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“战斧”巡航导弹的改进之路  

2007-04-26 13:33:50|  分类: 装备科技F |  标签: |举报 |字号 订阅

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从海湾战争到伊拉克战争,一种新的空袭作战样式——导弹精确空袭战已逐渐形成。战果表明,巡航导弹既具有精确打击能力,又有高效费比和低空袭风险,是对严密设防的高价值目标进行精确打击的首选武器。从1991年的海湾战争到2003年的伊拉克战争,“战斧”导弹曾10次参战,发射的导弹总量累计达1700枚以上,更是巡航导弹中的佼佼者。

常规巡航导弹是最佳选择

无论是海湾战争,还是科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争,常规巡航导弹均被选为遂行战略空袭任务的主战武器,对主要战略目标实施最先打击,都取得不俗的战果,优于其他空袭武器。

四种空袭武器的比较

从理论上说,弹道导弹、巡航导弹和精确制导炸弹都可以远程精确打击高价值目标。然而,弹道导弹精度较低、单价较高、体积和重量较大,需要建设配套的发射阵地设施,显然不是遂行精确打击任务的最佳手段;用飞机投掷精确制炸弹,在命中精度和杀伤力上可以满足需要,然而精确制导炸弹的最大滑翔距离只有40千米,载机必须进入敌防空火力圈,有很大的作战风险。巡航导弹既可以满足精度要求,又有“零伤亡”的优势,造价也比较适中,因而在纵深精确打击作战中成为了最佳选择,尤其在首轮空袭中更受到重视。

以美国投入海湾战争的空袭武器为例进行对比分析。战前在计算机上进行模拟研究的结果表明:伊拉克部署在重点目标地区的一体化防空体系的拦击能力和火力密集度相当高,据美国估计,若用F-111和A-6E携带制导炸弹从中、低空攻击巴格达地区目标,第一天将有10%以上的F-111和A-6E被击落,一周内被击落的飞机将多达60架以上,占参战F-111和A-6E总数的30%左右,总经济损失达30亿美元以上。而如果用F—117隐身飞机从中空、“战斧”从低空协同攻击,代价将小得多。据称在实战时,分派给“战斧”打击的50个战略目标中,只用142枚“战斧”导弹就击毁了其中的42个,经济代价只有1.85亿美元,约为前者的1/16。

“战斧”战果统计分析

根据对“战斧”BGM-109C在海湾战争中三次参战的统计结果,可以看出“战斧”巡航导弹的主要优点:①可靠性较高。实际平均发射可靠率为0.972,飞行可靠率为0.836,总可靠率达0.812。②对面目标有较高命中概率。在不遭受拦击情况下,“战斧”导弹的命中概率可以达到80%。③直接摧毁目标能力较强。在导弹直接命中目标的条件下,可以完全摧毁外露面积1600米2的指挥机构、2500米2的厂房设施和外露半径在4米内的地下掩体。

在整个38天空袭作战中,“战斧”导弹是惟一可以不分昼夜、不受气候影响的进攻武器。“战斧”采用对多个关键目标同时进攻的新战法,使伊拉克的防御系统很难相互支援、形成统一防御力量,最后被个个击毁、陷入全面瘫痪。美国防部对“战斧”导弹的评价是“在空袭中起了重要作用”、“是未来冲突中一种极为重要的手段”。

“战斧”Block3的改进

在海湾战争以来的多次参战中,“战斧”BGM-109C/D尽管战果丰硕,但也暴露了一些缺点和问题。为了使其在尔后的“零伤亡”非接触式精确火力作战中发挥更大作用,美国根据“战斧”存在的问题和未来作战需要,进行了从Block2、Block3到Bock4乃至Block5的有计划改进。

在战争中暴露出的问题

BGM-109C“战斧”导弹在海湾战争中存在的主要问题是:

