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联合直接攻击弹药漫谈

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  联合直接攻击弹药(JDAM),是一种具备高精度、全天候以及自主攻击能力,用以满足美空军及海军作战需求的高能量轰炸弹药。它的问世,大大提升了美军库存的通用和穿透式炸弹的作战性能,使传统炸弹具备了防区外远程攻击和精确打击的能力。作为最先研制成功的第四代制导炸弹,JDAM在1999年的科索沃战争中首次用于实战,并在随后的阿富汗战争以及2003年的伊拉克战争中得到了广泛应用,对美英联军达成战争目的发挥了重要作用。
  
  研制背景
  
  联合直接攻击弹药,由美国洛克希德・马丁公司和波音公司共同研制开发。它是在美军现役的MK系列通用炸弹以及穿透炸弹的基础上,通过加装含有惯性导航系统/全球定位系统(INS/GPS)的复合导引装置、加装特殊的尾部控制舵和稳定翼面而成,这样这些通用炸弹就具备了在不同气象条件下,高准确度的目标轰炸和攻击能力,从而使传统武器的作战效能和打击精度得到了大幅度提升。
  1995年12月,美国空军与洛克希德和波音公司签约,由这两家公司负责第一批4635枚JDAM的研发,1996年,]DAM成功进行了空投试验。据报道,首批JDAM平均单价为1.8万美元,比计划4万美元的一半还少。由于IDAM先期开发计划的成功,从而使小批量初期生产的时间提前了将近9个月。1997年4月30日,美空军决定订购第一批数量为937枚的LKIP JDAM改装炸弹。早在这批订购前6个月,JDAM的组装测评小组就投掷了53枚JDAM进行试验,其结果成功展示了JDAM的高度可靠性和精确性。其中,22枚是为空军进行作战测评投掷的。当时,为了验证JDAM的环境适应能力,在短短4周的试验时间内,测评小组分别在不同的环境条件下,例如在有云层遮蔽或有雨雪障碍的条件下,对JDAM进行了投掷试验。试验表明,22枚]DAM均达到了设计要求,平均精度(圆误差率CEP)为10.3米,比设计要求的13米小了许多,能够满足美空、海军的实际作战需求。
  1999年4月2日,波音・麦道公司获得了价值5千万美元的JDAM合同,计划生产2527枚pAM改装套件,并于2001年1月完成了全部生产任务。
  2000年4月,波音公司再次获得总价值为565万美元的JDAM合同,为8163枚JDAM改装套件生产销锁弹尾制动系统(Pin-Lock Tail Actuator System),该系统能为JDAM尾翼提供更为精确的控制方式。据报道,该合同已于2001年3月完成。
  到目前为止,JDAM联合直接攻击弹药先后由美国海军、空军的5种飞机,累计执行了250次以上的飞行投掷试验。美空军的所有战斗机和轰炸机,包括B-1、B-2、B-52、F-15E、F-16、F-22、F-117以及海军的F/A-18等,均具备投掷JDAM联合直接攻击弹药的能力。其中,B-2轰炸机早在1997年7月便获得了JDAM的投送能力,B-52轰炸机也在随后的1998年12月获得了JDAM的作战认证。
  
  家族介绍
  
  目前,波音公司已经在MK-82、MK-83、MK-84通用炸弹以及BLU-109、BLU-110穿透炸弹基础上,分别为美国海军、空军研制出了5种型号JDAM。未来几年内,美空军和海军将会累计采购大约23,6万枚JDAM,这将使JDAM联合直接攻击弹药成为美军精确制导武器中最大的一个家族。迄今为止,美国已经研制成功的JDAM主要有以下几种。
  
  GBU-31(V)1B/2B
  该型是美军最早投入使用的JDAM,是波音公司在MK-84常规910公斤级杀伤爆破弹的基础上研制而成的,其中1B为空军型,2B为海军型。该弹主体长为3.277米,弹径为457.2毫米,全弹重约927公斤,战斗部内装有429公斤的高能炸药。该弹研制成功后,首次用于南联盟的空袭之中,经实战检验效果明显。
  
  GBU-31(V)3B/4B
  该型为美第一种钻地型JDAM,由波音公司在BLU-109动能穿甲弹基础上改装而成,其中3B为空军型,4B为海军型。该弹长约3.88米,弹径368.3毫米,空军型重924公斤,海军型重933公斤。由于该弹弹芯采用的是BLU-109动能穿甲弹,其壳体为厚达25毫米的整体特殊合金钢,并采用了特殊的延时引信,所以该弹可以穿透6米厚的钢筋混凝土层。该弹是JDAM家族中第一种具有钻地能力的JDAM。在美军轰炸南联盟期间,正是用它犯下了轰炸我国驻南联盟大使馆的滔天罪行。
  
