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可高空投放的新型低成本风修正子母炸弹

http://jczs.sina.com.cn 2004年05月08日 09:33 《国际航空》杂志社

  风修正子母炸弹(WCMD)与联合直接攻击弹(JDAM)、联合防区外发射武器(JSOW)及联合防区外空地导弹(JASSM)一起,同属新一代精确制导弹药。在今年的伊拉克战争中,风修正子母炸弹在战争中发挥了作用

  在今年的伊拉克战争中,美军曾使用风修正子母炸弹(WCMD)攻击伊军的地面坦克群。据统计,在这场战争中,美军共投放了88颗CBU-105及818颗CBU-103,它们都是加装了风修正制导组件的新型制导炸弹。

  另外,美空军还为伊拉克战争专门研制了一种称为CBU-107的制导炸弹,它是另一种装有风修正制导组件的新型战术子母弹,内装3700根钨制金属穿透杆,专门用来攻击没有防护的软目标。因金属杆中没有装填炸药,可以减少人口稠密地区的附带损伤。若用它来攻击生化武器,还可避免将这些有毒物质抛撒到大气中。这种被称为"被动攻击武器"的新武器,在伊战中得到了首次应用,挂弹飞机包括F-16、F-15E和B-52H。

  实际上,这种武器的最初设想应追溯到十几年前的海湾战争之后。当时美空军装备综合效应弹药(CEM)的飞机通常需要从低高度发射,由于遭遇到伊拉克防空炮火和导弹的威胁,飞机被迫处于中高度和高高度,使子母弹的圆概率误差(CEP)值由于风和弹道误差的影响而加大,从而也减少了任务计划规定的杀伤概率。战争结束后的第二年即1992年,在一项空军弹药评审报告中,军方提出它们迫切需要改进现有的战术弹药子母弹(TMD)。其总的设想是,通过将一套装置加装到TMD上,使该武器在飞行中可以进行小的修正,从而当它从中/高度发射提高到高高度发射时可以不损失投放精度。

  项目发展回顾

  实战表明,来自中/高空、采用精确制导弹药的空中打击是改进生存率和增大目标覆盖的最有效方式。但采用标准的战术弹药子母弹(TMD)时,为保证投放精度,必须采取低空投放。例如,CBU-97传感器引爆武器(SFW)最好是在低空做水平飞行,或以460千米/小时~110千米/小时速度做小角度俯冲,这很易使载机遭受敌方防空火力的威胁。为有助于从较远的防区外实施精确的中/高空投放,于是美空军于1994年启动了"风修正子母炸弹"(WCMD)计划。与此同时,航空工业部门也做出预测,认为加装这种装置后,将使从12000米高空投放的武器效率相当于目前低高度投放时的80%~90%。

  所谓WCMD,就是将惯性制导组件和气动控制组件作为一个尾翼装置加到标准的TMD上,用于克服风的影响,消除发射误差和弹道误差,提高中/高空武器的投放精度。WCMD包括惯性测量装置(IMU)、风力评估和补偿软件、投放前用来接收目标数据的处理器,以及飞行中弹出的可活动的尾翼叶片等,并可从飞机上获得GPS数据。当载机从一万米以上高空投放武器时,武器制导精度可达26米,这个精度对投放子母弹药已足够了。

  解决方案

   用作集束武器的尾翼装置

  WCMD是一种便宜的尾翼装置,它能把美空军现有的战术集束炸弹转换为自主的、全天候的和全高度的武器。这些战术集束炸弹主要包括以下3种:综合效应弹药(CEM)CBU-87、传感器引爆武器(SFW)CBU-97和"吉它"空投地雷(GATOR)CBU-89,加装WCMD后的新名称分别为CBU-103、CBU-105和CBU-104。

   从表1中可见,带制导的TMD(即WCMD)与不带制导的TMD相比,在综合精度方面前者比后者提高了3.5~4倍。

  通过海湾战争美空军认识到,从高空投放武器,是今后的主流,而风会造成武器脱靶,也就是说,需要对不可预测的风误差和弹道误差进行修正。为此,空军选择了惯性测量装置。整个WCMD中,除IMU和上文提到的一些装置外,还有一种称为弹翼锁定机构的选用装置,主要用来解决武器投放后一段时间内保持弹翼的位置,是防止弹翼颤振的装置。WCMD作为一个附加装置,被放置在炸弹尾翼的底部。压舱物将放在头部以保持子母弹的重心不变。

   一次投放打击多个目标

  目标位置通常由雷达、激光跟踪器或GPS坐标来确定,它们可以是弹体外的系统,也可是弹上系统。当飞机进入目标区后,飞行员把飞机采用的任务计划系统提供的标记重叠到目标上,然后投放武器。在下降过程中,武器的尾翼将修改它的飞行路径,并落在称为"期望的平均弹着点"的正确部位,以对敌方造成最大的破坏。

  例如,一架B-1B战略轰炸机可携带30颗独立瞄准的、带风修正的集束炸弹,它若从一架E-8"联合星"雷达监视飞机接收传递的GPS坐标,就可从7600米的最大高度上采用1200个子弹药,沿一条3.8千米长的路段进行攻击。

  目前的计划是:B-1B携带30个子母弹(含1200个子弹药),B-2携带16个子母弹(含640个子弹药),B-52H可望在翼下加挂16个子母弹。

  应用及发展

  首先,WCMD可被用来释放碳纤维材料做的线轴,以便短时间中断地面电站系统的工作。早在1999年爆发的波黑战争中,美空军F-117隐形战斗机就曾投放过这种如头发丝般细的导电材料丝的战术集束弹,这种炸弹被称为CBU-102,其内被充以BLU-114子弹药,携带此弹的F-117飞机必须在3000米以下高度投弹,才能保证所需的投放精度。现在有了WCMD,飞机可在距高炮射程很远的9000米以上高度进行投放。