(1)对小型点目标的命中概率太低致使耗弹量过大。

(2)目标识别能力弱。以“战斧”导弹的命中精度和摧毁能力,完全可以用较少的耗弹量来摧毁重要面目标。然而由于侦察设备和制导系统缺乏目标识别能力,不得不采用大面积覆盖式攻击,攻击“飞毛腿”导弹制造厂和核设施的耗弹量达到30多枚和45枚,比计划量多1倍以上,没有充分发挥出“外科手术”打击能力。

(3)末段突防能力差。尽管伊拉克的防空能力已大大削弱,却仍有12%~21%(美国只认可3%~11%)的“战斧”导弹被其高炮系统击落。多管自动瞄准高炮系统已成为对常规对陆攻击型“战斧”导弹的严重威胁。

导致BGM-09C“战斧”导弹在点目标摧毁、目标识别、末段突防等方面问题的根本原因之一,是制导技术特别是末段精确制导景象匹配系统的性能偏低所造成的。

改进的“战斧”Block3

针对“战斧”BGM-109C的上述缺点,美国海军制定了Block 3改进计划,从三方面提高导弹的作战能力。

(1)改进动力系统,提高射程和末段机动性。通过更换主发动机和助推器,使导弹射程增加30%左右,达到1667千米,最大1850千米:而且提高了末段机动飞行能力,使导弹可以采用跃升俯冲攻击弹道,改善了突防能力、提高了攻击效能。

(2)提高命中精度和灵活作战能力。中段制导用惯导/全球定位(1NS/GPS)系统取代了原来的地形匹配辅助惯导(1NS/TERCOM)系统,导弹中段最小定位误差由原来的30米减至12米,防区外发射距离增加20%,任务规划时间由几天缩短至只有几小时;导弹可以从最安全的方位攻击目标,明显改进了末段突防能力。

末 制 导 系 统 升 级 为 改 良 的DSMAC2A景象匹配制导系统后,允许选择更多的景象作为匹配基准,不仅增加了目标选择能力和末段飞行灵活性,也提高了制导精度、缩短了规划时间。导弹命中误差(CEP)从15米降为6米。

(3)更换战斗部,提高对加固目标和核生化武器设施的打击能力。“战斧”Block3用海军武器中心研制的WDU-36B钝感炸药高效战斗部取代原有的WDU-25B。其内装BPXNl07钝感高能炸药和程控延迟引信,即使在着火情况下也不会爆炸,有更高的安全性和可靠性。尽管质量和体积小于WDU-25B,爆炸威力却相当。引信在命中目标后延迟引爆,对加固掩体目标的破坏力提高了1倍。

在伊拉克战争中,美国向伊拉克发射巡航导弹总量为955枚,除153枚为常规空射巡航导弹AGM-86C/D外,其余802枚均为“战斧”B1cok3,是迄今发射“战斧”导弹最多的一场战争。

“战斧”Block4:新一代亚声速方案的“先锋”

美、俄、法、英等国致力于提高巡航导弹的全程综合突防能力和智能化精巧打击能力。美国的“战斧”Block4,俄罗斯的Kh-555和Kh-101改进型,法英联合研制的远程常规自主导弹系统

(SCALP-EG)改进型等新一代亚声速巡航导弹已按计划开展了研制。“战斧”Block4导弹则先声夺人,率先达到了列装水平。2004年5月27日,首枚“战斧”Block4导弹装备了“伯克”级导弹驱逐舰DDG63号,宣告其初具作战能力。美国海军为何要在研制“战斧”Block3的同时,又发展Block4型“战斧”?它有哪些新特点?

“战斧”Block4的特点

“战斧”多任务导弹(TMMM)Block4又称“战术战斧”,来自美海军1994年提出的“战斧”基本改进计划(TBIP)。1994年9月16日,美国防部宣布了“战斧”Block3和Block4一揽子研制合同,对Block4的作战性能提出了如下几点新要求:①能在高威胁区内攻击敌方高价值日标;②任务规划时间短,可用通用微处理机进行任务规划;③装备双向数据链,能重新瞄准目标、修正瞄准点、进行目标毁伤评估;④目标贯穿力强,可穿透坚硬目标:⑤具有执行多重支援任务的能力。

