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精确制导产业链

归档日期:06-28       文本归类:激光末端制导      文章编辑:爱尚语录

  精确制导武器是指直接命中概率大于百分之五十的制导武器,包括制导导弹、制导炮弹、制导炸弹和制导鱼雷等,具有命中精度高、杀伤威力大、总体效能高、可实施远程精确打击的特点,已成为高技术战争的主要兵器,对现代作战的战略战术、兵力兵器对比乃至战争结局都产生了至关重要的影响。

  制导系统可分为遥控制导、寻的制导、自控制导和复合制导系统,其中复合制导是中远程导弹发展方向。制导系统根据所用技术不同可分为遥控制导、寻的制导、自控制导和复合制导,其中遥控制导由导弹以外的指挥站控制导弹飞行,主要用于反坦克导弹等近程导弹;寻的制导的导弹能够自主地搜索、捕获、识别、跟踪和攻击目标,用于近程导弹制导或中远程导弹的末段制导;自控制导由弹上制导系统按照预先拟定的飞行方案控制导弹飞向目标,用于中远程导弹的前、中段制导;复合制导则由多种模式的导引设备参与制导,共同完成对导弹的制导任务,是中远程导弹未来的发展方向。

  美俄精确制导武器对比,国力与技术水平决定精确制导武器的使用策略。精确制导武器的装备情况从一定程度上反映了部队信息化、现代化的进程,美军在战争中精确制导武器的使用量不断上升,到利比亚战争时期几乎全部为精确制导武器;俄军在车臣战争、格鲁吉亚战争和打击ISIS中均使用精确制导武器,取得不错战果。美俄两军均有成熟完善的精确制导武器体系,但美国的微电子和卫星产业更加发达,且综合国力强于俄罗斯,因此美军的制导技术更加先进,价格较高,且使用比例远高于俄军。

  精确制导武器是指直接命中概率大于百分之五十的制导武器。制导武器包括制导导弹和制导弹药两大类。

  精确制导导弹:拥有动力装置,由精确制导系统探测、处理、导引、控制其命中目标,对移动、固定目标均适用。

  精确制导弹药:自身无动力装置,由飞机、大炮投掷或发射;无全程制导装置,仅有在飞行末段起作用的寻的装置或敏感器,包括制导炸弹、制导炮弹和制导鱼雷。

  制导武器应用专业化,制导弹药应用场景多元化。现代战争中,对打击的精确度要求越来越高,制导导弹向专业化方向发展,更加注重细分作战领域;制导弹药多元化发展,炸弹、炮弹、鱼雷均可对目标实施精确打击。

  制导导弹:导弹已全部制导化,专业化程度不断增强,反潜、反舰、反辐射、反坦克等专业化导弹不断涌现。

  制导炸弹:用于在防区外发射的远程纵深精确打击兵器发动攻击后,由作战飞机为运载平台进行补充轰炸。

  精确制导武器具有命中精度高、杀伤威力大、总体效能高、可实施远程精确打击的特点。精确制导武器经过实战检验,已成为高技术战争的主要兵器,对现代作战的战略战术、兵力兵器对比乃至战争结局都产生了至关重要的影响。

  精确制导武器是指直接命中概率大于百分之五十的制导武器。制导武器包括制导导弹和制导弹药两大类。

  第二次世界大战,制导武器出现,由于技术尚未成熟,以雷达、无线电制导为主,精度较低。

  60年代中后期,电子技术的飞跃为精确制导武器的发展奠定了基础,激光制导炸弹出现改善了对陆地目标打击的局面。

  70年代以来,精确制导技术发展更快,出现了精确制导武器这一术语,空对地、地对地、空对面等制导武器迅速发展。

  海湾战争中,各型精确制导武器发挥了超常的作战能力,加快了武器系统精确制导化的研发进程。

  英阿马岛之战:阿海军航空兵用“飞鱼”导弹击沉了英军的“谢菲尔德”号导弹驱逐舰,英军潜艇用“虎鱼”式鱼雷击沉了阿军的“贝尔格拉诺将军”号巡洋舰。精确制导武器的使用,使传统海战“大炮巨舰”的模式发生了变化。

  海湾战争:美军精确制导弹药使用量占总投弹量的8.4%,命中概率约为75%-80%;由于前沿基地较多,少量使用远程防区外巡航导弹,打击敌方防空系统。

  科索沃战争:北约部队精确制导弹药使用量占总投弹量的35%,其中,JDAM精确制导炸弹仅占总投弹数的2.8%,但摧毁目标却占到目标总数的10%以上;防区外发射巡航导弹作战效果良好。

