国发展激光制导炸弹时间晚,可以从美国,俄罗斯,法国等国家发展的炸弹历程中吸收最精华的经验,中国从俄罗斯采购了SU-30MKK,这批具有对地攻击能力的战斗轰炸机可以使用俄罗斯生产的LGB-500,LGB-1000激光制导炸弹,其照射和瞄准设备和X-29,X-59导弹一样使用的暴风雪搜索瞄准照射吊舱。但这些武器很少能在公开的新闻渠道中看见,在中俄联合军事演习的视频中,这些飞机竟然还是使用火箭弹在对地攻击。不过有少量的照片可以证明中国的FBC-1攻击机挂载了LGB-500激光制导炸弹。
中国自己的航空科技界不会让这种未来的主要攻击武器装备落入依赖进口的尴尬局面,以洛阳光电技术发展中心为首的航空武器研究中心一直向空军倡导自行发展一系列激光制导炸弹的意图,这种倡议随着90年以后全军作战思想转变而被迅速接受。空军首先确定在传统的强击机强-5上发展一种具有精确攻击能力的型号,早在1986年,中国和法国联合发展了A-5K和意大利联合发展了A-5M两种不同航电设计的现代化性能提升攻击机,法国的系统采用平显火控和惯性导航攻击系统,意大利的系统则采用脉冲多普勒雷达为核心的自动搜索攻击系统,经过对比,中国对A-5K的效率感到满意,不过这些合作最后都因为一些其他的原因没能继续。中国最后在这两项合作计划的经验和基础上以激光测距仪和平显火控为基础自行改进生产了强-5D型飞机。90年代后期,当精确制导武器的思想在中国被接受时,空军的主要攻击武器载体强5飞机也开始发展新的型号,即搭载激光制导炸弹的强-5E和搭载光电搜索瞄准照射吊舱的强-5F。这两种飞机有很大的试验性质,分为两种型号主要是考虑到强-5飞机的外挂载荷的限制问题。
激光制导炸弹由号称014的中国航空武器研究中心研制,其设计思想和美国的宝石路计划基本一致,即研究一种通用的可组合套件,这种套件可以直接在库存的250-4,500-4等低阻炸弹上直接组合应用,可前线快速组装,能够迅速的将普通弹药变成激光制导的精确攻击弹药。这样的分体通用模块化设计的优点早已被美国的大量应用而展现无疑。尽管分体模块化设计的炸弹性能可能会比法国,俄罗斯的一体化设计稍差,但对于制导武器来说,大量的电子零件导致他们的存储寿命只有10-15年,然后就会因为电子零件的老化而被淘汰,而常规的普通炸弹存储寿命一般在30-50年,很明显,分体组合设计的弹药应用起来更灵活,全寿命费用更低。
中国设计的激光制导炸弹被称为雷霆系列,介于美国的宝石路2代和三代之间,他采用了宝石路1/2代的风标式导引头的设计,广电导引头是一个很小的钝圆柱体,其后部有一个定风稳定环,导引头部分通过一个万向节与控制舱段相连。当炸弹被投放时,稳定环会在气流的作用下使导引头偏转,始终稳定的对准目标,而导引头和炸弹本体间通过万向节形成的夹角正好是炸弹飞行时的攻角,这种设计可以让制导炸弹凭借较小的弹翼滑翔较远的距离,万向节和定风标的存在可以允许炸弹在投放时有缓慢的数量不多的滚转,而且不需要设计单独的陀螺防滚装置,结构相当简单,导引头风标回转角度达到+-20度,可以给炸弹提供一个很宽的活动范围。导引头的光学视窗直径40MM,光学窗口夹层有光栅滤镜,滤除不需要的杂光,只允许波长0.6微米到1.06微米的激光通过,一个视场角达到25度的光学镜头负责前向视野,探测传感器是传统的硅光四象限光电二极管,传感器并不在光学镜头的聚焦焦点上,而是稍微偏离了一点点距离,这是为了避免聚焦激光光斑过亮烧毁测光元件,由于是虚焦,激光在光电元件上形成一个有一定面积的亮斑,亮斑在哪一个象限的探测器上有信号,这就表明目标偏离了哪一个方向,那么输出的信号就可以通知控制计算机让那一个方向的舵机相应的动作,让光斑回到中间瞄准的位置。
