兵器小百科27|雷射制導炸彈

軍武研究員 發佈 2020-03-17T03:17:43+00:00

寶石路Ⅳ雙模雷射制導炸彈越南戰場|初露鋒芒越戰期間,為抵禦美國侵略,越南民主共和國通過「胡志明小道」向南方民族解放陣線輸送物資和人員,河內以南約110千米處的頷龍大橋是必經之路,因該橋位於清化省,常被稱為清化大橋。

越南戰場|初露鋒芒

越戰期間,為抵禦美國侵略,越南民主共和國(北越)通過「胡志明小道」向南方民族解放陣線輸送物資和人員,河內以南約110千米處的頷龍(Ham Rung)大橋是必經之路,因該橋位於清化省,常被稱為清化大橋。該橋橫跨馬江兩岸,長500米、寬11米、大橋距離江面25米,橋面兩側是機動車道,中間是溝通馬江兩岸唯一的一條鐵路。大橋架在一個巨大的鋼筋混凝土中心橋墩上,橋墩直徑約5米,大橋的墩台牢固地「錨定」在馬江兩岸的山坡上。該橋地理位置十分重要,1965年3月,美軍就決定炸掉清化大橋,還將其列入「94個必須摧毀的目標」,位列第14位。遺憾的是自1965年4月3日發動第一次空襲,一直到1972年初,美國空軍和海軍總共對清化大橋發動了871架次空襲,損失了11架飛機,也未能炸毀這座關鍵橋樑。

長期以來,轟炸精度始終困擾著攻擊機和轟炸機部隊。二戰期間,一個流行的說法是,裝備有「諾頓」瞄準具的轟炸機可把炸彈從高空丟進一個醃肉桶里。現實中,這更可能是一個良好的願望,1943年時轟炸機的平均投彈精度為1200英尺(約366米),戰爭末期,投彈精度也只是提高到1000英尺(約305米)。美軍用於轟炸清化大橋的主要是無控炸彈和枚AGM-12「小鬥犬」飛彈,無控炸彈的精度較二戰時並無明顯進步,北越在馬江兩岸的密林里布置了百餘門高射,在異常神勇的高射炮兵和神出鬼沒的米格戰鬥機面前,即便是「小鬥犬」飛彈,準頭也難以保證。其實,空襲第一天,有部分「小鬥犬」命中大橋,但要麼著點不夠理想,要麼爆炸威力不足,未能摧毀大橋。

轟炸不成,美軍甚至出動運輸機在馬江上游投放大量水雷,試圖用漂雷炸毀橋樑,卻依然沒能得逞。美軍還把一批新式武器被送往越南戰場試驗,其中就包括AGM-62「白星眼」電視制導炸彈。1967年3月12日,美國海軍3架A-4E「天鷹」攻擊機各攜帶1枚新型「白眼星」奔襲清化大橋,冒著地面防空火力先後投下「白眼星」,飛機座艙顯示屏上的清化大橋隨即被白霧遮蓋。後據偵察機偵查判定,3枚「白眼星」確實命中了目標,大橋受損但未完全坍塌,只需3天就能修復,美軍對清化大橋仍舊無可奈何。之後,美國詹森政府受到國內反戰情緒影響,被迫暫停轟炸北越境內目標,直到1972年美國與北越關於戰俘的談判破裂,華盛頓決定再次發動空襲,切斷越南南北聯繫,迫使對手屈服,清化大橋再次被列為重點目標。

1972年4月27日,距離首次轟炸的7年之後,美國空軍第8戰術戰鬥機聯隊的F-4從泰國的烏汶出發,再次對清化大橋發動襲擊,這次F-4D不僅攜帶了「白眼星」電視制導炸彈,還攜帶了世界上第一種雷射制導炸彈GBU-10。由於當時天氣狀況不利於雷射照射目標,美軍戰機只投放了「白眼星」,其中5枚擊中大橋並造成損壞,但不嚴重。5月13日,14架F-4D攜帶GBU-10雷射制導炸彈再次出擊,AN/AVQ-9或AN/AVQ-26「鋪路刀」吊艙為炸彈提供雷射照射,這次攻擊效果空前理想,甚至有炸彈命中同一位置,巨大的爆炸使西側橋面脫離橋墩落入河中。1972年5月,河內附近還有一座跨越紅河、著名的龍編大橋被美軍投射的雷射制導炸彈重創,直到1973年3月才修復通車。嘗到甜頭的美軍開始大肆使用雷射制導炸彈,統計顯示越戰期間,美軍共投擲雷射制導炸彈2.5萬枚,炸毀重要目標1800個,雷射制導炸彈可謂初露鋒芒。