  GBU-32
  该型是波音公司在MK-83常规450公斤级杀伤爆破弹基础上改装而成的。其弹长约3.04米,弹径357.1毫米,全重454公斤(另一种说法是空军型重460公斤,海军型重466公斤)。其战斗部内装202公斤的高能炸药。早在1996年6月,美海军便开始使用AV-8B舰载机携带GBU-32(V)2/B型进行风洞试验。美海军在近年作战中,曾大量使用了该型炸弹。
  
  GBU-35
  它和GBU-31(V)3B/4B型一样为钻地型JDAM。该弹主体采用的是450公斤级的BLU-110动能穿甲弹。由于其重量和体积都比GBU-31要小,所以,同样的战机可以更多地携带这种弹药,这就增加了打击更多种类目标的灵活性,提高了执行不同作战任务的能力。
  
  GBU-30
  与前面几种JDAM炸弹相比,GBU-30则是2000年才刚刚研制成功的, 也是目前JDAM家族中最“苗条”的一种。它是在MK-82常规230公斤级杀伤爆破弹的基础上研制而成的。早在2000年9月,美空军就向波音公司投资4500万美元用于该型JDAM的研发。2000年12月,美空军开始进行飞机载弹飞行试验,2002年4月,美F/A-18C/D和F-16战斗机分别进行了挂弹分离飞行试验,根据计划,2003年开始大量生产。该型JDAM弹长2.21米,弹径273毫米,全弹重约241公斤,其战斗部装药为重89公斤的高能炸药。由于该弹较其他几种JDAM要小,所以适挂的飞机和载量也较多。美计划在2004年正式交付部队使用。据称B-2隐形轰炸机是该弹的第一个用户,每架B-2最多可携带80枚。
  目前,美国还计划在GBU-30基础上,对该弹的制导系统进行改进,在弹的头部加装红外导引头,使炸弹的命中精度进一步提高到3米。新的型号将命名为GBU-38,届时,GBU-38将成为JDAM家族中攻击 精度最高的一种。美计划在2005年-给“捕食者”B无人机装备这种新-型武器。据估计,“捕食者”B无人机最多可挂载6枚GBU-38型JDAM。
  此外,美国还计划在110公斤级的MK-81普通炸弹基础上,研制GBU-29型的小型JDAM,这项工作目前正在进行之中。小型JDAM的出现,将使可携带它的作战飞机种类变得更多,因而打击目标的种类也会更加广泛。
  
  作战使用
  
  在装有JDAM炸弹的作战飞机起飞前,作战任务计划和指令,包括投弹封包(Kdease Envelope)、目标坐标以及武器终端参数等细节均输入到了JDAM的任务计算机中。机上电源供电后,武器控制系统便开始自动对各项作战程序进行初始化,完成惯性导航系统INS与机上武器系统的校准。目标标定资料也是自动由母机下达给任务计算机的。当作战飞机飞抵规定的目标区上空投弹时,JDAM炸弹离架在下落过程中,固定于弹体上的气动弹翼(中段条板)不仅能使炸弹的操纵性得到强化,还能有效地增加炸弹的航程。
  JDAM被投掷离架后,炸弹上的INS/GPS制导系统立即开始工作,通过接收GPS卫星信号,控制炸弹尾部的小型尾翼,调整炸弹落地前的飞行姿态,并对炸弹飞行过程中的飞行航迹进行精确的目标导引,使其在不受天气影响的条件下完成攻击任务。JDAM弹体上的导引控制系统能够以两种工作方式来提供精确导引:一种是由GPS辅助的INS方式,攻击精度CEP为13米:另一种为独立的INS导引方式,它是GPS在受到干扰或其他一些情况下,其数据信号无法向JDAM进行传输时的一种工作状态。如果JDAM投掷后无法接收到GPS信号,不论原因是GPS受到了干扰,还是其他因素,INS惯性导航系统都能为投掷后的JDAM提供必要的信息和数据支持,从而引导炸弹对目标实施精确打击。由于JDAM的制导系统能提供上述两种精确的导引工作模式,因此,在对抗目前各种干扰GPS的手段方面,JDAM具有优良的性能,即便是在GPS受到强干扰的作战环境中,它也能较为准确地命中目标。
  JDAM炸弹在战斗中的投掷方式十分灵活,既可由作战飞机从低、中、高空实施水平轰炸,也可由作战飞机实施俯冲和上仰轰炸;既可实施定轴轰炸,也可实施离轴轰炸;既可同时攻击多个目标,也可同时攻击单个目标的不同部位;既可攻击预定的固定目标,也可攻击飞机飞行过程中发现的新目标。其作战使用过程,随飞机类型、攻击方式和瞄准原理的不同而异。性能特点
  同第一、二、三代激光制导炸弹一样,联合直接攻击弹药JDAM也是在现役航空炸弹上加装相应制导控制装置而成的。但由于它采用了自主式的惯性导航/卫星定位复合制导,因而使其具有了昼夜、全天候、防区外、投掷后不管以及多目标攻击能力,这也是这种第4代制导炸弹区别于现役第3代激光制导炸弹的显著特点。
  虽然该弹具有INS/GPS制导系统,但其尾部装置在外形和尺寸上,与所取代的现役航空炸弹的尾部装置相同,这就使原来携带该航空炸弹的任何作战飞机,都具有很好的挂载JDAM的兼容性。INS/GPS制导系统由制导控制部件(GCU)、炸弹尾锥体整流罩、尾部舵机、尾部控制舵面和电缆组件等构成。
  制导控制部件是JDAM制导炸弹的核心,包括GPS接收机、惯性测量部件(IMU)、任务计算机和电源模块。GPS接收机采用2个天线,分别装在炸弹尾锥体整流罩前端上部(侧向)和尾翼装置后部(后向),在炸弹离架后的平飞和下落飞行阶段,它能截获飞机上GPS接收机所跟踪的4颗卫星的信号,并将接收和处理后的卫星信号,传输给弹载任务计算机进行制导控制解算。
  惯性测量部件用于测量飞行中JDAM的位置、姿态和速度信息,并将其输给任务计算机,任务计算机根据来自GPS接收机和惯性测量部件(IMU)所提供的炸弹位置、姿态和速度信息,完成全部制导和控制功能的解算,并输出相应的控制舵面偏转信息,控制炸弹飞向预定攻击的目标。
  JDAM制导炸弹现有型号高空投弹时的最大射程约28公里,改进型最大射程将增加到75公里至110公里。虽然现役绝大多数JDAM命中精度CEP设计值仅为13米,但仍比相同重量的航空炸弹命中精度要高得多。
  
