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战术空对地武器系统技术介绍

 冯仙森 2024-01-18 发布于重庆

许多类别的常规武装空对地弹药(AGM)正在服役。许多目前正在升级。新的、性能更高的战术年度股东大会正在开发中。

炸弹制导套件

尽管现代库存中有大量的导弹,但航空炸弹仍然是战争的主要工具。非制导重力炸弹已在很大程度上被精确炸弹所取代,因此传统的重力弹药经常通过附加套件被赋予精确属性。这些套件包括一个固定在所谓的“哑弹”头部的传感器和制导系统,以及一组连接到后部的空气动力学控制表面。

Armement Air-Sol Modulaire(AASM;ENG:模块化空对地军械)由赛峰电子与防务公司生产,是最新的炸弹制导套件之一。在国际上,它也被称为高度敏捷的模块化弹药扩展范围或HAMMER。2007 年推出的全天候 AASM 有各种炸弹重量级别(125 公斤至 1,000 公斤)。模块化系统可配备多种制导套件,包括惯性导航系统(INS)/全球定位系统(GPS)、INS/GPS/红外(IR)或INS/GPS/半主动激光(SAL)。这些不同的制导系统选项使HAMMER能够抵抗电子干扰和全球导航卫星系统(GNSS)拒绝,并且(使用SAL瞄准)允许破坏移动目标。据赛峰集团称,持续的技术升级将继续提高协作和高强度操作的性能、多功能性和可靠性。

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法国空军阵风战斗机上的AASM或HAMMER制导炸弹。(图片来源:赛峰集团)

该套件的集成推进系统可实现超过 70 公里的远距离航程。这可以从任何部署高度(从高到非常低)实现。该系统的即发即弃能力使飞行员能够同时编程和释放多达六枚炸弹。每枚炸弹都可以设置为空爆、撞击或穿透(撞击延迟)爆炸。战术能力涵盖整个AGM任务范围,包括压制或摧毁敌方防空系统(SEAD/DEAD)、近距离空中支援(CAS)以及与静止和移动目标交战。AASM与达索阵风战斗机完全集成,但赛峰集团开发了锤式独立系统(HASAS),以允许集成到其他飞机型号上。该公司还提供轻型攻击战斗机和运输机的集成。根据赛峰集团的说法,HAMMER在战斗中取得了99%的成功率。

超高当量炸弹

非常大的“掩体破坏者”和区域效应炸弹只占炸弹库存的一小部分,但由于其尺寸和戏剧性的结果而脱颖而出。最著名的两种是GBU-43B大型军械空气爆炸(MOAB)和GBU-57A/B大型军械穿甲弹(MOP)。它们由美国空军(USAF)独家运营,被认为是世界上最强大的非核武器,并保留用于特殊目标。

由Dynetics制造的GPS制导MOAB于2003年投入使用。共采购了15台。2017年,只有一次针对阿富汗的隧道综合体被使用。这种9米长的武器重9,800公斤,必须通过MC-130飞机的货物坡道展开。它被设计为在撞击前立即引爆,以摧毁软到中等表面或近表面目标。虽然爆炸效果从撞击点延伸约1,600米,但武器的威力在爆炸能量被引导的封闭环境中也能很好地展开,例如洞穴或隧道综合体。

与MOAB相比,波音制造的MOP被配置为一种深度穿透武器,用于摧毁地下指挥和控制中心或大规模杀伤性武器设施等硬化目标。这种重达14,000公斤的武器于2011年宣布投入使用,是目前世界上最大的炸弹;它目前只能部署在B-2轰炸机上。弹头重2,500公斤。用于弹头的AFX-757塑料粘合炸药由空军研究实验室开发,与其他军用级高爆炸药相比,具有更高的爆炸特性和更高的稳定性。主要的穿透效果是通过炸弹外壳非常致密和硬化结构的动能冲击来实现的。美国空军购买了 20 个单位,其中没有一个尚未部署在战斗中。自2010年以来,美国空军一直在开发下一代穿甲弹(NPG)。该军种希望获得一种性能相当的武器,但重量约为MOP的三分之一。

