激光制导武器的发展分析

第 37 卷，增刊 红外与激光工程 2008 年 9 月 Vol.37 Supplement Infrared and Laser Engineering Sep. 2008 收稿日期：2008-07-09 作者简介：马锐（1955-），男，吉林农安人，高级工程师，主要从事光电技术研究。Email: xushilu118@163.com. 激光制导武器的发展分析 马 锐 （东北电子技术研究所，辽宁 锦州 121000） 摘要：激光制导武器在现代战争中发挥着越来越重要的作用。介绍了激光制导武器的发展历程 以及装备的研制、改进情况，指出了在现代战争中发展激光制导武器的优势和重要性，重点探讨了 几种激光制导武器的性能及其特点，最后论述了激光制导武器的发展动向与分析。 关键词：激光制导武器； 发展分析 中图分类号：TN97 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2008)增(激光探测)-0266-05 Development analysis of the laser guided weapon MA Rui （Northeast Research Institute of Electronic Technology, Jinzhou 121000, China） Abstract: The laser guided weapon plays more and more roles in the war today. The process of development of the laser guided weapon and equipments in all countries over the world and its modification are described. The technique performance and properties of several Laser guided weapon seekers are analyzed; and the development trend and analysis of the laser guided weapon are discussed. Key words：Laser guided weapon; Development analysis 0 引 言 激光制导技术是目前国外导弹、炸弹和炮弹普遍 采用的制导技术，是以激光为信息载体，把导弹、炮 弹或炸弹引向目标而实施精确打击的先进技术。精准 是激光制导武器的鲜明特点，由于激光的单色性好， 光束的发散角小，敌方很难对制导系统实施有效干 扰，因而它具有了其他制导方式无法匹敌的优势。所 以，当激光制导武器攻击固定或活动目标时，命中率 极高。此外激光还可与红外、雷达、GPS 等实现复合 制导，更有利于提高制导精度和应付各种复杂的战场 环境，从而发挥全天候作战的优势。文中就激光制导、 发展动向、发展分析等作进一步的研究和探讨[1]。 1 激光制导 激光制导是用来控制飞行器飞行方向，或引导兵 器击中目标的一种激光技术。激光制导与其它制导种 类相比具有结构简单、作战实效成本低、抗干扰性能 好、命中精度高等优点。不足的是受大气及战场条件 影响较大，不能全天候工作等[2]。 1.1 原 理 激光制导的基本原理是：利用激光器发射激光束 照射目标，装于弹体上的激光接收装置则接收照射的 激光信号或目标反射的激光信号，计算出弹体偏离照 射或反射激光束的程度，不断调整飞行轨迹，使战斗 部沿着照射或反射激光前进，最终命中目标。 1.2 制导方式 Administrator 高亮 Administrator 高亮 Administrator 高亮 Administrator 高亮 Administrator 高亮 Administrator 附注 洛杉矶之战中最后对母体的攻击就是采用了激光制导，士兵手中拿的是激光发射器，然后用它可以引导飞来的导弹命中目标。 Administrator 高亮 增刊 马 锐：激光制导武器的发展分析 267 激光制导方式主要有半主动寻的式和主动寻的 式两种。目前激光制导武器中大都采用半主动激光制 导方式，即导引头（它安装在弹上，被用来自动跟踪 目标并测量弹的飞行误差）与激光照射装置分开配置 于两地，前者随弹飞行，后者置于弹外。激光照射器 用来指示目标，故又称激光目标指示器。导引头通过 接收目标反射的激光，引导导弹飞向目标。 （1）半主动式激光制导。半主动式激光制导系 统的工作过程是：激光目标指示器装在车、船或飞机 上，发射激光束为制导武器指示目标，弹上的激光导 引头接收目标反射的激光信号，并跟踪目标上的激光 光斑，引导制导武器飞向激光光斑，最终命中目标。 半主动式激光制导广泛应用于武器的制导系统中，如 激光制导炸弹、激光制导导弹、激光制导炮弹等，是 制导武器中制导精度最高的。 激光波束制导作为半主动式激光制导方式又叫 激光驾束制导，其工作过程是：激光照射器先捕捉并 跟踪目标，给出目标所在方向的角度信息，然后经火 控计算机控制弹体发射架，以最佳角度发射导弹，使 它进入激光波束中（进人波束的方向要尽可能与激光 束轴线的方向一致）。弹体在飞行过程中，弹上激光 接收机接收到激光器直接照射到弹上的激光信号，从 中处理出制导所需的误差量，即弹体轴线与激光束轴 线的偏离方向和大小，并将这个误差量送入弹的控制 系统,，由控制系统控制弹的飞行方向和姿态，始终 保持弹与激光照射光束的重合，最终将战斗部引导于 目标上。 （2）主动式激光制导。这种制导方式是将激光 照射器和目标寻的器都装在弹上，由激光照射器发射 激光，目标寻的器接收目标反射回的激光信号，再通 过弹上控制系统将弹体引向目标。 1.3 制导武器 激光制导武器主要有：激光制导炸弹、激光制导 导弹和激光制导炮弹等。 （1）激光制导炸弹。激光制导炸弹命中率比手 控投放无制导的普通炸弹高 200 倍，比计算机投放无 制导炸弹命中率提高 50 倍，把航空炸弹的命中精度 从原来的圆周误差 90～100 m，提高到 3～4 m。 “宝石路”（Paveway，又称“铺路”）激光制导 炸弹是目前世界上生产数量最大的精确制导炸弹系 列，“宝石路”已经发展了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 3 代，而且每 代都有多种型号，如“宝石路”Ⅰ有 GBU-10MB、 GBU-11MB 、 GBU-12A/B ，“ 宝 石 路 ” Ⅱ 有 GBU-10C/D/E/F/G/H/J、GBU-12D、GBU-16A/B，“宝 石路”Ⅲ有 GBU-22/B、GBU-24/B、GBU-24A/B、 GBU-27/B、GBU-28MB 等。各种型号在结构上基本 相似，都是由 Mk82、Mk83、Mk84 或 BLU-109、 BLU-113 等普通航空炸弹加装制导装置和稳定尾翼 改造而成，且都采用半主动激光制导，因此具有较高 的命中精度。 KAB-500L 是第一种俄制激光制导炸弹，整体外 形与美制“宝石路”炸弹相似，其激光寻标套件能用 来修改自由落体炸弹，但它没有“宝石路”的弹体前、 后大型稳定控制翼，运动路径由尾翼的控制面控制。 之后俄罗斯在激光制导炸弹的基础上发展了电子光 学制导，研制成功了 KAB1 500 系列精确制导炸弹， 具备了自主目标跟踪能力。特别是 KAB-1 500L/Kr 精确制导炸弹，重达 1 500 kg。 美国雷锡恩公司设计的“宝石路”Ⅳ作为新型精 确制导炸弹（NPGB），于 2007 年装备了“狂风”、“鹞” 及“台风”战斗机。 （2）激光制导导弹。利用激光制导装置将导弹 引向目标的武器系统，主要用于反坦克、空对舰和空 对地作战。 例如，美国陆军的“海尔法”空地反坦克导弹、 美国空军的 AGM-65E“小牛”激光制导空地导弹、 法国的 AS.30L 激光制导型空地导弹、俄罗斯的 X-25ML、X-29L 以及以色列的直升机载“猎人”等。 美国“海尔法”激光制导导弹就是半主动激光寻 的导弹的典型代表，主要用于攻击坦克、各种战车、 雷达等地面军事目标。 海尔法导弹由激光寻的头和导弹主舱组成。夜间 发射试验证明，黑夜并不影响海尔法导弹的攻击能 力。此外，如果有多个目标指示器同时照射几个不同 目标，则海尔法导弹能够以高于 1 次/ s 的速率进行 重复发射以攻击这些目标。 海尔法导弹主要装备于美国休斯公司研制的阿 帕奇先进武装直升机，用于攻击各种坦克、战车及雷 达站等地面重要军事目标。训练和实战都显示出这种 导弹具有强大威力和较高的性能。 采用激光束主动寻的制导方式的系统还有美国 的“马伐瑞克”和法国的 AS30 导弹等。 AS30 导弹是一种用于攻击硬点目标的空对地导 弹，强有力的 240 kg 高爆炸力弹头，确保这种导弹 Administrator 高亮 Administrator 高亮 Administrator 高亮 Administrator 高亮 Administrator 高亮 Administrator 高亮 Administrator 高亮 268 红外与激光工程：激光探测、制导与对抗技术 第 37 卷 甚至可击毁重型装甲目标。此外，由于采用激光制导 技术，“心明眼亮”的导弹可以对某一选定舰船进行 攻击。即使该舰船混杂在其他舰船之中，或躲藏在无 法发射掠海飞行器的狭窄水域，一旦碰上激光制导的 导弹，就只好自认倒霉，必定在劫难逃。 AS30 导弹主要装备在美洲虎、幻影 F1 和幻影 2000 飞机上。除法国空军外，也有其他一些国家的 武装力量装备了这种导弹。法国军方为 AS30 型导弹 配备一种机动性更强的激光指示器吊舱，确保飞机以 900 km/h 的速度在 300 m 以下低空飞行时仍可在离 目标 8 km 远处发射导弹。 AS30L 型导弹的另一特点是具有目标自动锁定 功能。因此，只需向目标的大致方位发射，然后按锁 定程序作战，并由吊舱的激光指示器为末端制导照明 目标。 法国空军装备的 AS30L 激光制导导弹。该弹采 用与AS30完全相同的正常式气动外形布局，除弹翼、 尾舵和内部舱段结构保持不变外，主要改进之处是头 部加装半主动激光导引头和相应的制导计算机，增加 了 1 个激光导引头舱，其后为原来的 3 个舱段：战斗 部舱、发动机舱和尾部控制舱。该激光导引头可与波 长 λ=1.06 μm 的任何机载或地/海基激光照射器配合 使用。目标反射回来的激光能量通过整流罩后，由陀 螺稳定的反射镜反射到探测器上，由探测器测量出导 弹速度矢量与瞄准线旋转角速度矢量之间的角偏差， 产生出比例导引指令。导引头的视场很大，即使在瞄 准精度较差和强侧风情况下，也能截获目标。后舱段 内部结构有所改变，取消了无线电指令接收机，加装 横滚陀螺仪、电磁铁、电磁舵机、4 片燃气扰流片等。 该弹的翼展、舵展和弹径均与 AS-30 相同，但头部整 流罩由金属变为透光 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 ，形状由尖变钝，故弹长缩 短到 3.65 m。 该弹采用中段惯导加末段半主动激光制导体制， 载机在发射导弹之后可立即作机动飞行，在此过程中 由机载激光照射吊舱保持对目标的自动跟踪和照射， 直到命中该目标。因此，同采用无线电指令制导的 AS30 导弹相比，不要求载机飞行员操纵飞机并始终 目视瞄准、跟踪目标，从而减轻了飞行员的工作负担， 提高了飞机的作战生存力，在作战性能水平上是一个 飞跃，进入第三代超音速多用途空地导弹范畴。 基本战术技术性能：最大射程：10 km；最大速 度：1.5 Ma；使用高度：61～6 100 m：制导系统：中 段惯导加末段半主动激光制导；引信：触发引信；战 斗部：高爆炸药，重 240 kg；动力装置：2 台两级推 力固体火箭发动机；弹重：520 kg；弹长：3.65 m； 弹径：342 mm；翼展：1 000 mm。 以色列在引进美国“宝石路”型激光制导炸弹的 基础上，分别开发出了多种激光制导炸弹。例如，以 色列飞机工业公司开发了“怪兽”（格里芬）、“断头 台”和“下一代激光制导炸弹”（NGLGB）。其中只 有“怪兽”在以色列空军正式服役，并向印度等多国 出口。该导弹是以色列技术最成熟的激光制导炸弹。 埃尔比特公司开发的主要是“蜥蜴”（LIZARD）,采 用模块化尾部组件和头锥部件的传统激光制导炸弹 设计。现在已经发展为 GPS/INS 和激光制导的双模 炸弹。 以色列的“马帕茨”导弹以及由美国马丁·马丽 埃塔公司和瑞士厄利空 -皮尔勒公司联合研制的 ADATS 防空反坦克系统。 南非肯特隆公司的“猛禽”Ⅱ配有 GPS/INS 制 导装置和电视导引头，命中精度在 3 m 左右，射程达 到 60 km。丹尼尔公司正在研制名为“闪电”的制导 炸弹，它与“猛禽”Ⅱ一样具有 120 km 的最大射程， 同时又与以色列的“蜥蜴”一样可以选择激光制导、 GPS/INS 制导或红外成像导引头，其中激光或红外制 导时的命中精度为 3 m。 瑞典的 Rb70 型防空导弹，制导波束由工作波长 为 0.98 µm 的脉冲砷化镓半导体激光器产生。 美国陆军使用的“龙”（Dragon）式反坦克导弹 和专门用于打击低空飞行目标的肩射式“尾刺” （Stinger）导弹等，也都属于激光驾束式制导导弹。 韩国研制中的新一代XK-2主战坦克将配备由以 色列 IAI 公司提供的拉哈特（LAHAT）激光制导导 弹。这种导弹重 13 kg，采用半主动激光寻的制导技 术，可以从隐蔽的地方发射，能摧毁 8 km 距离内的 重型装甲目标或直升机目标。 （3）激光制导炮弹。激光制导炮弹也是一种重 要的激光制导弹药，与激光制导炸弹类似，一般采用 半主动寻的制导方式，即在标准炮弹头部安装激光导 引头。 例如，美国研制的“铜斑蛇”激光制导炮弹，是 一种 155 mm 口径的炮弹，采用半主动激光制导，配 备了激光追踪器、陀螺仪、自动驾驶仪、控制系统、 主翼和控制尾翼。它由制式 155 mm 榴弹炮发射，射 增刊 马 锐：激光制导武器的发展分析 269 程 4～20 km。在飞行中，它能追踪由激光密码照亮 的目标，并自动导向目标，然后以锥形装药弹头摧毁 目标，命中精度 0.4～0.9 m 命中率达到 80％以上。 与铜斑蛇类似的装置是原苏联研制的“红土地” 激光制导炮弹。它既可以由老式的 152 mm2S3M 自 行火炮系统及 152 mmD-20 牵引式火炮发射，也可以 适应新式的 152 mm2S5 及 2S19 自行火炮系统。 红土地的最大射程为 18 km，其主要任务是反坦 克，但也可用于对付其他具有较高军事价值的目标， 如火炮、防空武器和坚固筑垒的阵地等。在一次试验 中，首发152 mm红土地炮弹命中14 km远处以36 km/h 速度运动的坦克，在另一次试验中，利用一台定位指 示器，间隔 30 s 相继攻击 3 个不同目标。 俄罗斯研制的 155 mm 炮弹。用自行榴弹炮发射 Krasnopol-M155 mm 激光寻的式制导炮弹。炮弹长 955 mm，重 43 kg，射程 17 km。 以色列研制的“拉哈特”（LAHAT，激光导引 攻击炮弹）。它是以色列航空工业公司（IAI）下属 MBT 子公司应现代装甲车辆作战需求的不断发展而 研制的。该导弹采用半主动激光制导，可从隐蔽阵位 发射，对付重型装甲目标的最大射程可达 8 km，命 中精度极高。目标的指示既可由发射坦克直接照射， 也可由其它坦克、直升机、无人机或前线侦察员间接 完成。 “拉哈特”可用于各种 105 mm 和 120 mm 火炮， 而且，该导弹还全面兼容如“半人马座”、AMX-10RC 或“斯崔克”机动火炮系统等轻型装甲战车上配备的 有高效炮口制退器的 105 mm 轻型低后坐火炮。该导 弹的改进型甚至可由老式 106 mm 无后坐力炮发射。 2 发展动向 （1）雷神公司的激光制导 Maverick（幼畜）导 弹可满足美国空军的紧急作战需求。2007 年 8 月 17 日，美国空军表示，雷神公司将重新开始激光制导 Maverick 导弹的生产，满足近距空中支援武器的紧急 作战需求，以最小的附带损害打击高速移动目标。美 国空军目前作战使用的是电视制导和红外制导 Maverick 导弹。到目前为止，只有美国海军和海军陆 战队部署了这种激光制导导弹。激光制导 Maverick 导弹经作战验证可在城市环境和近距空中支援任务 中具备反装甲和反移动面目标的有效性及可靠性。 Maverick 是一种精确空对地导弹，携带有多弹头及引 导头变量，可用于打击移动或静止的小型或坚固目 标；装甲车；面对空导弹基地；重要目标（如舰船、 港口设施和通信中心）。该导弹具有发射后不管 （launch-and-leave）能力，允许飞行员点火并立即采 取逃离，或打击另一个导弹跟踪的目标[3]。 （2）法国采购“海尔法”Ⅱ反坦克导弹。2008 年 3 月 1 日，美国洛克希德•马丁公司于 2008 年 2 月 4 日宣布，法国国防部已与美国政府就采购该公司的 “海尔法”Ⅱ激光精确制导反坦克导弹事宜签订了协 议。法国采购该反坦克导弹以配用于其装备的、由欧 洲直升机公司生产的“虎”式武装侦察与攻击直升机。 洛克希德•马丁公司代表“海尔法”系统有限责 任公司进行该 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 的所有工作。根据与多国欧洲联合 武器合作组织签订的合同，在洛克希德•马丁公司的 帮助下，欧洲直升机公司已开始在其位于法国马里尼 安的工厂内将“海尔法”Ⅱ反坦克导弹集成在“虎” 式武装侦察与攻击直升机上。地面试验已于 2007 年 10 月开始，飞行试验 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 于 2008 年 3 月开始。 “海尔法”Ⅱ反坦克导弹已集成于许多直升机平 台上，包括陆军列装的波音公司 AH-64“阿帕奇”直 升机和贝尔公司 OH-58D“基奥瓦勇士”直升机；海 军陆战队列装的贝尔公司 AH-1“眼镜蛇”直升机； 海军列装的西科斯基公司 SH-60“海鹰”直升机、英 国列装的“阿帕奇”直升机；“虎”式直升机；美国 空军列装的“捕食者”无人机和“收割机”无人机。 挪威和瑞典也将“海尔法”Ⅱ反坦克导弹应用于执行 海岸防御任务。 （3）以色列航宇工业公司推出“激光制导网络 中心战”新概念。2008 年 6 月 16 日，以色列航宇工 业公司（Israel Aerospace industries，IAI）准备在巴 黎举行的欧洲陆空防卫设备技术展示会（Eurosatory exhibition ） 上 推 出 “ 激 光 制 导 网 络 中 心 战 ” （network-centric laser-guided warfare）新概念。 据报道，这种概念是建立在各种激光制导武器基 础之上的。在这种新概念指导之下将建立一个系统用 于集中来自不同激光指示器的目标，并且分别为这些 目标选择最合适和最可用的武器发动攻击。 IAI 公司 MBT 导弹分部的销售主管 Ofer Doron 表示，目前的战场上充斥着大量重量越来越轻、价格 越来越便宜的激光指示器，与此同时不断有大量制导 精度极高的激光制导武器投入现役，这些武器覆盖了 270 红外与激光工程：激光探测、制导与对抗技术 第 37 卷 不同的射程，并且可选用不同的战斗部，其价格也比 光电制导武器低廉。目前存在的主要问题是要做到实 时分配目标并引导合适的武器对其发动攻击。 3 发展分析 激光制导武器的发展趋势：一是智能化；二是远 程化；三是小型化；四是复合化[4]。 （1）智能化。主动寻的器是各类制导武器的追 求目标，要实现主动寻的制导就必须把激光目标指示 器放置在导弹上，并采用激光扫描方式及成像型探测 器实现对目标的搜索和识别，确定目标的要害部位， 进行精确打击，实现智能寻的制导。 （2）远程化。目前的激光半主动寻的制导作用 距离一般在 10 km 左右，在现代化武器作战的今天， 这一距离是比较靠近敌人的，对激光发射的安全性很 不利。 例如，滑翔炸弹无动力，靠炸弹自身的滑翔翼飞 行，飞行的距离跟搭载飞机投掷炸弹的高度有很大关 系。通常，高度越高，攻击的距离就越远。由于无动 力激光制导滑翔炸弹攻击距离不会超出 20 km。这使 得载机不得不靠近目标投掷炸弹，从而使载机极易受 到保卫目标的防空火力伤害，而防空火力的存在，也 干扰了飞行员投掷炸弹的精度。所以美俄现在研制了 一些火箭助推制导炸弹，在激光制导炸弹的基础上， 安装火箭助推器，使炸弹能够在敌人防御圈外投掷， 以保证载机的安全。这使得激光制导炸弹的攻击距离 大大增加，甚至可达百公里以外，这几乎相当于简易 导弹了。 （3）小型化。由于制导系统是弹头的一部分， 减小这一部分的体积和重量具有重要意义，它有利于 提高制导武器的机动能力和作用距离，增大弹头的有 效载荷，增强武器的杀伤力。 （4）复合化。复合制导是指采用多种制导方式 对制导武器进行制导，当某一种制导方式失效后，另 一种制导方式可以自动接替工作，继续将导弹引向目 标。而且，由于复合制导可以采取目标不同的特征值 来判定真假。因此，复合制导还具有一定对真假目标 的分辨能力。在此方面，美军装备的“铺路-1”型激 光制导炸弹采用的就是复合制导。 4 结束语 随着高科技技术的研制和开发，激光制导武器更 趋完善，在未来现代化战争或局部战争中，激光制导 武器将显得越来越重要了。 参考文献： [1] 张翼飞，邓方林. 激光制导技术的应用及发展趋势[J].中国航天， 2004, 06: 41-44. [2] 刘焕松. 聪明炸弹；精确制导武器[J]. 国防科技，2004,12: 30-32. [3] 张金生，王仕成，徐萍，等. 激光制导武器仿真系统设计与研制[J]. 2005,02: 59-63. [4] 刘晶，周晓东，纪淑波. 电视制导武器的激光软杀伤分析[J].电光与 控制，2005, 05: 66-69.