海灣戰爭|充分展現價值

1991年1月17日凌晨,以美國為首的多國部隊開始轟炸巴格達,拉開了海灣戰爭的序幕。美軍投下的第一枚炸彈就是F-117A攜帶的GBU-27,準確摧毀了巴格達市中心的電話電報大樓。以美國為首的多國部隊,投擲了6520噸雷射制導炸彈,90%擊中了目標;而同期投下的8萬噸非制導炸彈,命中率只有25%。戰爭中美軍使用雷射制導炸彈取得了許多經典的戰果,比如美軍曾一次出動46架F-111F戰鬥轟炸機,每架攜帶4枚GBU-10(共184枚),創下了一次摧毀132輛坦克、裝甲車輛的紀錄。

再比如F-15E可用「藍盾」吊艙輕鬆發現隱藏在沙丘掩體中的坦克(夜間沙子降溫的速度比金屬裝甲快),1個F-15E雙機編隊曾創下在30分鐘內投放16枚GBU-12炸彈,摧毀16輛伊軍坦克的記錄。越戰中精確制導武器的使用率很低,僅占彈藥總量的0.2%;真正開始大規模使用精確制導武器的是海灣戰爭,這一數字上升到8%,開啟了一個新的時代(小編都能想像出,90年代初,新的戰爭範式給我們的觸動有多大)。科索沃戰爭中,這一數字上升到35%,阿富汗戰爭中,這一數字是60%。

不管是越戰中使用的GBU-10,還是海灣戰爭中使用的GBU-12,他們都屬於「寶石路」系列,英文名是「Paveway」,又被譯為「鋪路」。「寶石路」是世界上產量最大的雷射制導炸彈,至今已發展了3代,每代都有多種型號,具體如下。

  • 寶石路Ⅰ:GBU-10MB、GBU-11MB、GBU-12A/B;
  • 寶石路Ⅱ:GBU-10C/D/E/F/G/H/J、GBU-12D、GBU-16A/B;
  • 寶石路Ⅲ:GBU-22/B、GBU-24/B、GBU-24A/B、GBU-27/B、GBU-28MB等;
  • 寶石路Ⅳ:「寶石路」家族最新型號,由雷神系統(英國)有限公司和美國雷神飛彈系統公司聯合研製,由增強型寶石路Ⅱ發展而來,雙模製導,使用大威力的侵徹型227千克級(500磅)MK82戰鬥部、高空起爆(height-of-burst)傳感器、可編程引信、GPS抗干擾接收機、微機電空間系統慣性測量元件等技術。

原理|並不複雜

雷射制導炸彈原理並不複雜,各種型號在結構上基本相似,都是由Mk82、Mk83、Mk84或BLU-109、BLU-113等無控炸彈加裝制導裝置和穩定尾翼改造而成。雷射制導炸彈,制導裝置肯定與雷射有關。實際上,雷射制導還能進一步進行細分,如雷射指令制導、雷射駕束制導、半主動雷射制導和主動雷射制導;前兩者屬於遙控制導,後兩者屬於尋的制導。這幾種雷射制導方式與相對應的雷達制導方式從制導原理上講其實是大同小異的,比如半主動雷射制導和半主動雷達制導就是一樣的制導原理,都是半主動尋的制導的一種,只不過尋的媒介從微波換成了雷射。四種雷射制導方式對應的雷達制導方式分別為無線電指令制導、雷達波束制導、半主動雷達制導和主動雷達制導。在幾種雷射制導方式中,技術最成熟、使用最多的是半主動雷射制導雷射制導炸彈採用的正是這種原理。炸彈投放時,使用位於載機或地面上的雷射器照射目標,飛彈上的雷射導引頭接收從目標反射的雷射,跟蹤並把飛彈導向目標。

與半主動雷達制導照射目標不同,雷射束照射目標會產生漫反射。所謂漫反射就是一束平行光線射到粗糙的表面時,會把光線向著四面八方反射。自然光也有漫反射現象,比如在黑暗中用手電筒照亮一個物體,不管你站在哪個方向都能看到這個物體被照亮了。漫反射帶來的好處就是照射目標的平台和發射武器的平台可以分開,甚至可以相隔甚遠。雷達波束照射物體時就不會出現這種現象,這是因為雷達波多為厘米波或毫米波,一般物體的表面對於雷達波來說都是光滑的,雷達波會發生規律性的反射,而雷射的波長可以達到納米級,任何物體表面對雷射來說都是粗糙的,這是為什麼雷射照射目標時會出現漫反射的現象而雷達波卻不會。