  第二次车臣战争:俄罗斯使用精确制导武器对重要目标进行了高精度、远距离的精确打击,奠定胜利基础。

  阿富汗战争:美军精确制导弹药使用量占总投弹量的56%,精确制导武器以JDAM精确制导炸弹为主;由于阿富汗防空能力较弱,巡航导弹使用量较小。

  伊拉克战争:美英联军精确制导弹药使用量占总投弹量的68%,由于前沿基地减少,飞机使用受限,大量使用了巡航导弹。

  格鲁吉亚战争:俄罗斯使用精确制导炸弹对军事基地雷达站、机场跑道、公路、桥梁、港口和飞机修理厂等重要目标进行打击,目标虽然都在居民密集区内,但给格平民造成的伤亡只有100多人。

  利比亚战争:美军主要使用精确制导武器,少量使用普通弹药,防区外发射巡航导弹是重要打击手段。

  精确制导武器是决定战场胜负的重要装备。精确制导武器可以较低的成本、较小的损耗完成高精度远程打击,摧毁敌方的重要军事场所。精确制导武器可实现非接触打击、外科手术式打击,是决定战场胜负的重要装备。

  精确制导导弹制导系统有三大核心装置:测量装置、计算装置和执行装置。测量装置和计算装置两个部分可安装在导弹上,也可安装在地面或其他载体上;执行装置必须安装在导弹上。

  测量装置:用以测量导弹和目标的相对位置或速度。攻击活动目标时,通常用雷达或可见光、红外、激光探测器;攻击地面固定目标时,用加速度表、陀螺仪等组成惯性测量装置,也有用电视或光学等测量仪器的。

  计算装置:用以将测量装置所测得的导弹和目标的位置和速度,按选定的导引规律加以计算处理,形成制导指令信号。

  执行装置:根据放大的制导指令信号,通过伺服机构驱动导弹舵面偏转或调整发动机推力方向,使导弹按制导指令的要求飞行;同时对导弹姿态进行稳定,消除外界干扰对导弹飞行的影响。

  导引系统:测量导弹和目标的相对位置,并根据所测信息形成制导指令。核心装置为测量装置和计算装置,程序装置辅助计算装置完成指令输出。

  姿态控制系统:放大制导指令信息并控制导弹飞行姿态。核心装置为执行装置(通过伺服电机系统调整导弹的飞行姿态),放大变换器用于放大指令信号,敏感元件用于从弹体获取光电信号。

  精确制导弹药是指装有寻的制导装置的制导弹药。制导弹药主要指制导炸弹和制导炮弹。

  制导炸弹是指能自动导向的航空炸弹,是在普通航空炸弹的基础上加装制导构件而成,制导构件包括自导弹头和可调弹翼。在大部分情况下,机械师可以在机场为普通炸弹直接装配制导系统,携挂也比较方便。制导炸弹用于固定点目标近距空中支援,从载机上投下后,炸弹在重力和舵面操纵力的作用下滑翔到目标点。制导炸弹结构简单、使用方便、射程远、命中精度高、造价低、效费比高,是世界各国机载高精武器中数量最多的一种空地武器。

  制导炸弹按制导方式可分为激光制导炸弹、卫星制导炸弹、惯性制导炸弹、电视制导炸弹和红外制导炸弹等。

  激光制导炸弹是最廉价的制导炸弹,使用量最大,但受天气影响大,易受干扰。激光制导炸弹射程远、命中精度高、威力大、抗电子干扰能力较强;但激光制导炸弹投下后,激光照射飞机不能离开,必须在目标上空盘旋,使用激光指示器照射目标,使得载机较易受到攻击。

  复合制导为制导炸弹提供全天候作战能力。复合制导炸弹的出现使得制导炸弹不再受天气影响,拥有全天候作战能力,多模复合制导是制导炸弹的发展趋势。

  制导炮弹带有制导装置,能自行寻找目标,大幅度提高精度和首发命中率。制导炮弹具备远距离精确打击点目标(装甲目标)的能力,炮弹散布误差可达1米以内,首发命中率可达百分之九十。

  制导炮弹主要采用激光半主动制导,有的采用红外/激光复合制导。炮弹制导化使得炮弹拥有与短程制导导弹相同的功效;由于制导炮弹价格远低于制导导弹,在实现精确打击的同时还能完成火力覆盖,作战效用较高。由于采用激光制导,容易受天气,如雨、雾、烟的影响,降低制导效果;同时无线电同步也易受电子干扰,在电磁复杂环境中作战效果不佳。

  导弹制导方式根据传感器可分为雷达制导、红外制导、激光制导、电视制导、卫星制导、惯性制导、匹配制导:

  红外制导:利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射的能量来实现制导。激光制导:利用激光获取制导信息或传输制导指令引导导弹飞向目标。

