炮弹怎么有了导弹一样的准头
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2020年2月初，美国军火巨头雷声公司发布了一个视频，披露了美海军在亚利桑那州的尤马试验场，对它最新研制的“神剑-S”制导炮弹进行测试的场景。场景显示，这款155毫米制导炮弹成功地打击了移动目标，从而验证了“神剑-S”制导炮弹的高精度打击能力。
▲美国神剑-S制导炮弹准确命中移动中的目标
随着技术的发展和战场作战的需求，近年来除美国外，世界其他军事强国也不约而同地加大了对制导炮弹的研制力度，纷纷推出了新型或改进型的制导炮弹。这些制导炮弹不但打击精度日益提高，而且能对付移动目标。比如中国公开展示的GP120和GP120A两款新型制导迫击炮弹，最大射程分别为6千米和7.5千米，均采用激光制导，命中精度可达5米，还能攻击时速36千米的移动目标。它们曾在2017年3月举办的马来西亚兰卡威防务展上引起很大关注，当时就有很多外媒评论说，中国制导炮弹技术已经迈入了世界先进水平的行列中。
众所周知，火炮是一种间接瞄准的杀伤武器，它的命中精度很低，几千米的射程射击误差往往有几十甚至上百米，压制敌方有生力量或摧毁敌方目标不得不依靠消耗大量的炮弹，而且往往还力不从心，难以达到预期效果，特别是对付坚固目标。正因为如此，自火炮问世以来，人们在全力以赴地延伸其射程的同时，也在千方百计地提高它的命中精度。然而，主要受到技术限制，过去很长一段时间人们对火炮精度的改进都收效甚微，直到上世纪70年代制导炮弹被发明。制导炮弹赋予了火炮新的生命力，它能在不改变原有火炮结构的情况下使用，并大幅提升命中精度，增强摧毁目标的能力。在美军曾经做过的试验中，压制一个火力点或阵位，使用普通迫击炮弹大致需要10余发，而用制导拍击炮弹只需1至2发，大大提高了对目标的毁伤能力，还节省了炮弹，减轻了后勤保障负担，促进了部队的机动性。所以说，制导炮弹一改火炮过去对目标“十发一中”的不利局面，可以对目标达到“十发九中”的良好效果，让炮弹打出导弹一样的准头，极大地增强了火炮对目标的打击效能。
制导炮弹竟有如此高的命中精度，远远超过普通炮弹，甚至能与导弹比肩。那它是怎样实现的呢？
制导炮弹的攻击过程
原来，制导炮弹相当于给炮弹装上了“眼睛”，用同样的火炮发射它时，可以让射手对目标从原来的“估”着打，变为现在的“盯”着攻，大幅提升命中精度。而炮弹上的这只“眼睛”，就是用制导技术实现的制导装置——它主要由导引头和控制系统两大部分组成。因此从这个意义上说，制导炮弹就是装有简易制导装置、可用普通火炮发射的一类炮弹。对应不同种类的火炮，就有相应类型的制导炮弹，如制导加农炮、榴弹炮、迫击炮、加榴炮、迫榴炮炮弹等。
制导炮弹攻击目标的过程是这样的。当制导炮弹被从普通火炮的炮管发射出膛后，在飞临目标上空（处在弹道的末段）时，弹上的导引头随即打开。此时，一旦它的接收机接收到从目标反射的激光、雷达波或者目标自身发出的无线电波、红外辐射等信号后，控制系统就根据导引头产生的制导指令，控制炮弹飞向目标。正是通过导引头，制导炮弹能在一定距离内自己寻找、发现并攻击目标，从而改进了火炮无法直瞄目标的缺点，让出膛后的炮弹能紧盯目标发起攻击，大幅提升了命中精度和毁伤效能。如此以来，制导炮弹既保持了原有炮弹的基本特点，还具备了精度高、威力大、通用性好、效费比高等优势，且能攻击移动目标，并对装甲目标实施纵深打击。
制导炮弹的制导方式
制导炮弹目前采用的制导方式主要有寻的制导、惯性制导和卫星制导三种方式。