炸弹组件采用鸭式布局控制,这种布局的好处是设计简单,控制舱段和制导舱段都在前方,可以集中布置,显得相当紧凑,控制规律也简单,舵面力的方向就是运动所希望的方向。为了提高弹翼的升力,雷霆系列采用了比较大的弹翼翼展和超临界翼形,尾部弹翼为可折叠的弹簧折刀式的塑料尾翼,能够提供较大的滑翔距离和机动性。
雷霆LT-2型激光制导炸弹参数
弹长:             3680MM
最大外径:          377MM
重量:         496KG(+-3KG)
制导模式:激光半主动末制导
制导时间:            20秒
导引规律:        速度追踪
导引头工作波长:1.064微米
导引头捕获距离:     4KM
导引头最大视角:    +-12.5度
从公开展示的型号雷霆-2来看,这种激光制导炸弹是建立在500-4型低阻航空炸弹上的,这种炸弹重量约440KG,装填系数为38%,内置有160KG以上的黑梯铝-15高能炸药,威力优于美国的MK83,雷霆-2也比美国的GBU-16B的性能更为优越,视场角大一倍,捕获距离远20%,发射稳定性高,采用数字是自动驾驶仪,可以根据火控计算机的弹道预测计算采用优化的滑翔弹道。美国的第一代宝石路GBU-15的命中精度圆算偏差大约为5-7.5米,而第二代的GBU-16则经过数字化信号处理和驾驶仪的修正,达到3.5米,第三代的GBU-22可以达到1~1.5米。中国的雷霆-2制导炸弹性能略优于GBU-16,命中精度在2.5米左右,优于法国和俄罗斯的同类产品。
为配合激光制导炸弹武器的装备,最重要的火控系统交给了航空部第613所。613所是航空工业部专属的光电技术研究所,他们参照美国的莱特宁多功能前视搜索瞄准照射吊舱研发了中国自己的FILAT多功能前视红外/激光搜索照射吊舱。这种吊舱重量轻,只有63KG,外形和美国产品有些类似,吊舱的头部是一个球形可转动光学舱,三个光学孔径共用同一个大型陀螺瞄准线稳定万向支架,前视红外采用第二代同用红外热成像组件,工作在8~12微米波段,可以提供宽窄两个不同的视场,宽视场用于监视和搜索战场,而窄视场用于瞄准和识别。白光通道有具有夜视能力的高清晰度电视,具有12倍以上的光学变焦能力,可以工作在彩色和单色模式,监视和识别能力比红外成像强,细节分辨率高,可用于电视制导类武器的瞄准。激光通道有激光测距仪,采用1.06微米波段,最大作用距离7~10KM,同时也担任编码照射的工作。除了在强-5F上完成测试工作,吊舱也可以使用在很多种中国新研制的战斗机上,比如F-7G,FBC-1,F-11等等,也可以使用在传统的轰炸机比如H-6上。中国的攻击吊舱跨越了美国使用简单激光搜索瞄准照射吊舱的过程,直接使用具有复杂性能的红外/激光攻击吊舱。激光半主动制导武器在中国军队中也逐渐开始普及,陆军有155,152,122等激光制导炮弹,激光制导的反坦克导弹等等,他们的照射器也可以为攻击机提供目标指示。
激光制导炸弹的制导精度主要来源于弹道末段的激光制导,因此发射或投掷激光制导炸弹的方式和普通炸弹没有太大的区别,只需要将炸弹投掷到一定误差范围以内,就可以满足末制导的需要,投掷方可以采用高空投掷,可以在云层之上投掷,也可以采用传统的雷达瞄准盲投。不过考虑到激光照射的特性,投弹的进入位置有严格的限制。在地面照射的情况下,激光照射的最佳反射点大致上是在目标上以照射激光束成20-30度锥角的范围内,炸弹的运载机必须从这个范围内进入,投掷。海湾战争中,曾经出现投掷飞机错误地进入了正好相反的角度,显然激光器的亮度比目标上的更加明显,制导炸弹干净利落的把照射的侦察兵炸成粉末。