  惯性制导:利用惯性测量装置测出导弹的运动参数,形成制导指令,引导导弹飞向目标。

  匹配制导:通过对获取的图像或地形信息与弹上储存信息进行比较,引导导弹飞向目标。

  导弹制导方式根据所用控制方式不同可分为遥控制导、寻的制导、自控制导和复合制导:

  遥控制导:由导弹以外的指挥站控制导弹飞行的一种制导系统,主要用于反坦克导弹等近程导弹。

  寻的制导:导弹能够自主地搜索、捕获、识别、跟踪和攻击目标,是制导武器系统最主要的制导方式,用于近程导弹制导或中远程导弹的末段制导。

  自控制导:由弹上制导系统按照预先拟定的飞行方案控制导弹飞向目标,与目标、指挥站不发生任何联系,用于中远程导弹的前、中段制导。

  复合制导:由多种模式的导引设备参与制导,共同完成对导弹的制导任务,是最主流的制导方式。

  遥控制导是由导弹以外的指挥站控制导弹飞行的一种制导系统,主要用于反坦克导弹等近程导弹。遥控制导除测量装置、计算装置、执行装置外,还有指令传输系统。指挥站的制导指令计算装置,根据跟踪测量系统测得的目标和导弹的运动参数、选定的导引规律(见导弹制导系统)和对制导过程的动态要求,形成制导指令;通过指令发送设备不断发送给导弹,弹上接收机接收制导指令并进行解调,由自动驾驶仪控制导弹飞行,直至命中目标。

  有线指令制导通过连接指挥站和导弹的导线传输制导指令。有线指令制导导弹发射装置上的传感器和目标必须保持直视接触,中间不能有遮挡;如果目标突然进入掩蔽物(高墙、树丛、房屋)后,有线制导就会失效。有线指令制导导弹制导距离受导线长度的限制,多用于射程较近的导弹(如反坦克导弹)。

  雷达指令制导是利用雷达跟踪目标、导弹,测定目标、导弹的运动参数的指令制导系统。根据使用雷达数目的不同又分为单雷达指令制导和双雷达指令制导。雷达指令制导已较为落后,现在使用较少,仅作为远程导弹中段制导。

  单雷达指令制导:只用一部雷达观测导弹或目标,或者同时观测导弹和目标,获取相应数据,以形成指令信号。

  双雷达指令制导:两部雷达分别跟踪目标和导弹,目标跟踪雷达不断跟踪目标,测出目标的运动参数,并将这些参数输入指令计算机;导弹跟踪雷达用来跟踪导弹,测出导弹的位置、速度等运动参数,并将这些参数输入指令计算机。目标跟踪雷达和导弹跟踪雷达可以采用不同的扫描方式来提高制导的准确度,用于制导攻击高速运动目标的导弹效果比较好。

  激光指令制导是用激光脉冲来传输控制指令。弹上接收机用激光接收器。激光脉冲经编码后发射出去,如采用哈明码(一种能自动纠错的码)对激光脉冲进行编码。激光指令制导主要用于反坦克导弹。

  电视指令制导是利用目标反射的可见光信息对目标进行捕获、定位、追踪和导引的制导系统。电视指令制导系统由导弹上的电视设备观察目标,主要用来制导射程较近的导弹,制导系统由弹上设备和制导站两部分组成。

  雷达波束制导是由制导站发出引导波束,导弹在引导波束中飞行,由弹上制导系统感受其在波束中的位置并形成引导指令,最终将导弹引向目标。雷达波束制导分为单雷达波束制导和双雷达波束制导。

  单雷达波束制导:由一部雷达同时完成跟踪目标和引导导弹的任务。要求导弹发射装置必须发射到雷达波束中;为提高精度,波束要尽可能窄。

  双雷达波束制导:一部雷达跟踪,一部雷达引导导弹。解决了导弹飞行弹道与跟踪目标波束的限制问题。

  遥控制导暴露出各种不足,大多已不适合现代战场。遥控制导出现得较早,整体技术水平较为落后。在现代化战争中,由于大量使用电磁干扰、电磁伪装和反导技术,无线遥控制导暴露出了大量问题,已不适合现代战场;有线遥控制导则受制于制导距离,仅适合近程制导。

  遥控制导现多采用激光指令制导,用于反坦克导弹等短程导弹。遥控制导在早期制导导弹上应用较多,现多用于反坦克导弹;雷达指令制导在某些中远程导弹的中段制导中也有应用。

  遥控制导是由导弹以外的指挥站控制导弹飞行的一种制导系统,主要用于反坦克导弹等近程导弹。遥控制导除测量装置、计算装置、执行装置外,还有指令传输系统。指挥站的制导指令计算装置,根据跟踪测量系统测得的目标和导弹的运动参数、选定的导引规律(见导弹制导系统)和对制导过程的动态要求,形成制导指令;通过指令发送设备不断发送给导弹,弹上接收机接收制导指令并进行解调,由自动驾驶仪控制导弹飞行,直至命中目标。

