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小鬼當家——美軍最新機載小型精確制導彈藥

編者按:為了對抗對美國國家利益與安全造成最大威脅的非常規性質的對手(恐怖組織),同時減少對平民目標不必要的附帶損傷,多個美國軍火廠商致力於針對上述目標的小型、輕量並廉價的精確制導武器。這些新型武器的特點主要體現在其維持高精度和靈活性的同時,大幅度提高了降低附帶損傷這一要求在各種指標之中的優先等級,並將降低整體費用作為研製中的最主要的目標之一,同時強調多兵種、多平台的兼容性。

「手術刀」小型激光制導炸彈

「手術刀」是從美軍為「鋪路」2激光制導炸彈開發的E-LGTR訓練彈改進而來的,其發展過程反映出了美軍作戰需求牽引裝備發展的基本思路。

美軍在越南戰場上發明「鋪路」炸彈後,很快就推出了技術更先進的改進型「鋪路」2。「鋪路」2更換了簡單、廉價的導引頭,並使用了可摺疊的彈出式彈翼,可以更方便地裝載到飛機上。根據炸彈級別,「鋪路」2被分為500磅(227千克)的GBU-12、1000磅(454千克)的GBU-16和2000磅(908千克)的GBU-10。這些炸彈廣泛應用於此後的多次戰爭。

正是由於這種廣泛應用,美軍很快意識到飛行員對這種武器的應用訓練是任務完成的關鍵。由於「鋪路」2這種激光制導炸彈需要投放飛機上的武器官或相鄰飛機上的飛行員,甚至地面特種部隊人員在炸彈與飛機分離飛向目標的過程中,始終用激光指示器照射目標,因此需要對飛行員等機組人員進行專門的投放訓練,為此,美國空軍在上世紀80年代提出開發「鋪路」2訓練彈,稱為「激光制導訓練彈」(LGTR)。

雖然「激光制導訓練彈」與「鋪路」炸彈同為「彈」,但在英文中的意義有較大差別。LGTR中代表「彈」之意的R為「Round」的縮寫,一般是指「彈丸」、「彈頭」。「鋪路」系列GBU中代表「彈」之意的B為「Bomb」的縮寫,一般是指「炸彈」,可見美軍設計方案中,LGTR無需爆炸,只是撞向目標,起指示撞擊點的作用。

從1990年起,洛馬公司開始進行LGTR的實際測試,並在1992年完成了所有「鋪路」2作戰飛行員的投放訓練。LGTR可以完全模仿「鋪路」2的投擲程序和空中飛行包線,而其成本遠遠低於「鋪路」2,這使美空軍飛行員不需要用有危險性的真正的「鋪路」2進行訓練,也不必擔心投擲訓練的費用。LGTR全長1.9米,直徑約10厘米,重40.37千克,與「鋪路」2一樣採用半主動激光制導方式,打擊精度為3米(CEP),可以應用在幾乎所有的「鋪路」2載機上,包括F/A-18、F-14、F-16、AV-8B、「幻影」F1、「幻影」2000和「美洲虎」等,美國海軍為提高這種訓練系統的性能,在2006年初再次責成洛·馬公司對LGTR進行技術改進,升級為E-IGTR,並在2006年11月交付海軍。E-LGTR對導引頭和飛行控制系統進行了改進,提高了射程,並增加了煙霧發生裝置,使飛行員投彈後在空中就可以判斷是否擊中目標。

LGTR和E-LGTR是目前全球唯一的「鋪路」2實彈訓練武器,被美軍譽為最經濟有效、精確的空地訓練系統,這種性價比很高的訓練彈很快得到廣泛歡迎,美國空軍、海軍和擁有「鋪路」2炸彈的國家都大量採購。1992年部署以來,洛馬公司已經向美軍和國際客戶銷售了超過5萬套組件正是由於這種處於「陪練」地位的訓練彈的良好「人緣」,使美軍在以後新的小型制導炸彈開發計劃中首先想到了它。

