制導武器

所謂精確制導武器，是以微電子、電子計算機和光電轉換技術為核心的，以自動化技術為基礎發展起來的高新技術武器，它是按一定規律控制武器的飛行方向、姿態、高度和速度，引導戰鬥部準確攻擊目標的各類武器的統稱。

基本介紹

• 中文名稱：制導武器
• 英文名稱：Guided weapon
• 研製時間：二戰時期
• 國家：德國、美國、蘇聯等

定義

中國有一句話叫做“百發百中”，而現代的戰爭正在離這個目標越來越近了。制導武器就是這樣一種百發百中的武器。在軍事歷史上，第一次大規模使用精確制導武器的是1982年的英國和阿根廷的馬島之戰。而在海灣戰爭和對南聯盟的轟炸中更是大量使用了最新的精確制導武器。

所謂精確制導武器，是以微電子、電子計算機和光電轉換技術為核心的，以自動化技術為基礎發展起來的高新技術武器，它是按一定規律控制武器的飛行方向、姿態、高度和速度，引導戰鬥部準確攻擊目標的各類武器的統稱。通常精確制導武器包括精確制導的飛彈、航空炸彈、炮彈、魚雷、地雷等武器。武器的精確制導系統通常由測量裝置和計算機、敏感裝置、執行機構等部分組成，主要是依靠控制指令信息修正武器的飛行姿態，保證武器的穩定飛行，直至命中目標。由於精確制導武器的優異的特性，因此受到各國軍界的青睞。

基本原理

制導技術是一門使飛行器按照特定路線飛行，控制和導引武器系統對目標進行攻擊的綜合性技術。制導方式不同導致誤差也不一樣，精確制導技術按照不同的導引方式可以分成自主式、尋的式、指令式、波束式、圖像式和複合式等幾種。比如說獨立行動的自主式制導，它是制導系統與目標、指揮站不發生任何聯繫的制導方式。飛彈發射後，飛彈上的指導系統不斷測試飛彈飛行和天體的、地形的關係位置，並將這些數據輸入到飛彈上的計算機中，與原來已經存儲的模型或者數據相比較，再將偏差轉換為控制信號，這樣就能使飛彈飛往預定的目標。比如我們比較常見的“飛毛腿”飛彈就是這樣制導的飛彈。其他的制導方式的不同之處是獲得偏差的方法的不同，或者通過不同的控制率校正飛行的方向。不同的導引方式都有自己的長處和缺點，所以通常採用的方法是把不同的導引規律複合起來使用，在不同的情況下使用不同的規律，這樣可以大大提高命中精度。常用的複合方式有：慣性制導+地形匹配方式、自主式+指令式制導方法等。

國產155毫米雷射制導炮彈

制導方式

不同的制導武器有不同的制導使用的物理量，這些不同的物理量在導航中就展現出不同的特點。比如說紅外線導航的作用，就是一種通過紅外位標器輸出的信號與飛彈上的基準信號的比較來產生偏差信號，通過偏差信號來驅動紅外線位標器來使得繼續跟蹤目標，同時，這個偏差信號經過處理並通過執行裝置來控制飛彈飛向目標。紅外線的指導多用於被動尋的的制導系統，也可以用於指令制導系統。當用於指令制導時，紅外位標器還要接收飛彈輻射的紅外線，跟蹤飛彈並提供飛彈的運動參數。紅外製導具有結構簡單可靠、成本低、功耗少、隱蔽和重量輕等特點。但是，紅外製導的目標必須與周圍背景有比較大的熱輻射反差，並且容易受到雲、霧和太陽光等氣象條件的限制。

彈道飛彈

除了利用紅外線進行制導以外，主要的制導方式還有無線電波制導、雷射制導、雷達制導等方式。其中，雷射制導是利用雷射來進行跟蹤和導引物體的制導方法。由於雷射的優越的性質，使得雷射制導有很強的抗干擾性，測量精度更好，但是雷射制導也有不足之處，比如還是不能全天候使用，制導複雜度比較大等。不同的制導方式各有優劣，在不同的條件下能夠發揮自己的用途。