  寻的制导是指导弹能够自主地搜索、捕获、识别、跟踪和攻击目标,是制导武器系统最主要的制导方式,用于近程导弹制导或中远程导弹的末段制导。根据能源所在位置不同,分为主动式、半主动式和被动式三种。

  主动式寻的制导:导弹头上装有信号发射机和接受机。发射机发射激光、红外线、雷达波或声波等信号照射目标;接受机接受目标反射的信号,从而引导弹体命中目标。这种系统在锁定目标之后便自动地、完全独立地去攻击目标,因此以这种方式制导的导弹具有“发射后不管”的能力。一般只适用于末段制导。

  半主动式寻的制导:用弹外的信号发射器发射信号,照射或选定目标;弹上的信号接受机接受目标反射的信号,引导弹体命中目标。与主动式寻的制导相比,它的最大优点是不需要增大武器的重量和尺寸,就可以大大增加攻击目标的威力。

  被动式寻的制导:弹头上装有信号接受器,信号接受器接受到目标发射或辐射的信号后,引导弹体命中目标。这是一种便宜而有效的制导方式。通信卫星的电波、喷气发动机的尾烟、舰艇烟囱的热流等都可能成为这种制导武器的“向导”。近距离的防空导弹、空空导弹和空地导弹大多采用这种制导方式。

  雷达寻的制导是通过弹上的雷达导引装置接收来自目标的电磁辐射或反射的能量,形成导引信号而导向目标的制导方式。

  雷达寻的分为微波寻的和毫米波寻的两种。微波寻的制导装置主要工作在3cm以上频段,分为微波主动寻的制导、微波半主动寻的制导和微波被动寻的制导。毫米波寻的制导工作在毫米波段,波长在1mm至10mm之间,目前主要采用毫米波被动寻的制导。

  微波雷达主动寻的制导:导弹上装有主动式导引头,导引头发射出的电磁波对目标照射,照射信号一旦从目标反射回来,就被导引头的接收机接收,导引头根据接收信号确定导弹与目标的相对位置与速率,形成导引规律所需要的控制指令,进而控制导弹飞行,直至命中目标。应用范围很广。

  微波雷达半主动寻的制导:用来照射目标的照射信号不是由导弹上产生,而是由导弹外的发射点产生,该发射点可以是地基、空基、舰基等;导弹上的导引头接收目标的反射回波,输出导引规律所要求的信息,形成控制指令,控制导弹飞行。

  微波雷达被动寻的制导:导弹上的接收机以目标本身辐射的电磁波或自然界的电磁波在目标上的反射能量为工作信息,按照导引规律的要求形成控制指令,将导弹引向目标。

  毫米波雷达被动寻的制导:借助弹载高灵敏度毫米波辐射计来测量目标和背景的毫米波辐射能量差异,再由计算机完成两者间的对比识别,从而实时地对目标信息提取和定位,并给出控制指令。刚开始启用。

  激光寻的制导是由弹外或弹上的激光束照射在目标上,弹上的激光寻的器利用目标漫反射的激光,实现对目标的跟踪和对导弹的控制,使导弹飞向目标的一种制导方式。按照激光源所处位置不同,激光寻的制导又可分为激光主动寻的制导与激光半主动寻的制导。

  激光主动寻的制导:激光源和激光寻的器均设置在弹上。当导弹发射后,能主动寻找被攻击目标,是一种发射后不管的制导方式。由于激光源设备大而笨重,目前难以用于实战,是激光寻的制导的发展方向。

  激光半主动寻的制导:激光源位于弹外载体上,而激光寻的器位于弹上;是目前应用最广泛、技术最成熟的一种激光寻的制导方式。

  红外寻的制导是利用装在导弹上的红外探测器,即红外导引头来识别、捕获和跟踪目标辐射的红外能量来实现寻的制导。红外寻的制导按探测模式可分为红外点源寻的制导和红外成像寻的制导两大类。

  红外点源寻的制导:被动寻的制导方式,通过红外点源寻的器探测目标的高温部分,完成对目标的搜索、识别和跟踪,并引导导弹攻击和击毁目标。现已被红外成像寻的替代。

  红外成像寻的制导:利用红外成像导引头获得目标红外图像,其图像同电视图像相似,具有很好的可视性,从而完成对目标的探测、识别和定位等。红外成像导引头主要由多元实时红外成像器和视频信息处理器组成。现已广泛用于各类导弹。