「手術刀」全長1.9米,直徑約10厘米,總重量45.5千克,採用動能或爆炸破片式殺傷戰鬥部,瞄準平台與E-LGTR完全兼容。

「手術刀」在外形上與其前身E-LGTR訓練彈基本一樣,只是總重量比E-LGTR重了約5千克,這部分重量主要是由於增加了破片殺傷戰鬥部。美空軍與波音公司為減少附帶損傷而開發的「小彈徑炸彈」(SDB)以前堪稱最小,為250磅(113千克),是「手術刀」的2.5倍,如果按級別,「手術刀」只能稱為100磅炸彈;SDB直徑為15厘米,為「手術刀」的1.5倍;SDB的裝葯約23千克,約是「手術刀」的5倍。「手術刀」無論外形,還是重量,均可以說是美軍現役空地制導炸彈中最小的。雖然「手術刀」方方面面比SDB要「迷你」很多,但其打擊效果卻絲毫不「迷你」。SDB之所以採用250磅設計,並不是美國空軍不想再小,而是因為空軍一開始就將其設計為GPS制導、一般來說,GPS制導武器的打擊精度為5-10米,激光制導武器可以達到3-5米,比GPS制導武器小近1倍。按照彈藥威力與精度的關係,精度如果提高1倍,威力往往可以提高8-10倍。這麼一來,「手術刀」對目標的破壞力相當於40多千克的裝葯,比SDB還要多約1倍,而由於打擊精確,其威力又不會散布太大範圍,因此保證了附帶損傷最小的初衷。

由於「手術刀」從「鋪路」2的訓練彈開發而來,它與現役「鋪路」2的制導裝置和使用方法基本一樣。「手術刀」上的激光制導組件由計算機控制組件(前端制導系統)和氣動翼組件(包括安裝在炸彈尾部的飛行穩定尾翼)組成。炸彈投放時由投放飛機或相鄰飛機,或者地面人員使用激光指示器照射目標,炸彈前端制導系統中的激光搜索器始終瞄準目標上的激光斑點,操縱炸彈的彈翼滑翔飛向目標,「手術刀」採用了與「鋪路」2完全一樣的激光指示器「鋪路刀」。為提高打擊精度,海軍與洛馬公司還為「手術刀」增加了新的線性搜索器,可以在較惡劣的氣象條件下,穩定地鎖定激光照射點,這使「手術刀」從其前身E-LGTR訓練彈的3米精度(CEP)提高到了2米,而美空軍對附加激光制導方式的第二階段250磅「小彈徑炸彈」的精度要求也只有3米。可見,「手術刀」達到了同類激光制導武器的精度極限,已經成為美軍打擊精度最高的精確制導武器。

可打擊地面機動目標激光制導炸彈與GPS制導炸彈同為滑翔炸彈,除由於機理不同造成打擊精度略有差別外,它們對目標打擊的實時性也略有差別。GPS制導炸彈一般在投放前要裝定目標坐標,投放後無法再改變目標點信息,因此目標區上空的雲層和煙霧等干擾都無法對其造成影響。激光制導炸彈要不斷搜索激光照射點,因此其目標點信息得到了不斷更新,具有一定實時性,這也使其打擊地面機動目標成為可能。也就是說,只要激光指示器始終照射地面機動目標,激光制導炸彈就可能不斷修正飛行軌跡,在一定範圍內調整目標打擊點。海灣戰爭中,美軍曾用「鋪路」2激光制導炸彈轟炸了一架在低空逃竄的伊拉克直升機。但由於以前的激光制導炸彈重量較大,利用空氣動力改變線路較為困難,因此地面機動目標都不是其典型的打擊目標。「手術刀」因重量較小、長度相對長,為其利用空氣動力減小轉彎半徑,進行空中機動帶來了方便,因此洛馬公司將坦克、導彈發射架等地面機動目標列入了「手術刀」炸彈的標準目標範圍。

由於美軍地面部隊對空中力量的依賴,使近距離空中火力支援成為空中力量在戰場上的主要任務。在城市戰或敵我短兵相接的情況下,強大的空中火力往往造成平民和己方的傷亡,這已經成為制約空中力量戰場使用的一個重要因素。2006年7月,美國中央司令部空軍戰術評估專家組在巴林調查美、英和澳大利亞空軍使用情況時,英軍飛行員抱怨他們無法為地面提供空中火力支援,因為他們的「狂風」GR.4戰機只能投放1000磅(454千克)的「鋪路」2炸彈,其爆炸範圍在城市裡遠遠大於他們要打擊的目標,很可能造成周圍人員的傷亡。駐「羅斯福」號航母上的美軍第8飛行聯隊飛行員也稱,他們裝備的F/A-18和F-14也只能投放500磅的GBU-12激光制導炸彈和GBU-38「聯合直接攻擊彈藥」(JDAM),同樣的附帶損傷問題使他們數次不得不撤消城市地區的空中支援作戰任務。而「手術刀」在設計中充分考慮到了這需求,它的精度達到2米,而且裝葯不到5千克,在開闊地的破壞只有不到10米方圓,而在城市戰中,爆炸威力一般會控制在建築物以內,在不直接命中牆體的情況下,致死威力不會波及到隔壁,因此它可有效地控制殺傷範圍,使戰場附帶損傷最小,擴大了空中力量的應用範圍。

AGM-176「格里芬」導彈

美國軍火商中最為著名的導彈與電子系統承包商——雷神公司也不甘人後,在其制導武器家族中增加了一個新品種,即AGM-176「格里芬」(也有稱「獅鷲」)小型多用途導彈。