这些要求表明,和以往发展的“战斧”导弹型号相比,“战斧”Block4在设计理念上有两大变化:一是多任务执行能力,同一枚导弹既可以用于打击陆上目标,也可以用于打击海上目标,当预定目标被毁或出现威胁更大目标时,它能够改变航向重新瞄准新目标,因而对战场威胁有随机应变能力;二是导弹的基本工作模式从现在的全自主模式,转向人在回路中的遥控模式。

(1)人在回路遥控系统

“战斧”Block4的末制导用红外成像导引头加数据链传输系统,取代了Block3的DSMAC2A景象匹配制导系统。这不仅使导弹的命中精度提高了2.5倍,而且也为导弹的工作模式从全自主模式变为人在回路遥控模式奠定了基础。从新近公开的Block4试验弹的图片看,为适应这一变化,导弹头部形状改用了带突缘的卵形体,以利于扩大红外导引头的前向视野、减少正向雷达散射截面。

中制导采用改进型INS/GPS系统,装有双向卫星数据链和视频数据链(VDL)。在攻击水面目标时,VDL使导弹能在敌我混杂的态势下分辨出敌舰;在攻击陆地目标时,VDL能确保攻击预定目标并评估其毁伤情况。双向卫星数据链的下行线可以向指挥中心传输导弹所处位置及飞行状态、显示导弹航向偏差,使决策指挥人员及时掌握导弹执行任务的情况,为实时决策提供依据:上行线则在主要目标已被摧毁或出现更重要的新目标时,接收新目标的瞄准信息,使导弹具有重新瞄准目标和修正攻击目标弹道和航向能力。

(2)海上任务规划系统

以往“战斧”导弹的攻击计划都在岸上任务规划中心产生,舰艇执行任务前才输入舰载指挥控制系统,不仅周期长,也缺乏灵活性。在海湾战争期间,“战斧”导弹的任务计划是通过电话和传真等复杂的方式输送给导弹的。改用海上任务规划系统后,将与海军的联合图像处理系统、攻击规划一体化系统和任务显示系统相结合,使舰艇可以根据战场态势,灵活选择导弹接近目标的角度和任务改变后的性能参数,不仅提高了灵活性,也改善了攻击的有效性。

“战斧”Block4带来的启示

(1)多用途发展概念的内涵已发生变化。

多任务导弹是指同一种导弹兼有打击地面目标和海上目标的双重精确打击能力。“战斧”多任务导弹在设计理念上是70年代美国提出的多用途系列化发展思想的延续;在技术上则是精确制导系统和新型战斗部有了实质性突破的必然结果。地面和海上两类目标有不同的几何、物理、运动和对抗特性,只有当导弹能精确地“直接命中”它们的要害部位时,才可以按一弹多用的原则实现多目标打击。

(2)智能化精确制导技术是实现精巧打击的核心技术。

“战斧”Block4制导系统改用惯导/GPS+红外成像/数据链后,不仅命中精度比“战斧"Block3提高2.5倍以上,CEP达到1~3米,而且对目标有一定的识别、重新选择和重新瞄准能力。这表明其制导计算机已具有推理和知识性信息处理能力,具有一定程度的智能化特点。随着制导计算机、精确复合制导技术和自动目标识别技术的日渐成熟,智能化精确制导技术的发展重点将转向全程自主式复合制导。已研究的全程自主式复合制导系统有惯导/GPS/二氧化碳激光雷达+毫米波雷达/红外双模导引头,惯导/GPS/毫米波雷达+红外成像导引头;惯导/毫米波雷达高度相关+毫米波雷达/红外成像双模导引头。

(3)提高全程综合突防能力是突防技术的发展方向。

在信息化战争的非对称、非接触、非线性战场环境下,巡航导弹将面临敌防御系统的全程、多层、多向的综合性火力拦击和电子对抗。若没有相应的对抗措施,突破敌火力拦击和电子干扰的效率将明显下降。为保持高的突防能力,必须从以往只考虑末段突防问题转向提高导弹在发射、巡航、末段全程飞行过程中的突防问题。