  红外制导按照采用探测器的不同可分为制冷型和非制冷型两类。非制冷型红外导引头由于性价比高、结构紧凑(休积小、重量轻)、易使用和易维护,是近年来各国重点发展的制导方式。

  制冷型:制冷型红外探测器是指利用半导体材料的光子效应制成的探测器,探测器的灵敏度、响应速度、探测距离等性能都比较高,但都必须用低温制冷器进行制冷,而且红外成像系统几乎都要使用机械扫描装置,因而整个红外成像系统显得结构复杂并且成本很高。

  非制冷型:非制冷型探测器是指利用探测器接收红外辐射后自身温度开始升高,从而引起热敏元件的物理性质发生改变而实现对红外光进行检测的探测器。一般不需要制冷,可以直接在室温下工作,易于使用和维护,可靠性好。

  电视利用电视摄像机捕获、识别、定位、跟踪直至摧毁目标。由于电视分辨率高,能提供清晰的目标图像,便于鉴别真假目标,制导精度很高。导弹从载机上发射后,在寻的制导中,电视摄像机拍摄目标和周围环境图像,从有一定反差的背景中自动提取目标,并借助跟踪波门对目标实施跟踪。当目标偏离波门中心时,随之产生偏差信号,形成导引指令,并输出驱动伺服机构的信号,使摄像机光轴始终对准目标,同时自动控制导弹飞向目标。部分电视寻的制导已被红外成像寻的制导替代。

  寻的制导是主流的制导方式,子方式各有优势。几种寻的制导均有自己独特的优势,可分别满足不同作战需要,装备范围很广。

  寻的制导主要用于近程导弹制导或中远程导弹的末段制导。随着反导弹技术的提升,寻的制导也在不断更新升级,是重点发展的制导方式。

  自控制导是由弹上制导系统按照预先拟定的飞行方案控制导弹飞向目标,与目标、指挥站不发生任何联系,用于中远程导弹的前、中段制导。自控制导主要有匹配制导、惯性制导、卫星制导和天文制导四种制导方式。

  匹配制导是指利用导弹探测的地表特征与预先储存的地形或景象信息相匹配来确定导弹飞行位置。匹配制导分为地形匹配制导和景象匹配制导两种。

  地形匹配制导:基于地表特征与地理位置之间的对应关系,把导弹自动引向目标的自主制导技术。地形匹配制导以地形轮廓线为匹配特征,通常用雷达或激光高度表做为遥感装置,把沿飞行轨迹测取的一条地形等高线剖面图(实时图)与预先存贮在弹上的基准图(通过侦察卫星或其他手段获得)在相关器内进行匹配,由此确定导弹实际飞行位置与标准位置的偏差。

  景象匹配制导:利用弹上设施实时拍摄导目标区景物的图像,经过数字化转换,与预先存储的数字式参照图像进行比较,来确定导弹相对于目标位置的制导方式。当导弹飞过景象匹配区时,导弹上的电视摄像机拍摄的景物图像经过数字化处理,形成遥感实时图像,与存储的数字景象地图进行对比,由此确定导弹实际飞行位置与标准位置的偏差。

  惯性制导是利用惯性原理控制和导引导弹飞向目标的制导方式。导弹利用惯性测量装置测出导弹的运动参数,形成制导指令,通过控制发动机推力的方向、大小和作用时间,把导弹自动引导到目标区。惯性制导是以自主方式工作的,不与外界发生联系,所以抗干扰性强和隐蔽性好。

  用导航卫星作为辅助制导系统修正导航误差和提高定位精度的导弹。卫星制导导弹利用安装在弹上的导航卫星系统接收机,接收多颗卫星播发的导航信息,经弹上计算机精确计算出导弹的三维位置、三维速度和对应时间,形成修正制导系统制导误差的导引信息,再由控制系统控制导弹精确攻击目标。目前达到实用水平的导航卫星系统有美国由24颗卫星组成的“全球定位系统”(GPS)和俄罗斯由21颗工作卫星组成的“全球导航卫星系统”(GLONASS),中国的“北斗”系统仍在部署调试中。卫星制导一般不单独使用,通常与惯性制导组成“惯性-卫星”制导。

  天文制导以不可毁灭的自然天体做为导航信标,是一种完全独立自主的导航方式。天文制导系统采用的敏感元件有星光跟踪器和空间六分仪,根据计算机的指令自动跟踪星体,通过测量某一颗恒星和某一颗行星光盘中心之间的夹角,用以修正弹道导弹的发射位置和发射方位以及飞行中惯性平台的漂移。天文制导现通常与惯性制导配合使用,组成“天文-惯性”制导。

