智能弹药的定义与特征

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：目前的弹道修正弹药、激光驾束制导弹药等均不属于狭义范畴的智能弹药。如未加特别说明, 本章后续提到的智能弹药均指广义范畴的智能弹药。智能弹药的导航导引与控制功能是 “智能”的集中体现, 其高级阶段将是完全自主的飞行与完全自主的跟踪打击。显而易见, 智能子弹药的主要任务是 “精确命中”“精确毁伤”和 “多目标打击”。

智能弹药作为弹药的一种, 更强调“精确命中”“精确毁伤”与 “功能的多样性”, 其作战任务使命、作战使用方式、毁伤效能、技术架构和复杂程度等多方面具有显著特点。与传统弹药相比, 智能弹药除具有在发射前后的适宜阶段上通过人工干预或者自动控制等手段实现状态和行为改变的 “技能”之外, 同时具有自身状态或行为感知、目标感知和识别、探测与指导、弹道与攻击方式选择、毁伤模式与毁伤时机的决策等一种或多种 “智慧”, 即战场上攻防对抗的博弈。

广义地讲, 智能弹药包括所有能根据作战任务需要自主或接收外部指令改变弹道轨迹, 且在外弹道某段(包括全程弹道) 或在目标区具有探测与感知、导引与控制能力的弹药。狭义地讲, 智能弹药仅指根据作战任务需要自主改变弹道轨迹, 且在外弹道某段 (包括全程弹道) 或在目标区具有探测与感知、识别与跟踪、导引与控制、分析与决策等能力的弹药。狭义智能弹药通常具有发射后不管、自主规划或优化弹道、自主识别目标种类和跟踪目标、自主选择目标薄弱环节和攻击模式、自主选择毁伤策略等高级智慧。目前的弹道修正弹药、激光驾束制导弹药等均不属于狭义范畴的智能弹药。

如未加特别说明, 本章后续提到的智能弹药均指广义范畴的智能弹药。与传统弹药相比, 智能弹药具有以下特点:

(1) 具有主动改变弹道的能力。由于传统炮弹或火箭弹没有舵机等执行机构, 无法为弹道改变提供灵活的操纵力。有些弹丸有翼片, 但这些翼片主要是为弹丸提供升力或增强弹丸稳定性。有些弹丸没有翼片, 而是直接利用弹丸高速旋转的陀螺效应来增强稳定性。如果不考虑环境的干扰 (如横风、云雾等), 理论上传统弹丸发射后, 便确定了其弹道和落点, 弹丸的命中精度完全取决于发射前的弹道计算及环境干扰的预测, 属于典型的开环控制系统, 弹丸不具备主动改变弹道来适应环境变化和目标位置变化的能力。

智能弹药实际上由弹道环境和目标位置共同组成了一个大的闭环控制系统。当智能弹药探测到弹道偏离或目标偏离时, 会主动通过执行机构动作来改变弹道, 从而减小误差, 提高命中精度。

值得一提的是, 反坦克智能雷或反直升机智能雷是一种十分特殊的智能弹药, 为了提高响应时间和穿透能力, 智能雷大多采用金属爆炸成型弹丸, 其主动改变弹道的能力是靠智能雷改变射流的方位来实现的。

(2) 具有弹道定位与定向能力或目标定位与定向能力。传统弹药中最“智能”的部分就是引信。根据GJB 373A—1997 《引信安全性设计准则》的要求, 在引信解除保险过程需要检测或探测两个以上 (含两个) 的独立环境信号。传统引信常用环境信息包括脱机信号 (弹丸是否脱离载机、火炮等武器平台), 弹丸发射后坐力, 弹丸旋转离心力, 弹丸发射或抛撒后的时间延迟、弹道风速等。传统引信解除保险过程中的这种探测只能感知弹丸发射后环境信息的存在或弹道的存在, 目的是有效区分勤务处理和作战使用两种状态,而不能对弹道进行精确的定位和定向, 即不具有弹道探测与感知能力。