「格里芬」導彈家族最初由雷神公司自費研製,最初名為「射手」,而AGM-176這一軍方編號,是在2008年「格里芬」導彈被美國軍方看中,並正式採購時獲得的。該武器的研製過程代表了美國軍火市場上近期較為流行的一種新型商業模式,即由製造商承擔研製初始費用和相關的風險,軍方和政府無需過早的進行投入。

研製伊始,雷神公司基於對美軍具體需求的分析,認定如能發展一種廉價的、低附帶損傷的輕型精確制導戰術導彈,將大有作為。為了降低成本和研製難度,研發團隊借用了該公司若干武器的關鍵技術和器件。其中最主要的「參照」對象是AIM-9X型「響尾蛇」空空導彈和「標槍」反坦克導彈。2009年6月,美軍正式與雷神公司簽訂了價值1450萬美元的合同,採購「格里芬」導彈及相關服務。這使得該導彈在與其它類似武器系統的競爭中佔得了先機。在美軍選中「格里芬」導彈的同年,雷神公司就已順利批量生產、交付該型導彈,迄今已交付超過2000枚導彈。

以美軍MQ-9「死神」無人機為例,它的典型武器配置方案包括6枚精確制導空地武器,常見配置為兩枚半主動激光制導炸彈,加4枚AGM-114「地獄火」空地導彈。而目前美軍最主要的作戰目標就是零散的武裝人員。「格里芬」導彈的重量只有「地獄火」導彈的一半,體積也小巧多了,使得作戰飛機一次可以攜帶更多的武器,更適於對付零散人員。在2010年,負責研製生產「捕食者」和「死神」作戰無人機的通用原子公司獲得了相關合同,為這些型號的無人機整合了「格里芬」導彈。

「格里芬」的另一個優點體現在降低附帶損傷方面。「格里芬」因為重量和體積有限,其殺傷力也相對較小,恰恰提供了足以殺傷典型目標的相應殺傷力,而又有效的降低了附帶損傷。假如「格里芬」導彈能夠早幾年服役,美國作戰無人機在近十年里引發的爭議也許會少一些。自9·11事件發生後,僅計算美國中情局在巴基斯坦(中情局無人機的主戰場是巴基斯坦與阿富汗接壤的地區)造成的空襲死亡數字,就超過2000人。「格里芬」將會對減少附帶損傷產生積極作用。

「格里芬」導彈家族的制導方式為全球定位系統與慣性制導(GPS/INS),並配以半主動激光制導。GPS/INS為導彈提供了完善的全天候和惡劣氣象條件作戰能力,這一制導方式在「聯合直接攻擊彈藥」(JDAM)等武器上經受了實戰考研。而半主動激光制導方式提供了完美的末端命中精度。雖然雷神公司並未公布準確的精度數據,但預計精度可輕鬆的達到1米以內。假如因為天氣或其它因素,無法使用半主動激光制導方式,僅憑GPS與慣導方式,精度預計仍能夠接近甚至低於1米。

這種將三種制導方式融合在一個導彈上的作法,為導彈的實戰使用提供了很大的便利。即便在美軍裝備序列中,也僅有少量幾種新型武器採用了這一模式。在實戰中,操作人員可以控制導彈僅使用全球定位系統、慣性制導方式,也可以僅使用半主動激光制導方式。同時,「格里芬」導彈的引信擁有三種在發射前可有操作人員選定的工作方式,包括了觸發、延時和定高起爆方式。這分別對應攻擊軟目標或硬目標的不同需求。雷神公司宣稱上述靈活組合,是目前類似的武器系統所不具備的。

目前,AGM-176「格里芬」導彈家族包括兩個型號,第一個型號是AGM-176A空對地型。該彈是專為C-130「大力神」運輸機家族中的特種作戰型號而設計的,目前主要的使用機型為KC-130J型。美國海軍陸戰隊的KC-130J已在實戰中發射了逾百枚「格里芬A」導彈。其它載機平台包括,KC-130J「收穫鷹」特種作戰飛機、MC-130W「攻擊長矛」特種作戰飛機。

為了將C-130系列飛機攜帶、發射「格里芬A」的設備複雜程度降至最低,雷神公司發展了一種10管模塊化導彈發射器,共計10枚「格里芬A」空對地型導彈被分別裝入兩層、每層各5具的發射管內。除10具發射管外,該模塊化發射器還配備了檢測、環境控制、目標數據傳輸、發射控制等完整的一系列設備,儼然自成一體,因此該模塊化發射器與C-130運輸機之間只需要最為必要的一些數據或電力介面,即可滿足其運輸和作戰的所有需要。模塊化發射器安裝或者運輸時,可以像常見的航空貨運托盤那樣,直接沿著尾部跳板門上的滾動滑道送入機內貨艙。發射器送入貨艙後,以與普通航空貨物托盤相同的方式緊固在貨艙地板上。發射前,跳板門打開,機上火控系統為發射器中的導彈裝入目標座標數據,導彈準備完成後,彈射出艙,從飛機尾門離開機身,在空中完成發動機點火,自行進行修正轉彎,飛向目標。「格里芬A」的模塊化發射器進一步優化了長期存在的載機與導彈武器之間的介面問題,不再要求複雜的特製導彈掛載、發射設備,是一個較為重要的創新。