  自控制导是主流的制导方式。自控制导最大的优势是均不用与目标、指挥站发生联系,完全自主控制。自控制导几种方式间可配合使用,弥补短板、提升精度,具有全天候工作能力。

  自控制导多用于中远程导弹的前、中段制导。自控制导技术成熟,“惯性-卫星”、“惯性-天文”、“惯性-匹配”等组合制导已经实战检验并大规模使用,作战效果优异,是重点发展的制导方式。

  复合制导是指由多种模式的导引设备参与制导,共同完成对导弹的制导任务。复合制导可综合利用几种制导方式的优点,弥补缺点,提高制导精度,越来越多的导弹采用复合制导。

  单一制导导弹难以应对复杂的战场条件,复合制导导弹成为主流方向。随着各国反导能力和伪装能力的不断增强,单一制导方式表现出了各种不足,打击精度下降,难以适应现代战争多样化需要,复合制导由此而生。

  复合制导多适用于中远程导弹,在飞行末段提高精确度。复合制导可以按飞行过程三个阶段(初始段、中段和末段)的不同特点,各阶段分别采用不同的制导方式,还可以在一个飞行阶段同时或交替采用两种制导方式以提高制导精度、抗干扰能力和全天候使用能力。复合制导在飞行末段会通过末段制导追踪移动目标,提高打击精度。

  美军精确制导武器使用比例不断提升,利比亚战争以制导武器为主。自1991年以来,美军主要参与了五场海外局部战争,大量使用了精确制导弹药;精确打击对于美军震慑敌军、迅速取得战争胜利发挥了极其重要的作用。从海湾战争到伊拉克战争,美军及联军精确制导弹药的使用比例从8%提升到68%;而利比亚战争,美军及联军则主要使用制导武器实现精确打击,仅使用了少量普通弹药。

  五次局部战争美军主要使用用于对地打击的制导导弹、制导炸弹。在五次局部战争中,美军均为非对称作战,拥有绝对的制空权和制海权,主要作战任务是实施对地精确攻击。因此,美军主要使用了各种制导炸弹、空地导弹、巡航导弹、反导系统和反坦克导弹等,没有使用战略导弹、空空导弹、反舰导弹及各种反潜制导弹药等。

  精确制导武器用量体现军队现代化、信息化进程,作战方式发生转变。精确制导武器的使用是军事变革的重要标志,随着美军现代化、信息化建设的不断推进,精确制导武器的使用比例越来越大。美军于2010年初步完成了数字战场建设,在2011年的利比亚战争中初见功效,所用武器也主要是精确制导武器。同时,美军作战方式也在发生转变,由火力覆盖转向精确打击。

  美军精确制导武器呈现精度不断提高、穿透能力持续增强、反应能力逐步缩短和打击成本稳定下降的趋势。美军通过战争检验武器、改进武器,精确制导武器战果惊人。使用无人机搭载精确制导武器,美军实现了将侦察与打击融为一体,达到“发现即摧毁”的目标。

  美军精确制导武器使用量最大的是精确制导导弹和精确制导炸弹。目前,美军的导弹、主力炸弹已全部精确制导化,融入信息化作战系统,在C4IRS系统、海空作战平台的支持下实现全球精确打击。

  美军战略导弹采用惯性+GPS制导方式。美军战略导弹主要是陆基“民兵”Ⅲ型弹道导弹、潜射“三叉戟”Ⅱ弹道导弹和空基核弹头,构建美军核力量。由于战略导弹属于大规模杀伤性武器,精度要求较战术导弹低,一般无需末段制导。

  空空导弹通常采用红外成像制导或者雷达制导,中远程导弹需要加装末段制导。美军空空导弹为AIM-7、AIM-9、AIM120三个系列,主要用于夺取制空权,三系导弹可完成近距离格斗、中远距离拦截和超视距攻击。

  美军装备六系空地导弹,多采用复合制导。美军空地导弹谱系齐全,可用于空基反坦克、反舰、打击地面目标;射程覆盖面广,既有短距离反坦克导弹,也有远距离巡航导弹。空地导弹多采用复合制导,远距离空地导弹一般采用多模导引头,前、中段利用“GPS-惯性”联合制导,并加装末段制导。

  美军近程地地导弹指令制导,中远程地地导弹采用复合制导。美军拥有五系地地导弹,用于对地、对海打击。美军需要全球部署,水面舰船和潜艇是主要发射平台,承担中远程对地打击任务。由于空军、海军强大的对地打击能力,美国陆军无需大量装备对地导弹,仅装备反坦克导弹,火力覆盖通过火炮完成。

  美军装备七系地空导弹,多采用复合制导。地空导弹用于拦截敌机和导弹,按层级分布。“国家导弹防御系统”用于在大气层外拦截敌方导弹;“战区导弹防御系统”分为“战区高空区域防御系统”和“战区低空区域防御系统”,在大气层内拦截敌方导弹;近程导弹则用于保护人员、战车、战舰等。地空导弹作用过程复杂,多种制导方式复合使用,完成作战任务。

