产量最大、使用最广的精确制导武器

产量最大、使用最广的精确制导武器|激光制导炸弹

宝石路Ⅳ双模激光制导炸弹

越南战场|初露锋芒

越战期间,为抵御美国侵略,越南民主共和国(北越)通过“胡志明小道”向南方民族解放阵线输送物资和人员,河内以南约110千米处的颔龙(Ham Rung)大桥是必经之路,因该桥位于清化省,常被称为清化大桥。该桥横跨马江两岸,长500米、宽11米、大桥距离江面25米,桥面两侧是机动车道,中间是沟通马江两岸唯一的一条铁路。大桥架在一个巨大的钢筋混凝土中心桥墩上,桥墩直径约5米,大桥的墩台牢固地“锚定”在马江两岸的山坡上。该桥地理位置十分重要,1965年3月,美军就决定炸掉清化大桥,还将其列入“94个必须摧毁的目标”,位列第14位。遗憾的是自1965年4月3日发动第一次空袭,一直到1972年初,美国空军和海军总共对清化大桥发动了871架次空袭,损失了11架飞机,也未能炸毁这座关键桥梁。

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横跨马江两岸的清化大桥

长期以来,轰炸精度始终困扰着攻击机和轰炸机部队。二战期间,一个流行的说法是,装备有“诺顿”瞄准具的轰炸机可把炸弹从高空丢进一个腌肉桶里。现实中,这更可能是一个良好的愿望,1943年时轰炸机的平均投弹精度为1200英尺(约366米),战争末期,投弹精度也只是提高到1000英尺(约305米)。美军用于轰炸清化大桥的主要是无控炸弹和枚AGM-12“小斗犬”导弹,无控炸弹的精度较二战时并无明显进步,北越在马江两岸的密林里布置了百余门高炮,在异常神勇的高射炮兵和神出鬼没的米格战斗机面前,即便是“小斗犬”导弹,准头也难以保证。其实,空袭第一天,有部分“小斗犬”命中大桥,但要么着点不够理想,要么爆炸威力不足,未能摧毁大桥。

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顽强的清化大桥,虽然被炸伤,修修还能用

轰炸不成,美军甚至出动运输机在马江上游投放水雷,试图用漂雷炸毁桥梁,却依然没能得逞。美军还把一批新式武器被送往越南战场试验,其中就包括AGM-62“白星眼”电视制导炸弹。1967年3月12日,美国海军3架A-4E“天鹰”攻击机各携带1枚新型“白眼星”奔袭清化大桥,冒着地面防空火力先后投下导弹,飞机座舱显示屏上的清化大桥随即被白雾遮盖。后据侦察机侦查判定,3枚“白眼星”确实命中了目标,大桥受损但未完全坍塌,只需3天就能修复,美军对清化大桥仍旧无可奈何。之后,美国约翰逊政府受到国内反战情绪影响,被迫暂停轰炸北越境内目标,直到1972年美国与北越关于战俘的谈判破裂,华盛顿决定再次发动空袭,切断越南南北联系,迫使对手屈服,清化大桥再次被列为重点目标。

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1967年11月21日,从航母起飞的A-4天鹰攻击机,机翼外侧即小斗犬导弹

1972年4月27日,距离首次轰炸的7年之后,美国空军第8战术战斗机联队的F-4从泰国的乌汶出发,再次对清化大桥发动袭击,这次F-4D不仅携带了“白眼星”电视制导炸弹,还携带了世界上第一种激光制导炸弹GBU-10。由于当时天气状况不利于激光照射目标,美军战机只投放了“白眼星”,其中5枚击中大桥并造成损坏,但不严重。5月13日,14架F-4D携带GBU-10激光制导炸弹再次出击,AN/AVQ-9或AN/AVQ-26“铺路刀”吊舱为炸弹提供激光照射,这次攻击效果空前理想,甚至有炸弹命中同一位置,巨大的爆炸使西侧桥面脱离桥墩落入河中。1972年5月,河内附近还有一座跨越红河、著名的龙编大桥被美军投射的激光制导炸弹重创,直到1973年3月才修复通车。尝到甜头的美军开始大肆使用激光制导炸弹,统计显示越战期间,美军共投掷激光制导炸弹2.5万枚,炸毁重要目标1800个,激光制导炸弹可谓初露锋芒。

