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空地精灵-CM-506KG与我国空地精确制导武器的发展   

2012-12-03 20:03:57|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  空地精灵-CM-506KG与我国空地精确制导武器的发展 - 小飞猪 - 小飞猪的博客
CM-506KG代表我国空地精确制导武器已经迈入居世界先进水平

 在本次珠海航展中,我国首次公开展出CM-506KG小直径制导滑翔炸弹,从各方面来看它相当于美国SDB的最新改进型,这表明我国在研制第四代隐身战斗机的同时,配套的机载武器也在紧锣密鼓的开发之中。

从相关资料来看,CM-506G重量只有150公斤,采用了钻石背弹翼,投放距离可以达到130公里,采用模块式结构,制导系统为惯性导航加北斗卫星导航定位修正,末制导可以在非致冷红外成像、电视、半主动激光、红外/半主动激光和红外成像/毫米波等系统中选择,其中后两种复合制导系统是首次公开亮相,这表明我国在精确制导领域取得了飞跃。

我们第四代作战飞机最大的特点就是具备隐身能力,作为隐身能力最重要的措施之一,机载武器必须要内装化,也就是采用机身弹舱来容纳机载武器,这是因为机载武器不但本身有RCS,同时机载武器和机身之间还会产生互反射效应,进一步增加飞机的RCS,但是机身弹舱也存在一个问题,那么就是容量有限,外挂武器最大的优点就可以利用机身和机翼下方的空间,尽可能的挂载空战和空地武器,现代重型战斗机一般都有十以上的挂架,挂载能力超过10吨,而第四代作战飞机受限机身长度、高度,弹舱的容积一般都比较小,象F-22这样的大型飞机,它的主弹舱也只有挂载6枚AIM-120C这样的空空导弹或者2枚AIM-120空空导弹和2枚900公斤级JDAM这样的组合,比起第三代作战飞机如F-15,显然数量要少的多,当然这样的配置对于空战来说已经足够,但是对于对地攻击来说,为了提高导弹的射程、威力,现代空地导弹尤其是远程空地导弹的体积和重量一般都比较大,难以安装在第四代作战飞机的弹舱之中,勉强安装的数量也受到限制,如果采用加大弹舱的办法,那么就会增加飞机的体积和重量,增加飞机的研制经费和成本,另外发动机的推力也是一个很难过去的障碍。

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F-22投掷JDAM 

  如果无法增加弹舱的容积,那么只有缩小武器的体积,这个时候SDB就出现了,SDB研制的宗旨就在于提高隐身战斗机的载弹量,飞机一次出击可以攻击更多的目标,根据相关资料SDB的重量只有113千克,直径0.19米、长1.8米,采用GPS/INS制导系统,滑翔增程弹翼和栅格尾翼,投放距离可以达到120公里,SDB虽然体积和重量较小,但是通过精心设计装药、弹道,其威力相当于900公斤级的JDAM,由于体积小原来挂载一枚的JDAM可以挂载4枚SDB,这样F-22一次出击最多可以挂载24枚SDB,即使考虑到保留空战能力,主弹舱仍旧挂载2枚AIM-120C,还可以挂载16枚SDB,作战能力依然要远高于原来只能挂载2枚JDAM状态。同时SDB不仅仅能够增加隐身飞机的挂载能力,还可以进一步提高轰炸机和三代作战飞机的挂载能力,象B-1轰炸机288枚、B-2轰炸机192枚、B-52轰炸机144枚,这样大规模的使用精确制导武器,可以大大提高作战飞机对地面目标的打击效率。 

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F-22投掷SDB 

SDB只解决了隐身飞机对于地面固定目标的打击能力,但是对付移动目标却无能为力,随着技术的发展,地面战场上的移动目标越来越多,如果不具备对付移动目标的能力,显然就会削弱隐身飞机的对地面打击能力,为了进一步发挥SDB的作战能力,美国空军已经开始对其进行改进,这就是最新的改进型-SDB-2,它最大的特点就是采用了末制导系统和双向数据链,寻的器可在目标附近的有限区域进行搜索,保证炸弹飞向正确的目标:数据链用于向操作员反馈炸弹的位置及状态信息,操作员可通过数据链终止炸弹的自主活动,转由操作员控制炸弹飞向目标。这样的好处在于,可以更新目标的信息,提高系统的投放精度,同时还可以操纵目标打击另外一个目标,配合末制导系统还具备打击移动目标的能力,包括装甲车辆、移动式导弹发射车等。

随着我国歼-20和歼-31等隐身战斗机相继试飞成功,为它们研制配套空地武器就成为当务之急,由于这两种飞机都采用了机身弹舱,显然也需要SDB这样的武器来提高飞机的载弹能力,此前我国已经公开了飞腾系列和雷石系列小直径炸弹,其中飞腾-5小直径炸弹,重量在100公斤左右,弹身中部有四片较大的边条翼,可以提供一定的滑翔增程能力,炸弹采用INS/GPS制导系统,其弹头较尖,具备较强的穿透工事的能力,显然是为隐身飞机配套研制的,不过这种炸弹和SDB一样,只解决了我国隐身飞机对于固定目标的打击能力,而且射程较近,尽管它也采用了边条翼来提高投放距离,但是估计增程效果有限,因此对于我国空军来说,还需要更强的小直径制导炸弹,以便攻击更远的目标和移动目标。

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飞腾-5是我国第一种小直径炸弹 

这可能就是我国研制CM-506KG的主要目的,尽管航展没有公开CM-506KG的尺寸,但是从150公斤重量来看,它的尺寸应该与SDB相差无几,这样意味着一个普通的挂架也可以挂载4枚左右的CM-506KG,歼-20和F-22一样,最多可以挂载24枚CM-506KG,而歼-31最多可以挂载16枚,它的打击能力还是相当可观的。从图片上来看,CM-506KG采用了与SDB一样的钻石翼技术,而不是雷石-6这样的武器的背负式大展弦比梯形翼,大展弦比梯形上弹翼的优点就是升力大、阻力小,因此升阻比较大,投放距离远,但是它的缺点就是机翼刚度低、弯曲变形大、大攻角的时候升力效率低,容易发生颤振、机翼需要较高的强度,特别是翼根,对于材料及工艺要求较高,而钻石翼主要是将铰链将前、后翼条连接起来,呈桁架式收收拢和折叠,前翼条根部顶点可沿弹体固定轴转动,后翼支点可以在弹体滑道内滑行,当后翼条向后滑动的时候,前翼条逐渐撑出展开,当翼条滑行到终点的时候,弹翼平面呈现菱形,也就是所谓的“钻石背”,这钻石翼的优点就是展开机构简单、可靠、坚固,收拢状态紧凑,适合机身弹舱这样的狭窄场合使用,占用空间小,升阻比大、滑翔增程能力强、能够改善大展弦比折叠弹居翼的强度和刚度,避免颤振,从弹翼的布置来看,CM-506KG的弹翼位于弹体的上方,这样做的好处是阻力比下弹翼布局要小,弹翼和弹身会产生有利干扰,从而提高升阻比,有利于增加滑翔距离,另外笔者注意到CM-506KG的钻石翼采用的前弹翼比后弹翼高的设计,这样做的好处就是前弹翼产生升力的时候,在翼后缘就会有自由涡面脱出,这些涡面会很快形成涡,按照相关理论,当这些涡流向后翼的时候,两者的距离越大,下洗影响越小,后翼面的有效攻角越大,升力损失越小,总升力越大,因此这个设计提高了系统的升阻比和滑翔增程能力,从这里我们可以看出CM-506KG的气动设计几乎都是围绕着如何提高系统的气动效率,提高增程能力而展开的,所以它的投放距离可以达到惊人的130公里。已经超过了许多中远程防空系统的射程,具备较强的防区外打击能力。可能出于成本和费用方面的考虑,CM-506KG没有采用复杂的格栅尾翼,这一点与SDB不同,而是采用普通的平板尾翼,因此在控制效率和精度方面可能不如SDB。

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弹翼展开状态的SDB 

从图片上来看,C M-506KG的基本制导系统与SDB相同,都是惯性制导加卫星导航定位修正。也就是我们常说的GPS/INS复合制导系统,我们知道INS制导系统的优点就是不依赖外部信息进行导航,抗干扰能力强,短时期内精度高,但是导航精度随着时间和距离的增加而下降,GPS的优点就是导航精度不会随着时间和距离的增加而下降,但是容易受干扰,GPS/INS复合制导系统正好将两种系统的优点结合在一起,取长补短,利用INS不受干扰和短时间内高精度的特点弥补GPS容易受干扰的不足,利用GPS精度保持时间长的优点为INS进行纠偏,这样凭借GPS/INS,CM-506KG在飞行上百公里后仍旧能够保持较高的命中精度。不过惯性制导加卫星导航定位修正只能对付固定目标,不能对付移动目标,所以我们看到CM-506KG配备了末制导导引头,用于探测和锁定地面目标,令人吃惊的是它采用了红外成像/毫米波复合导引头,我们知道地面目标特别是小型目标在复杂背景下,往往成像制导才能探测,然后利用影像匹配进行识别,一般而言都采用红外成像或者毫米波,实际上即使是美国目前包括毫米波、红外成像导引系统的空地武器如JAGM也在测试之中,但是CM-506KG居然采用了红外成像/毫米波复合制导方式,在如此狭窄的空间能能够容纳如此精密的制导系统,这的确反映了我国在精确制导技术领域取得的长足进步。虽然图片上没有注明CM-506KG采用数据链,但是从此次公开的其他武器来看,我国展出的多种武器如C-602KG、C-802AKG等空地导弹都具备数据链,具备人在回路控制功能,就是武器可以把探测到的信息传递给飞行员,后者根据此对导弹进行重新设定,攻击新的目标,或者选择目标的薄弱部件进行攻击,并且根据武器命中前的图像进行摧毁评估。实际上将数据链向下延伸到武器弹药是新世纪数据链发展的一个趋势,美国就曾经做出试验,由E-8探测目标,然后将目标数据发送给作战飞机,后者据此投放JDAM,然后利用数据链不断修正炸弹的飞行弹道,最终击中一个低速移动的目标,难证了这种武器对付移动目标的能力,从而扩展了这类武器打击目标的范围和种类。

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弹翼折叠状态的SDB 

这次珠海航展,我国机载空地武器可以用“爆发”两个字来形容,种类多,包括激光制导炸弹、卫星制导/惯性制导炸弹、滑翔增程弹、弹药撕布系统、空地导弹等等,琳琅满目,另外技术水平也非常高,出现了红外成像制导系统、毫米波制导系统、红外成像/毫米波复合制系统等,激光制导系统也发展到了第二代,具备陀螺稳定视野的能力,攻击范围增加,这些都有力的表明我国空地武器的进步,也充分反应了我国在微电子、光电子、微器件等领域取得的长足进步,为国产精确制导武器的发展打下了坚实的基础。

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我国北斗目前覆盖范围,它为我国空地武器的爆发打下了坚实的基础 

  对于国产精确制导武器来说,更重要的可能还是支持系统进一步完善,首推的就是我国北斗卫星导航系统,目前北斗二期工程正在稳步推进之中,已经具备为我国及周边提供服务的能力,这样意味着国产精确制导武器可以不依赖于GPS信号,前面说过,新世纪精确制导武器的一个基本制导方式就是惯性制导,但是需要GPS提供纠偏,以前GPS被美国所垄断,尽管其他国家可以研制出JDAM这样的武器,但是受制于GPS信号,无法自主使用,我国无法接收高精度P码GPS,因此使用限制就更大,所以北斗二期工程打破了美国对于卫星导航定位的垄断,这样我国出口相关武器才更有底气。

因此CM-506KG的出现,清楚的表明我国空地精确制导武器已经迈入了世界先进水平,为歼-20提供了完整的空地打击能力,并有着良好的出口前景。

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注:

参考资料:

1、军用电子元器件手册

2、精确制导武器的气动布局

3、本文配图来源于网上,权利归原作者所有

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