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九天雷霆之我国空军航弹的发展  

2009-08-29 20:35:55|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 九天雷霆之我国空军航弹的发展 - 小飞猪 - 小飞猪的博客

 

 歼轰-7A试射激光制导炸弹

在此次中俄联合军演中,我国空军歼轰-7A歼击轰炸机首次投放LS-500激光制导炸弹攻击地面目标,成功命中目标,这是我国首次对外公开展示对地精确打击能力,显现空军对地攻击能力已经达到一个新的高度。

   我国非制导航弹的发展

我国空军组建之初,装备的多为引进前苏联的轰炸机,配备的也是引进前苏联的普通炸弹,包括250、500、1500、3000公斤等级别,这些炸弹属于高阻力炸弹,呈圆柱形,虽然可以充分利用机身弹舱的空间,但阻力较大,不适合外挂,尤其是速度较快的攻击机外挂,另外由于炸弹阻力较大,限制了载机的机动性能,并且还会造成炸弹稳定性变坏,从而影响命中精度,再加上这些炸弹的装药多为TNT,所以其威力比较有限,此外由于炸弹配备的战机性能各异,因此需要多种炸弹,从而带来后勤上的不便,另外与这些炸弹配套的火控系统也较为简单,主要是光学瞄准具,只能以固定角度攻击地面目标,并且显示也只是瞄准标志等简单信息,飞行员在攻击时,除了要紧盯瞄准线外还要观察座舱仪表板上的多个仪表,以掌握飞机的姿态,工作负担重,容易丢失战机,这些缺点严重影响了空军对地攻击作战的灵活性和机动性,降低了空军对地攻击作战能力。

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国产250高阻航空炸弹

有鉴于此,80年代,空军根据未来战场的需要,开始研制新一代航空炸弹系列,该系列航弹着眼于新型高性能战机的配套,弹体呈纺锥形,空气阻力小,对载机的性能影响也不小,另外炸弹投放后的飞行弹道也比较稳定,同时采用黑索金等高能炸药以提高炸弹的威力,并且采用了侧向作用机构,提高炸弹的全向覆盖能力,由于现代战场目标的多样化,新型航弹除了传统的机械和电引信外,还采用了电子引信,对所有落角、落速的炸弹都有保持有效的炸高,与此同时我国还引进了英国BL-755反坦克子母炸弹仿制成功250-3型反坦克子母弹,该弹成为我国空军对付入侵集群坦克的有力武器,填补了我国低空反集群坦克武器的空白,根据有关部门的试验表明强-5使用250-3反坦克子母弹攻击假想的T-62坦克群时,双方的交换比可以达到1:11。我国同时引进还有法国的迪朗达尔反跑道炸弹,由此仿制成了250-4反跑道炸弹,90年代出于军事斗争新的形势的需要,我国还研制成功了反跑道集束炸弹,该炸弹可以抛撒出具备二次爆破能力的子弹,第一次爆破在跑道上打出弹坑,第二次爆破则将弹坑加大、加宽从而加大对方修复的难度,考虑到现代战场坑道等地下掩体的增多,我国还研制了燃料空气炸弹,并开展了钻地弹的研究。这些炸弹的入役有效的提高了我国空军对地攻击能力。需要指出的是90年代我国从俄罗斯引进苏-27SK型战斗机后,为避免在武器方面受制于人,相关部门开展了苏-27SK加挂国产航弹及航箭的试验工作,并在本世纪初完成,这样我国自行生产的歼-11和引进的苏-27SK都能挂载国产航弹作战。

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国产低阻力航空炸弹

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国产250-3反坦克子母弹

除了炸弹本身的提高外,其配套的火控系统也在进步,如为强-5D配套的射轰-1乙光学瞄准具可以同时控制航弹、箭、炮的攻击,从而减少了战机在对方防空系统中暴露的时间,可以多种角度对攻击进行自动解算和瞄准,同时在瞄准具上人工装定超越角,供轰炸概略瞄准之角,同时可由要由机载的多普勒/GPS系统输入侧风、横风信号,以修正风速对轰炸射弹射程的影响。并且更先进的平显、雷达火控系统及惯导系统也在国产战机上广泛运用从而更加提高战机的轰炸精度,由于可以精确的得知载机和目标的精确的位置和运动参数,因此火控计算机可以根据这些参数、结合航弹的性能参数、以及风速、风向等信息,进行连续命中点和投放点的计算机,飞行员仅需要盯住平显的命中点和实际目标,操纵飞机将两者相重合即可,不但提高了战机攻击的灵活性和机动性能,并且大大降低了飞行员的工作负担。