制导滑翔炸弹

SDB 在尺寸范围的另一端是GBU-39B小直径炸弹(SDB
)。波音公司生产的弹药于2006年投入使用,目前美国空军库存中有24,000枚。SDB的重量仅为114公斤,长度为1.8米,允许战斗机和轰炸机每次出击携带更多的弹药(F-15E最多可携带28枚炸弹),从而加快对敌军的压制,同时减少飞机和机组人员的暴露。升级后的GBU-53B SDB II Stormbreaker由雷神公司生产。93公斤重的Stormbreaker除了原来的GPS/INS制导系统外,还采用了红外通道、毫米波(MMW)雷达和SAL导引头的多模目标导引头;这使得即使在能见度严重下降的情况下也能精确地与移动目标交战。该炸弹对静止目标的对峙距离约为110公里,对移动目标的对峙距离约为72公里,圆误差概率(CEP)为1米。48公斤的弹头对装甲和软目标具有致命性。

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BRU-61炸弹架以2×2的配置安装四枚小直径炸弹,允许在单个翼下挂载点携带四枚炸弹。(图片来源:美国空军)

SmartGlider反映了对更大远距离能力的需求,MBDA正在开发SmartGlider
系列PGM,该公司将其描述为“未来几十年的新一代空对地战术打击武器”。SmartGlider有轻型和重型两种变体,以最大限度地提高作战性能,包括空中拦截,进攻性反空中(摧毁地面上的敌方空中资产),CAS和SEAD / DEAD。可以接合固定和固定目标,包括联网的短程和中程地对空系统。轻型车型长近 2 米,重 120 公斤。它配备了一个 80 公斤的多效单一装药弹头。MBDA的Hexabomb智能发射器(HSL)允许战斗机在每次任务中携带12-18个小型SmartGlider,以支持对敌方防空系统,车队或部队集中的对峙饱和攻击。重型型号长 4 米,重 1,300 公斤。这包括一个 1,000 公斤的弹头,能够对大型和硬化目标提供高穿透力和爆炸效果。

“即发即弃”的 SmartGlider 系列将 INS/GNSS 导航与多模式终端制导套件相结合,其中包括低照度电视 (TV)、IR 和 SAL 导引头。射频传感器是可选的,对防空网络特别有用。机组人员可以通过数据链实现飞行中目标更新。可用的有效载荷效果包括空爆、撞击和延迟爆炸。

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一架 Dassault Rafale 部署了 SmartGlider 群(MBDA 概念图像)。
图片来源:MBDA

根据MBDA的说法,当从大约12公里的高度发射时,这两个版本的射程“远大于”100公里。作为滑翔炸弹,SmartGlider不使用推进电机。一旦发射,该武器就会展开两个滑翔机翼,提供高升阻比。俯仰和飞行控制由三形尾翼调节。机动滑翔机可以躲避障碍物和威胁,并采取可变的迎角,以促进精确打击。MBDA在2017年巴黎航展上推出了SmartGlider概念。轻型版本预计将于 2025 年上市,其次是重型版本。

空射巡航导弹

传统的空射巡航导弹(ALCM)将航空炸弹的高有效载荷潜力与更大的射程以及在整个飞行过程中改变航向和高度的能力相结合。它们非常高的对峙距离使轰炸机和战斗机能够远远超出敌方防空区域,同时对高价值目标进行精确打击。

JASSM AGM-158联合空对地对峙导弹(JASSM
)最初由洛克希德·马丁公司为美国空军和美国海军开发,最初生产于2001年开始。空军变体巡航导弹配备450公斤穿甲弹头,旨在攻击固定和可重新定位的目标,包括中度硬化或掩埋的目标。应用低可观测性技术以缩小防空系统的探测范围,使JASSM能够在比许多巡航导弹更高的高度飞行。

