洛馬公司研制的多模聯合空地導彈(Joint Air to Ground Missile,JAGM)在佛州埃格林空軍基地成功完成了飛行試驗。導彈飛行了4千米后,首先利用半主動激光導引頭捕獲目標,再利用毫米波雷達跟蹤目標,最終實現對目標的精確打擊。洛馬公司表示飛行試驗不僅驗證了JAGM導彈設計方案的成熟性,同時也證明了該導彈項目風險消減的成功以及生產成熟度。能夠為作戰人員在全天候條件下對抗靜止目標和移動目標提供更高的精度、更好的生存率。
空地導彈的打擊精度主要依賴導引頭的體制和導引精度,隨著光電干擾技術、隱身技術和偽裝技術的發展,單一模式的制導體制受自身性能弱點的局限,越來越難以滿足現代戰場作戰的需要。將兩種或多種模式的制導技術復合起來,綜合利用不同制導方式的優點,可以大幅提高精確制導武器的戰場環境適應能力和命中精度。美國JAGM導彈飛行試驗的成功表明其雙模/多模復合導引頭技術方案成熟性和工程應用可行性。從長遠看,多模復合導引頭是下一代空地導彈的發展趨勢,JAGM導彈多模復合導引頭的發展值得我們關注。
項目背景與研發進展
配備復合導引頭的聯合空地導彈(JAGM)是美國正在著力發展的下一代中近程輕型空地導彈,旨在用單一的通用型導彈取代正在美國陸軍、海軍及海軍陸戰隊大量服役的AGM-65“幼畜”導彈、AGM-114“海爾法”導彈和BGM-71“陶”式等三種空地導彈,具備多平臺掛載能力,可搭載直升機、戰斗機和無人機預計該導彈僅美國就需要35000余枚。
2008年,美國陸軍重啟聯合通用導彈(Joint Common Missile, JCM)項目,將其重新命名為聯合空地導彈(Joint Air to Ground Missile,JAGM),并選定洛馬公司與雷神-波音公司團隊進入競爭性技術研制階段。2010~2011年,作為競標的雙方,洛馬公司與雷神-波音公司團隊分別進行了大量分系統試驗和試射工作,洛馬公司3發1中,雷神-波音公司3發3中。
2012年8月15日,美國陸軍授予洛馬公司一份6415萬美元的后續技術研發階段(CTD)合同,開展JAGM雙模制導系統的設計、測試和演示驗證三個階段工作,合同為期27個月。2012年10月,洛馬公司宣布完成了公司自己出資的JAGM雙模導引頭高速系留載飛測試,驗證了導引頭在作戰飛行速度條件下跟蹤地面目標的能力。雙模導引頭裝備了“海爾法”導彈系統的精確打擊半主動激光器,以及“長弓海爾法”導彈毫米波雷達傳感器。通過載飛試驗確認了導引頭的毫米波模式和半主動激光模式對典型目標的最大探測距離。2012年11月29日,雷神公司也獲得了美國陸軍授予的總價值大約為6500萬美元的后續技術研發階段(CTD)合同,為JAGM研究和交付三模導引頭。合同為期28個月,前4個月雷神公司將會更新其設計并完成初步設計評審,接下來的24個月里將完成關鍵技術評審、制導部件的達標與測試以及JAGM制導部件的交付。
2015年7月31日,美國陸軍和美國海軍授予洛馬公司一份價值6600萬美元的聯合空地導彈項目工程與制造發展(EMD)合同,標志著JAGM項目已進入工程與制造發展階段。
多模復合導引頭
JAGM導彈原計劃直接裝備半主動激光/毫米波雷達/被動紅外成像三模復合導引頭,2012年受項目預算減少的影響對項目定位和進度進行了調整,將JAGM項目分為兩個階段:第一階段采用半主動激光/毫米波雷達雙模復合方式,通過在海爾法AGM-114R型的基礎上增加低頻毫米波雷達,獲得一種具備全天候打擊能力的雙模JAGM;第二階段再在雙模復合導引頭基礎上增加被動紅外成像制導方式,形成三模導引頭。
