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无人机机载武器发展综述

 工农商学兵 2024-04-29 发布于北京

2001年11月15日晚,阿富汗首都喀布尔郊外,月朗星稀。趁着夜幕掩护,穆罕默德∙阿提夫偷偷潜入小镇上的一栋大楼。作为基地的二号人物,穆罕默德∙阿提夫的行踪高度保密,然而他没有想到,夜色笼罩下的空中有一个“捕食者”一直死死地盯着他。

此时在空中的猎人正是美军的“捕食者”无人机,在侦察到一支可疑车队后,指挥中心对传回的侦察图像进行分析,认定是基地组织的重要人员,随即命令“捕食者”无人机将其携带的2枚“海尔法”导弹准确地射向了大楼,穆罕默德∙阿提夫及其随行人员全部毙命。

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图1 捕食者无人机发射海尔法导弹(图片来源:美国空军Pinterest)

如同第一次世界大战时期俄国飞行员用手枪射击敌方飞行员从而发生了第一起空战,这次奇袭开创了无人机直接攻击地面目标的先河,从此无人机不再局限于侦察通信,真正具备了侦察-判断-决策-行动(OODA)闭环能力,而无人机机载武器也由此开始了蓬勃发展之路。

一、国外无人机机载武器发展现状


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目前,世界主要军事强国均将无人机应用于实战,初步具备无人机机载武器对地精确打击能力,其机载武器发展主要采取以下策略:

(一)自杀式无人机。自杀式无人机采用自身动能和战斗部对目标进行直接撞击式毁伤,具备巡航侦察和突防打击的优势,此类无人机将载机和武器合二为一,主要打击敌方装甲单元和指挥所等,具备较低成本、高精度、规模化应用等特点。俄乌战场上俄军密集使用了“天竺葵”、“柳叶刀”等自杀式无人机。

(二)携带榴弹等弹药。无人机可借助榴弹发射器发射,也可手持发射,此类打击方式具备低成本、快响应等特点,是无人机武器化运用的初级阶段。俄乌战场上大量使用小型旋翼无人机携带手榴弹打击隐藏在战壕的士兵或者隐蔽地带的弹药库。

(三)改进小型有人机机载武器或单兵武器。主要对现役小型有人机机载武器或单兵武器进行无人机挂装适应性改进,实施成本低,研发周期短,可快速实现规模化生产。如,美国改进AGM-114“海尔法”反坦克导弹、空射型“标枪”反坦克导弹,挂载于MQ-1“捕食者”无人机;改进AGM-65E“幼畜”空地导弹、GBU-38“联合攻击弹药”航空制导炸弹、AIM-9X“响尾蛇”空空导弹等,挂载于MQ-9“死神”无人机;改进AGM-88“高速反辐射导弹”、GBU-29/30“联合直接攻击弹药”等,挂载于X-47B无人机。

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图3 MQ-9挂载海尔法导弹(图片来源:美国空军Pinterest)

(四)新研无人机与有人机通用的机载武器。典型型号为美国“低成本小型巡航导弹”(LCMCM)、“格里芬”B导弹、小型智能化武器(SSW)“蝎子”,英国“轻型多用途导弹”(LMM)等。其中,LCMCM为F-22和F-35战斗机设计,可挂载于重型战术无人机,重量达454kg。为实现无人机携载,洛·马公司研制了名为“精确制导系统”(PGS)的小型弹药,重量仅23kg,采用半主动激光和毫米波复合导引头,每枚LCMCM可以携载3~5枚PGS。“格里芬”B导弹为小型精确制导导弹,弹长约1m,弹径0.14m,质量约16kg,飞行中段由GPS/INS导航,末段利用半主动激光寻的制导,射程约19km。

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图4 低成本小型巡航导弹(LCMCM)(图片来源:美国空军研究实验室)

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图5 Griffin B导弹(图片来源:美国空军研究实验室)

(五)新研专用的无人机机载武器。专用机载武器主要满足三方面需求:与无人机的作战使用相匹配,具备不同天气和威胁环境下多任务作战能力;配备威力可调的战斗部,可适应不同任务需求并减小附带损伤;在环境恶劣和目标众多的情况下精确瞄准、跟踪和识别移动目标。典型型号为美军“蝰蛇打击”滑翔炸弹、“短柄斧”微型精确制导弹药等。其中,“蝰蛇打击”重约19kg,长0.9m,直径0.14m,翼展0.9m,采用半主动激光导引头,其最新改进型加装了GPS制导装置,打击距离达10kg。“短柄斧”重为2.7kg,长0.6m,战斗部质量为1.8kg,采用半主动激光加GPS/INS制导,打击距离10km。

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图6 蝰蛇打击反装甲滑翔弹(图片来源:美国陆军官网)