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针对硬化目标测试JASSM,如图所示,在撞击之前和弹头爆炸的早期阶段。
(图片来源:美国空军)

JASSM继续升级和增强。亚音速巡航导弹使用GPS/INS导航和成像红外(IIR)终端导引头。目前正在研究一种抗干扰GPS接收器。AGM-158A基线版本的射程约为370公里。AGM-158B JASSM-ER 于 2014 年推出,采用更高效的发动机,航程超过 900 公里。AGM-158A的生产于2016年停止,取而代之的是JASSM-ER变体。“极端范围”AGM-158B-2 或 JASSM-XR 的开发始于 2018 年,低速率初始生产 (LRIP) 于 2021 年开始;交付将于 2024 年初开始。XR变体的有效续航里程增加了一倍以上,达到约1,900公里。

下一个迭代是拟议的JASSM新变种(JASSM-NV),旨在提高在有争议的环境中对抗复杂防御时的生存能力和杀伤力。美国空军于 2022 年 10 月授予洛克希德·马丁公司一份非竞争性开发合同。NV变体将比当前的ER具有“附加功能”,但大多数细节仍处于机密状态。

TAURUS KEPD 350 目标自适应单一和分配器机器人泛在系统/动能穿透驱逐舰 (TAURUS KEPD 350
) 由 MBDA Deutschland GmbH 和 SAAB Dynamics 的合资企业 Taurus Systems GmbH 生产。KEPD 350 以高亚音速(0.6-0.95 马赫)飞行,航程可达 500 公里。ALCM具有隐身属性,包括雷达吸收涂层和弯曲进气口,再加上地形贴合的飞行战术和电子对抗,对密集的防空网络具有很高的穿透潜力。Tri-Tec多模式导航系统利用GPS、图像导航(IBN)和地形参考导航(TRN)支持的INS来实现高打击精度。机载传感器与参考数据库集成在一起,以持续监控导弹在接近目标途中预先编程的航点时的位置和轨迹,使其独立于GPS访问。

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德国空军欧洲战斗机上的金牛座KEPD 350。ALCM通过了欧洲战斗机台风,鹰狮,龙卷风,F-15和F / A-18的认证。
(图片来源:金牛座)

终端攻击阶段由目标的图像识别引导,参考机载视觉数据库。这枚1,400公斤的导弹携带480公斤的墨菲斯托串联弹头,该弹头配备了一个能够击穿坚硬和深埋目标的初始前体聚能装药弹头(据了解为高爆反坦克(HEAT)型),以及由装在动能穿甲弹外壳内的延迟引信穿透主装药组成的副弹头。根据 SAAB 的说法,KEPD 350 是唯一可以编程为在目标的预选地板上引爆主装药的 AGM;这是通过层数和空隙传感技术实现的。或者,KEPD 350可以设置为在空爆模式下引爆,以摧毁高价值的地面和区域目标,包括主要的雷达装置、桥梁和跑道。ALCM于2005年在德国空军服役,随后是西班牙和韩国。KEPD 350 采用模块化架构,可定期升级关键组件。

Storm Shadow/SCALP 英法风暴阴影 ALCM(在 Frech 服役中被命名为“Système de Croisière Autonome à Longue Portée – Emploi Général 或 SCALP-EG
”)于 2003 年投入使用,并已部署在九场不同的冲突中,包括正在进行的乌克兰战争。它对各种目标的成功率很高,包括机场、桥梁、掩体和停泊的海军舰艇。隐身设计和紧贴地形的飞行相结合,降低了拦截的风险。根据制造商 MBDA 的说法,Storm Shadow 以 0.8 马赫的速度飞行,航程超过 250 公里。导航系统采用INS、GPS和TRN。在预先编程的坐标附近,导弹弹出,利用红外传感器和机载图像数据库来获取目标。最后的陡峭俯冲实现了精确打击,同时将附带损害降至最低。大约450公斤串联弹头的引爆选项包括空爆、冲击或穿透(延迟)模式。
2017年,英国和法国与MBDA签订了合同,对“风暴阴影”进行中期翻新,使该系统适应不断变化的威胁,并将导弹的使用寿命延长至2032年。除了这次改装外,该导弹还进行了软件升级,允许攻击海拔高达4000米的目标。