寻的制导主要用于炮弹飞行弹道的末段，虽然它制导距离比较近，但制导精度高。按工作方式分，它有三种类型。一个是主动寻的制导，弹上导引头既有接收机也有发射机，炮弹在到达目标上空时，自己主动向目标发射信号并接收目标反射信号，来发现和攻击目标；比如毫米波雷达寻的制导，就多采用主动寻的制导方式。另一个是半主动寻的制导，它也有发射机但被设置在弹外（如地面战车或空中飞机上），弹上导引头只有接收机，炮弹在到达目标上空时，由弹外发射机向目标发射信号为炮弹指示目标，而炮弹只负责接收目标反射信号，来发现和攻击目标；比如激光制导，当前就是采用半主动寻的制导方式。第三个是被动寻的制导，干脆就没有发射机（无论在弹上还是弹外），只在弹上导引头装有接收机，炮弹在到达目标上空时，被动地接收目标自身辐射的信号，来发现和攻击目标；如红外寻的制导，即为被动寻的制导方式。总体看，主动寻的制导方式适应目标的能力强，可“发射后不管”，但技术实现难，弹上设备复杂，威力要受弹头装药量限制。半主动寻的制导方式作用距离远，弹上设备简单，但需要弹外照射（发射）装置，不能“发射后不管”。被动寻的制导方式技术实现较容易，弹上和系统设备都简单，隐蔽性好、生存能力强、可“发射后不管”，但适应目标能力较差。
惯性制导可运行于炮弹飞行弹道的全程，它工作时不依赖任何外部信息，除了具有工作范围广、抗干扰性好、可全天候全天时工作、“发射后不管”等优点外，还能在炮弹飞行的过程中对炮弹进行一定的重力补偿，“拉平”部分弯曲的弹道，有效延伸射程；但它制导误差要随时间积累，不及时修正的话误差会越来越大，因此它通常要结合卫星（GPS）或寻的制导对误差进行修正，让炮弹保持必要的命中精度。
卫星制导可用于炮弹飞行弹道的中段和末段制导，它制导精度高，可全天候全天时工作，具备“发射后不管”的能力，但一般不单独使用，比较多的是与惯性制导结合在一起，形成卫星加惯性的复合制导方式——复合制导就是将多种制导方式结合在一起，以实现优势互补，更有效地提高命中精度。
制导炮弹的发展现状
对制导炮弹的研究开始于上世纪70年代初期。目前除中国外，世界上有很多国家具备研发制导炮弹的实力，如美、俄、英、法、德、意、瑞典和以色列等国。最早发展并列装的是采用激光半主动寻地制导方式的激光制导炮弹，它技术相对最成熟。从激光自身的特点看，激光制导炮弹命中精度高、抗干扰性好，与其他制导方式复合使用后即可提高精度也能攻击移动目标，但不能全天候作战，且发射后需要用弹外激光照射装置从地面或空中照射目标，导引炮弹进行攻击，不能实现“发射后不管”。这带来人员或装备的生存威胁，同时也使攻击目标受限，比如难以有效毁伤掩体、障碍物后或视线盲区内的目标。
▲俄罗斯红土地激光制导炮弹
比较著名的制导炮弹，有美国上世纪80年代初期推出的“铜斑蛇”和俄罗斯90年代中期列装的“红土地”，它们最大射程都在20千米左右，命中精度1至3米，均可用155毫米火炮发射。
▲飞行中的美国铜斑蛇激光制导炮弹
此后陆续发展的还有采用其他制导方式的制导炮弹。第一种是卫星加惯性复合制导方式的制导炮弹，它射程得到增加的同时，自主性好、全天候全天时作战、可“发射后不管”。比如，2007年入役，美国与瑞典联合研制的“神剑”155毫米制导炮弹，它增程后最大射程约40千米，精度可达10米，美军曾在伊拉克战场只用1枚就直接命中敌方目标，而用普通炮弹则需要10余枚，“神剑”毁伤效能之高可见一斑；今年2月初美海军试验的“神剑-S”，为“神剑”的改进型，它结合有激光半主动制导方式，能让炮弹在地面激光照射装置的指引下，在飞行过程中不断调整落点，实现对移动目标的精确打击；美国还研制了120毫米制导迫击炮弹XM395，它采用GPS加惯性再加激光半主动寻的复合制导方式，虽然不能“发射后不管”，但精度很高，达到了2米，并能在GPS受到干扰的情况下使用。
▲美国神剑制导炮弹
第二种是毫米波雷达主动寻的制导方式的制导炮弹，它结合有雷达的特点看，目标适应能力强、全天候全天时使用、可“发射后不管”。比如，英国上世纪90年代试验成功的“莫林”81毫米制导迫击炮弹，它最大射程6千米，精度为3米，还能从防护力最薄弱的顶部攻击坦克等装甲目标。
▲美国莫林制导迫击炮弹
第三种是被动红外寻的制导方式的制导炮弹，它拥有红外探测装置的特点，隐蔽性好、生存能力强、可“发射后不管”，能有效应对隐蔽或障碍物后的目标，尤其适合攻击坦克等装甲目标。比如，瑞典研制的Strix制导迫击炮弹，它最大射程7.5千米，精度最高可达到1米，打击效能非常突出。
文字 | 王群 (国防科技大学国防科技战略研究智库，qun_w@126.com)
图片 | 来源于网络
编辑 | 陈雨淼
审阅 | Q、黄洋
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