JAGM導彈采用模塊化和開放式體系結構,充分借鑒了已裝備型號的成熟工程經驗,三模導引頭研制分別采用了“海爾法”導彈、“長弓”導彈、“標槍”導彈的激光半主動導引頭、主動毫米波導引頭、被動紅外成像導引頭技術。
半主動激光尋的制導
半主動激光尋的制導武器系統由導彈、載機和激光目標指示器三部分組成。當執行戰斗任務時,安裝有激光照射源的載機向攻擊目標發射激光束,當安裝在導彈上的導引頭捕獲到從目標反射回來的激光束后,引導導彈飛向目標并將其摧毀。激光制導方式具有命中精度高、結構簡單、作戰實效成本低等優點,“海爾法”導彈的命中概率超過了90%,精度可達到0.3~1米。但激光制導武器也存在受天氣和戰場條件影響大的致命弱點,尤其是戰場上的硝煙、塵埃嚴重影響激光的傳輸,從而使激光制導武器偏離目標;同時載機上的激光發射器要不斷發射激光,使激光始終照射在目標上,從而使載機較長時間暴露于防空火力之下,降低了生存能力;此外,激光光束狹窄,搜索目標的能力較差。
毫米波雷達制導
與激光、紅外等制導方式相比,毫米波制導在傳輸過程中受到的大氣衰減效應以及環境背景溫度場的影響要小得多,具有良好的全天候工作能力;與微波雷達相比,毫米波雷達波長短,容易獲得較窄的波束,具有較高的分辨率,制導精度高;與激光半主動尋的制導相比,毫米波雷達制導系統自帶能源,依靠自身的輻射能量照射目標,搜索目標的反射回波,完成自動導引與攻擊,可實現發射后不管;同時毫米波雷達制導裝置具有體積小、質量輕、功耗小等優點,有利于復合導引頭系統集成和模塊化發展趨勢。
紅外成像制導
紅外成像導引頭采用無源探測、被動工作方式,工作隱蔽,不易受電子干擾,可發射后不管;與可見光系統相比,穿透煙、雨霧、塵埃的能力強,能在夜間和不利的氣象條件下工作,具備準全天候工作能力;紅外成像導引頭具有靈敏度高、導引精度高、抗干擾能力強等突出優點,代表了當代紅外導引技術發展的總趨勢。
單一模式的制導方式均有其各自的優缺點,為了適應未來復雜的戰場環境,將激光半主動尋的制導、毫米波雷達制導、紅外成像制導方式結合起來構成多模復合導引頭,可有效彌補氣候、干擾等環境的影響,滿足全天候作戰要求;提高武器系統在復雜環境下識別和跟蹤目標的能力,使導彈具備抗多種電子干擾、光電干擾、反隱身目標的能力;顯著提高載機生存概率,增強導彈對戰場環境的適應能力。
幾點認識
1、多模導引頭的優點
與單一模式制導方式相比,多模復合制導具有全天候作戰能力、惡劣環境下對目標的識別/分類能力、抗干擾反隱身目標能力、快速目標精確定位能力等突出優勢,可以顯著提高武器系統的復雜戰場環境適應能力。多模復合導引頭代表了未來空地導彈末制導技術發展的前沿和方向,具有廣闊的應用前景和發展前途。
2、多模導引頭的技術風險
將多種單一體制的導引頭集成到彈上有限的空間體積中同時滿足重量、功耗、電磁兼容、可靠性等性能要求存在很多技術難點,包括天線頭罩的工藝和制造、傳感器的小型化、集成的結構設計、射頻和光學孔徑的設計、信息融合、數據綜合決策等,必將導致整個武器系統的研制成本和技術風險增加。
3、綜合考慮成本和作戰性能
對于裝備量和消耗量都較大的空地導彈來說,成本和技術風險是研制過程中重要考慮因素。從JAGM導彈復合導引頭研制過程看,在面臨項目經費大幅削減的情況下,采用先裝備雙模復合導引頭,待技術成熟后再裝備三模復合導引頭的分步實施方案,有效降低了生產成本控制了技術風險。在進行多模復合導引頭研制過程中要綜合考慮實際作戰需求和當前技術發展水平,力求在保證作戰性能的前提下,也兼顧風險可控和武器裝備整體的經濟性。