2017年,法国和英国联合启动了“未来巡航/反舰武器”(FC/ASW)计划,旨在取代“风暴阴影”/“头皮”ALCM以及“鱼叉”和“飞鱼”反舰导弹;2023年6月,意大利加入了该项目。概念阶段结束后,准备工作于 2022 年 2 月启动。根据MBDA的说法,正在评估两种互补的导弹概念,即“亚音速低可观测概念和超音速,高度机动的概念”。目前尚不清楚MBDA最终是否会推出一种单一的双重用途武器或两种专用导弹。FC/ASW 预计将于 2030 年代初投入运营。

精确制导导弹

常规推进式精确制导导弹(PGM)主要依靠固体燃料发动机,而不是ALCM的吸气发动机。它们比 ALCM 更小、更便宜,并且生产数量要多得多。大多数具有中短距离的工作范围,尽管正在引入更长范围的配置。与ALCM不同,它们可以由直升机和无人机以及固定翼有人驾驶飞机部署。

AGM-114 地狱火/JAGM AGM-114 地狱火是最普遍的铂族金属
之一,已被大约 30 个国家收购。由洛克希德·马丁公司生产的超音速地狱火导弹自1982年首次推出以来经历了几次改进。根据型号的不同,1.6米长的武器重45-49公斤,地面发射时的最大射程为8公里,空中发射时的最大射程为12 公里。当前武器库中最重要的两个变体是 AGM-114L 长弓(1995-2005 年生产)和 AGM-114R“地狱火罗密欧”(自 2012 年开始生产)。长弓是一种超视距 (BLOS) 的“即发即弃”武器,它利用 MMW 雷达导引头来获取目标,在面对恶劣天气和战场遮蔽物时保持作战熟练度;串联HEAT弹头可以与重型坦克交战。罗密欧使用半主动激光(SAL)瞄准系统,要求目标由主机或第三方照亮;AGM-114R 取代了以前的几种变体,并携带带有破片套筒的多用途串联 HEAT 弹头,能够用相同的弹头击败不同的目标类别——包括硬目标、软目标和封闭目标。AGM-114R的一个主要改进是三轴惯性测量单元(IMU),它使导弹能够操纵和攻击目标的侧面或后部,而无需发射飞机将自己定位在目标后面。

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AH-64D/E“阿帕奇”攻击直升机可携带16枚AGM-114“地狱火”导弹。
(图片来源:美国陆军)

一种名为AGM-114R9X的特殊变体是为有针对性的反恐打击而开发的。为了将附带伤亡的风险降至最低,“R9X”没有携带爆炸弹头。在撞击时,它部署了六个长刀片,可以肢解任何在导弹撞击动能中幸存下来的目标;这些刀片产生了非官方的绰号“忍者导弹”。《华尔街日报》首次报道了这种武器的存在,该报道描述了2017年针对叙利亚目标的初步部署。

地狱火系列的计划继任者是AGM-179联合空对地导弹或JAGM。它以AGM-114R导弹机身为基础,具有新的导引头和多模式制导系统,结合了MMW和SAL能力,并保留了罗密欧的弹头。增强的全天候、即发即弃制导能力保证了在所有作战环境中对静止或移动目标的更大多功能性和战斗力,并增强了导弹克服对抗措施的能力。

LRIP于2018年开始,2022年进入全速生产。这种新武器正在逐步部署,美国海军陆战队的AH-1Z和陆军的AH-64E“阿帕奇”将首先装备。2022 年 11 月,洛克希德·马丁公司测试了先进的 JAGM-MR(中程)变体。这将使JAGM的有效射程从8公里增加到16公里,并通过增加IIR传感器扩展制导系统。