精確制導武器作為精確測量技術和精確控制技術在軍事上的套用，雖然單個制導武器的成本較普通的武器昂貴，但是正是因為大大超過傳統的武器的命中率，使得作戰成本反而在下降，而且可以減少對其他的目標的不必要的損壞，這樣精確制導武器成為了每個國家軍事投資的重點，在現代戰爭中發揮著越來越大的作用。

歷史與發展

第一款制導武器

根據現時的公開資料，人類第一款制導武器要追溯到二戰間德國研製出的第一枚無線電制導滑翔炸彈。當時德國還研製成功了HS-293和輔里茲-X（SD－140OX）兩種炸彈。它們可由高空戰略轟炸機投送，發現目標後自動鎖定並隨其進行戰術機動，直至命中目標。盟軍形象地把它們叫作“影子炸彈 ”。這種新型炸彈就是現代巡航飛彈的雛形。

地空飛彈

V-1與V-2彈道飛彈

二戰時期納粹德國的V-1飛彈，是第一種巡航飛彈類，使用磁性陀螺加上機械測高和彈身姿態感知和控制系統，接近於簡陋的沒有什麼計算過程的慣性制導，有人也不認為這是制導，而將第一種真正的飛彈的名份歸於V-2

納粹德國的V-2是第一種彈道飛彈，使用無線電遙控制導，其設計具有高度的現代特徵，甚至影響到戰後長期以來中短程彈道飛彈的設計，典型如飛毛腿飛彈也是延續了V-2的設計模式，而戰後各國最初的航天活動使用的火箭也大幅使用了V-2飛彈的成果（因為他們大都使用了原來德國的火箭科學家或火箭圖紙作為其宇航火箭的設計研究基礎）。

陸基洲際飛彈

世界上最早的陸基（即地面發射）洲際飛彈是蘇聯1957年8月首次全程發射試驗的SS─6型彈道飛彈，它的射程為8000公里，核彈頭當量500萬噸TNT。

潛地飛彈

世界上第一枚潛地飛彈是美國的 “天獅星”1型巡航飛彈，它1951年從潛艇上發射成功，最大射程960公里，戰鬥部為4─5萬噸級核彈頭或常規彈頭。 世界上最早的潛地彈道飛彈是蘇聯首先研製成功的。1955年9月，蘇聯首次將一枚改裝的陸基戰術彈道飛彈從潛艇上發射成功。隨後，蘇聯研製成功SS─N─4型潛地彈道飛彈，它的射程650公里，戰鬥部為100萬噸級核彈頭。

空地飛彈

洲際彈道飛彈

世界上第一枚潛射洲際彈道飛彈是蘇聯於70年代研製成功的SS─N─8II型彈道飛彈，它的射程為9100公里，核彈頭當量為100萬噸TNT。

地空飛彈

世界上最早的地空飛彈，是德國在第二次大戰後期研製的 “萊茵女兒”、 “龍膽草”、 “蝴蝶”、 “瀑布”、 等飛彈，但均未投入使用。戰後，美、蘇、英等國在德國技術成果的基礎上，於50年代後研製出第一代實用地空飛彈。1958年10月7日，中國人民解放軍空軍地空飛彈部隊在華北地區用地空飛彈一舉擊落了台灣國民黨空軍的美制RB─58D型高空偵察機。這是世界上首次用地空飛彈實戰擊落敵機。

單兵防空飛彈

世界上第一種單兵肩射防空飛彈是美國的 “紅眼”式。它於1962年首次發射，1966年裝備部隊。它長僅1.22米，重8.17公斤，一個人扛在肩上即可操作發射。它採用光學瞄準，紅外線跟蹤制導，主要用於對付低空飛行目標。

空空飛彈

世界上最早的空空飛彈是德國1944年4月研製出的X─4型有線制導空空飛彈，但它未及投入使用德國就戰敗了。美國的“響尾蛇”AIM─9B空空飛彈於1953年首次發射試驗成功。它是世界上第一種被動式紅外線制導空空飛彈。世界首例空空飛彈戰果出現在新中國人民空軍與龜縮在台灣的國民黨空軍之間的空戰中，人民空軍有飛機與飛行員犧牲，但後來的國共空戰甚至與美軍直接空戰中美制空對空飛彈也有沒命中目標而墮海的響尾蛇飛彈被新中國繳獲，使得紅外製導的空對空飛彈技術被社會主義東方陣營所掌握，紅色戰機獲得了新的武器。