實戰中,戰機要麼由地面上的己方人員進行引導, 要麼使用雷射目標指示吊艙對目標進行照射。引導小組往往由兩人組成,一個負責照射,一個負責與天上的飛機聯絡,聯絡員的業務水平直接影響著攻擊的效率。光電吊艙如今已成為戰機重要的電子設備,以前文提到的 AN/AVQ-10「鋪路刀」為例,它的頭部是個穩定平台,內裝攝像頭和雷射指示器,攝像頭具有微光夜視性能,具備一定的夜戰能力。這套系統在使用時必須使指示器的指向和飛行員的光學轟炸瞄準器一致,而後武器官在監視器上搜索目標 ,並指示飛行員對準目標。雷射制導雖然可以用於攻擊低速運動目標,但使用過程複雜,需要較長的照射時間,只能在戰場威脅不大的情況下使用。

1991年2月14日情人節之夜,美軍2架F-15E正在伊拉克西北部執行「飛毛腿」獵殺任務,僚機掛了12枚Mk82炸彈,長機掛了4枚GBU-10雷射制導炸彈、4枚「響尾蛇」和2個副油箱。此時,E-3預警機傳來地面美軍特種部隊被圍遇險的消息,2架F-15E前往營救,在距離特種部隊80公里時,F-15E用雷達發現了幾架伊拉克的直升機。2架F-15E下降到760米高度,在距離特種部隊還有30公里時,長機后座武器官用「藍盾」前視紅外吊艙鎖定了直升機,型號是米-24「雌鹿」。伊拉克人想用直升機把特種部隊趕進包圍圈,還時不時落地放下士兵。

考慮到「響尾蛇」不一定能效鎖定敵武直紅外信號,F-15E決定等它再次降落時用GBU-10消滅目標。轉瞬之間,F-15E長機抓住了機會,在距敵機6千米處投下1枚GBU-10,結果就在F-15E投彈後,機載雷達發現這架米-24開始以185千米/時的速度飛走,好在火控官仍可以用雷射束連續照射該機。最後,美軍飛行員通過瞄準吊艙親眼目睹這架米-24在240米高度化為一個巨大的火球,瞬間墜向地面,特種部隊趁機逃走。說來也巧,這居然是美軍F-15E戰鬥轟炸機唯一的空戰記錄,這架89-0487號機,還在2012年成為首架達到1萬飛行小時的F-15E。

雷射制導|優點和缺點都很明顯

雷射制導與雷達制導相比有什麼優點呢?首先,雷射的頻率比雷達波要高的多,頻率高也就意味著能量高,並且雷射具備定向發光的特點,能量非常集中,因此雷射制導的精度非常高,雷射制導武器就像「長了眼睛」一樣,攻擊精度可以達到1米以內。其次,雷射制導的抗干擾能力較強,傳統的電磁干擾主要針對的是雷達制導武器,對雷射制導武器一般是無效的。

再者,與其他精確制飛彈藥相比,雷射制導武器還具有廉價的優點。2017年韓國航展上,韓國空軍展示了各型空射武器,還把武器採購價格標了出來,讓我們有機會了解到武器的真實價格。2000磅的GBU-10「寶石路」II雷射制導炸彈售價為2.3萬美元,1000磅的GBU-12「寶石路」II雷射制導炸彈售價為3.3萬美元,2000磅的GBU-31「聯合直接攻擊彈藥」(JADM)售價為5.7萬美元;其他空地飛彈動不動就幾十萬、上百萬美元(小牛22.8、哈姆34、增程斯拉姆176.3、魚叉150)。

當然,新一代的GBU-24「寶石路」III雷射制導炸彈(2000磅),性能更出色,價格也更昂貴,為13.3萬美元,這也解釋了「寶石路」為何不垂直換代,而是二世同堂(好像國內合資車企)。雷射制導炸彈的「廉價」還能從效益來反映:二戰美軍摧毀德軍1個鋼筋混凝土工事至少需要500枚航彈(注意不僅要命中,還要摧毀),如今只要1枚雷射制導炸彈即可,即使雷射制導炸彈價格是普通炸彈的10倍,投入產出比依然很高。