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航电系统的进步提高了航弹的投放精度

制导航弹的发展

 

从表面来看用炸弹轰炸地面目标是件非常简单的事情:飞机松开挂架,炸弹在地球重力的作用下以抛物线飞向目标,但实际上这个过程的影响因素是非常多的,如载机的状态、飞机的振动对炸弹初始状态的影响、炸弹飞行过程中受到风的作用等,并且许多因素是事先不可预知的,如风的影响,我们知道风会随着时间、地点和高度的改变而改变,尤其是低空,受地形、建筑物的影响其变化就更为复杂,所以一般的火控程序实际上是将风的作用进行了简化了处理,即不考虑垂直方向的风的作用,而只考虑水平方面上的风的作用,不考虑武器飞行当中风的变化,并且假设风在任何时间和高度上都是没有变化的,这些假设虽然简化了火控程序,但后果就是炸弹投放精度降低,所以依靠火控系统的进步来提高炸弹投放精度的道路实际上已经越来越窄,因此需要这样一种炸弹,能够测量自己相对目标位置的偏差,并进行修正,从而准确的命中目标,这就是制导炸弹。制导炸弹从制导体制上来分先后出现了电视制导、激光制导、红外制导炸弹等多个种类,其中激光制导炸弹以结构简单、造价低廉、命中精度高,可以昼夜作战斗而得到广泛的作用。在越南战争中,美国空军出动近千架次飞机,投掷各类普通航弹上千吨,损失飞机近20架,都未能摧毁越南具有重要战略意义的清化大桥,但在1972年5月12日,使用激光制导炸弹一次就彻底摧毁了这座大桥,且攻击机群毫无损失,由此制导炸弹成为世界各国用于对地打击的主要武器,在海湾战争中,尽管制导炸弹投掷数量只占多国部队投掷航弹的9%,却摧毁50%以上的目标,而在上世纪末的科索沃战争中,多国部队投掷的航弹中有90%都是制导航弹。制导炸弹我们最为熟悉莫过于美国的铺路系列,该系列是导弹已经发展了三代,其中最新型铺路-3采用扫描式激光导引头,数字式自动驾驶仪等新技术,命中精度达到1米,甚至出现能通过烟囱攻击地下室,除此之外,美国还研制了电视制导的白星眼制导炸弹,其增程型白星眼-2射程可在达到56公里,命中精度在5米以内。前苏联从70年代也开始发展自己的制导炸弹,包括KAB-500/-1500L两种型号,性能水平相当于美国的第一代铺路系列,相当于铺路-2的LGB-250在本世纪初研制成功,但尚没有投产的报道,法国、以色列等国在引进美国激光制导炸弹的同时也研制了自己激光制导炸弹,如法国的BGL系列和以色列的格里芬系列激光制导炸弹,其中以色列还研制了红外成像导引制导炸弹,以弥补激光制导炸弹在恶劣气象条件下作战能力不足的缺点。九天雷霆之我国空军航弹的发展 - 小飞猪 - 小飞猪的博客

激光制导炸弹已经在现代战争中得到广泛的运用

我国在越南战争中目睹了激光制导炸弹的巨大的威力后,开始着手发展自己的激光制导炸弹,80年代完成第一代激光制导炸弹武器系统的样弹及照射器样机,并进行了地面照射、强击机投放激光制导炸弹的初步试验,但由于国内技术及工业基础薄弱,国产激光制导炸弹在射程和命中精度等指标上未能达标,因此研制进展并不顺利,进入90年代我国从俄罗斯引进KAB-500L激光制导炸弹相关技术,研制成功LS-500激光制导炸弹,该导弹属于第一代激光制导,采用风标式导引头和机械继电器式燃汽舵机,在弹体后部有为四片矩形尾翼,其后有操纵面 (后缘舵) 。在弹体头部锥形段上安置四片梯形反安定面。反安定面与尾翼呈“ X—X”形排列。形成尾翼后缘舵操纵加上反安定面的特殊布局形式。所谓速度度跟踪法速度追踪导引法是指在航弹的制导过程中,要求弹的速度向量始终指向目标。速度追踪法的制导系统较姿态追踪法复杂,但该方法不象姿态追踪法那样要求过大的导引头视场,在同样的使用条件下,过载要求也可略放宽一些,精度也有所提高。但是该方法不适合攻击运动速度较快的目标。只能攻击固定目标或慢速目标。但随着技术的发展,现代战场上机动目标如坦克、装甲车辆越来越多,其速度也越来越快,这样就限制了LS-500的运用空间.