照射在飞机上使用的时候则是另一种情况,它需要双机或者多机协同作战,携带攻击瞄准吊舱的飞机一般采用围绕目标盘旋的方式指示目标,盘旋半径大约为3~4KM,这视照射器的最大工作距离和大气透射的状况影响,盘旋的坡度大约为30-40度,高度在3000米以上,以避免雷达瞄准的小高炮以及轻武器的威胁,投掷飞机的进入到投掷有一个时间窗口,这能确保炸弹飞到目标上空时正好处于激光照射的最佳辐射角度区,这个时间窗口的掌握需要通过协同训练来进行,一般是飞行员以照射机的位置作为参照,进入一个记秒的时机,当照射机达到一个合适位置,攻击机就可以进入攻击。一架照射机最多可以支持20架攻击机对同一个目标的行动,为了避免炸弹爆炸引起的烟尘影响,投弹会采用较大的间隔时间鱼贯进入。这种投弹方法对照射机要求很高,需要长时间在高威胁地区盘旋。另外还有新发展的超低空进入的投掷方法,照射飞机和攻击机都以100米的高度超低空进入,攻击机在防空区外投弹,照射机突然爬升在最后阶段将炸弹制导到目标。
由于目前使用的1.06微米激光很难提供大于7KM的照射距离,照射机飞行高度大多都在3800米以下,激光制导炸弹的发射距离根据高度不同从5~10KM不等。随着现在超低空防空武器的日益完善,特别是单兵肩扛防空导弹的大量普及,这样的飞行高度对于照射机相当危险,美国在海湾战争中有一半以上的目标都是通过使用特种部队或者侦查部队在地面提供的照射。如果使用飞机照射,则采用了伙伴搭配和专职配合两种方式,伙伴搭配是F-15E攻击鹰常用的方法,他们都携带有攻击吊舱,可以在长机和僚机间相互进行照射指引和发动攻击的任务。而专职配合则是在一个编队中,通常是4-8机,只有一架携带攻击吊舱,但只携带很少的弹药,专门为其他战斗机指示目标,担任这种任务的往往是双座战斗机,比如F-16D,他们基本不携带炸弹,而携带更多的燃料,和少量的AGM-64幼畜导弹。中国空军发展强5F大概也是出自这种思路,一个中队中只需要两架具有瞄准照射能力的飞机就可以支持整个中队行动,这对于还拥有大量航电设备落后的强-5机群来说是一个最快的最简单的战斗力提升过程。目前最有希望大量应用激光制导炸弹和攻击吊舱的是FBC-1飞豹战斗轰炸机,这种飞机是目前中国专职的战斗轰炸机,具有载弹量大,高低空飞行性能好,作战半径大,航电系统先进等特点,它可以一次性挂载4~6枚雷霆-2炸弹和FILAT前视红外/激光搜索瞄准吊舱攻击1000KM上的目标,也可以再增加一个蓝天攻击导航吊舱,形成类似F-15E使用的双吊舱,进行全天候超低空精确攻击。据军事专家估计,出动两架携带4枚雷霆-2的FBC-1飞豹攻击机一次攻击类似台湾在海岸滩头设置的加强型火力点的效果,和超过50架H-6使用普通500KG重磅炸弹达到的效果基本相当。
雷霆系列武器采用系列化模块化设计,雷霆-1是250KG级别的制导炸弹,雷霆-3是1000KG级别,此外还有子母布撒弹,反跑道弹,穿地弹等等,这一系列武器已经开发出和即将投入使用的武器种类多达15种以上,是中国进入精确攻击时代的奠基石。

二 增程制导炸弹系列    
激光制导炸弹在2002年5月以后就开始大量的在中国空军装备使用了。这种武器虽然具有价格低廉,威力大,抗干扰能力强,具有初级的防空区外发射能力。但激光半主动模式决定了它需要复杂的协同和配合,激光对气候条件非常敏感,海湾战争中伊拉克的沙尘暴和燃烧石油的黑烟让这类武器的效能受到很大的影响。最关键的是,激光制导炸弹的使用是以70年代发展的低空突防概念的衍生物,他很难在现在流行的高空突防的新时代概念中使用,并且激光半主动不能实现发射后不管,虽然载机可以不管,但照射飞机的危险并没有因此解除。