从海湾战争到伊拉克战争,一种新的空袭作战样式——导弹精确空袭战已逐渐形成。战果表明,巡航导弹既具有精确打击能力,又有高效费比和低空袭风险,是对严密设防的高价值目标进行精确打击的首选武器。从1991年的海湾战争到2003年的伊拉克战争,“战斧”导弹曾10次参战,发射的导弹总量累计达1700枚以上,更是巡航导弹中的佼佼者。

常规巡航导弹是最佳选择

无论是海湾战争,还是科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争,常规巡航导弹均被选为遂行战略空袭任务的主战武器,对主要战略目标实施最先打击,都取得不俗的战果,优于其他空袭武器。

四种空袭武器的比较

从理论上说,弹道导弹、巡航导弹和精确制导炸弹都可以远程精确打击高价值目标。然而,弹道导弹精度较低、单价较高、体积和重量较大,需要建设配套的发射阵地设施,显然不是遂行精确打击任务的最佳手段;用飞机投掷精确制炸弹,在命中精度和杀伤力上可以满足需要,然而精确制导炸弹的最大滑翔距离只有40千米,载机必须进入敌防空火力圈,有很大的作战风险。巡航导弹既可以满足精度要求,又有“零伤亡”的优势,造价也比较适中,因而在纵深精确打击作战中成为了最佳选择,尤其在首轮空袭中更受到重视。

以美国投入海湾战争的空袭武器为例进行对比分析。战前在计算机上进行模拟研究的结果表明:伊拉克部署在重点目标地区的一体化防空体系的拦击能力和火力密集度相当高,据美国估计,若用F-111和A-6E携带制导炸弹从中、低空攻击巴格达地区目标,第一天将有10%以上的F-111和A-6E被击落,一周内被击落的飞机将多达60架以上,占参战F-111和A-6E总数的30%左右,总经济损失达30亿美元以上。而如果用F—117隐身飞机从中空、“战斧”从低空协同攻击,代价将小得多。据称在实战时,分派给“战斧”打击的50个战略目标中,只用142枚“战斧”导弹就击毁了其中的42个,经济代价只有1.85亿美元,约为前者的1/16。

“战斧”战果统计分析

根据对“战斧”BGM-109C在海湾战争中三次参战的统计结果,可以看出“战斧”巡航导弹的主要优点:①可靠性较高。实际平均发射可靠率为0.972,飞行可靠率为0.836,总可靠率达0.812。②对面目标有较高命中概率。在不遭受拦击情况下,“战斧”导弹的命中概率可以达到80%。③直接摧毁目标能力较强。在导弹直接命中目标的条件下,可以完全摧毁外露面积1600米2的指挥机构、2500米2的厂房设施和外露半径在4米内的地下掩体。

在整个38天空袭作战中,“战斧”导弹是惟一可以不分昼夜、不受气候影响的进攻武器。“战斧”采用对多个关键目标同时进攻的新战法,使伊拉克的防御系统很难相互支援、形成统一防御力量,最后被个个击毁、陷入全面瘫痪。美国防部对“战斧”导弹的评价是“在空袭中起了重要作用”、“是未来冲突中一种极为重要的手段”。

“战斧”Block3的改进

在海湾战争以来的多次参战中,“战斧”BGM-109C/D尽管战果丰硕,但也暴露了一些缺点和问题。为了使其在尔后的“零伤亡”非接触式精确火力作战中发挥更大作用,美国根据“战斧”存在的问题和未来作战需要,进行了从Block2、Block3到Bock4乃至Block5的有计划改进。

在战争中暴露出的问题

BGM-109C“战斧”导弹在海湾战争中存在的主要问题是:

(1)对小型点目标的命中概率太低致使耗弹量过大。

(2)目标识别能力弱。以“战斧”导弹的命中精度和摧毁能力,完全可以用较少的耗弹量来摧毁重要面目标。然而由于侦察设备和制导系统缺乏目标识别能力,不得不采用大面积覆盖式攻击,攻击“飞毛腿”导弹制造厂和核设施的耗弹量达到30多枚和45枚,比计划量多1倍以上,没有充分发挥出“外科手术”打击能力。