此外, 传统弹药为了提高毁伤效能, 在引信起爆控制过程中还需要探测、计算并确定最优炸点。例如, 近炸引信需要探测弹丸距离地面的高度, 侵彻引信需要探测弹丸进入目标的深度等。传统引信起爆控制过程中的这种探测只能模糊地感知目标的存在区域、距离目标的距离和进入目标的深度等单一信息,无法精确获取目标的定位和定向信息。

智能弹药必须具有弹道定位和定向或目标定位和定向能力, 目的是为弹道的改变提供依据, 因此弹道定位和定向或目标定位和定向的准确性直接关系到命中精度。

(3) 具有导航导引与控制能力。传统弹药由于是开环系统, 因此不需要弹道跟踪或目标跟踪, 因此也就没有导航导引与控制能力, 即制导能力。

导航是引导弹丸安全准确地命中目标的过程, 导航的基本功能是确定弹丸在哪儿、弹丸要去哪儿、弹丸如何飞行才能命中目标。导引是导航的一种特殊形式, 仅指在末段弹道通过探测、感知、识别和跟踪目标来实现命中目标的过程。导航过程中, 弹丸飞行控制系统通过卫星定位、惯性测量单元等传感器信息, 结合相关飞行控制算法生成飞行控制指令, 并通过控制执行机构动作实现弹丸姿态和弹道轨迹的改变。

智能弹药导航可以是全弹道导航, 也可以从弹道中间某点开始导航, 与导引跟踪目标不同, 导航主要是跟踪预设的理想弹道轨迹或飞行控制系统自主生成的弹道轨迹。智能弹药的导航导引与控制功能是 “智能”的集中体现, 其高级阶段将是完全自主的飞行与完全自主的跟踪打击。

近年来, 国内外飞速发展的智能弹药主要是指利用现有的常规武器平台,在原有传统常规弹药的基础上发展相适应的, 具有一定 “智能”和弹道改变能力的弹药, 可称其为常规弹药的智能化改造。在常规弹药智能化改造的过程中, 必要时可以对平台进行适应性改造, 比如在火炮、火箭炮、飞机等平台上发展自寻的末制导弹药、末敏弹药、巡飞侦察打击一体化弹药等。常规弹药智能化改造的发展主要体现在以下五个方面:

(1) 不需要研制新的武器平台, 可以大量减少研制和装备费用, 缩短研制周期, 提高武器平台的使用效率。

(2) 由于充分考虑了智能弹药与原武器平台的适应性, 因此在很多情况下, 与火力配系相关的射程可以主要通过平台来保证, 而不需要像传统导弹那样完全靠自身动力装置来保证。例如, 火炮发射的智能弹药, 在需要增加射程时, 可以采取某些增程措施, 此时付出的代价要小得多, 也更有利于实现“精确面打击”。

(3) 利用制式炮弹、火箭弹、航弹、航空布撒器以及导弹等作为载体(母体) 运送智能子弹药 (也称制导子弹药)。此类子母式智能弹药本质上是更换母弹的战斗部, 解决好子弹药与母弹的兼容性和适配性, 从而保证新弹的飞行特性总体上与原弹一致性。显而易见, 智能子弹药的主要任务是 “精确命中”“精确毁伤”和 “多目标打击”。国内外实践证明, 这是一条既经济又有效的发展途径, 也是传统集束弹药发展的有益补充和未来趋势。

(4) 智能弹药将传统弹药技术与光电子技术、计算机技术、导航定位技术、目标探测识别技术、控制技术等相结合, 继承和保留了传统弹药的诸多优良特性(例如火炮、火箭炮的齐射特性, 此时智能弹药同样可以形成迅猛而密集的火力), 在准确打击多个点目标的同时, 又具有与传统弹药一样的压制功能, 使用方便, 反应迅速, 射击时只需要与传统弹药一样的装定射击诸元。有些智能弹药甚至还保留了传统弹药的基本结构, 例如某些制导航弹, 只在原弹上安装修正装置和制导模块; 多数情况下, 智能弹药与传统弹药一样不需要日常维护。

(5) 在多种平台上, 采用多种技术, 发展用途和性能各异、优势互补的智能弹药, 从而在战时为指挥员提供了更多的选择和保障。

智能弹药的定义与特征

相关推荐