灵巧化和智能化弹药的发展趋势

随着战争的不断演进和高新技术的迅猛发展，特别是大规模集成电路、超高速集成电路以及计算机控制系统在弹药中的广泛应用，弹药领域正在悄然孕育一场新的革命，一大批机理独特、威力强大、有灵性的初级智能化弹药脱颖而出。

长“眼睛”、有“思维”的子弹传统意义上是一种灵巧与智能子弹，例如美国研制的出膛后能自动跟踪目标的子弹。这种由枪管发射的自适应子弹，是通过以下两种装置控制发射的：一是制导系统，采用的是激光半主动制导；二是压电陶瓷制动器，可使子弹产生飞行偏角，从而控制弹头的飞行方向。具备这两种装置的智能子弹，能从几千米外以几倍声速的速度毫厘不差地击中敌方人员或武器装备上的薄弱环节。

灵巧与智能滑翔炸弹，是美军目前积极研制的一种新型灵巧与智能武器，它集风能、太阳能、动力、探测、制导、控制装置于一体。作战时可由飞机或其他装置从空中抛出，尔后利用太阳能、风能和自身的能量在空中游弋，发现目标后迅速攻击。据称，美国研制的GBU-15型激光制导滑翔炸弹最长可在空中游弋60min，并且具有识别敌我与自毁功能。在海湾战争中，美国用GBU-15型激光制导滑翔炸弹攻击伊拉克重点目标（图1.1），命中精度达90%以上。

灵巧与智能地雷是一种运用声传感技术、红外传感技术及爆炸成型弹丸技术研制的新型地雷。目前比较成型的主要有两种：一种是攻击坦克顶装甲的反坦克地雷；另一种是攻击直升机的反直升机地雷。反坦克灵巧与智能地雷布设后，对目标的探测、识别、确认与击毁均自动进行。反直升机地雷布设后处于休眠状态，只有声探测系统在“值班”。探测到直升机声音后，迅速进行判断。当“值班员”一旦确认是敌方直升机，就立即唤醒地雷。在敌机进入威力区时，地雷会迅速腾至100m左右的高度起爆，如图1.2所示。

图1.1　美国GBU-15型激光制导滑翔炸弹

图1.2　美国的XM93反装甲智能广域地雷

末敏弹是一种灵巧弹药，也是一种初级智能弹药，它可采用不同载体投射，是一种“发射后不用管”的特种子母弹药，它一般由弹体、抛射机构、时间引信、发射装药、分离装置、敏感子弹等组成。敏感子弹由弹丸战斗部、复合敏感器系统、减速减旋与稳态扫描系统、中央控制器等组成。末敏弹可由炮弹、远程火箭、航空火箭、飞机布撒器等发射或投射。末敏弹多采用子母结构，母弹内可装多个子弹，具有很强的杀伤力。末敏弹既具有常规炮弹间瞄射击的优点，又具有自动探测和识别目标的能力，能专门攻击集群坦克的“天灵盖”——顶装甲，被誉为“反坦克武器新星”。

典型的末敏弹有美国“萨达姆”和改进型PI“萨达姆”末敏弹、俄罗斯的SPBE末敏弹、德国SMART末敏弹、瑞典和法国联合研制的“博纳斯”末敏弹等。美国“萨达姆”末敏弹，其子弹采用复合敏感探测器，由多元线阵红外敏感器、主动波雷达、被动毫米波辐射计、磁力计等组成。俄罗斯的SPBE末敏弹是一种子母炸弹，该弹母弹内装有15枚子弹，每枚子弹均由3个降落伞减速。母弹由作战飞机投放，双波段红外探测器可确保空心装药战斗部准确无误地攻击坦克顶装甲。据称，1枚SPBE末敏弹可同时攻击6个装甲目标，如图1.3所示。

图1.3　俄空军RBK-500末敏弹SPBE子弹药

弹道修正弹（Trajectory correction projectile）是在20世纪80年代中期发展起来的新型灵巧化弹药，其基本概念是：能够在弹丸飞行过程中实时测量弹道诸元或目标信息、解算弹道偏差并控制相应的修正执行机构、对飞行弹道进行一次或多次修正，从而减小弹道偏差、提高射击精度的精确打击弹药。弹道修正弹不同于普通炮弹，它可以在弹丸出炮口后一段弹道范围内对由一些随机因素影响造成的弹道偏差实施连续或若干次的控制修正，从而大幅度地减少散布，提高命中率。弹道修正弹不同于导弹，其根本区别是，导弹是通过连续地闭环修正，飞向目标；弹道修正弹是通过有限的几次开环修正，以修正弹丸飞行的误差或（和）因目标机动带来的弹目交汇点偏差，从而减小散布误差或提高单发命中率。正是这些基本差别奠定了弹道修正弹和导弹属于两个不同的精确打击弹药范畴，也决定了它们的造价相差悬殊。

弹道修正弹是一种典型的灵巧弹药，其系统一般由弹体、战斗部、弹道偏差探测装置或GPS接收机、弹道修正指令处理器及简易控制执行机构、引信等组成，通过对飞行中的弹丸实时测量弹道诸元以获得弹道偏差信息，进行弹道解算、逻辑推断，并实时地发出修正指令，矢量发动机或可变翼片（舵片）依指令采用一维、二维或多维修正飞行弹道，进而大大提高弹丸的命中精度。目前，已经研制成功的弹道修正弹主要包括一维弹道修正弹、二维弹道修正弹和多维弹道修正弹，例如美国XM982，其工作过程如图1.4所示。