硫磺
由MDBA英国开发的硫磺AGM系列于2005年在英国皇家空军服役。硫磺 2 于 2016 年投入使用,但目前尚不清楚该版本是否仍在生产中,因为后续的硫磺 3A(以前称为硫磺 2 能力维持计划 (CSP),旨在将使用寿命延长到 2030 年以后)于 2018 年 3 月签订合同,据报道,英国国防部题为“设置背景: 目前的能力计划从 2022 年 7 月开始启用 Integrated Force 30'。根据国防部 2022 年 2 月发布的“2021 – 2031 年国防装备计划”报告,硫磺 3A 将于 2024 年春季投入使用,此前制造商延迟。

硫磺2号导弹长1.8米,重50公斤,配备固体燃料发动机;它以 1.3 马赫的速度飞行,从固定翼飞机发射时的航程为 60 公里(是从固定翼平台发射的原始硫磺射程的三倍)。该武器针对装甲和强化目标进行了优化;目标概况包括快速机动的坦克和装甲车以及掩体。每个翼下或小翼武器支架最多可携带三枚导弹;根据飞机类型,这允许在一次任务中部署多达 18 个单位。硫磺 2 可以在三种制导模式下运行:仅 SAL(针对雷达截面有限的静态目标)、SAL 加 MMW(用于快速移动的目标和在杂乱环境中区分目标)和完全自主的 MMW(用于在发射后忘记模式下同时与多个目标交战)。硫磺 2 具有“人在环”选项,可在最后一刻中止或重定向任务,并具有符合不敏感弹药 (IM) 标准的火箭发动机和弹头。6.3公斤的串联HEAT弹头可以使用冲击、延迟、空爆或近炸引信模式来启动。根据英国国防部的说法,硫磺在作战行动中表现出“超过90%”的准确性和可靠性,包括在2011年干预利比亚期间超过98%。

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英国皇家空军保护者 RG Mk2 无人机上的硫磺 1 精确制导导弹。
图片来源:皇冠(版权所有 2018)

升级后的硫磺3A,于2019年3月成功进行了首次试射。它集成了最新的双模 SAL/MMW 导引头、基于微机电系统 (MEMS) 的 IMU、增强的自动驾驶仪和改进的电池。根据MBDA的说法,硫磺3还包括一个重要的内存和处理更新,以“使导弹面向未来”。驾驶舱机组人员将能够预先确定飞行轨迹、迎角和撞击角,以确保以高达 110 公里/小时的速度精确接合目标。

除了硫磺 3A 之外,MBDA 在 2021 年宣布为 3A 变体集成重大软件升级,从而产生硫磺 3B 变体。在 2022 年 7 月的国防部报告中,3B 变体被列为处于“评估和演示”阶段,根据 2022 年 2 月的报告,该变体与英国阿帕奇直升机的集成已被取消,但它将集成在台风 FGR4 战斗机和 Protector RG Mk 1 无人机 (UAV) 上, 前者被选为承载硫磺3B的主要平台。根据英国的“战斗群有机反装甲”(BGOAA)计划,这种导弹变体也已提供给国防部,该计划旨在取代英国一些传统的陆基反装甲制导武器。

Air Launched Effects

空射效应(ALE)是一种新概念,旨在为有人驾驶直升机和无人驾驶飞机配备灵活的空对地武器。ALE主要由美国武装部队,尤其是陆军进行。它们最终将以各种尺寸和型号部署,较大的类型具有更大的有效载荷和性能特征,包括数百公里的作战范围。这些多任务效应器可以部署为侦察资产(包括远程火炮的超视距瞄准辅助设备)、游荡攻击弹药、通信节点或信号情报或电子战 (EW) 资产。ALE可以单独部署,也可以成群部署,允许空域扇区的协调饱和。战术上的好处包括扩大飞机的传感器范围和与目标交战,同时飞机仍然超出敌方防空系统的探测或交战范围。它们被认为成本相对较低,因此可以大量采购,并且是消耗品。虽然对用于当前作战飞机感兴趣,但美国陆军特别关注ALE作为未来垂直升降机“生态系统”的力量倍增器元素,该生态系统将包括未来远程攻击机(FLRAA),未来攻击侦察机(FARA)和未来战术无人机系统(FTUAS)计划。

美国陆军ALTIUS

美国陆军目前正在试验敏捷发射,战术集成,无人系统(ALTIUS)的第一个空中发射原型。ALTIUS的生产团队由Anduril的子公司AREA-I领导,该公司也提供飞行器。管射ALE的测试正在UH-60 / MH-60M直升机和灰鹰无人机系统上进行,尽管它也可以从AC-130J和无人驾驶的Valkyrie XQ-58部署。ALTIUS比大多数同等尺寸的无人机具有更大的续航力和更大的有效载荷能力。

最初的ALTIUS源自AREA-I的Altius 600无人机。管发射无人机的机翼在发射后展开,延伸到三米的跨度。身体直径为 15.3 厘米,而精确的长度仍然是机密的。有效载荷能力为 3.2 公斤,续航时间长达 4 小时,航程约为 450 公里。2021 年,Anduril 驾驶了一种更大的 ALE 变体,称为 ALTIUS-700M。该型号的射程为500公里,弹头为15.9公斤,将扩大目标范围,包括重型装甲车和火炮系统。

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从UH-60直升机上试射ALTIUS 60 ALE。
(图片来源:美国陆军)

单个操作员可以控制多架无人机,因此高度的自主性通过促进ALE协作团队和协调打击来减少操作员的工作量。2023 年 5 月,陆军航空跨职能小组负责人沃利·鲁根少将表示,该军种倾向于采用网络化的“狼群”方法,由一架无人机担任领导者,其他无人机执行特定任务,为蜂群的总体目标做出贡献。2022 年 4 月,陆军展示了这种能力,连续发射了四个群,每个群有 7 架 ALTIUS-600 无人机,形成一个由 28 个单位组成的网络群,继续猎杀和摧毁模拟的地面目标。此外,由一名操作员控制的无人机将侦察数据传回来袭的空中突击部队,在到达着陆区之前提供更新的战术情报。

根据陆军预算文件,该军种正在追求一种渐进式方法,允许在技术变得可行时进行快速原型设计和作战部署,同时继续进行工程工作以成熟和实施其他能力。这是通过对飞行器、有效载荷和任务系统架构的并行和/或顺序开发、仿真和物理原型设计活动来实现的。原型评估计划持续到2024财年,而陆军则完善其要求和初步作战概念。预算文件显示,计划在24财年末发布征求建议书,工程和制造开发合同将于25财年第三季度授予。

通用原子公司 Eaglet

与此同时,通用原子航空系统公司正在开发自己的ALE,命名为Eaglet。它主要设计用于从大型无人机、直升机或地面车辆发射。Eaglet 原型机于 2023 年 1 月从陆军拥有的通用原子公司灰鹰无人机上首次发射。像“灰鹰”这样的飞机可以在部署之前将ALE运送到数千公里之外,从而能够在敌对领土上执行深度穿透任务。Eaglet主要被视为侦察和电子战资产,并作为深度渗透指挥和控制节点的额外效用。

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通用原子公司 Eaglet ALE 的首飞于 2022 年 12 月 8 日,由美国陆军 MQ-1C 灰鹰无人机发射。
(图片来源:GA-ASI)

美国海军陆战队发展

美国海军陆战队(USMC)也在试验ALEs。作为该军种“2030年部队”现代化计划的一部分,该军团计划将其部分“地狱火”武器库换成“低成本、空射的游荡、蜂拥而至的弹药系列”。主要动力是一些游荡弹药提供的显着射程优势。“这种能力可以带来数百公里的距离,这使我们能够使用当前的平台来做我们从未想过的事情,”美国海军陆战队能力发展局局长斯蒂芬·莱特富特准将说。Lightfoot预测,ALE将在“未来几年内”投入使用。

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