1
大学生军事理论教程
1.4.1.1 第一节 精确制导技术

第一节 精确制导技术

一、精确制导技术概述

精确制导技术是指按照一定规律控制武器的飞行方向、姿态、高度和速度,引导其战斗部准确攻击目标的军用技术。“制导”就是按照选定的方案对导弹或精确制导弹药进行引导和控制。制导系统由导引系统和控制系统两部分组成。导引系统一般包括探测设备和计算变换设备。其功能是测量武器和目标的相对位置和速度,计算实际弹道与理论弹道的偏差,发出消除偏差的指令,调整其运动轨迹直至以允许的误差命中目标。控制系统通常由敏感设备、综合设备、放大变换装置和执行机构组成。其功能是根据引导系统给出的制导指令和武器的姿态参数形成综合控制信号,再由执行机构调整武器的运动或姿态,直至命中目标。精确制导技术的使用使武器呈现精度高(直接命中概率达到50%以上)、效能高、射程远、可控性强的特点。精确制导以计算机、新材料和新推进技术为基础,以精确捕捉目标的能力为核心,是近20年来快速发展起来的军事高技术。它的广泛使用,对现代战争的作战效能、作战样式和方法、作战时空观念的转变、军事力量的对比和军事威慑力等各个方面均带来了深刻影响。

二、制导方式

随着精确制导技术的发展,制导方式也呈多种类型。我们主要介绍自主制导、寻的制导、遥控制导和复合制导。

1.自主制导

自主制导是利用弹载测量装置测定武器内部或外部某些固定的参考基准,并以此为依据,产生控制信号控制武器按预定的方案(弹道)飞行,直至命中目标。主要方式有惯性制导、程序制导、地形匹配制导、景象匹配制导、星光(天文)制导、GPS(全球定位系统)制导等。自主制导由于和目标及指挥站不发生任何联系,则对外界依赖性小,抗干扰能力强,武器射程远,但一经发射其飞行弹道就不能改变。因此,自主制导主要用于远程制导武器(弹道导弹、巡航导弹)的初始飞行阶段,适合用于攻击固定目标。“GPS”是美国1993年建成使用的“导航星”全球定位系统的简称。主要由空间设备、地面控制设备及用户设备三部分组成,部署有24颗导航定位卫星,可为用户提供全天候、连续实时的高精度的三维位置、速度和精确的时间信息,GPS制导就是利用GPS接收机接收4颗导航卫星的信号来修正制导武器的飞行路线。

2.寻的制导

寻的制导是通过制导武器飞行弹体的导引系统感受目标辐射或反射的能量,自动跟踪目标,并引导制导武器飞行弹体命中目标。寻的制导按接受的能量(波长)可分为雷达制导、红外制导、毫米波制导、电视制导、激光制导等。按信号来源不同可区分为:主动寻的制导(制导武器飞行弹体上装有能量发射装置、照射源和接受装置);半主动寻的制导(制导武器的飞行弹体上只有接收装置,无能量发射装置和照射源,照射源安装在飞行弹体外的地面、舰上或机载制导站内);被动寻的制导(不使用照射源,制导武器飞行弹体上只安装接受目标本身辐射能量的接收装置)。主动寻的制导和被动寻的制导有“发射后不用管”的特性。

3.遥控制导

遥控制导是通过设在制导武器飞行弹体以外(地面、飞机、舰艇)的制导站或制导设备,来测定目标与飞行弹体之间的相对运动参数并形成制导指令,再通过弹体上的控制系统控制弹体命中目标。按指令传输方式和手段的不同,遥控制导可区分为指令制导和波束制导两大类。指令制导又可区分为无线指令制导和有线指令制导。波束制导又可区分为雷达波束制导和激光波束制导。

4.复合制导

复合制导是指在同一种制导武器中采用两种或两种以上制导方式组合而成的制导技术。采用复合制导技术可以根据不同制导方式的优劣取其所长。

三、精确制导武器简介

1.精确制导武器的组成及分类

精确制导武器包括导弹和精确制导弹药两大类。导弹是靠自身动力推进,并控制飞行弹道使战斗部毁伤目标的武器。精确制导弹药通常自身没有动力系统,但有寻的器和控制系统。

导弹通常由战斗部、动力系统、制导系统和弹体等部分组成。其分类按作战任务不同可分为战略导弹、战役和战术导弹;按弹道特征不同可分为弹道式导弹和飞航式导弹;按射程远近不同可分为近程导弹(小于1000km)、中程导弹(1000~3000km)远程导弹(3000~8000km)、洲际导弹(8000km以上);按发射点与目标的关系位置不同可分为地地导弹、地空导弹、空空导弹、空地导弹;按攻击目标的不同可分为反坦克导弹、反舰(潜)导弹、反辐射导弹和反卫星导弹等;按发动机的级数不同可分为单级导弹和多级导弹。

精确制导弹药可分末制导弹药和末敏弹药。末制导弹药有寻的器和控制系统,在其弹道末段能根据目标和弹药本身的相对位置自行修正或改变弹道,直至命中目标。其种类主要有制导炸弹、制导炮弹和制导鱼雷等。末敏弹药不能自动跟踪目标,也不能改变飞行弹道,只能在被散布的范围内利用其自身探测器(寻的器)探测和攻击目标。

2.精确制导武器的主要种类

制导武器自20世纪40年代问世以来,发展极为迅速。从总体上讲,精确制导武器多数已发展到第三代,有的已发展到第四代。第三代精确制导武器的重要标志是具有“发射后不用管”的能力。在精确制导武器中,种类、型号、数量最多的是各类导弹,其次是制导炸弹、制导炮弹。这里重点介绍防空导弹、巡航导弹、反坦克导弹、空空导弹、空地(舰)导弹、地地战术导弹、制导炸弹和制导炮弹等。

(1)防空导弹。防空导弹是从地面(舰艇)发射攻击空中目标的导弹。防空导弹通常按其用途、射程、射高分类:高空远程防空导弹(最大有效射程超过40km,最大有效射高超过20km);中空中程防空导弹(最大有效射程15~40km,最大有效射高6~20km);低空近程防空导弹(最大有效射程≤15km,最大有效射高≤6km);超低空便携式防空导弹(有效射程≤15km,有效射高≤3km)。国外防空导弹已发展到第三代,有数十种已投入实战使用,典型代表有“爱国者”(美)、S-300(俄)、SA-90(法)、“西北风”(法)、ADAS(美、瑞士)等。1959年10月7日,中国人民解放军地空导弹部队使用SAM-2防空导弹击落了国民党空军的美制RB-57D高空侦察机,开创了世界防空史上首次使用防空导弹击落飞机的先河。在第四次中东战争中,埃及部署的大批苏制SAM-6防空导弹发挥了重要作用,击落了以军大量的飞机。在海湾战争中,美军的“爱国者”防空导弹曾击落过伊拉克的“飞毛腿”弹道导弹。

(2)巡航导弹。巡航导弹是指具有巡航式(飞航式)弹道(只能在大气层中飞行),以巡航状态飞行的导弹。它包括实施核威慑和核打击的战略巡航导弹,如美国的BGM-109A潜对陆攻击型巡航导弹,前苏联的SS-N-3C“沙道克”导弹;各种飞航式反舰导弹,如前苏联的SS-N-21YB“冥河”导弹和SS-N-3B导弹(射程460km,巡航马赫数为1.3),英国的“海鹞”短程导弹(射程15km,巡航马赫数约为0.8);各种空舰飞航式导弹,如法国的AS-15导弹(射程2~15km,飞行马赫数为0.8)。海湾战争中,从美国本土起飞的7架B-52G战略轰炸机,在伊拉克防空火力网外发射了35枚AGM-86C空射巡航导弹,攻击了伊拉克境内的发电厂、输电设备和军用通信站等8个地面目标。美军在海湾战争中还发射了288枚“战斧”巡航导弹,主要用以攻击伊拉克的发电厂、化学武器设施、变电站及高级领导人住地和指挥控制设施。

(3)反坦克导弹。反坦克导弹是指用于摧毁坦克和装甲目标的导弹。它与火箭筒、无后坐力炮、反坦克炮等传统的反坦克武器相比,具有射程远、精度高、威力大、质量轻、机动性强等优点,现已成为反坦克作战的主力军。反坦克导弹有多种分类方法:按发射平台可分为单兵便携式、三角架发射式、车载式、炮射式和飞机从空中发射式等类型;按射程可分为近距(1km以内)、中距(1~3km)和远距(3km以上)等类型。目前,美、俄等国的装备是呈二、三代并存的态势。20世纪80年代后装备的第三代反坦克导弹的典型代表有:“海尔法”(美)、“AT-r螺旋”(前苏联)、“陶-2B(美)”、“霍特-2”(法、德)等型号。它们具有对付反作用装甲(爆炸反应装甲)和“发射后不用管”的能力。首先用于实战的反坦克导弹是第二次中东战争中使用的法制SS-10导弹。随后在越南战争、第三、第四次中东战争、两伊战争和英阿马岛之战中均使用过多种型号的反坦克导弹,海湾战争更是有史以来使用反坦克导弹型号纷繁、数量最多的一次战争。

(4)空空导弹。空空导弹是指从空中平台发射、攻击空中目标的导弹。现已是歼击机对空作战的主要武器,也是歼击轰炸机、轰炸机和强击机的空中自卫武器。它与航炮相比,具有射程远、命中精度高、毁伤威力大等优点。按射程可分为近距(数百米至20km)、中距(20~100km)和远距(超过100km)空空导弹。目前空空导弹已发展到第四代,但第三代仍是空军导弹的主力。近距格斗导弹的典型代表有“AIM-9L响尾蛇”(美)、“AA-8蚜虫”(前苏联);中距拦射空空导弹的典型代表有“AIM-7F麻雀”(美)、“天空闪光”(英)、“玛特拉”、“超R530”(法)、AA-“严尖顶”。(前苏联)80年代以后,各国开始发展第四代空空导弹,如俄制KH-I72超远距空空导弹,使用高度30~30000m,射程可达400km,是一种全方位、全高度攻击导弹。

在近期几场局部战争中,空空导弹发挥了重要作用。1982年的英阿马岛战争,英军用空空导弹击落阿军飞机267架,占空战中击落阿军飞机的77%,空空导弹的命中率高达88%。海湾战争中,伊拉克在空战中损失飞机41架,其中39架是被空空导弹击落的。

(5)空地(舰)导弹。空地(舰)导弹是指从空中平台发射,攻击地面(水面)目标的导弹。按作战使命可分为战略空地导弹和战术空地导弹两类。前者均为战略巡航导弹,可携带核弹头;后者可分为通用战术空地导弹、反辐射(反雷达)导弹、空舰导弹和空地导弹。通用战术空地导弹,在空袭和对地攻击作战中发挥着越来越重要的作用。海湾战争中,美军攻击伊拉克的一座水电站,先后发射了2枚AIM-84E“斯拉姆”远程空地导弹,第一枚导弹只将水电站的墙炸开一个洞,后发射的第二枚导弹穿过洞口进入机房炸毁了发电设备,而水坝却安然无恙。

反辐射导弹已发展到第三代,成为电子战的“撒手锏”,以美制AGM-88“哈姆”导弹和英制“阿拉姆”导弹性能最佳。装有记忆装置的“哈姆”导弹,目标一旦被发现,即使目标采取迅速大幅度摆动天线或关机停止辐射,“哈姆”导弹也不会丢失目标而仍可对其进行攻击。海湾战争中,多国部队发射“哈姆”导弹2000多枚、“阿拉姆”导弹100多枚,严重破坏了伊军的雷达和防空导弹系统,使伊军防空武器基本失效。空舰导弹在英阿马岛之战中,阿军使用法制“飞鱼”导弹,先后击沉击伤英军“谢菲尔德号”导弹驱逐舰、“大西洋运输者号”运输船和“考文垂号”驱逐舰。

(6)地地战术弹道导弹。地地战术弹道导弹是从地面发射,攻击敌方战役纵深内重要目标的导弹。按射程可分为远程(500~1000km)、中程(300~500km)和近程(≤300km)地地战术导弹。

地地战术弹道导弹目前已发展到第三代,全部采用固体火箭发动机,机动式发射,制导技术先进,反应速度快,命中精度高,有多种战斗部,可用于不同的作战目的,已成为陆军作战的“撒手锏”。第三代地地战术弹道导弹的典型代表有AT-ACMS,“陆军战术导弹系统”(美)、“哈得斯”导弹(法)、SS-21“圣甲虫”(前苏联)等。

实战使用最早的是二战后期德国的V-2地地战术导弹袭击英国。二战后的几次较大规模的局部战争中也使用了地地战术导弹。

(7)制导炸弹。制导炸弹又称“灵巧炸弹”,是指由飞机投掷,带有制导装置和气动控制面(弹翼、尾翼)能动导向目标的滑翔炸弹。制导炸弹由飞机携带,用以摧毁敌防空系统、火炮、坦克和装甲车辆、机场、桥梁、建筑物等,是对地面目标实施精确打击的重要武器。激光制导炸弹已发展到第三代,是各种制导炸弹中命中精度最高的(CEP圆公算偏差值为1m)。在越南战争后期,美军将刚研制成功的25万枚“宝石路”激光制导炸弹投掷在越南战场,摧毁桥梁、电站、建筑物等重要目标1800多个。海湾战争中,美、英投掷激光制导炸弹9300余枚,电视制导炸弹1000余枚,炸毁伊拉克54座桥梁目标中的40座,破坏10座。

(8)制导炮弹。制导炮弹是用地面火炮发射,弹头带有制导装置的炮弹。主要用于攻击各种装甲目标。制导炮弹主要有:激光制导炮弹(如美国的“铜斑蛇”激光制导炮弹,可用150mm榴弹炮发射),毫米波制导炮弹(如美国正在研制的“萨达姆”系统,可用榴弹炮发射,每发炮弹有3个子弹头,英国研制的“灰背隼”迫击炮弹也属此类),红外寻的制导炮弹(如瑞典的“斯特勒克斯”制导炮弹,也是用迫击炮发射的),复合制导炮弹(如毫米波/红外成像,红外成像/声敏复合制导系统,已在某些制导炮弹上应用)。

四、精确制导武器在战争中的地位和作用

精确制导武器自问世以来,已经在很大程度上改变着战争的面貌与作战方式。特别是90年代以后各类精确制导武器的技术已趋于成熟,使“精确战”这一作战样式得以确立,昔日交战双方的“短兵相接”为“千里之遥”的精确打击所取代。精确制导武器也使战争的发动者把战略目标定在谋求有限的特定的国家利益范围内成为可能,使攻城掠地、消灭敌人有生力量等传统战争要素已退居到次要地位。随着其性能的不断提高,它在战场上的作用日益突出,在战争中发挥着其它武器不可替代的作用。

1.提高了作战效能

精确制导武器在已发生的多次局部战争中,从所占攻击目标比率、摧毁目标比率、效费比等指数看,极大的提高了作战效能,使其成为战争的基本手段。根据资料统计,在二战中,飞机投弹的圆概率误差为1000m,摧毁一个钢筋混凝土目标平均需要9000枚炸弹;越战期间,飞机投弹的圆概率误差为100m,炸毁类似目标平均需要200~300枚炸弹;而在海湾战争中,使用圆概率误差为1m的激光制导炸弹,只需1~2枚即可达到目的。1998年12月美英对伊拉克实施的“沙漠之狐”行动中,所用精确制导武器占了全部投掷武器的85%以上,其总体命中概率达到80%以上。

2.改变了军事力量对比

精确制导武器正在改变着坦克、飞机、军舰等武器装备的传统军事价值,它与电子战相配合,将成为战争制胜的重要因素。海湾战争中,美国42架F-117飞机的出击架次只占多国部队固定翼飞机出击架次的2%,但却打击了40%的战略目标。精确制导武器越来越明显地表现出改变军事力量平衡的作用,并促进了常规威慑力量的形成。据推算,精确制导武器的威力可与小型核武器相比,而且常规威慑力量的可利用性大大高于核威慑力量。

3.改变了作战样式

可以同时连续精确打击整个战场纵深,减少前沿的短兵相接,使前后方界线模糊,战场呈现“流动”状态,非线性或无战线化。海湾战争中,交战双方兵力超过120万,坦克8000余辆,装甲车8300多辆,但地面战斗仅用100小时就结束了,且未发生大规模步兵格斗和坦克大战。这主要是因为伊军的装甲部队已被多国部队大量的反坦克导弹所摧毁。

4.安全有效地达到军事政治目的

“外科手术式”的基本战法就是使用精确制导武器实施精确突袭。这是一种既能达成一定的政治目的又比较安全、有效的军事手段,只需使用少量的空袭兵力就能摧毁对方重要的军事、政治目标或经济设施,它付出的代价小而军事效益高。例如,1986年4月15日,美军在空袭利比亚的“黄金峡谷”行动中,F-111战斗机和舰载攻击机使用精确制导武器对利比亚的5个地面目标进行“外科手术式”的突袭,仅用12分钟就达成了军事目的。

五、我国精确制导武器的发展概况

我国在精确制导武器的发展上始终坚持走自我发展的道路,依靠自己的力量,经过40多年的努力,现已能独立制造多系列和多型号的导弹。不仅拥有和装备了战略、战役导弹的第二炮兵部队,陆海空三军部队也都拥有各自作战需要的精确制导武器。

我国精确制导武器发展的基本战略是“先导弹,后卫星;先战略导弹,后战术导弹”。在毛泽东等国家领导人的关怀下,我国于1956年就展开了地地战略导弹研制工作,1960年成功仿制了地地近程导弹;之后在“自力更生”方针的指导下,在20世纪60年代短短的10年内,先后研制成功“东风”系列的中程和远程导弹;80年代又成功研制了洲际导弹和潜射导弹。向世界展示了我国尖端科技和国防的实力,极大地提高了我国的国际地位,为维护世界和平做出了自己应有的贡献。

我军装备的精确制导武器以国际上第二代为主,部分达到第三代水平。反坦克导弹装备的是“红箭”系列,岸舰导弹装备的是“海鹰”系列,空舰装备的是“鹰击”系列,舰舰导弹装备的是“上游”系列;防空导弹装备的是“红旗”系列,空空导弹装备的是“红鹰”和“霹雳”系列。此外,陆基巡航导弹、制导炸弹和制导炮弹也正在研制和配备中。

六、精确制导武器的发展趋势

精确制导武器从技术角度看,其发展趋势,一是智能化。制导武器将具有思维判断能力,能够自动搜索、发现、识别、定位、跟踪和攻击高价值目标。可以识别目标种类,判断威胁程度,攻击对己方威胁最大的目标,大大提高武器的制导精度、抗干扰能力和对多目标进攻的能力,并普遍采用“发射后不用管”的制导技术。二是远程化。为了提高打击的灵活性、突然性和发射平台的生存能力,目前,各国都在发展新的探测技术,增大作用距离,增大武器射程,减少最小有效射程,发展在敌方火力网以外能发射的精确制导武器。三是隐型化。采取隐身技术降低雷达反射截面,减小敌方雷达发现概率和探测距离,提高攻击的突然性,又具有对“隐身”目标截获和跟踪能力。四是模块化。将武器系统分成若干组件,各组件都采用模块设计,通过更换不同的导引头组合成不同用途的精确制导武器,提高通用性能以对付不同类型的目标,适应不同军种和多兵种作的需要,降低费用和技术保障难度。

从战术角度看,导弹攻、防对抗将成为未来高技术战争的重要组成部分。对应的武器系统将呈现明显的对抗性发展格局,中远程精确打击武器装备、防空反导一体化武器装备是发展的重点,高精度、突防力强的中远程精确打击武器将在未来战争中发挥实战与威慑作用。这类武器较少依赖前沿基地,能减少参战人员伤亡,可独立实现战役、战术作战意图,并且具备快速灵活反应能力,因此将得到越来越广泛的实际应用。地地战术弹道导弹具有威慑和实战双重能力,是美、俄、印等国家发展的重点。巡航导弹是可与弹道导弹相比的中远程精确打击武器。自“沙漠风暴”以来,一些重大军事行动都使用了这种武器。在未来,巡航导弹的射程将远达1800~2700km,精度更高(圆概率误差小于9m),弹头威力更大,将具有毁伤效果评估能力和重新选定目标的能力。此外,隐身巡航导弹也将日渐增多。防空、反导弹系统是对抗的重要手段。发达国家将保持和完善多层次、全空域、绵密无缝的防空系统;建成动能拦截弹、高能激光武器相结合的多层次、高性能、点面防御以及主、被动段拦截结合的战区弹道导弹防御系统;美国还将建立国家导弹防御系统;将可能出现低成本巡航导弹防御系统或多军种联合防御巡航导弹的格局。在未来还可能实现陆基、海基、空基和天基防空反导一体化。今后,新一代精确制导武器将广泛采用先进的毫米波、红外成像、导航卫星全球定位系统(GPS)等单一或复合制导技术。制导武器有实现命中点的选择、达到命中即杀伤的效果。未来将可能出现近距格斗和远程拦截两用的双射程空空导弹,反舰及反岸上目标的远程舰舰导弹,带灵巧子弹药的致命性空地导弹,反辐射导弹,具备精确攻击、多目标摧毁和钻地(入水)深度攻击的制导炸弹和水中兵器。