  性能提升
  
  由于在美国在“倒萨”的伊拉克战争中,其精确制导武器,包括JDAM联合直接攻击弹药,在遭到伊拉克GPS干扰设备的干扰后,出现了弹头到处乱飞和误炸的现象,因此,美国空军打算进一步提升JDAM的抗干扰性能,以期获得良好的可靠性。
  2003年1月,美国空军要求JDAM的制造商――波音公司,为这些从GPS卫星上获得目标信号的空投武器研制高性能的抗干扰设备,并提出了两项要求:一是研制出来的新型天线要求不易受到来自干扰机电子信号的干扰;二是该设备应具备反欺骗技术,以使JDAM武器系统具有识别反馈给它的错误信号的能力。
  JDAM具有所谓的灵巧尾翼组件。这种尾翼组件包括可调节翼,一部控制计算机,一部惯性制导INS系统和一部GPS接收机。军用飞机或地面部队可使用GPS接收机来查明地面目标的正确位置。接收机将那些目标坐标传输到JDAM尾翼组件内的计算机上,再对从GPS卫星接收到的信号进行处理,从而达到对目标实施精确打击的目的。
  2003年4月,波音公司授权哈里斯公司研制GPS接收机使用的计算机模块。哈里斯公司官员预计在未来20至24个月内,这种样机将会问世。据悉,哈里斯公司将在JDAM上安装一部计算机设备,该设备同制导系统相连,可向新型天线传输信号。新型天线固定在JDAM尾部,有多重阵列,能从特定方向有选择的获得信号。哈里斯公司的抗干扰技术将有助于识别干扰信号,使天线忽略那些由干扰机发出的信号。波音公司已指定该公司为天线的制造商。
  哈里斯公司没有给出新型干扰机的价格,但是公司表示最多比JDAM尾翼组件高出2万美元。哈里斯公司并非第一次担当研制抗干扰技术装备的任务,自1997年,该公司就为波音公司制造的常规空射巡航导弹装备了这种系统,而且在波音公司投标参加空军小直径炸弹(SDB)竞争中为其提供了抗干扰技术,从而帮助波音公司脱颖而出。美国军方也决定今年秋天在波音公司和洛克希德・马丁公司间最终选出小直径炸弹的合同商。此外,波音公司还挑选了一家公司来提供反欺骗技术。这种反欺骗技术的相关设备,将通过对JDAM尾翼组件内电路板上的代码加密,来防止伪造的GPS卫星数据的传输。
  目前,一项基于JDAM的改良计划已经启动。该计划通过在弹体上加装终端自动导引头(Terminal Seek-er)以及其他系统改良设备,能够显著增强JDAM的抗干扰能力,并使JDAM的打击精度大大提高(CEP估计为3米以内)。不久前,美国空军对改良方案评估后表示,自动导引头可望在较短时间内服役。
  通过以上分析,我们可以看出,JDAM的出现,改变了传统武器的前途和命运,使通用炸弹具备了远程精确打击的能力,并成了现代战争中的一种重要打击力量。在此次伊拉克战争中,JDAM的使用量在精确制导武器使用总量中,就占有相当大的比例。虽然JDAM在战争中曾遭到伊方GPS干扰机的干扰而出现了乱飞和误炸的情况,但它在美英联军针对萨达姆的“斩首”和“震慑”行动中,仍发挥了重要作用。由于它对目标具有打击精度高、穿透力强、使用灵活以及价格低廉、经济性好等优点,因而有着广阔的应用前景和空间。
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