當然,事物都具有兩面性,雷射制導的缺點也很明顯。比如作用距離近,容易受氣象條件影響,雲、霧、雨、煙都能對光波產生強烈的散射和吸收,很難全天候作戰。這是1972年4月27日,美軍未能如願使用GBU-10攻擊清化大橋的原因,雷射制導防空飛彈很難在艦上使用也是這個道理。此外,雷射制導武器很容易被對方的雷射告警器察覺。針對雷射制導武器的缺點,對手可以有針對性地採取防護和對抗措施,比如煙幕彈、雷射干擾或雷射致盲等。為保護防空陣地或其他重要目標,除配有紅旗-6A彈炮結合武器系統等硬殺傷手段,往往還配有干擾彈發射車、煙幕製造車等設備。

未來|喜憂參半

科索沃戰爭中,新的制導武器脫穎而出,這就是JDAM。JDAM也由普通炸彈改進而來,使用GPS/INS制導控制尾部裝置替換普通炸彈的尾翼,該裝置包括制導控制部件GCU、炸彈尾錐體整流罩、尾部舵機、尾部控制舵面和電纜等組件,使普通炸彈變身全球衛星定位系統引導的,全天候、自動尋地的精確制導武器。數枚JDAM可從距目標24千米的位置同時投下,各自攻擊指定目標,在GPS矯正下,JDAM誤差僅13米,系統可靠性更是高達95%。隨著GPS全球定位技術的進步,JDAM精度也達到了新的高度,如今,美國甚至可以使用不裝炸藥的水泥炸彈,精確命中恐怖分子的汽車。

雷射制導炸彈會被JDAM取代嗎?小編暫未看到這種景象。首先,雷射制導炸彈靈活性更佳,無需提前輸入或告知坐標,只需使用微型設備對目標進行照射(如今最小的只有手槍、望遠鏡大小),更利於地面與空中的配合。其次,雷射制導炸彈價格更為便宜,老一代的「寶石路」II價格只有JADM的一半,對付低價值目標,更經濟實用。再者,電子技術的進步,讓制導組件變得非常小巧,新一代制導炸彈普遍採用了雙模製導,雷射制導與GPS制導之間,不是相互取代,而是相互彌補的關係,遠距離投放時,可用GPS框出目標範圍,炸彈飛行數十公里進入目標區域後,再用雷射制導提升精度,JDAM設計精度僅為13米(已經比傳統炸彈準的多,如MK-84命中精度為60米),末端使用雷射制導修正後可達1米級。

雷射制導炸彈在中國

我國在雷射制導炸彈領域起步並不晚,70年代的援越抗美戰爭中,我軍高炮部隊進駐越南北部,擊落美機取得了「寶石路」雷射制導炸彈的樣本。1977年,我國第一代開始研製,成功試製兩枚樣彈,打靶還取得了成功,之後因為經費有限,項目被砍,無疾而終。

小編多說一句,除了「寶石路」,我們獲得的美軍武器還包括AGM-62「白星眼」電視制導炸彈。1975年春節前夕,越南給我們送來了特殊的「春節禮物」---繳獲的美軍武器裝備。這批禮物被運至北京南苑機場,共有十幾種,包括:陶式反坦克飛彈、BLU-82燃料空氣炸彈、AGM-62「白眼星」電視制導空地飛彈、M-109型155毫米自行榴彈炮、M-107型175毫米自行加農炮、M-102型105毫米榴彈炮等。國內相關單位對這批樣品進行了認真的測繪分析,對我國武器裝備的發展起到了重要的借鑑作用。

蘇聯解體後,我們隨蘇-27、蘇-30系列戰機引進了俄羅斯KAB—500L雷射制導炸彈,2004年仿製成功,被命名為雷霆-2。不過鑒於這種炸彈與國外先進水平差距較大,後來又研製了精度在3米左右的雷霆-3。2012年珠海航展,更是出現了投放距離達到20千米的天戈系列雷射制導炸彈,技術水平直逼美軍「寶石路」Ⅲ,可以說在雷射制導炸彈領域,我國已經處於世界領先水平。

配套國產雷射制導炸彈,我國研發了多款光電吊艙,應用於強-5、飛豹等國產戰機,如今配屬殲-10的最新型號為WMD-7光電吊艙。巴鐵空軍非常重視對地打擊能力,遺憾的是,並未隨JF-17引進WMD-7吊艙,而是斥資2500萬美元,從土耳其購買了8具ASELPOD光電吊艙,使「梟龍」具備了地(水)面目標進行偵察、瞄準並使用雷射/電視/紅外成像制導武器攻擊的能力。(圖片來源於網絡,侵刪,謝謝!)

關鍵字: