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智能化航空制导炸弹未来的发展应用

来源:飞航导弹 作者:牛卉,武溪
发布于:2020-12-11 共5243字

  摘    要: 随着战争形态由信息化向智能化开始转变,智能化技术广泛应用在无人机和导弹领域,集群作战已成为了一种新的作战方式,正逐步扩展到航空制导炸弹领域。航空制导炸弹作为现代局部战争中大量使用,并取得显着效果的空地武器,引入智能化技术,将在未来战争满足体系作战、协同攻击、高效毁伤等新型作战任务需求。通过分析国外智能化技术在无人机和导弹领域的发展现状,以及国外航空炸弹的发展现状,针对航空制导炸弹的作战任务需求,总结了智能化航空制导炸弹未来的发展应用。

  关键词: 智能化; 航空制导炸弹; 集群作战; 协同攻击;

  引言

  近年来,智能化、大数据、云计算等技术已向军事应用领域的加速渗透,攻防体系对抗的复杂性、多样性、不确定性等日益凸显,智能化战争毫无疑问将是未来战争的主要形态,也将是各国重新进行实力角逐的领域。随着智能化技术在在军事领域的广泛运用,武器装备、作战理念、作战方式、指挥手段等方面也面临着新的挑战。

  航空制导炸弹作为机载武器,是空对地攻击的主要作战装备,具有大批量装备使用、目标适应性强、毁伤威力大、使用简便等突出优点,是近代几次局部战争中使用数量最多的空地武器,而且精确制导炸弹使用的比例也在不断提高。深入研究智能化技术在航空制导炸弹领域的发展应用,是改变未来作战模式单一,提升系统整体作战效能的有效手段,是我们争取未来战场主动权,打赢未来战争的前提和保证。
 

智能化航空制导炸弹未来的发展应用
 

  1、国外智能化技术在武器装备中的发展现状

  目前,智能化技术已广泛应用于无人机、无人车、机器人士兵和导弹等武器装备中,将以集群作战、有人/无人协同的作战等形式应用于未来智能化战争中,本文仅介绍国外智能化技术在无人机和导弹领域的发展现状。

  1.1、无人机

  近年来,无人机在低成本、小型化、长续航、超视距通信等方面持续取得进展,智能化技术在小型无人机上的应用有效地提升了战斗力,能够完成察打一体、对陆支援和反舰作战等作战任务。美国各机构已经开展了无人机集群作战相关的研究,典型的有小精灵、灰山鹑、忠诚僚机等项目[1],重点项目的最新进展情况如表1所示。

  表1 美国智能化无人机重点项目情况
表1 美国智能化无人机重点项目情况
表1 美国智能化无人机重点项目情况
表1 美国智能化无人机重点项目情况

  除了美国,世界上的其他国家也在积极开展蜂群无人机的研制工作。欧盟于2016年开展的欧洲蜂群项目,意在突破协同导航、自主决策等关键技术。英国国防部在2016年组织开展的无人机蜂群竞赛,预计在2022年具有无人机蜂群能力;在2019年报道中指出由国防科学技术实验室管理的很多无人机使作战轻松项目在最后阶段是研究约20个无人机蜂群技术。俄罗斯在2017年透露,未来战斗机将有人-无人蜂群协同作战;2019年9月,俄罗斯国防部发布了猎人S-70无人机与苏-57共同飞行的视频,利用S-70扩大侦察范围,提升苏-57防区外精确打击能力。韩国陆军也在发展无人机蜂群技术,以朝鲜的核试验基地和弹道导弹基地为目标。

  智能化技术在无人机领域正在逐步发展,为满足未来战争饱和打击策略的有效实施,察打一体、集群攻击的特点越来越显着。因而,无人机的成本也会逐渐降低,使得无人机蜂群适用于军事和经济处于不同阶层的国家。虽然目前无人机蜂群的研究还处于技术和演示验证阶段,但是在真正的军事战争应用已经指日可待了。

  1.2、导弹

  2020年3月,美国空军参谋长戴维·高德芬签署了一份关于联合全域作战(JADO)的声明,针对美国对手国家的军事能力的提升,为应对未来智能化战争、全域型冲突,美军的作战指挥结构可能发生改变。JADO的概念是利用计算机网络协同陆、海、空、天、电的战斗数据,融合各领域的作战效果,获得持续不断的作战优势。美国新型作战概念的研究,也推动着导弹向分布式作战的模式发展,导弹与导弹或其他武器平台之间的协同作战,已成为体系作战的一种形式,是未来战争中具有快速反应能力的强大武器[7]。

  1)远程反舰导弹

  远程反舰导弹(LRASM)导弹具有先进的导引头、制导控制组件,通过数据链可以与舰船、飞机、无人机、通信卫星等保持通讯,形成强大的网络化作战体系,对目标进行分布式精确打击[8]。2020年3月,洛马公司发布的新闻稿报道,美国空军的B-1B轰炸机发射的LRASM导弹成功击中了海上目标,完成了第六次飞行测试,其可靠性和作战能力能够满足海上复杂多变的作战环境。美国海军在2020财年申请了6 500万美元研究LRASM的升级计划,增量升级型LRASM1.1将于2022财年形成作战能力。

  2)战斧导弹

  Block IV导弹内部安装有数据链和全球定位系统(GPS)修正惯导系统,具有在飞行过程中更换打击目标的能力;头部安装的摄像机,能够将战场毁伤情况迅速传回指挥控制中心进行评估,并判断是否需要进行第二次攻击;战斗部类型包含制导子母型、多功能联合型、智能钻地型和杆式穿甲型,能够执行多种作战任务。2019年6月美国国防部报道,授予雷锡恩公司2 963万美元的合同,用作升级Block IV导弹的测试设备。2020年1月,美国海军战斧导弹项目负责人约翰·瑞德透露,将库存的Block III导弹全部退役,部分Block IV导弹升级为Block V型,具备2 000 km的反舰能力,有普通型、反舰型和反碉堡型三种型号,并于2021年开始列装。美国政府在2020财年中,申请3.2亿美元用于Block V的研发。Block Va采用新型导引头,具有多种制导方式,能够攻击移动目标,并在飞行过程中对目标信息进行更新。Block Vb采用联合综合效应战斗部(JMEWS),具有前置聚能战斗部和随进战斗部,提升对一体化防空系统、加固掩体、硬目标和深埋目标等目标的打击能力。

  3)灰狼

  灰狼(Gray Wolf)导弹具有协同组网,空中发射、回收、重复使用等特点,能够执行破防空系统和电子战等作战任务。2019年11月,在犹他州陆军杜威试验场完成了C-130A战机载具(X-61A)的首次飞行试验,自由飞行1 h 41 min。

  4)多导弹同步交战技术项目

  多导弹同步交战技术(MSET)项目于2017年6月发布方案征集书,主要特点是利用多枚导弹协同发射,通过人在回路监控,在末段攻击时士兵可以中断任务,预计2024年前实现多枚导弹协同作战能力。2020年2月贝尔公司发布了一段贝尔-360直升机发射MSET攻击目标的宣传动画。

  5)长矛空地导弹[9]

  长矛(SPEAR)空地导弹可装备于英国空、海军的F-35和欧洲的台风战斗机;导引头能够看到和记录目标区域的图像;钝感多功能战斗部能够调整毁伤效果,附带毁伤小;采用双向数据链和抗干扰的GPS与微机电系统(MEMS)综合系统的导航系统。2019年11月,欧洲导弹集团(MBDA)与莱昂纳多公司合作,为英国皇家空军研制长矛空地导弹(电子战型),该型导弹可作为战斗机的电子干扰机,也可作为压制防空的力量倍增器。

  6)英法导弹材料和部件创新和技术伙伴关系计划[10]

  英法导弹材料和部件创新和技术伙伴关系(MCM-ITP)计划的一个项目是由MBDA、法国航空航天研究机构和空中客车防务与航天公司共同研制的,开发了一种通过卫星通信信号来校准惯导漂移方法,并在一辆4×4的汽车上得到验证。另一个项目是利用人工智能和深度学习技术解决导弹杀伤链和快速瞄准的问题。

  2、国外航空炸弹的发展现状

  在近年来的几次作战行动中,航空炸弹是使用最多的空地武器,而制导炸弹的比例也在逐步提高,如表2所示。典型的航空炸弹主要有美国的联合直接攻击弹药(JDAM)、宝石路、风修正子母炸弹(WCMD)、联合防区外武器(JSOW)和微小型制导炸弹手术刀、短柄斧等,俄罗斯的KAB-250/-500/-1500系列制导炸弹,英国的宝石路IV,法国的模块化制导航弹(AASM)、比基埃尔(BGL)激光制导航弹。

  表2 航空炸弹的使用量占比
表2 航空炸弹的使用量占比

  美国最新发布的《国家防务战略》中提到针对反介入/区域拒止系统可能会增加精确制导弹药的使用。美国各军种的军事行动对精确制导弹药的依赖增强,从2015—2019财年,精确制导弹药的开支大幅提高,如图1所示。2020财年,美国在精确制导弹药方面申请了56亿美元。2020年2月,美国公布了2021财年的预算要求,在精确制导弹药方面申请了41亿美元,包括了20 338枚JDAM(5.25亿美元)、3 462枚SDB I(0.96亿美元)和1490枚SDB II(3.52亿美元)。从近年美国投资预算的情况来看,航空炸弹在未来战争中的地位和作用依然稳固。

  图1美军2015-2019财年在精确制导弹药上的支出(单位:亿美元)
图1美军2015-2019财年在精确制导弹药上的支出(单位:亿美元)

  随着战争形态的转变,以信息、智能为主导的战场环境,作战形式也转为体系间的对抗,作战人员与武器装备之间不再是单打独斗,背后都有着强大的体系支撑。航空制导炸弹作为主要的空地打击武器,必将要融入到整个作战体系中,智能化技术在航空制导炸弹中的应用已经是必然趋势。

  3、智能化航空制导炸弹的发展应用展望

  虽然航空制导炸弹的谱系已逐渐健全,低成本、大威力、精确打击等特点显着,但是还不足以应对未来的复杂多变的战场环境,主要表现为群体网络化协同能力不足、抗干扰能力差、附带损伤高、无法识别目标的薄弱环节。针对航空制导炸弹目前存在的不足,对其进行针对性地智能化改造,提升单体航空制导炸弹的作战能力,再逐步增强群体航空制导炸弹协同攻击能力,满足未来体系化作战的需求。因此,智能化航空制导炸弹应具备智能识别、智能毁伤、智能突防、协同作战与效能评估和智能制造等特征。

  (1)智能识别

  航空制导炸弹的智能识别是实现精确打击的关键特征,包括敌我目标识别、障碍物识别、目标薄弱部位识别等,用来提高抗干扰能力。重点发展激光、红外、毫米波组成的复合制导技术,如美国小直径II采用的激光/雷达/红外三模制导模式,可在复杂多变的天气情况下对移动目标进行精确打击。

  (2)智能毁伤

  智能毁伤是通过智能引信、智能战斗部、智能抛撒、智能安全执行机构等装置,根据战场环境条件、目标类型和薄弱环节等不同特征,自动调节引信启动位置和引爆方式,更改战斗部的毁伤形式,从而达到对目标的最佳毁伤效果[11]。随着弹药的小型化发展,可适应四代机内埋挂载需求,不断提高使用灵活性和隐身能力,减少附带损伤。如美军在2020年1月袭击塔利班组织金融负责人莫希·布拉用的就是具有低附带损伤的AGM-114 R9X型地狱火暗杀导弹,其战斗部装有6片钛合金折叠刀刃。

  (3)智能突防

  智能突防是通过蒙皮、诱饵、微波武器、反辐射炸弹等方式,克服战场自然环境和电磁环境引起的不利影响,突破敌方的诱骗、电磁干扰;利用智能化技术提升航空制导炸弹弹道重新规划的能力,避开敌方的防空系统,具有自主机动的飞行能力;并通过智能识别技术感知战场态势,及时主动突防,提高航空制导炸弹的突防能力[12]。如美国研究的小型空射诱饵弹(MALD)、高速反辐射导弹(HARM)升级型和联合防区外武器(JSOW)协同作战概念,能够实现突破防空系统、精确打击的作战效果。

  (4)协同作战与效能评估

  通过在航空制导炸弹中加装数据链,构成信息节点,不仅单个炸弹具有状态跟踪、更新目标、毁伤效能评估的能力,而且链接多个炸弹自动组网,协同作战。各武器装备之间深度融合,形成作战体系,根据战场实时反馈的信息,优化分配作战力量,有针对性地实施精确打击,完成单个武器难以完成的打击任务。如美国的LRASM导弹、网火导弹,俄罗斯的花岗岩导弹等具有网络化协同作战能力。

  (5)智能制造

  航空制导炸弹一直以来在低成本方面具有很大的优势,通过智能制造、模块化、通用化、柔性化等设计,提高研制和生产效率,能够使航空制导炸弹的成本更低、研制周期更短,如欧洲导弹公司(MBDA)研制的模块化空射型FlexiS导弹。随着智能工厂概念的引进,数字化制造、增材制造已广泛应用于生产车间。通过3D打印的战斗部外壳,质量更轻,在爆炸过程中能量损失的更少,可以有效地降低附带损伤。

  4、结论

  智能化技术作为引领未来战争变化趋势的颠覆性技术群,已经广泛用于各军事领域,受到世界各军事强国的高度重视。随着智能化技术在航空制导炸弹各组成部分的不断渗透,航空制导炸弹将在探测识别、精确打击、毁伤评估、协同作战、低成本模块化设计、大规模使用等功能和性能上得到极大地提升,应用前进广阔,智能航空制导炸弹将是未来战场中必不可少的空地打击武器。

  参考文献

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  [8]侯学隆.远程反舰导弹性能特点与作战使用研究[J].飞航导弹,2017(3):12-20
  [9] 2018年国外空地导弹发展动态研究[J].航空兵器,2019(5):11-18
  [10]董新,赵鸿燕.欧洲合作研究测试新的导弹技术、材料和推进系统[J].航空兵器,2016(4):10
  [11]张凯杰,林浩申等.导弹集群智能突防技术的新发展[J].战术导弹技术,2018(5):1-5
  [12]王晓光,何晓夫等.人工智能在航空制导弹药领域的应用初探[J].飞航导弹,2019(2):54-60

作者单位:湖南云箭集团有限公司
原文出处:牛卉,武溪.智能化技术在航空制导炸弹领域发展应用展望[J/OL].飞航导弹:1-5[2020-12-11].http://h-s.doi.org.forest.naihes.cn/10.16338/j.issn.1009-1319.20200121.
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