  美军精确制导炸弹以激光制导为主,辅以“GPS-惯性”组合制导。美军装备六系精确制导炸弹,规格齐全。除巨型炸弹外,其他炸弹具有通用性,可由各型战斗轰炸机、轰炸机搭载。

  精确制导武器助第二次车臣战争扭转战局。第一次车臣战争中,俄军采用火力覆盖的传统战术,以火箭炮和战斗机不断对车臣设施进行轰炸,虽然使车臣非法武装遭到重创,但导致超过10万平民死亡,大量设施遭严重破坏。第二次车臣战争,俄军吸取了第一次车臣战争血的教训,在战场上大量运用空中优势和各类精确制导武器,对目标进行了高精度、远距离的精确打击,使战场局面陡转。战争中使用的武器精度较高,精确制导炸弹的误差仅为1米左右,而导弹的精度则可以达到半米。

  格鲁吉亚战争,少量使用精确制导武器打击重要设施。开战之初,俄空军已完全掌控了战争区域以及格鲁吉亚全境的制空权,俄军战机使用精确制导炸弹对格空军和防空军的设施进行了打击,其中主要是军事基地雷达站、机场跑道、公路、桥梁、港口和位于第比利斯的飞机修理厂。这些目标虽然都在居民密集区内,但给格平民造成的伤亡只有100多人。相比之下,格军在南奥塞梯的军事行动却造成了近2000多当地平民的死亡。

  精确制导武器昂贵,俄军实战使用比例不高。虽然俄军拥有较为完善的精确制导武器体系,且精确制导武器实战效果良好,但由于精确制导武器价格昂贵,俄罗斯国防预算紧张,在实战中使用比例并不高。在近期对ISIS的空袭中,俄罗斯精确制导炸弹使用量仅为20%,其余均为老式航弹。

  俄军精确制导武器已成体系,装备量高。俄军装备精确制导导弹和精确制导炸弹,目前已成体系。受制于经济疲软,俄军精确制导武器普及速度较慢;到2016年,俄军精确制导导弹

  俄军战略导弹主要使用“GLONASS-惯性”联合制导。俄军战略导弹主要为陆基弹道导弹和潜射弹道导弹,轰炸机可携带核弹头。俄军战略导弹射程远、威力大、生存能力强,是最令美军忌惮的武器,无需末段制导。

  俄军装备大量反坦克导弹,强化反坦克能力,采用指令制导。由于俄罗斯地域辽阔,且在第二次世界大战中遭遇德军钢铁洪流,故俄军十分重视反坦克能力,大量装备各型反坦克导弹。俄军的反坦克导弹制导技术并非十分先进,但均可由不同平台发射,在导弹通用性上也体现出俄军对反坦克能力的重视。

  俄军装备六系空空导弹,近程导弹采用寻的制导,中远程采用复合制导。由于造价问题,俄军短程空空导弹部分仍然采用红外点源寻的,并未像美军一样全面普及红外成像寻的;中远程空空导弹则采用惯性制导+雷达寻的的复合制导方式。

  俄军装备七系空地导弹,以寻的制导和复合制导为主。与美军相比,俄军未全面采用造价较高的红外成像寻的方式,仍为红外电源寻的与红外成像寻的混合使用;由于GLONASS导航系统效果尚不如GPS,俄军中远程导弹并未大规模装配GLONASS系统,高精度卫星制导导弹还在研发之中。

  俄军装备六型地地导弹,采用复合制导。与美军以水面舰船和潜艇作为主要打击平台不同,俄军由于土地面积广阔、海岸线漫长、部队未全球部署,故仍然重视陆基、岸基导弹打击能力,多型导弹均实现海基、岸基、空基通用。

  俄军防空导弹注重区域防卫,以指令制导和寻的制导为主。俄军防空导弹体系复杂,大多数防空导弹可实现海陆两用,由发射车或舰载发射装置发射。与美军不同,俄罗斯受限于经济实力,无法在全国范围内建立导弹防御系统,其导弹防御系统侧重于“区域防御”主要用于保卫首都莫斯科,分为大气层外拦截、中程拦截和低空防御三层。

  大气层外拦截:由A135/235导弹防御系统承担拦截任务,拦截目标为敌方战略导弹,由发射井发射高超音速拦截弹,可在大气层内外拦截敌方导弹。

  中程拦截:由S300、S400导弹防御系统构成,部署在莫斯科周围,在国内重要设施附近也有部署。用于拦截战术弹道导弹、空地导弹、巡航导弹和战略战术飞机。系统由制导站、发射车、装填车组成,是导弹旅的基本作战单位,具有海陆空通用性。