(3)末段突防能力差。尽管伊拉克的防空能力已大大削弱,却仍有12%~21%(美国只认可3%~11%)的“战斧”导弹被其高炮系统击落。多管自动瞄准高炮系统已成为对常规对陆攻击型“战斧”导弹的严重威胁。

导致BGM-09C“战斧”导弹在点目标摧毁、目标识别、末段突防等方面问题的根本原因之一,是制导技术特别是末段精确制导景象匹配系统的性能偏低所造成的。

改进的“战斧”Block3

针对“战斧”BGM-109C的上述缺点,美国海军制定了Block 3改进计划,从三方面提高导弹的作战能力。

(1)改进动力系统,提高射程和末段机动性。通过更换主发动机和助推器,使导弹射程增加30%左右,达到1667千米,最大1850千米:而且提高了末段机动飞行能力,使导弹可以采用跃升俯冲攻击弹道,改善了突防能力、提高了攻击效能。

(2)提高命中精度和灵活作战能力。中段制导用惯导/全球定位(1NS/GPS)系统取代了原来的地形匹配辅助惯导(1NS/TERCOM)系统,导弹中段最小定位误差由原来的30米减至12米,防区外发射距离增加20%,任务规划时间由几天缩短至只有几小时;导弹可以从最安全的方位攻击目标,明显改进了末段突防能力。

末 制 导 系 统 升 级 为 改 良 的DSMAC2A景象匹配制导系统后,允许选择更多的景象作为匹配基准,不仅增加了目标选择能力和末段飞行灵活性,也提高了制导精度、缩短了规划时间。导弹命中误差(CEP)从15米降为6米。

(3)更换战斗部,提高对加固目标和核生化武器设施的打击能力。“战斧”Block3用海军武器中心研制的WDU-36B钝感炸药高效战斗部取代原有的WDU-25B。其内装BPXNl07钝感高能炸药和程控延迟引信,即使在着火情况下也不会爆炸,有更高的安全性和可靠性。尽管质量和体积小于WDU-25B,爆炸威力却相当。引信在命中目标后延迟引爆,对加固掩体目标的破坏力提高了1倍。

在伊拉克战争中,美国向伊拉克发射巡航导弹总量为955枚,除153枚为常规空射巡航导弹AGM-86C/D外,其余802枚均为“战斧”B1cok3,是迄今发射“战斧”导弹最多的一场战争。

“战斧”Block4:新一代亚声速方案的“先锋”

美、俄、法、英等国致力于提高巡航导弹的全程综合突防能力和智能化精巧打击能力。美国的“战斧”Block4,俄罗斯的Kh-555和Kh-101改进型,法英联合研制的远程常规自主导弹系统

(SCALP-EG)改进型等新一代亚声速巡航导弹已按计划开展了研制。“战斧”Block4导弹则先声夺人,率先达到了列装水平。2004年5月27日,首枚“战斧”Block4导弹装备了“伯克”级导弹驱逐舰DDG63号,宣告其初具作战能力。美国海军为何要在研制“战斧”Block3的同时,又发展Block4型“战斧”?它有哪些新特点?

“战斧”Block4的特点

“战斧”多任务导弹(TMMM)Block4又称“战术战斧”,来自美海军1994年提出的“战斧”基本改进计划(TBIP)。1994年9月16日,美国防部宣布了“战斧”Block3和Block4一揽子研制合同,对Block4的作战性能提出了如下几点新要求:①能在高威胁区内攻击敌方高价值日标;②任务规划时间短,可用通用微处理机进行任务规划;③装备双向数据链,能重新瞄准目标、修正瞄准点、进行目标毁伤评估;④目标贯穿力强,可穿透坚硬目标:⑤具有执行多重支援任务的能力。

