张 春，李 鹏，赵 斌，解伊娜，张 鑫

(西北机电工程研究所，陕西 咸阳 712099)



高炮抗击精确制导炸弹技术研究

张 春，李 鹏，赵 斌，解伊娜，张 鑫

(西北机电工程研究所，陕西 咸阳 712099)

现代战争中，空袭与反空袭已经成为战争的主要模式，伴随战争始终。在空袭兵器中精确制导炸弹以其精度高、作战能力强、超视距打击、效费比高以及多运载平台等特点已经被愈加频繁地应用于近代历次战争之中，针对精确制导炸弹的技术特点与防御难点，分析了现役防空高炮抗击精确制导炸弹的不足之处，为防空高炮抗击精确制导炸弹提出了技术需求与发展方向。

空袭反空袭；高炮；抗击；精确制导炸弹；精确打击

1 精确制导炸弹是重要的空袭兵器

1.1 空袭模式的转变

空袭与反空袭已经成为未来战争的主要模式，伴随战争始终、决定胜败结局。根据美军2010年《空海一体战构想》和2012年《联合作战介入构想》的内容，可预见未来的空袭战场将呈现出全新态势，根据六代战争理论，第六代战争由不同作战平台发射常规高精度的突击武器等兵力兵器完成，例如伊拉克战争中，精确制导弹药使用频率达到68.3%，这一比例从海湾战争(8%)、科索沃战争(35%)、阿富汗战争(56%)以来持续提高，所打击的目标数量也从海湾战争的150多个增至1 700多个，伊拉克战争期间一共投放了15 000多枚精确制导炸弹。这种发展趋势导致反空袭军事需求发生革命性改变[1]。

目前，在世界范围内，精确制导炸弹在命中精度、制导方式、投掷距离等方面均取得了飞速发展。未来的战场空袭方将改变过去传统的临空轰炸、近距离投放的空袭作战样式，大量采用防区外超视距打击。

空袭装备体系发展迅猛，呈现隐身突防、防空压制、网络使能、防区外投射、精确打击、高效毁伤等多种综合优势与特征。而反空袭体系装备相对落后，探测、指控、拦截、毁伤能力呈现明显劣势，空袭与反空袭装备技术已形成明显代差并呈现逐渐拉大的发展趋势。

1.2 精确制导炸弹特点

精确制导炸弹是为适应现代空袭作战实施对地精确攻击而发展的一类新型航空炸弹，具有独特的战术和技术特点，使得航空军事专家和技术专家特别关注精确制导炸弹的发展和使用。20世纪60年代末，美国开始研制精确制导炸弹，此后，俄罗斯、以色列、日本以及西欧等主要军事强国相继开展对精确制导炸弹的研究，一批成熟装备在近年来的多次局部战争中得到了大量应用。目前，典型的精确制导炸弹包括JDAM系列精确制导炸弹、SDB 系列小直径精确制导炸弹和宝石路系列激光制导炸弹, 精确制导炸弹的战术特点表现如下。

1.2.1 制导精度高

JDAM系列精确制导炸弹是在MK80和BLU-100系列传统低阻航空炸弹的基础上增加制导控制尾翼组件、弹体连接件构成的系列制导炸弹，是美军新一代机载空地精确制导武器系统，利用INS导航使炸弹的圆概率误差不超过30 m，经GPS校正后则可将炸弹的圆概率误差减小至10 m，增加末制导导引头后，圆概率误差减小到3 m的同时，具备了打击机动点目标的能力[2]。SDB系列与JDAM系列精确制导炸弹的制导精度相当，宝石路Ⅰ系列激光制导炸弹圆概率误差为3 m，发展到宝石路Ⅱ、Ⅲ系列时，激光制导炸弹圆概率误差减小到1 m。

1.2.2 作战能力强

宝石路Ⅰ系列激光制导炸弹采用激光半主动制导，可进行昼夜好天候对地攻击，后期的宝石路系列激光制导炸弹采用激光半主动制导+ GPS/INS双模制导，全天候作战能力进一步增强，可实现全天候、复杂干扰环境下的对地攻击。早期型的SDB系列精确制导炸弹也采用GPS/INS双模制导，最新型号更增加了包括非制冷红外成像、电视、合成孔径雷达的“直接联合攻击炸弹可接受导引头”(DAMASK)，在实现打击机动和点目标能力的同时，还具有使投掷多枚飞向目标的SDB炸弹之间共享目标信息的能力[3]。JDAM系列精确制导炸弹装药比率高、作战威力大以及具备精确打击加固的点目标能力，因此在局部战争中广泛使用。