高空突防的重新兴起是1990年海湾战争时期的产物,60~70年代提倡的低空,超低空突防利用的是地形对雷达的干扰和屏蔽带来的盲区实现的。这对于当时的装备技术来说是一个相当不错的选择,特别是当时的北约和华约在欧洲的状况,在相当密集的区域里布置了象树丛一样多的中高空地空导弹,当时的雷达对付超低空目标基本没有什么作用,导弹也很难打击雷达也看不见目标,因此,那个时代的选择是非常正确的。不过经过80年代电子技术的高速发展,对付低空目标的多普勒雷达基本普及了,而且雷达联网的预警指挥系统布置了大量的补盲雷达在传统的山地盲区,超低空再也不是不能看见的了。雷达瞄准控制的自动小高炮,单兵防空导弹的普及对超低空的飞机来说简直是一种灾难,这些防不胜防的威胁在飞行员能够做出反应之前就能击落目标。高空突防的重新兴起有其独特的背景条件,1990年海湾战争表明,即便象伊拉克这样的中型国家所拥有的中高空防空武器数量也是很有限的,部署位置比较固定,型号单一,在经过数次高强度的反电子杀伤以后,大型的中高空防御系统基本被摧毁殆尽了,这个时候的中高空犹如美国自家后院一样安全,就连运输机都可以大摇大摆的任意飞行。而就在这种防空系统基本被摧毁的情况下,地面的轻型防空火力并没有太大影响,采用低空突防攻击的英国旋风战斗轰炸机出现了难以承受的损失,就连美国最自豪的超低空突防的战斧式续航导弹也有接近20%的导弹被各种武器拦截下来。根据战后的统计,以中东国家伊拉克为例,射高能超过5000米的防空导弹总共有不到110套,备弹数量约800-1100枚,主要是较老式的霍克,萨姆2/3/5/6等型号,而射程在5000米以下的,有600多套单元,备弹超过5000枚,3000米以下计算小高炮,单兵防空导弹等等数量多达2-3万具,由此可见不同高度突防飞机所面临的火力强度。
海湾战争以后,战术分析家们认为,面对如今的防空体系,对付装备数量较少的,体积和目标特征较大的远程中高空防空导弹系统的代价比对付数量庞大,机动灵活,难以辨认的低空防空系统要容易很多,只需要在电子干扰和硬杀伤方面将对方的远程预警体系和中高空防空体系破坏,就基本能保证高空的安全,即便是不能保证高空的安全,采用高空防空区外发动攻击也比在低空和超低空容易很多,地方的防空导弹这一类武器是可以被消耗的,比如台湾,他们部署的具有中高空防御能力的爱国者和霍克导弹所有的数量加到一起也不会超过2000枚,在现在这个无人机,巡航导弹,滑翔弹药,诱饵靶标充斥的世界,这点数量的导弹还经不起高强度战争一天的消耗,就算象1990年伊拉克那样,这些导弹也将会在3-7天以后就供应不上了,导弹消耗完了同样等于失去了战斗力。而从台湾的低空方向看,有上万枚射程5000米以上的导弹,和数量繁多的高射炮,其弹药消耗可以支撑3个月到半年。由此可见高空突防的价值,新时代的高空突防是以高度的电子干扰,电子压制,隐身飞机攻击等新技术为依托的,发展最快的就是高空防空区外攻击。
第一种高空使用的防空区外投掷的滑翔制导炸弹是美国的防风偏修正炸弹,主要用于B-52,B-1B,B-2这类战略轰炸机使用,具有IMU惯性测量元件,只需要在发射前通过飞机上的大气数据计算机对环境风速和风向作出设定,就能够大大提高炸弹的落点,这些飞机大多数情况都在上万米高度投放炸弹。防风偏炸弹最大的好处是可以发射后不管,炸弹的滑行距离可以远达15KM以上。防风偏炸弹的命中精度不算太高,圆算偏差在15米左右,介于制导弹药和无制导弹药之间。防风偏弹药的精度还不够,不过它能够发射后不管的特点还是很让人喜欢的,而且可以在高空发射,这是激光制导炸弹所不能的,因此,利用GPS的JDAM随后就应运而生,JDAM是防风偏弹药的进一步发展,它采用GPS高精度定位信号,让炸弹在空中飞行时可以自行不断根据实际偏差修正,获得精度更高的攻击效果,它也是发射后不管的弹药。由于GPS组件在民用技术需求的刺激下变得非常廉价,JDAM大有取代激光制导但要成为美国主要制导武器的趋势,JDAM的精度取决于GPS信号的精度,以目前的美国使用的军用P码,GPS大概能提供1米左右的定位精度,实弹的圆算偏差在5米左右。GPS制导手段最大的优点在于能够提供一个很长时间和距离运行的目标以较为稳定的定位精度,为了能够在防空区外更安全的使用,美国和欧洲都开发了一系列滑翔组件,希望借助这个性能获得廉价高效远程的制导武器,最为有名的就是钻石背增程套件。美国和欧洲在这方面的发展速度很快,2004年大量的套件就正式进入部队服役了。
中国转向精确打击的战略目标以后,GPS弹药的快速发展自然也引起了中国的兴趣,长期以来中国不发展激光制导弹药主要还是有人认为它的发射控制模式太过于死板,使用条件的限制很大,导致作战复杂程度增加。GPS弹药发射后不管,而且还可以在高空使用,具有很强的远射能力,能够在敌方防空导弹作用距离以外发动攻击等等有点对中国来说都是致命的诱惑。唯一的忧虑在于,GPS信号是美国掌握的,中国只能使用精度较差的民用C码,虽然目前军用的A码接近半公开,P码几乎都是被破译状态,但是一旦到了战争时期,美国可以任意修改这些信道的编码形式和赋予它精度误差,从而达到制约制裁的目的。民用C码现在可以达到5-10米左右的定位精度,如果采用固定的差分台站的辅助信号,民用信号也可以提供小于一米的军用级精度。目前非美国军用信号的主要麻烦并不在于定位精度上,民用信号的数据更新率比军用的慢,数据刷新率在1~10秒之间,用于高速飞行的炸弹,一秒钟就可以飞出200米,自然误差都能达到10米以上。基于上述原因单纯的GPS弹药并不可靠,精度也不一定够用,所以中国发展这种弹药还需要借助于另外一种制导技术的辅助——惯性制导INS。传统的惯性制导精度高价格昂贵,大多应用在很先进复杂的大型导弹上,但近年来随着激光光纤陀螺的小型化,还有一系列新原理的廉价惯性测量元件的批量生产,一套精度中等的惯性制导系统价格变得非常便宜,而且体积非常小巧。INS系统和GPS系统结合可以产生一个很好的效果,GPS最大的缺点在于对短时间连续的位移定位精度较差,对长时间长距离的定位精度高,而INS的精度随时间的延长而飘逸,短时间的精度和连续运动的精度是非常高的,两者结合正好可以取长补短,并且INS可以作为当GPS失效或者被干扰时的备份制导手段,虽然精度会略受影响,但不会让武器系统瞬间就变成一堆废物。
发展GPS/INS类防空区外攻击武器,中国人终于没有再度落后于世界了,还是同一个武器研究中心,他们把新的武器系统称为雷石,其中公布出来的防空区外发射的增程滑翔制导炸弹叫做雷石-6(LS-6)这是一种类似于标准型增程JDAM的无动力滑翔制导炸弹。主要用于在防空区外打击防空阵地,机场,码头,桥梁,车站,物资集散地,指挥中心等等固定目标,它仍然是一种采用模块化设计的组件,可以迅速与库存的普通低阻炸弹结合。公开展示的雷石-6采用一个背负的可向后折叠的大展弦比滑翔弹翼,采用正常气动布局,新的具有更大尾翼的X布置的尾舱具有热电池和舵机,组件通过两条钢带和炸弹紧密固定,没有使用末制导。性能诸元如下:
弹长:3000MM
弹径:377MM
翼展:2740MM
弹重:540KG
战斗部:500-4型低阻航空高爆炸弹
重:440KG
装药:160KG
制导模式:GPS/INS复合指导
最大射程:48KM(H=8000M,V=250M/S)
         60KM(H=11000M,V=250M/S)
命中精度:CEP=15M