这些要求表明,和以往发展的“战斧”导弹型号相比,“战斧”Block4在设计理念上有两大变化:一是多任务执行能力,同一枚导弹既可以用于打击陆上目标,也可以用于打击海上目标,当预定目标被毁或出现威胁更大目标时,它能够改变航向重新瞄准新目标,因而对战场威胁有随机应变能力;二是导弹的基本工作模式从现在的全自主模式,转向人在回路中的遥控模式。

(1)人在回路遥控系统

“战斧”Block4的末制导用红外成像导引头加数据链传输系统,取代了Block3的DSMAC2A景象匹配制导系统。这不仅使导弹的命中精度提高了2.5倍,而且也为导弹的工作模式从全自主模式变为人在回路遥控模式奠定了基础。从新近公开的Block4试验弹的图片看,为适应这一变化,导弹头部形状改用了带突缘的卵形体,以利于扩大红外导引头的前向视野、减少正向雷达散射截面。

中制导采用改进型INS/GPS系统,装有双向卫星数据链和视频数据链(VDL)。在攻击水面目标时,VDL使导弹能在敌我混杂的态势下分辨出敌舰;在攻击陆地目标时,VDL能确保攻击预定目标并评估其毁伤情况。双向卫星数据链的下行线可以向指挥中心传输导弹所处位置及飞行状态、显示导弹航向偏差,使决策指挥人员及时掌握导弹执行任务的情况,为实时决策提供依据:上行线则在主要目标已被摧毁或出现更重要的新目标时,接收新目标的瞄准信息,使导弹具有重新瞄准目标和修正攻击目标弹道和航向能力。

(2)海上任务规划系统

以往“战斧”导弹的攻击计划都在岸上任务规划中心产生,舰艇执行任务前才输入舰载指挥控制系统,不仅周期长,也缺乏灵活性。在海湾战争期间,“战斧”导弹的任务计划是通过电话和传真等复杂的方式输送给导弹的。改用海上任务规划系统后,将与海军的联合图像处理系统、攻击规划一体化系统和任务显示系统相结合,使舰艇可以根据战场态势,灵活选择导弹接近目标的角度和任务改变后的性能参数,不仅提高了灵活性,也改善了攻击的有效性。

“战斧”Block4带来的启示

(1)多用途发展概念的内涵已发生变化。

多任务导弹是指同一种导弹兼有打击地面目标和海上目标的双重精确打击能力。“战斧”多任务导弹在设计理念上是70年代美国提出的多用途系列化发展思想的延续;在技术上则是精确制导系统和新型战斗部有了实质性突破的必然结果。地面和海上两类目标有不同的几何、物理、运动和对抗特性,只有当导弹能精确地“直接命中”它们的要害部位时,才可以按一弹多用的原则实现多目标打击。

(2)智能化精确制导技术是实现精巧打击的核心技术。

“战斧”Block4制导系统改用惯导/GPS+红外成像/数据链后,不仅命中精度比“战斧"Block3提高2.5倍以上,CEP达到1~3米,而且对目标有一定的识别、重新选择和重新瞄准能力。这表明其制导计算机已具有推理和知识性信息处理能力,具有一定程度的智能化特点。随着制导计算机、精确复合制导技术和自动目标识别技术的日渐成熟,智能化精确制导技术的发展重点将转向全程自主式复合制导。已研究的全程自主式复合制导系统有惯导/GPS/二氧化碳激光雷达+毫米波雷达/红外双模导引头,惯导/GPS/毫米波雷达+红外成像导引头;惯导/毫米波雷达高度相关+毫米波雷达/红外成像双模导引头。

(3)提高全程综合突防能力是突防技术的发展方向。

在信息化战争的非对称、非接触、非线性战场环境下,巡航导弹将面临敌防御系统的全程、多层、多向的综合性火力拦击和电子对抗。若没有相应的对抗措施,突破敌火力拦击和电子干扰的效率将明显下降。为保持高的突防能力,必须从以往只考虑末段突防问题转向提高导弹在发射、巡航、末段全程飞行过程中的突防问题。

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