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海湾战争|充分展现价值

1991年1月17日凌晨,以美国为首的多国部队开始轰炸巴格达,拉开了海湾战争的序幕。美军投下的第一枚炸弹就是F-117A携带的GBU-27,准确摧毁了巴格达市中心的电话电报大楼。以美国为首的多国部队,投掷了6520吨激光制导炸弹,90%击中了目标;而同期投下的8万吨非制导炸弹,命中率只有25%。战争中美军使用激光制导炸弹取得了许多经典的战果,比如美军曾一次出动46架F-111F战斗轰炸机,每架携带4枚GBU-10(共184枚),创下了一次摧毁132辆坦克、装甲车辆的纪录。

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F-117在“沙漠风暴”首夜中投弹的情景

再比如F-15E可用“蓝盾”吊舱轻松发现隐藏在沙丘掩体中的坦克(夜间沙子降温的速度比金属装甲快),1个F-15E双机编队曾创下在30分钟内投放16枚GBU-12炸弹,摧毁16辆伊军坦克的记录。越战中精确制导武器的使用率很低,仅占弹药总量的0.2%;真正开始大规模使用精确制导武器的是海湾战争,这一数字上升到8%,开启了一个新的时代(小编都能想象出,90年代初,新的战争范式给我们的触动有多大)。科索沃战争中,这一数字上升到35%,阿富汗战争中,这一数字是60%。

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海湾战争中的F-111,每架携带4枚GBU-10

不管是越战中使用的GBU-10,还是海湾战争中使用的GBU-12,他们都属于“宝石路”系列,英文名是“Paveway”,又被译为“铺路”。“宝石路”是世界上产量最大的激光制导炸弹,至今已发展了3代,每代都有多种型号,具体如下。

  • 宝石路Ⅰ:GBU-10MB、GBU-11MB、GBU-12A/B;
  • 宝石路Ⅱ:GBU-10C/D/E/F/G/H/J、GBU-12D、GBU-16A/B;
  • 宝石路Ⅲ:GBU-22/B、GBU-24/B、GBU-24A/B、GBU-27/B、GBU-28MB等;
  • 宝石路Ⅳ:“宝石路”家族最新型号,由雷神系统(英国)有限公司和美国雷神导弹系统公司联合研制,由增强型宝石路Ⅱ发展而来,双模制导,使用大威力的侵彻型227千克级(500磅)MK82战斗部、高空起爆(height-of-burst)传感器、可编程引信、GPS抗干扰接收机、微机电空间系统惯性测量元件等技术。
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宝石路Ⅱ,最上面的展品是核心--激光制导组件

原理|并不复杂

激光制导炸弹原理并不复杂,各种型号在结构上基本相似,都是由Mk82、Mk83、Mk84或BLU-109、BLU-113等无控炸弹加装制导装置和稳定尾翼改造而成。激光制导炸弹,制导装置肯定与激光有关。实际上,激光制导还能进一步进行细分,如激光指令制导、激光驾束制导、半主动激光制导和主动激光制导;前两者属于遥控制导,后两者属于寻的制导。这几种激光制导方式与相应的雷达制导方式大同小异的,只不过寻的媒介从微波换成了激光。与四种激光制导方式对应的雷达制导方式分别是无线电指令制导、雷达波束制导、半主动雷达制导和主动雷达制导。在几种激光制导方式中,技术最成熟、使用最多的是半主动激光制导激光制导炸弹采用的正是这种原理

。炸弹投放时,使用位于载机或地面上的激光器照射目标,炸弹上的导引头接收从目标反射的激光,跟踪并把导弹导向目标。

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激光制导组件驱动弹翼,将炸弹导向受到激光照射的目标

与半主动雷达制导照射目标不同,激光束照射目标会产生漫反射。所谓漫反射就是一束平行光线射到粗糙的表面时,会把光线反射到四面八方。自然光也有漫反射现象,比如在黑暗中用手电筒照射一个物体,即使你站在物体侧面,也能发现物体被照亮了。漫反射带来的好处就是照射工具与武器发射平台可以分开,甚至可以距离很远。雷达波束照射物体时就不会出现这种现象,这是因为雷达波多为厘米波或毫米波,对雷达波来讲,一般物体表面都是光滑的,雷达波会发生规律性的反射;而激光的波长可达纳米级,对激光来讲,几乎任何物体的表面都是粗糙的,这就解释了为何激光照射目标时会出现漫反射、雷达波却不会。

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实战中,激光照射目标引导武装直升机发动攻击

实战中,要么由地面上的己方人员进行引导, 要么战机使用激光目标指示吊舱对目标进行照射。引导小组往往由两人组成,一个负责照射,一个负责与天上的飞机联络,联络员的业务水平直接影响着攻击的效率。光电吊舱如今已成为战机重要的电子设备,以前文提到的 AN/AVQ-10“铺路刀”为例,它的头部是个稳定平台,内装摄像头和激光指示器,摄像头具有微光夜视性能,具备一定的夜战能力。这套系统在使用时必须使指示器的指向和飞行员的光学轰炸瞄准器一致,而后武器官在监视器上搜索目标 ,并指示飞行员对准目标。激光制导虽然可以用于攻击低速运动目标,但使用过程复杂,需要较长的照射时间,只能在战场威胁不大的情况下使用。

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士兵操作激光指示器

1991年2月14日情人节之夜,美军2架F-15E正在伊拉克西北部执行“飞毛腿”猎杀任务,僚机挂了12枚Mk82炸弹,长机挂了4枚GBU-10激光制导炸弹、4枚“响尾蛇”和2个副油箱。此时,E-3预警机传来地面美军特种部队被围遇险的消息,2架F-15E前往营救,在距离特种部队80公里时,F-15E用雷达发现了几架伊拉克的直升机。2架F-15E下降到760米高度,在距离特种部队还有30公里时,长机后座武器官用“蓝盾”前视红外吊舱锁定了直升机,型号是米-24“雌鹿”。伊拉克人想用直升机把特种部队赶进包围圈,还时不时落地放下士兵。

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武装直升机的光电转塔,就是一部激光瞄准、指示设备

考虑到“响尾蛇”不一定能有效锁定敌武直红外信号,F-15E决定等它再次降落时用GBU-10消灭目标。转瞬之间,长机抓住了机会,在距敌机6千米处投下1枚GBU-10,结果就在F-15E投弹后,机载雷达发现这架米-24开始以185千米/时的速度飞走,好在火控官仍可以用激光束连续照射该机。最后,美军飞行员通过瞄准吊舱亲眼目睹这架米-24在240米高度化为一个巨大的火球,瞬间坠向地面,特种部队趁机逃走。说来也巧,这居然是美军F-15E战斗轰炸机唯一的空战记录,这架89-0487号机,还在2012年成为首架达到1万飞行小时的F-15E。

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越南战场成名的AN/AVQ-10“铺路刀”(Pave Knife)激光目标指示吊舱

激光制导|优点和缺点都很明显

激光制导与雷达制导相比有什么优点呢?首先,激光的频率比雷达波要高的多,频率高也就意味着能量高,并且激光具备定向发光的特点,能量非常集中,因此激光制导的

精度非常高,激光制导武器就像“长了眼睛”一样,攻击精度可以达到1米以内。其次,激光制导的抗干扰能力较强,传统的电磁干扰主要针对的是雷达制导武器,对激光制导武器一般是无效的。

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宝石路Ⅳ精度感受一下

再者,与其他精确制导弹药相比,激光制导武器还具有廉价的优点。2017年韩国航展上,韩国空军展示了各型空射武器,还把武器采购价格标了出来,让我们有机会了解到武器的真实价格。2000磅的GBU-10“宝石路”II激光制导炸弹售价为2.3万美元,1000磅的GBU-12“宝石路”II激光制导炸弹售价为3.3万美元,2000磅的GBU-31“联合直接攻击弹药”(JADM)售价为5.7万美元;其他空地导弹动不动就几十万、上百万美元(小牛22.8、哈姆34、增程斯拉姆176.3、鱼叉150)。

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越南人抢修被彻底炸毁的清化大桥,GBU-10一击致命也说明了其效益和经济性

当然,新一代的GBU-24“宝石路”III激光制导炸弹(2000磅),性能更出色,价格也更昂贵,为13.3万美元,这也解释了“宝石路”为何不垂直换代,而是二世同堂(好像国内合资车企)。激光制导炸弹的“廉价”还能从效益来反映:二战美军摧毁德军1个钢筋混凝土工事至少需要500枚航弹(注意不仅要命中,还要摧毁),如今只要1枚激光制导炸弹即可,即使激光制导炸弹价格是普通炸弹的10倍,投入产出比依然很高。

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激光制导容易被目标觉察,图为激光告警接收机

当然,事物都具有两面性,激光制导的缺点也很明显。比如作用距离近,容易受气象条件影响,云、雾、雨、烟都能对光波产生强烈的散射和吸收,很难全天候作战。这是1972年4月27日,美军未能如愿使用GBU-10攻击清化大桥的原因,激光制导防空导弹很难在舰上使用也是这个道理。此外,激光制导武器很容易被对方的激光告警器察觉。针对激光制导武器的缺点,对手可以有针对性地采取防护和对抗措施,比如烟幕弹、激光干扰或激光致盲等。为保护防空阵地或其他重要目标,除配有红旗-6A弹炮结合武器系统等硬杀伤手段,往往还配有干扰弹发射车、烟幕制造车等设备。

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激光制导炸弹面前,烟幕弹、干扰弹可有效保护目标

未来|喜忧参半

科索沃战争中,新的制导武器脱颖而出,这就是JDAM。JDAM也由普通炸弹改进而来,使用GPS/INS制导控制尾部装置替换普通炸弹的尾翼,该装置包括制导控制部件GCU、炸弹尾锥体整流罩、尾部舵机、控制舵面和电缆等组件。安装后,普通炸弹就可变身为全球卫星定位系统引导的,全天候、自动寻的的精确制导武器。数枚JDAM可从距目标24千米的位置同时投下,各自攻击指定目标,在GPS矫正下,JDAM误差仅13米,系统可靠性更是高达95%。随着GPS全球定位技术的进步,JDAM精度也达到了新的高度,如今,美国甚至可以使用不装炸药的水泥炸弹,精确命中恐怖分子的汽车。

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JDAM结构图

激光制导炸弹会被JDAM取代吗?小编暂未看到这种景象。首先,激光制导炸弹灵活性更佳,无需提前输入或告知坐标,只需使用微型设备对目标进行照射(如今最小的只有手枪、望远镜大小),更利于地面与空中的配合。其次,激光制导炸弹价格更为便宜,老一代的“宝石路”II价格只有JADM的一半,对付低价值目标,更经济实用。再者,电子技术的进步,让制导组件变得非常小巧,新一代制导炸弹普遍采用了双模制导,激光制导与GPS制导之间,不是相互取代,而是相互弥补的关系,远距离投放时,可用GPS框出目标范围,炸弹飞行数十公里进入目标区域后,再用激光制导提升精度,JDAM设计精度仅为13米(已经比传统炸弹准的多,如MK-84命中精度为60米),末端使用激光制导修正后可达1米级。

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“宝石路Ⅱ”在外观上最大的变化是,当炸弹挂载在飞机的机翼下时,炸弹的尾翼是折叠的

激光制导炸弹在中国

我国在激光制导炸弹领域起步并不晚,70年代的援越抗美战争中,我军高炮部队进驻越南北部,击落美机取得了“宝石路”激光制导炸弹的样本。1977年,我国第一代7712型激光制导炸弹开始研制,成功试制两枚样弹,打靶还取得了成功,之后因为经费有限,项目被砍,无疾而终。

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轰5投放7712激光制导炸弹试验

小编多说一句,除了“宝石路”,我们获得的美军武器还包括AGM-62“白星眼”电视制导炸弹。1975年春节前夕,越南给我们送来了特殊的“春节礼物”---缴获的美军武器装备。这批礼物被运至北京南苑机场,共有十几种,包括:陶式反坦克导弹、BLU-82燃料空气炸弹、AGM-62“白眼星”电视制导炸弹、M-109型155毫米自行榴弹炮、M-107型175毫米自行加农炮、M-102型105毫米榴弹炮等。国内相关单位对这批样品进行了认真的测绘分析,对我国武器装备的发展起到了重要的借鉴作用。

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海航列装的国产GB1激光制导炸弹

苏联解体后,我们随苏-27、苏-30系列战机引进了俄罗斯KAB—500L激光制导炸弹,2004年仿制成功,被命名为雷霆-2。不过鉴于这种炸弹与国外先进水平差距较大,后来又研制了精度在3米左右的雷霆-3。2012年珠海航展,更是出现了投放距离达到20千米的天戈系列激光制导炸弹,技术水平直逼美军“宝石路”Ⅲ,可以说在激光制导炸弹领域,我国已经处于世界领先水平。

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苏-35携带KAB系列激光制导炸弹

配套国产激光制导炸弹,我国研发了多款光电吊舱,应用于强-5、飞豹等国产战机,如今配属歼-10的最新型号为WMD-7光电吊舱。巴铁空军非常重视对地打击能力,遗憾的是,并未随JF-17引进WMD-7吊舱,而是斥资2500万美元,从土耳其购买了8具ASELPOD光电吊舱,使“枭龙”具备了对地(水)面目标进行侦察,并使用激光/电视/红外制导武器攻击的能力。(图片来源于网络,侵删,谢谢!)

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J-10进气口下的瞄准吊舱,有它可自主投放激光制导炸弹(资料来源:空军之翼)


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