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图7 短柄斧弹药及其发射装置(图片来源:美国陆军官网)

二、无人机机载武器发展趋势


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随着无人机平台技术、通信技术、载荷探测技术、精确制导武器技术等技术的发展,无人机机载武器的发展受到了越来越多的关注,但从总体上看,无人机机载武器的发展还处于初步阶段。

美军在全球范围内争霸战争的需求牵引下,在无人机机载武器领域占据发展优势,尤其是应用于打击时敏目标和近距空中支援作战的无人机机载武器发展迅猛。未来,无人机机载武器的发展趋势将走向高精度、小型化、低成本、智能化和通用化。

(一)小型化

随着无人机更多的应用于现代战场,在需求牵引和技术发展两方面推动无人机机载武器向小型化发展。在需求方面,察打一体无人机在战场应用越来越广泛,机载武器的小型化可以最大限度增加无人机载弹量,并且可以满足隐身无人机对机载武器的内埋需求。在技术发展方面,智能高性能芯片和毫微纳弹上综合电子等新技术的发展也使无人机机载武器的关键性元件实现小型化和微型化,进一步提高无人机机载武器小/微型化设计能力。例如美国空军为满足战术无人机具备打击能力,制定了“无人机机载创新性精确制导对地攻击武器”项目,要求项目标的的重量保证在45.4kg以下,使其能够配套全部在研和现役的战术无人机。

(二)精确化

精确化包括制导精度提高和毁伤效能提高。无人机机载武器提高精确化制导能力能够使其总体外形包络实现小型化,例如由洛克希德·马丁公司开发的直接攻击制导火箭弹(Direct Attack Guided Rocket 简称DAGR)质量仅为地狱火导弹的1/3,并且可以兼容地狱火导弹的发射器,由于DAGR的制导精度大幅度提高,使其单发作战效能评估等同于地狱火导弹,但是载弹量提高到四倍。

进入21世纪后,现代战争对无人机机载武器的精确制导和毁伤能力提出了更高的要求,主要需求如下:1)在精准打击目标的同时可以根据目标的类型改变杀伤范围。2)在已发射状态下重新规划弹道,改变打击目标。3)在卫星拒止条件下实现精确导航和打击能力。4)根据目标特性,战斗部具备定向、定时起爆能力。

(三)低成本

从俄乌战场可以看出,高价值精确制导武器例如“匕首”等高超声速导弹固然可以成为战场杀手锏,但是大规模、低成本的精确制导武器是战争可持续化的重要保障。为确保武器装备的经济适用和大规模供应能力,在上述各种新型无人机机载小型精确制导弹药的研发历程中,各工业部门充分利用原有武器平台和弹径系列,采用通用化、模块化设计理念,采用部分商用低成本组件,或直接使用现有导弹武器产品的组件,提高技术成熟度,快速迭代武器产品,有效降低成本。

(四)智能化

未来作战是体系和体系之间的对抗,无人机作为体系对抗中的组成部分,其机载武器装备的研究应用应考虑智能化和网络化作战需求。例如分布式空中作战和马赛克战等作战概念中,通过数据链组网将战场的陆、海、空、天的预警探测、指挥控制、作战平台、导弹武器等有机组合,形成OODA闭环。将天基预警探测卫星、预警机、战斗机、无人机、地面防空系统等连接成协同作战体系,发挥武器装备系统整体的最大作战效能,构建空天地一体协同的精确打击体系,无人机及其机载武器作为最终的打击环节,通过智能化作战可以在体系作战中发挥举足轻重的作用。

(五)模块化、通用化、多用途设计

目前新研无人机机载精确制导武器基本遵循模块化、通用化和多用途的总体设计原则,如上文介绍的小型灵巧武器(SSW),其导引头和战斗部均采用模块化设计,根据不同作战场景需求和打击目标类型,能够快速换装不同功能的导引头和战斗部。同时,新一代的无人机机载小型武器从设计之初,就考虑了与各类型无人机、有人机、地面武器系统甚至单兵等多种武器平台及发射装置的兼容性,保证在复杂战场环境下规模化弹药供给和综合保障能力。

三、未来展望


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随着无人机技术和无人化战争模式的不断发展,无人机执行的战场任务逐步从情报、监视和侦察等支援性任务向防空压制、对地攻击、协同空战、反导反临等主战任务转变,在未来高强度对抗战争中,携带机载武器的无人机将成为未来空战的重要力量,多样化的作战任务也对无人机机载武器的发展提出了迫切需求。以美国为代表的西方国家一直高度重视无人机机载武器的发展,构建面向未来任务场景的无人机作战体系,发展多制导模式无人机机载武器,逐步形成大规模批量供应及保障能力,抢占未来空战的主导权。

来源:空天防御在线  作者:杜泽弘

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