1.2.3 防区外超视距打击效果好

JDAM系列精确制导炸弹可从24.7～41 km以外对小型机动目标进行精确打击，SDB系列精确制导炸弹最大射程可达74 km，战斗机从高空投掷“增程联合直接攻击炸弹”(JDAM-ER)，最大射程可达110 km，上述射程超出了中程防空导弹的有效防区，使运载平台具备防区外精确打击能力，提高了运载平台的战场生存能力。

1.2.4 作战使用效费比高

国外军事专家对越南战争、海湾战争、科索沃战争和阿富汗战争的战场空袭作战效果进行了统计，根据统计结果，精确制导炸弹由于成本低、与普通炸弹的战场效费比可达25∶1，1枚精确制导炸弹的价格约为普通炸弹的3～4倍[3]，但作战效能相当于120枚普通炸弹。JDAM系列精确制导炸弹是在MK系列普通炸弹的基础上进行改造，其价格可低至每枚1.8万美元，是近程防空导弹的十几至几十分之一。

1.2.5 运载平台和打击手段多样

1架F-15E“攻击鹰”重型战斗机有9个挂点可以挂载新型挂架，一次出动最多可以携带36枚“小口径炸弹”打击36个目标。F-22A“猛禽”战斗机的内置弹舱一次也可以携带多达8枚“小口径炸弹”。B-1B、B-2战略轰炸机则分别可以携带288和192枚“小口径炸弹”，为其执行常规战术精确打击任务提供了有效的武器，使其对地攻击能力发生了根本性的提升，例如装备“小口径炸弹”的1架B-2战略轰炸机可以执行原来需要用5架才能完成的任务[4]。精确制导炸弹通常分为钻地型和杀爆型，可实现对地面和地下2～6 m目标实施有效打击，深钻地炸弹更可对深藏混凝土地下60 m的指挥所目标实施打击。

1.3 精确制导炸弹防御难点

从防御的角度看，精确制导炸弹的技术特点主要表现如下。

1.3.1 雷达、光电可探测特性弱

精确制导炸弹结构外形小、受弹面积小,其雷达有效反射面积和光学系统可探测、识别的特性相对于传统空袭兵器明显减小，精确制导炸弹由于其结构特点，形成自然隐身能力。据有关资料分析，精确制导炸弹径向攻击时的RCS约为0.1 m2，JDAM系列和SDB系列精确制导炸弹采用无动力或增程弹翼滑翔方式实现远程打击，其红外辐射特性弱，不便于地面防空装备早期发现目标。

1.3.2 弹道末速度高

精确制导炸弹当达到攻击弹道末端即进入末端防空兵器的目标探测、跟踪范围时，目标具有较快的攻击速度，其弹道末速度可达高亚声速，钻地精确制导炸弹的弹道末速度可达550 m/s,致使传统防空高炮武器系统难以与其交战。另外，目标的快速攻击特性与低可探测特性结合后，极大地压缩了武器系统的作战空间，考虑防空高炮武器系统的8—10 s系统反应时间时，其防空作战的有效性将更为降低。

1.3.3 俯冲攻击角大

战机采用精确制导弹药对目标攻击时，常在较高的飞行高度采用水平投射弹道或高抛投射弹道投掷。这样，当弹药进入防空高炮武器系统的目标搜索范围时，相对于防空高炮武器系统具有较高的观察角，据国内、外有关资料统计，该观察高角可达40°～85°，而此范围经常是传统防空高炮武器系统搜索雷达高角探测的盲区[2]，各类钻地炸弹更是用“高抛下击”的攻击模式以接近90°的攻击角对目标实施打击。

1.3.4 弹体壁厚大

精确制导炸弹相对于传统空袭兵器的防护能力有不同程度的增强，传统有人驾驶空气动力飞行器的等效装甲防护小于等于6 mm的Q235钢板，但是，随着空袭目标转变，末端防御作战将面临大量有一定装甲防护能力的目标。据有关资料统计，JDAM制导炸弹侧壁厚度可达14.27 mm，更有甚者，钻地炸弹的侧壁厚度高达27～57.1 mm[5]，精确制导炸弹头部的厚度通常为其侧壁厚度的3～7倍，这样的厚度，常规的高炮爆破杀伤榴弹难以击穿精确制导炸弹壳体并引爆其装药，如表1所示。

表1 典型精确制导炸弹侧壁厚度统计表

2 现役防空高炮抗击精确制导炸弹能力的不足

现役防空高炮在设计之初的主要作战目标是有人驾驶飞机、战术无人机和武装直升机，且对巡航导弹具有一定的抗击能力。然而，随着空袭模式的转变，由作战飞机携带普通炸弹临空投弹的作战模式将会逐渐消失，取而代之，在高炮防区外投放精确制导炸弹实施“非接触”、“点穴”式攻击将成为重要的空袭战术，精确制导炸弹将成为主要的空袭兵器和未来末端防御作战的主要目标。为确定现役防空高炮的作战能力是否能满足对精确制导炸弹防御作战的需求，需要从防空高炮武器系统作战的各个环节逐一进行分析。

2.1 搜索和探测

主要完成全方位空域内对目标的搜索、建航、敌我识别和威胁判定，传统防空高炮武器系统的搜索系统主要完成对有人驾驶飞行器的探测，对精确制导炸弹在小目标探测能力、俯仰角探测范围、目标速度响应范围、同时多目标探测能力等方面均无法满足作战使用的需求。

2.2 平稳跟踪

该环节通过对目标的平稳跟踪，为后续火控解算测量目标现在点的精确信息，现役防空高炮武器系统通常假设目标做等速直线飞行，为提高跟踪精度，传统跟踪系统常采用再生跟踪技术以达到较好的跟踪效果。然而，精确制导炸弹为提高射程多具有弹翼滑翔功能，其飞行弹道不满足等速直线飞行假设条件。另外，某些精确制导炸弹为达到更好的攻击效果，在飞行弹道末端常采取弹道机动的方式，造成跟踪系统跟踪精度的明显下降，因此，现役火控系统的平稳跟踪能力已无法满足对精确制导炸弹平稳跟踪的需求。

2.3 高精度解算

该环节在精确测量目标现在点信息的基础上，对目标信息进行数据滤波，提取目标飞行速度、加速度信息，进而根据火炮射表和目标飞行轨迹连续解算火炮射击后弹丸与目标交汇点信息，为火炮提供射击诸元；为获得高精度目标速度、加速度信息，需要较长的数据滤波，这样又会增加解算数据的时间延迟，需要进行反复的试验、测试分析，对于有加速度飞行特性的目标还需要确定合适的加速度应用门限，减少跟踪误差和滤波残差对解算模型的影响，这样对大机动目标处理效果理想，然而对弱机动目标可能带来负面影响，具有弹翼滑翔能力的精确制导炸弹其机动能力在2g左右[6]，因此，现役火控系统在对未来末端防御具有弹翼滑翔能力的目标未来点解算效果并不理想。

2.4 精确打击

防空高炮武器系统多处于精确制导炸弹的弹道末端，目标飞行速度大，考虑到弹丸与目标交汇时不至于因交汇角过小而引起跳弹，火力系统需在与目标一定的夹角范围内实施射击，因此，高速目标留给火力系统打击的时间窗窄、火力系统射弹数少，现役防空高炮采用的榴弹以点对点直接命中的打击方式命中概率低。

2.5 有效毁伤

现役中口径高炮采用预制破片弹近炸模式作战时，可明显提高火力打击对目标的命中概率，然而，破片质量小(多为0.4～5 g)、飞散速度低(500～ 1 000 m/s)，通常在其杀伤范围内用于打击铝制薄壁目标，对于精确制导炸弹的侧壁不能有效击穿、引爆装药。

通过对以上环节的分析，现役防空高炮均存在有效性不高等问题，无法承担起未来末端防御的重任，因此，从防空高炮技术发展的角度，有必要对抗击精确制导炸弹的技术进行探索。

3 高炮抗击精确制导炸弹的技术需求

未来高技术条件下现代局部战争中，伴随防空压制、电磁干扰等战场环境，精确制导炸弹将采用隐身、高速等突防手段，结合装甲防护、钝感装药、高俯冲攻击等目标特性的演变，同时，高新技术产业化的突破使目标具备低成本、精确打击、高效费比的特点，可预见，未来精确制导炸弹在空袭战场上将大量使用，使现役以有人驾驶飞行器为作战目标的防空高炮武器系统，在作战流程的各个环节均需要发生革命性转变。为应对这种转变，需从作战理念出发，转变设计思路，针对性地发展并综合应用各种专项技术，实现装备的跨越式发展。