反坦克飛彈

滑翔炸彈

雖然前面提到最早的制導炸彈是納粹德國的HS-293，但是美軍對此類特殊武器也早有了濃厚興趣。美國陸軍和海軍自1940年起都啟動了制導武器研發計畫，比如“炸彈滑翔器”(BG)系列、“滑翔炸彈”(GB)和“垂直炸彈”(VB)系統等等。美軍的“滑翔炸彈”類似於德軍的Hs-293A制導炸彈，初期研製於1940年至1941年即已展開。1944年初，美陸航第八航空隊曾在轟炸德國科隆時少量試用。其後期型還使用了紅外製導、主動雷達尋的和電視成像等多種制導方式。與“滑翔炸彈”相比，美軍的“垂直炸彈”系統的技術更為成熟。該型制導炸彈的研發早在1942年即已開始，它非常類似於德軍的弗里茨-X炸彈。其基本結構是在一枚M-44 450公斤標準航彈上加裝陀螺穩定系統的尾翼組件、一副活動舵面和曳光指示劑。由於這種炸彈只能左右調整方位，所以又被稱為阿松(AZON)炸彈(azimuth only的縮略語)。不過這種後來被美國人自稱為“靈巧炸彈之父”的阿松炸彈在當時很不受歡迎，原因是這種炸彈不能“發射後不用管”，操作員必須控制炸彈炸中目標方可允許載機擺脫敵軍防空火力。對於這種增加風險的貨色，轟炸機部隊自然興趣不大。最後在納粹V-1飛彈的壓力下，杜立特將軍指揮的美軍第8航空隊採用了一種使用阿松炸彈現成的制導系統，搖控裝滿炸藥的轟炸機去攻擊V彈發射陣地的方案，將B-17改裝成BQ-7遙控自殺式轟炸機，由另一架同樣是B-17或B-24改裝的控制機CQ-4遙控進行自殺性攻擊。但這個命名為“阿弗洛狄特”行動（靠，阿弗洛狄特是愛神維納斯的希臘名啊）最終失敗了，阿松炸彈的制導系統被證明是不可靠的，當時美軍還準備在太平洋使用B－24D改裝的BQ-8，控制機計畫使用PV-1圖文轟炸機或B-24，但還再需要一架B-17作信號中繼機，可見這種遠距離中繼制導當時已經在醞釀當中，但是阿松炸彈的制導如此不可靠讓美軍失去了繼續發展的信心，轉而等待國內已經研製出更可靠的卡斯托爾(Castor)制導系統。不過戰爭沒有給予美國人更多的機會。

空地飛彈

空地飛彈最初是航空火箭與航空制導炸彈相結合而誕生的。德國首先研製出世界第一枚空地飛彈，它的主要設計者是赫伯特·A·華格納博士。1940年7月，華格納等人在SC─500型普通炸彈的基礎上，研製了裝有彈翼、尾翼、指令傳輸線和制導裝置的HS─283A─0，它可看作是最早的空地飛彈，於1940年12月7日發射試驗成功。1943年7月無線電遙控的HS─293A─1型飛彈研製成功。8月27日，德國飛機發射HS─293A─1擊沉了美國 “白鷺”號護衛艦，這是世界上首次用飛彈擊沉敵艦，它也是最早的空對艦飛彈。

雷射制導炮彈

反雷達飛彈

世界第一種反雷達飛彈是美國的AGM-45A“百舌鳥”飛彈，它於1963年研製成功。此後，蘇、美、英、法等國也研製成功反雷達飛彈。在越南戰爭、中東戰爭和海灣戰爭中，反雷達飛彈都取得出色戰果。

艦艇飛彈

世界上最早的艦艇飛彈是蘇聯於50年代中期裝備軍隊的SS─N─1型飛彈，這其實是一種水面使用的巡航飛彈，它的打擊目標是大型艦艦，戰鬥部裝藥量很大，可攜帶常規彈頭或核彈頭，核彈頭當量為1000噸級，主要用於攻擊航空母艦等大型水上目標。但大多數艦艦飛彈是中小型的。1967年10月21日，埃及使用 “蚊子”級飛彈快艇發射蘇制SS─N─2 “冥河”式艦艦飛彈，擊沉了以色列 “埃特拉”號驅逐艦。這是艦艦飛彈擊沉敵艦的首次戰例。