  俄军导弹技术实力较强,但天基预警能力较弱。相较于美军的导弹防御系统,俄军拥有较强的导弹技术实力,但受制于卫星预警能力较弱,俄军的反导能力落后于美军。

  导引头是精确制导武器的核心部件,是精确制导武器更新换代的重要标志。导引头性能的优劣,决定了导弹发现目标、跟踪目标和抗干扰的能力,也决定了导弹命中目标的精度。导引头技术的进步是整个精确制导武器更新换代的重要标志。

  发展多模化、小型化导引头,提高命中精度。五次局部战争,美军制导武器导引头由海湾战争的单模逐步向多模复合制导转变;到利比亚战争,美军所使用的制导武器导引头已全部为多模复合型;俄军在第二次车臣战争中使用多模复合制导武器,精确制导炸弹的误差仅为1米左右,而导弹的精度则可以达到半米。从美俄导引头变化历程可以看出,多模复合导引头是未来发展的重点,多模化、小型化的导引头能使导弹精度更高、抗干扰能力更强。

  采用新型发动机和航空燃料,增加导弹射程。美军在5次战争中均采用先远程打击敌方重点设施、重要部队,再地面部队进攻的方式。利比亚战争中,美军在战争之初就大量使用“战斧”巡航导弹远程精确打击,摧毁敌方防御力量,并且未出动地面部队。精确制导武器打击效果好,但发射平台也是重点打击对象,增大射程是提高发射平台生存能力的重要方式。为保护发射平台,未来高科技战争将是防区外交战。西方国家认为防区外导弹的射程最少应为250km,美军的“战斧”巡航导弹射程更是达到2700km。从美军实际作战情况来看,通过改进发动机和燃料,精确制导武器将会越打越远。

  元器件轻量化、小型化,适应无人机搭载作战需求。随着美军无人机技术的发展,美军在战争中使用无人机越来越频繁,逐步成为对地打击的重要力量。美国白宫数据显示,2009年至2015年,美国在阿富汗、伊拉克和叙利亚3个战区以外地区共发动473次袭击,其中大部分是无人机袭击。无人机已成为美国在海外依赖度很高的空中打击力量。无人机将在战争中扮演越来越重要的角色,为提高无人机的打击能力,精确制导武器需要轻量化、小型化,让搭载能力有限的无人机可以挂载更多武器,实现“发现即消灭”的目标。

  升级算法,提高制导武器的进攻能力。在任务规划系统采用新的计算机算法和建立导弹之间的通信链路,未来的巡航导弹能够利用通信链路在飞行中进行数据交换、识别特定目标和进行毁伤评价。如果原定目标被摧毁,能够重新选择航线攻击备选目标,从而显著增加作战效能。

  提高隐身性能,提高突防能力。美军于2003年开始测试AGM-158隐身导弹,订购数量超过6000余枚。隐身导弹虽然未大量用于实战,但拦截精确制导导弹是各国重点研究的课题,制导武器势必隐身化。未来将通过各种方式减少精确制导武器的雷达散射截面积和抑制其红外辐射,降低武器的可探概率,进而减小其被拦截概率,增强导弹的攻击和突防能力。

  制导产业围绕三大核心装置(测量装置、计算装置、执行装置)发展。产业链包括核心元件、核心装置、系统集成及相关测试设备。

  核心元件主要包括测量装置所用的传感器,以及执行机构所用的伺服电机等。例如,各类陀螺仪、加速度计、光电类传感器、微波器件和组件等产品。受到核心元器件国外禁运和限运的影响,在国产化大趋势下,各类核心元件的主要供应商以国内企业为主。其中技术领先的多为各大军工集团的下属企业或研究所,民营企业在部分细分领域达到国内先进水平。

  核心装置属于设备级产品,主要包括制导系统的测量、计算和执行三大装置。对于测量装置,由于不同制导体制专业技术跨度较大,相关企业多专注于一个领域进行产品的研制;而对于计算装置和执行装置,在不同制导体制下具有一定通用性。在设备级产品领域,军工集团下属相关单位处于绝对的主导地位,仅在个别装备型号的测量装置和计算装置领域由民企参与。我们认为,随着国家军民融合战略的推进,未来民企在该领域的参与程度有望进一步增加。

  制导系统研制壁垒较高,几大军工集团处于垄断地位。研制制导武器的系统级产品对企业的综合技术能力具有极高要求,国内几乎所有制导武器系统级产品的研制任务都由各大军工集团承担。我们认为,在当前军民融合的背景下,一些民企有望在部分领域与军工集团形成一定的竞争,但未来仍将由军工集团处于绝对的主导地位。

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