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列装部队的激光制导炸弹

  在这种情况下我国又研制采用比例导引法的500公斤激光制导炸弹,并在去年的珠海航展中公开展出,其采用了固定扫描阵列导引头,新型导引头具有更大的视场和更高的灵敏度,能在低空低能见度条件下截获更远距离的激光能量。而所谓比例导引法就是航弹在制导过程中,要求弹的速度向量的旋转角速度与视线角速度成比例。比例导引法的优点在于它能够有效地攻击运动目标,在同样条件下,它对弹的过载要求比速度追踪导引法和姿态追踪导引法都小,其制导精度可以达到很高,克服风的影响能力也较强。目前发达国家新一代激光制导炸弹普遍采用这种制导规律。

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国产500公斤激光制导炸弹,注意其固定导引头

与激光制导炸弹相配合,我国还发展了激光照射器和机载光电瞄准吊舱,特别是后者赋予我国空军以昼夜全天候精确打击能力,我们知道激光制导炸弹本身没有目标搜索与指示能力,需要借助外部搜索系统,因此各国为其配套发展了光电瞄准吊舱,其主要由前视红外传感器、CCD摄像机和激光测距/照射器组成,具备昼夜全天候目标搜索与照射能力,之所以采用吊舱式,是因为吊舱内的光学器件比机内安装时拥有更大的搜索角度,这样就会增加激光制导炸弹的攻击范围。根据外电报道我国空军装备的光电瞄准吊舱采用了256*256红外器件,对于坦克大小的目标可以提供大约20公里的搜索距离,并可以为战机提供昼夜低空飞行、导航及目标指示等功能,不但可以与激光制导炸弹相配合使用,还可以提高非制导航弹的命中精度。堪称我国空军对地攻击能力的又一大有力突破。

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国产光电瞄准吊舱

   激光制导炸弹虽然性能较好,但其也有自己的缺点就是全天候作战能力不足,特别由于激光在大气传输时衰减很快,因此激光制导炸弹在有烟尘、雨、雪等天气时作战能力不足,另外由于激光制导炸弹需要载机或者目标照射机始终照射目标,因此限制了其机动性能,容易受到对方防空系统的攻击,这样JDAM就出现了,所谓JDAM其实就是将普通的低阻炸弹与低成本的GPS接收机和惯导系统组合在一起,形成一种可以全天候作战,发射后不用管的精确制导炸弹,由GPS/INS组成制导组件(GCU)是JDAM的核心部件,其中GPS接收机由2个,分别位于炸弹尾锥体整流罩前端上部(侧向)和尾翼装置后部(后向)以便在炸弹飞行过程中能够连续不断的接收GPS星座的定位信号,这样就可以修正INS的飘移,并由此控制炸弹的舵面,引导炸弹沿着正确的航向飞向目标,与激光制导炸弹相比,JDAM具备全天候作战能力,特别是不会因为射程和恶劣天气而影响命中精度,最重要的是其实现了发射后不用管和多目标攻击能力,除了美国外,其他国家也发展自己的卫星制导炸弹,如俄罗斯的KAB-500-SE,法国的AAM系列,其中法国为避免对美国GPS星座的依赖,还发展了神剑型惯导制导炸弹我国在08年珠海航展上展出了FT-1卫星制导炸弹,根据研制方航天科技集团的资料:FT-1是在普通航空炸弹上加装制导装置,并依靠空气动力进行控制的一种精确制导武器,适应于装备有机载主惯导的所有载机。它具有普通航空炸弹价格低廉、使用维护方便的特点,又具有精确制导武器射程远、精度高、自主式、全天候使用的优势,极大地提高了航空炸弹对地打击精度、载机生存能力和作战效费比,并且改装方便,便于大量装备使用。在距离目标点18km处、5000~120000m,以0.6~0.9Ma进行弹射投放,实现命中精度30m。令人感兴趣的是根据外电的报道我国曾经向马来西亚推销过这型JDAM,即将其做为马来西亚皇家空军的苏-30MKM的机载武器,这表明我国已经成功将其整合到苏-30MKK等俄罗斯战机中,不但增强了这些战机的作战能力还避免机载武器的受制于人。