3.1 理念转变

随着空袭模式的转变和空袭兵器技术更新，原有的防空高炮拦截理念已无法满足未来反空袭作战需求，凸显出对高炮防空作战理念的根本性转变。

1)采用有效融入的信息化作战理念，通过网络化、信息化、即插即用技术融入我军现有和未来的防空体系，实现目标信息获取的多元化。

2)采用时间换空间的作战理念，具备在超短时空窗口系统快速、精确响应和爆发性射击能力。

3)采用多层拦截的综合防御理念，具备远区电子干扰、诱骗和光电压制，中区弹幕功能毁伤，近区有效穿甲击爆毁歼能力，实现中、近区内的多重命中体制[7]。

4)采用弹幕命中的拦截理念，具备在目标前形成密集弹幕的能力，确保火力系统在有效时空窗口高概率命中目标。

5)采用空中反装甲的毁伤理念，在有效时空窗口具备有效穿甲击爆厚壁目标的毁伤能力，填补近程末端防空能力的空白。

3.2 全域搜索

需具备全空域、全天候、宽速度响应范围、复杂战场电磁环境下的作战能力。实现全方位、上半球空域覆盖，可在昼夜好天候和复杂天候条件下作战，可在复杂战场电磁环境下作战，对较大马赫数的弱小目标具有精确探测能力，具有多频谱光电探测手段、对复合导引头的具有多种电子对抗和光电压制手段、对抗反辐射导弹具有雷达诱骗能力。

3.3 平稳跟踪

对全空域弱小目标、机动目标和快速目标实现平稳跟踪。可实现对大仰角、高速目标的平稳跟踪；无惯性或高响应速度对高机动和弱机动目标的高精度跟踪，对弱小辐射特性目标连续、平稳跟踪；对非等速直线和等加速飞行目标的平稳跟踪能力，为后续火控测量、解算目标现在点的精确信息提供基础。

3.4 精确解算

在精确测量目标现在点信息的基础上，对目标跟踪参数进行合理、有效的数据滤波，减少跟踪误差和滤波残差对解算模型的影响，提取目标飞行真实特性，根据高炮火力系统的特点，精确、快速解算对目标实施打击时弹丸与目标交汇点的空间、时间等射击诸元，根据火力系统参数、目标运动参数，选择追随未来点或拦阻式射击模式，进行火力系统状态管理，选择恰当的射击时空窗和火力开火时机，实现拦截模式和毁歼/伤概率的优化。

3.5 可靠命中

结合武器系统的精确标校、探测系统的平稳跟踪、火控系统的高精度补偿和快速解算、随动系统的准确控制，火力系统采用转管发射和串/并发射机理实现火力系统的高速发射，采用弹型优化、射击控制技术减小弹飞时间和优化射弹散布，采用纵向弹幕实现子弹药网状拦截，采用精确制导技术实现弹药精确打击[8]。

3.6 有效毁伤

需要在不同的拦截距离采用不同的毁伤机理，通常在拦截距离门限以外采用功能性毁伤机理，毁伤来袭目标的导引头、制导设备和舵翼，使目标偏离原弹道轨迹，无法达成预定作战任务；在拦截距离门限以内采用结构毁伤机理，使来袭目标结构解体或直接引爆战斗部装药。

4 结束语

防空高炮武器系统作为末端防御装备的重要组成部分，与防空导弹系统共同构成稳固的一体化地面防空体系，没有高炮末端防御的地面防空体系是不完整和脆弱的；高炮末端防御系统以其独特的网式拦截机理、没有速度门限的射击机理、不易受干扰的稳定作战机理、优越的低空超低空性能和临机快速的反应能力等独特优点，决定了高炮是末端反导的有效武器；同时，国情军情决定了高炮末端防御系统是“保底”的防御力量。但是，现役防空高炮的作战能力已不能满足抗击精确制导炸弹的需求，因此，高炮末端防御系统作为未来体系对抗中的重要环节，有必要从作战理念出发，结合针对性的专项技术，实现防空高炮作战能力的突破，完善、提高我军防空体系中的末端防御作战能力。

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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

张春(1970—)，男，研究员，主要从事防空高炮总体技术研究。E-mail：632908196@qq.com

TJ35

A

1673-6524(2016)04-0087-05