此外,「格里芬A」具備的彈射出艙後自行向目標位置轉向飛行的能力,使得特種作戰型號運輸機在實施導彈攻擊時無需與目標構成特定的直線瞄準關係。只要載機為導彈裝入目標座標數據,即使飛機不指向目標方向也可以發射導彈進行攻擊。這顯然大幅度簡化了實施攻擊的過程,也顯著降低了載機本身的暴露時間,提高了生存能力。

SDB小直徑炸彈

由於隱身飛機強調機內掛載武器,武器的輕小十分重要。另外,制導武器精度越來越高,只需要很小的威力就可以達到有效殺傷,還避免政治上很有害的附帶殺傷。在2003年入侵伊拉克的作戰中,美國空軍和海軍沒有225公斤以下的炸彈,用於城鎮作戰威力過大。美國海軍為了避免過度威力造成的附加殺傷,特意用混凝土填充的「寶石路」激光制導炸彈,靠重量和動能摧毀目標,但不造成附加殺傷。但GBU-39「小直徑炸彈」(簡稱SDB)才是正解。

130公斤的SDB重量輕,直徑小,戰鬥部只有23公斤。SDB具有GPS加慣性制導,圓公算誤差5-8米,如果使用差分GPS還可以進一步提高精度。SDB還有可以摺疊的菱形彈翼,具有優秀的滑翔能力,典型射程65公里,但由F-22以1.5馬赫在高空投放的話,射程可達110公里。SDB儘管重量較小,但穿透能力不弱,在試驗中穿透2.4米厚的鋼筋混凝土頂蓋,相當於傳統的910公斤BLU-109炸彈的威力。

第一代SDB在2006年開始部署,第二代SDB正在研製,軍用代號也改為GBU-53。SDB II的基本尺寸不變,改用簡單的彈出式後掠彈翼。SDB II將具有數據鏈,數據速率達到每分鐘38個猝發信息,可以在投放之後實時更新目標坐標,或者從彈上發回最後命中點的信息,用於戰果核實。數據鏈還容許投彈飛機脫離,由其他平台(其他飛機、地面控制)接管更新目標坐標,甚至指令自毀。

SDB II還具有激光半主動、主動毫米波和非製冷紅外成像制導。激光的精度高,但容易受到氣候影響;毫米波不受氣候影響,對金屬和移動物體特別敏感,適合打擊裝甲集群,但識別目標能力較差;紅外可以晝夜使用,對有生力量特別敏感,精度、抗氣候影響能力居中。增加了激光、毫米波、紅外製導不僅克服了GPS受干擾或者信號丟失問題,還可以攻擊機動目標,或者把三種導引頭的信息綜合判別,達到一定的自主目標識別和確認能力。更重要的是,SDB II具有足夠的機動性和智能,可以在飛機已經飛臨上空時投彈,自動繞飛一圈然後命中正下方的目標。說起來,這是早期制導炸彈的一個短板。

制導炸彈一般都具有一定的滑翔能力以增加射程,降低發射平台暴露於敵人防空火力的危險。但早期制導炸彈的機動能力有限,如果飛機飛過了頭,或者已經到達目標上空,需要繞飛一圈,重新進入,在遠方投彈。這不僅增加不必要的風險,也延誤了時間。在伊拉克和阿富汗戰場上,防空威脅基本不存在,但及時投彈和命中對地面上等待火力支援的士兵至關重要,所以SDB II的這個能力十分重要。SDB II的戰鬥部為成形穿甲、高爆、破片綜合型,可以有效地對付從主戰坦克到無防護單兵的各種目標。

SDB最大的特點當然是輕小。一架F-15E可以掛載28枚,一架F-22可以攜帶8枚另加兩枚AIM-120中程空空導彈,一架B-2則可以攜帶驚人的80枚。在二戰中,轟炸機的投彈只有不到一半落在目標周圍3公里半徑以內。如果轟炸重要軍工廠區的話,一架B-2可以代替二戰時代幾百架B-17。作為精確制導武器,SDB II的單價也還算低,定位在6-8萬美元,計劃總產量高達17000枚,其中美國空軍12000枚,美國海軍5000枚,外國訂單將使總數進一步增加。

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