  另一种是小型杀伤力的子弹药,设计这种弹药的目的是扎破和损坏贮存的化学武器,而无需爆破,以减少有毒物质的扩散。据报道,今年的伊拉克战争中美军投放了2颗这种武器。

   增程型WCMD(WCMD-ER)正在研制中

  为了对付未来敌人可能拥有的更为广泛的综合防空系统,CBU子母弹增加了防区外投放能力,WCMD-ER就是为此目的开发的。此外,它还可为瞄准提供更多的灵活性。基本型WCMD的射程约为13千米,而WCMD-ER的射程可高达65千米,这主要取决于投放高度。今年年初,美空军将一项价值4100万美元的合同授予开发商,WCMD-ER研制工作正式开始。

  WCMD-ER计划是将基本型的WCMD同改进的制导(即带有抗干扰能力的GPS接收机)及可展开的弹翼组合在一起,而这种弹翼已被开发用于增程型JADM上。由于WCMD-ER既加装了GPS制导组件,又加装了"长射"弹翼,从而使其在增大射程的同时还提高了精度。这种弹将适用于多种攻击平台,还是B-52H将要实施的下一代灵巧武器装机综合计划的候选武器之一。它同时也是一种具有低成本和防区外投射特点的新型子母弹,并有望成为继JDAM-ER之后的另一种低成本弹药。同基本型的WCMD一样,WCMD-ER将适用于目前广泛使用的子母弹的范围。

  在为美空军提供一种防区外子弹药投放能力方面,WCMD-ER将取代JSOW-B。美空军目前采购的所有JSOW均为A型(可携带BLU-97综合效应小炸弹),但美空军正在考虑终止它原采购3114套JSOW-B的计划,并准备将这部分资金转用来开发WCMD-ER。

  首批WCMD-ER成套设备预定于2006年底开始交付,到2012财年,空军总共将采购7500套WCMD-ER,它们将主要装于CBU-87综合效应弹药和CBU-97传感器引爆武器上。空军希望,通过加装这一新的制导组件,将能提高空军库存的12万颗CBU-87、CBU-89和CBU-97子母弹型武器的射程及精度,特别是在高空投放时的投放精度。

   WCMD将拥有GPS/INS制导

  WCMD最初设计的CEP值为26米,对于子母弹药来说,这个精度是足够的。但在2001年的阿富汗战争中,人们发现,当WCMD用于多山地形时,用来开启投放子弹药的近炸引信经常会出错,由此提出了对第二制导源的需求,这是一种可允许更精确开启引信的改进措施。

  目前的WCMD尾翼装置仅包含一套惯性制导系统,但当初设计WCMD时,就已经考虑到下一步改进GPS/INS制导的问题。目前,有关把GPS和WCMD组合的工作已作为WCMD-ER计划的一部分而在进行之中,后者的主要目的是为WCMD提供可展开的弹翼,从而允许它滑翔,并具有远距的防区外能力。

  2002年底,美空军将一项价值800万美元的初始合同授予了开发商,用来研究和开发怎样把GPS制导组合到WCMD尾翼中。当前的目标是开发一种GPS/INS联合制导的方案,它将于2004年春用到新生产的WCMD中,这一计划最终可能还包括对现有WCMD尾翼装置的改装。

  带有GPS/INS制导的WCMD在精度上非常类似于JDAM,JDAM的目前精度实际上优于它的设计值,即CEP≤13米。在批量生产情况下,一套WCMD装置的成本价不到1万美元,增加GPS制导能力后装置成本将有所提升。

  精确制导能力是未来武器的核心技术

  在CBU-87/89/97子母弹上安装尾翼装置,使之成风修正子母炸弹(WCMD),是一种低成本的方法,它使作战飞机能够全天候、全高度地精确投放集束弹药(包括空投地雷、集束炸弹和反装甲子弹药),这是改进库存武器性能的一种有效手段。

  从2001年底开始,WCMD逐步地被综合到美空军所有的攻击飞机和任务装订系统中。对作战飞机来说,这是一种可靠的和致命的武器系统。至2005年,美空军计划采购40000套尾翼装置,它可覆盖SFW、CEM和GATOR三种类型子弹药。目前,WCMD正处于全速率生产(FRP)阶段,全部生产任务将在2007年完成。据报道,WCMD已出现在国际市场上。

  这种风修正子母炸弹是下一代精确制导弹药的组成之一,其他还有联合直接攻击弹(JDAM)、联合防区外武器(JSOW)和联合空地防区外导弹(JASSM)。这四种武器的共同点是:通过加装带INS或GPS/INS制导的尾翼装置,使常规武器变成了精确制导武器。表2为这四种武器的简单比较。

  高度有效的精确制导武器正在现代战争中发挥越来越大的作用,当给常规武器加装制导装置后,就能使它们力量倍增,风修正子母炸弹就是其中一例。

  制导技术是精确制导武器的核心技术,惯性技术、GPS技术则是常规武器改造中最常采用的两种。随着惯性技术自身的发展和GPS技术抗干扰能力的提高,相信在未来的武器改进计划中,这两种技术将会得到更多的应用机会。

  最后需要强调的一点是,迄今为止,还没有看到一种纯粹依靠GPS制导的武器。在所有的精确制导武器中,制导系统都是以惯性技术为基础的。(摘自:国际航空2003第12期/总第490期)

  相关专题:国际航空


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