反坦克飛彈

反坦克飛彈，1943年，納粹德國陸軍為了抵擋蘇聯紅軍軍強大的坦克優勢，在空軍X─4型有線制導空空飛彈方案的基礎上，研製了專門打坦克的X─7型飛彈。1944年9月，X─7基本研製成功，但未及投入使用就戰敗投降了。1946年，法國的諾德─阿維什公司開始研製反坦克飛彈，1953年前後研製成功SS─10型反坦克飛彈，並在1956年的阿爾利亞戰場上使用。SS─10型是世界上最早裝備部隊，最早實戰使用的反坦克飛彈。

制導炮彈

第一種制導炮彈是美國M712式銅斑蛇155毫米口徑炮彈，採用半主動雷射末制導。制導裝置主要由尋的頭、信號處理模組、控制機構等組成。尋的頭是炮彈的“眼睛”，當炮彈飛臨目標的上空時，會自動尋找要攻擊的目標，老式的尋的頭結構與早期的紅外空空飛彈類似，採用圓錐掃描來測量目標與炮彈目線的偏差，但是這種方式精度難以進一步提高。現採用焦平面CCD元件，而只對目標的反射光斑閃爍頻率回響來確定飛彈目線與目標的運動偏差關係，因為雷射光斑強度大，光學特徵突出，這就無須使用空空飛彈那樣的圖象識別技術，只要盯住那個光斑，就能達到很高的命中精度。彈上信號處理模組把飛行中與目標的方向偏差以及動態運動關係計算出來，計算的誤差信號輸入控制機構，以便進行修正飛行；控制機構接受誤差信號來控制舵機修正偏差，使炮彈準確的跟蹤並擊中目標。當前方觀察所發現目標時，用雷射進行指示，測距機測定距離(測距機的最大測試距離為5000米)，觀察員將有關的方位、距離、目標信息和雷射編碼數據用無線電報告給指揮所；指揮所經過計算，將射擊諸元下達給炮陣地；炮手取出彈丸艙、制導艙，同時裝定好引信、編碼、調節定時器等，然後將其對接好，擰下保護帽，瞄準、裝填、發射。發射後，彈丸飛出炮口約20米距離時，尾部的4片穩定翼自動展開。彈丸藉助尾翼低速旋轉，繼續向前飛行。此為無控飛行段。

當飛到彈道頂點時，飛彈開始低頭，尋的頭向下角度能接收到目標區的雷射照射器打在目標上以一定頻率閃動的光斑。控制艙內的慣性陀螺解鎖，輸出飛彈姿態信號。控制器根據陀螺儀輸出信號操縱舵面調整彈丸的飛行姿態。此為慣性制導段。當彈丸飛到距離目標約3000米時，炮彈捕捉到的信號非常根據目標反射光斑的相對位置，採用比例導引方式。所謂比例導引方式即由雷射導引頭測定彈目線角速度和各方向上偏移的加速度，然後給出彈目線和導引頭光軸間的誤差角成比例的控制信號，由導引頭的校正線圈產生校正力距實現制導。比例制導的信號正比於彈目線角速度。同時，觀察員用雷射目標指示器發射編碼雷射照射目標。彈上的導引頭搜尋並接收到目標反射的信號以後，以比例制導的方式進行鎖定，將炮彈導入正對光斑俯衝，擊中目標上的光斑，自然也就擊中了目標。

雷射導炮彈

馬丁·瑪麗埃塔公司(Martin Marietta)於70年代初開始秘密研製末制導炮彈，1977年12月9日，在白沙靶場進行試驗，從接近最大射程處射來的飛彈，擊中了一輛作為靶標的報廢M-47坦克。炮彈命中炮塔左側上方，爆炸將車內設施一掃而光。艙蓋被掀掉，車內零部件從艙口飛出衝上天空。美國軍方對試驗效果非常滿意，於80年代初將該彈定型生產並裝備部隊，取名為“銅斑蛇”(Copperhead)。“銅斑蛇”炮彈由155毫米榴彈炮發射，採用雷射半主動尋的制導方式，是世界上最早的末制導炮彈，主要用於攻擊集群坦克或裝甲目標。全套武器系統由火炮、制導炮彈和雷射指示器等組成。炮彈全長1.372米，彈徑155毫米，彈重62千克，戰鬥部為6.4千克。最大射程20千米，最小射程4千米，最大飛行速度每秒600米。全彈分為導引段、彈頭段與控制段，控制段前後各有彈翼，可穩定彈體旋轉(6~18轉/秒)，並提供側向機動效果。炮彈發射後，彈翼會以後掠20度自動彈出，彈道前段與普通炮彈一樣靠慣性飛行。在雷射指示器的作用下，炮彈前部的雷射導引頭接受從目標反射的雷射信號，導引炮彈準確飛向攻擊的目標。該制導炮彈命中機率達80%以上。北約的一個155毫米榴彈炮連裝備有六門炮，用“銅斑蛇”炮彈以每分鐘6發的正常射速進行齊射時，能在4分鐘內消滅將近一個裝甲團的所有裝甲車輛。如果用普通榴彈，即便數個炮兵連以火力急襲，也難以阻止同樣規模的裝甲部隊。北約的將軍稱一枚銅斑蛇的威力比一輛坦克還要大（至少從口徑上的確如此）。

雷射制導炮彈

在美國研發部署銅斑蛇雷射制導炮彈的同時，前蘇聯也絲毫沒有怠慢，KPT設計局幾乎在同一時期也著手研製。在吸取美國經驗的基礎上，於80年代中期生產並裝備了“紅土地”(Krasnopol)。由152毫米火炮發射，彈長1300毫米；彈重50千克，其中戰鬥部重20.5千克；射程22千米，命中機率達90%，對坦克目標的雷射照射距離5千米以內，照射持續時間6~15秒。由於蘇聯的152毫米炮射程普遍小於北約的155毫米炮，因此，蘇聯在設計“紅土地”時，炮彈採用火箭增程以超越北約炮兵射程。由於增加了增程火箭發動機該炮彈長度大，在運輸和儲存時分為兩部分。一部分為戰鬥部、助推發動機和穩定尾翼；另一部分是控制裝置，發射前將兩部分組裝在一起。“紅土地”雖然比“銅斑蛇”射程遠，重量卻輕10%，而且還可以掠飛攻頂。1993年和1995年的發射試驗，僅20發炮彈就擊毀19輛T-72坦克。使用“紅土地”作戰時，在前沿部署攜帶電台觀察員，觀察員搜尋5千米範圍內的目標，因為雷射指示器/測距機作用距離最大只有5千米。發現目標後用無線電台通知射擊陣地。炮手向目標作間接瞄準，將炮彈射向目標區。後方炮兵開火時，有同步器啟動雷射目標指示器照射目標。在末制導段，彈上導引頭的坐標器探測和不斷跟蹤從目標反射的雷射編碼信號，自動導向目標。 ”“紅土地”炮彈在與目標交會的瞬間，制導炮彈會向光斑的前方機動，使命中點在雷射束照射中心的上方，這種方式使得照射雷射束無須直接照射在命中區上，免得被對方發現。一發152毫米炮彈落在1米外對於殺傷力不會有任何影響。由於在制導系統中考慮了超前偏移，當制導炮彈在接近目標時，由低伸彈道轉為俯衝彈道以30度~40度的落角攻擊目標，觸發引信引爆戰鬥部將其摧毀。

末制導炮彈

“銅斑蛇”和“紅土地”作為世界上最早的末制導炮彈，都具有很好的作戰性能。“銅斑蛇”末制導炮彈能對17千米內的任何目標進行準確打擊，其射彈散布偏差僅有0.4-0.9米。“紅土地”亦不遜色，1999年6月瑞典FH-77B火炮發射了3發“紅土地”炮彈，擊中了三個不同距離上的目標，使得“紅土地”聲名大震。但是從性能和作戰使用等方面來看，“紅土地”略勝“銅斑蛇”一籌。“紅土地” 制導炮彈也隨坦克炮射飛彈一起提供出口，中國也曾經購買裝備了相當數量的“紅土地”炮彈用於152毫米與155毫米火炮，大大提高了我軍炮兵的戰鬥力，也為我軍的技術發展體系提供了一個新的坐標。

成本