使用和发射雷石-6型需要载机拥有比较先进的火控设备,因为雷石系列的制导炸弹采用GPS/INS复合制导,载机至少需要有一套高精度的内置GPS通道的综合惯性导航系统,这样才能提供制导炸弹最初的攻击目标参数和预计飞行弹道的装订,目前已知的符合这样要求的战斗机只有为巴基斯坦研制的FC-1多用途战斗机,这是一种出口型战斗机,不过航电设备大部分都是安装使用的中国自行设计生产的产品,相信中国内的战斗机上一定已经有类似的产品服役了。雷石-6这种防空区外发射的远程武器的命中精度取决于载机的雷达的性能和所使用战术电子地理信息系统的(GIS)精度水平,由于是攻击固定目标,而且射程远达48-60KM,雷达的测距精度就很关键了,这直接关系到炸弹最后取得的实际命中精度,普通的多功能脉冲多普勒火控雷达大多只能以精度最高的64:1的比例提供多普勒锐化图像,测距误差可以从5米到30米以上,最理想的是采用更先进的合成孔径雷达,它能提供更清晰的雷达图像和更精确的定位信息,大多数多用途战斗机都没有雷达合成孔径功能,美国的F-15E为了提高攻击精度也只能放弃对空能力较强的AN/APG-63雷达转而使用对空性能较差,但具有很好的合成孔径和逆合成孔径功能的AN/APG-70,以保证可以更好的使用各种精确制导炸弹。不过如果飞机拥有高精度的电子地理信息系统(GIS),这个问题并不算太严重,特别是攻击已知坐标的固定目标,比如机场,桥梁,车站,港口等等,飞机可以根据事先侦查好的坐标直接输入计算机,计算机自动计算出炸弹所需要的最佳弹道。炸弹采用被动制导模式工作,滑翔飞行模式,本身没有电磁辐射,没有动力系统的噪音,弹翼等等组件大多采用塑料和复合材料制成,雷达反射面积小,攻击是相对比较隐蔽的。对于目前世界上防空体系来说,一般的要地防空大多采用点防御,即采用一些射程不大于15KM,射高不大于6000米的机动防空导弹部署在目标周围,雷石-6的发射高度在8000-11000米高度,对于这一类导弹来说,这个高度相当安全,并且可以在其射程外任意盘旋,精确的从容的确认目标,即便是有些国家采用中程防空导弹比如萨姆-11,霍克等也不要紧,萨姆-11射高10000米,但最大射程只有27KM,霍克也差不多,即便是最新改进的型号也不过只有不足50KM,而雷石-6在11000米高度的最大射程超过60KM,仍然可以在防空区外发动攻击。
雷石-6是一种廉价的发射后不管的远程精确攻击弹药,它不仅可以在战斗机,战斗轰炸机上携带,还可以在H-6这样的传统中型大型轰炸机上使用,一架H-6型轰炸机可以在弹舱内携带12枚雷石-6,有些型号还可以在翼下挂载4-8枚不等,H-6可以在高度12000米以上投弹攻击,这样这些传统的,老式的亚音速轰炸机同时也具有了防空区外攻击,精确攻击的能力,以H-6轰炸机的航程和携带能力,一个中队一次攻击所打击的目标需要只能携带2枚的战斗轰炸机中队连续出动6-8次才能完成。这对空军整体的攻击威慑能力的提升具有极为重要的战略意义,老式轰炸机在现代化战场上的生存力问题也通过在较安全的防空区外飞行和攻击获得一定程度上的解决。目前雷石系列滑翔增程制导炸弹主要以外销的面貌出现,这在一定程度上表现了中国对GPS信号稳定性的担忧,中国加入了欧洲伽利略全球卫星定位导航系统计划,可以使用这种和GPS有一定兼容性的系统的信号,伽利略将在2012-2015年间投入使用。中国自己也在发展自身需要的卫星定位导航系统,北斗-1双星定位技术含量较低,还不足以使用到制导武器上,后续的北斗-2的更多星座的计划可能将会彻底解决信号源不受控制的心腹大患。

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