图1.4　美国XM982工作过程(https://www.xing528.com)

弹道修正弹的主要代表有，以色列AMA公司的160mm阿库火箭弹，采用GPS弹道修正装置；俄罗斯的9M55式300mm火箭弹（图1.5），由“旋风”远程多管火箭炮发射，采用简易控制技术进行距离和方向修正，大大提高了该弹的地面打击密集度。除此之外，美国研制的“神剑”多维弹道修正弹最为典型。“神剑”多维弹道修正弹利用惯性导航与全球定位系统组合技术，采用鸭式气动布局结构，利用滑翔、火箭增程和组合制导与飞行控制技术，实现弹药的低成本化、超远程飞行和精确打击。“神剑”多维弹道修正弹可携载3种不同的有效载荷：一是多枚双用途子弹药，主要用于摧毁地面有生力量、轻型装甲、火炮阵地等集群目标；二是2枚“萨达姆”反坦克子弹药，主要用于摧毁重型装甲、自行火炮等集群目标；三是单一战斗部，主要用于摧毁指挥中心、通信枢纽等高价值点目标。据报道，在2005年美军清剿伊拉克反美武装的费卢杰战斗中，“神剑”多维弹道修正弹被首次使用，如图1.6所示。

智能导弹是一种具有自主识别敌我、自主分析判断和决策，能主动攻击目标，并能在找不到攻击目标的情况下自动返航回收的新型导弹。美国曾把智能试验装置安装在“黄蜂”型反坦克导弹上，该导弹从距离很远的飞机上发射，从树顶的高度爬升至约几千米的高度，然后自动俯瞰战场，利用其计算机中存储的敌我坦克特征的信息，在没有任何地面帮助的情况下，搜寻并攻击敌方坦克。给弹药装上大脑和眼睛就是智能弹药，它是人工智能与弹药结合的精准打击装备，也可叫制导弹药。按不同工作原理分为激光制导、电视制导、红外制导、微米波制导、卫星制导、复合制导等。当前最佳的灵巧与智能弹药是采用复合制导的导弹，它被广泛用于地地、地空、空地、空舰、舰空、空空打击方面。俄罗斯花岗岩反舰导弹被认为是最早具备智能化特征的导弹之一，服役后随着基础技术改进，智能化水平有所提升，具备轨迹在线重规划、自动目标捕获、多目标分配打击、自主锁定和攻击等智能化特征，并最早引入“领弹”的概念，如图1.7所示。业内认为，俄罗斯发展的白杨-M和亚尔斯导弹有望采用一套数字化自动控制系统，使导弹发射后可以实时控制或修改攻击任务，大幅提高突防能力，如图1.8所示。

图1.5　俄制300mm火箭弹

图1.6　“神剑”XM982制导炮弹

图1.7　俄罗斯SS-N-19反舰导弹

图1.8　俄罗斯白杨-M弹道导弹

智能弹药系统（IMS）即未来战斗系统（Future Combat Systems，FCS）内的一种无人值守弹药，是首批要整合进入未来战斗系统共同作战环境的系统之一。它也是美国首批计划作为未来战斗系统螺旋式发展计划1期的发展装备之一。智能弹药系统在任何地形、气候以及其他条件下，赋予部队指挥官在其需要的时间和地点以行动自由，提供保证的机动性，对目标的快速毁伤起到关键的作用。智能弹药系统是一个由弹药、传感器和通信设备构成的系统，该系统能自主地或者以人工控制的方式，执行障碍布设并攻击目标。部署使用以后，它将发现敌军并予以压制，保护己方固定设施，警戒侧翼，方便友邻机动，并保证即刻进行有选择性地截击。这种全面联网的弹药系统可以按比例缩放的方式做出反应，并具有很大的灵活性，可以在动态的战场上手工布设或遥控布设。由于智能弹药系统综合产品组（IPT）是一个权威性的机构，它的成员由美国陆军、预研系统、智能弹药系统等整合机构（LSI）和工业厂商组成。在未来10年内，该机构将为美国士兵提供先进的作战技术和无可匹敌的灵巧与智能弹药系统，如图1.9所示。智能弹药系统能够发现选定的目标并对其进行分类、识别、跟踪和截击，这符合未来战斗系统发展趋势。

图1.9　美国陆军未来战斗系统FCS

综上所述，灵巧化与智能化弹药的核心关键技术是可装定、可探测、可处理与可控制，火控与引信的适时信息交联已发展有有线、无线装定方法，对目标可探测与识别，目前发展的声、光、电、磁以及复合探测方法已在不同的弹药中得到应用，快速信息处理有各类单片机、DSP、FPGA与嵌入式芯片等，分离、开仓、点火与起爆控制的时间精度可达纳秒级。为推动我国弹药灵巧化与智能化的快速发展，特撰写一本系统介绍各种弹药灵巧化与智能化需采用的灵巧引信设计理论与方法，为加速发展我国灵巧化与智能化弹药奠定基础。