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FT-1型JDAM

不过JDAM也有自己的弱点,其容易受到电子干扰,虽然JDAM可以在受到干扰后,单独采用INS制导,但会降低炸弹的命中精度,同时JDAM也难以攻击移动目标,所以在伊拉克战争中出现了美国F-16战斗机同时挂载JDAM和激光制导炸弹的情景,以备不时之需要,这样就出现了激光-JDAM,其实际上在JDAM上面添加了激光制导系统,这样即保留了JDAM的全天候作战和发射后不用管的能力,又增加了激光制导炸弹抗电子干扰能力和攻击运动目标的能力,这种多模式制导系统进一步提高了激光-JDAM的抗干扰能力,并且为飞行员执行作战任务提供更大的灵活性,同时由于其保留了JDAM采用边条翼的控制舵面,因此在战机的适应性方面也比激光制导炸弹更好。我国洛阳光电研究中心也研制了类似激光-JDAM的雷霆-3复合制导炸弹,该炸弹的出现对于我国空军提高对地攻击能力有非常重要的现实意义,特别是歼十型歼击机,由于其采用了机腹进气道,因此机身离地空间较小,难以挂载采用较大控制舵面的激光制导炸弹,但挂载雷霆-3就没有这么麻烦,因此从这个角度来说,歼十多用途作战能力的扩展在很大程度上取决于雷霆-3这样的精确制导武器的发展。

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FT-1型JDAM

防区外攻击

不论激光制导还是JDAM都有一个共同的缺点,就是其射程较近,随着现代防空武器的发展,战机投射炸弹时还是需要突入对方防空网,由于空地武器的体积和重量均较大,战机挂载后性能下降,加上低空飞行的危险性,所以现代空军希望能够先从防区外对目标区的重要目标进行打击,削弱其防御能力,然后再进行近距离高精度打击。如我国的KD-88型空地导弹,该导弹是在国产中远程反舰导弹的基础上改装的,类似于美国AGM-84E斯拉姆空地导弹,整个武器系统由空地导弹、载机及火控系统等组成,主要用于打击对方纵深内的大中型高价值目标,如指挥中心、补给中心、机场、重要桥梁等,其制导体制为中段惯导加GPS,在中段巡航飞行可以选择自动或者手动控制飞行,末段电视或者红外成像导引方式,其中电视导引头由双CCD摄像头、三框架稳定伺服系统、电视跟踪器、系统控制及信号处理器、电源组成。导引头获得的电视画面通过数据链实时传递给载机,显示在多功能显示器上,由武器操纵手操纵导弹命中目标,,但其缺点就是不能昼夜全天候作战(除非采用昂贵的红外成像导引末制导方式),导弹造价比较高,最重要的是由于人工回路控制,因此单座战机难以使用,那么如何让单座战机具备廉价的防区外攻击能力?解决的办法就是让炸弹飞的更远,也就是为炸弹加装能够滑翔弹翼,以便增加炸弹的投放距离,但炸弹的命中精度和投放距离成反比,但JDAM的出现解决了这个问题,也就是说利用弹翼来增加炸弹的投放距离,再利用GPS/INS制导组件来保持炸弹的命中精度,这样就形成一种性能适中,性价比较好防区外攻击能力,比较典型的就是加装了钻石背的JDAM,我国也发展了相关武器装备,这就是洛阳光电技术发展中心发展的雷石-6滑翔制导炸弹,根据该中心提供的资料;雷石-6制导滑翔炸弹利用高空大速度发射、高升阻比气动外形来实现远程滑翔攻击。在投弹之前,由火控系统向炸弹装订任务规划,载机与制导炸弹进行坐标系对准。炸弹投射后,折叠翼展开,利用GPS/INS进行组合导航。在弹道末端进行姿态控制,采用垂直偏置,以提高杀伤效果。炸弹可以在中、近程防空导弹火力圈外投放。具备夜间和复杂气象条件下的全天候攻击能力;通过改造常规航空炸弹,具有较高的效费比;具有发射后不管能力;抗干扰能力强;制导控制部件可以实现通用化、模块化。可实施单目标攻击和多目标攻击等特点。其高空投放距离超过60公里,如果增加助推火箭,其射程还会更远,目前雷石-6已经成功的在国产歼-8B型飞机进行了投放试验,并且已经出口,

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雷石-6提供我国战机快速、廉价的防区外攻击能力

结语

综上所述,我国在非制导、制导航弹领域取得了明显的进步,有效的提高了我国空军的对地打击能力,但就整体技术而言与发达国家还有较大的差距,具体表现在;在光电吊舱技术方面国外已经采用第三代大面积红外器件阵列,其性能要高于国产吊舱的中小面积器件阵列,另外国外隐身防区外攻击系统如欧洲的风暴阴影,美国的JASSM已经实用,而我国相关型号应该还在研制之中,这些应该是近期我国发展的重点。

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采用第三代红外器件的Damocles吊舱

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具备隐身能力的JASSM,这两样是我国目前所缺乏的

相信不久,我国空军的对地打击手段更加多样,能力也更加强大。

 

参考资料;

1、洛阳光电技术发展中心官方主页

2、航天科技集团官方主页

2、本文配图来源于网上,权利归原作者所有

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