外文翻譯--炮射巡邏彈發(fā)展趨勢及研究方向 中文版

1、<p>　　炮射巡邏彈發(fā)展趨勢及研究方向</p><p><b>　　朱　勇　　劉　莉</b></p><p>　　摘　要：針對采用各類陸軍火炮和海軍艦炮作為發(fā)射平臺的炮射巡邏彈,介紹了其發(fā)展歷史及發(fā)展現(xiàn)狀,總結(jié)出在不斷應(yīng)用相關(guān)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上追求智能化、靈巧化、低成本已成為炮射巡邏彈的發(fā)展趨勢。另外,簡要介紹了炮射巡邏彈總體設(shè)計研究領(lǐng)域的一些關(guān)鍵技術(shù),如抗

2、高過載技術(shù)、機翼制造技術(shù)、彈道減速減旋技術(shù)、總體多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化技術(shù)、小型低推力長航時發(fā)動機技術(shù)、雙向遠距離抗干擾數(shù)據(jù)鏈技術(shù)及目標偵察及航跡規(guī)劃技術(shù)等,對上述問題的深入研究將有利于炮射巡邏彈的進一步發(fā)展。</p><p>　　關(guān)鍵詞：炮射巡邏彈　　關(guān)鍵技術(shù)　　發(fā)展趨勢　　綜述</p><p><b>　　引　言</b></p><p>　　巡邏彈

3、是一種利用現(xiàn)有武器投放,能在目標區(qū)進行巡邏飛行,可承擔監(jiān)視、偵察、戰(zhàn)斗毀傷評估、空中無線中繼及攻擊目標等單一或多項任務(wù)的彈藥(或子彈藥)。炮射巡邏彈就是兼容目前陸軍各類火炮和海軍艦炮系統(tǒng),采用炮射方式進行發(fā)射的巡邏攻擊彈。</p><p>　　炮射巡邏彈是集合常規(guī)制導(dǎo)炮彈和無人機相關(guān)技術(shù)的一種產(chǎn)物,具有許多優(yōu)越之處,與常規(guī)彈藥相比,它多出一個“巡邏彈道”,留空時間長、作用范圍大,可發(fā)現(xiàn)并攻擊隱蔽的時間敏感目標;與

4、無人機相比,它能快速進入作戰(zhàn)區(qū)域,突防能力強,戰(zhàn)術(shù)使用靈活;與制導(dǎo)炮彈相比,它能根據(jù)戰(zhàn)場情況變化,自主或遙控改變飛行路線和任務(wù),對目標形成較長時間的威脅,實施“有選擇”的精確打擊,并實現(xiàn)彈與彈之間的協(xié)同作戰(zhàn);與其它類型的巡邏彈相比,它的發(fā)射平臺簡單,可以和炮彈配合使用,由于利用火炮系統(tǒng)提供的高初速,能夠快速進入作戰(zhàn)區(qū)域,有很強的時效性。</p><p><b>　　1　發(fā)展歷史與現(xiàn)狀</b>

5、</p><p>　　美國是最早研制巡邏彈的國家,其研制的LOCAAS (LowCost Autonomous Attack System,低成本自主攻擊系統(tǒng))和網(wǎng)火系統(tǒng)中的LAM (Loiter AttackMissile,巡邏攻擊導(dǎo)彈)可以說是巡邏彈中的代表。美國也是最早將巡邏彈兼容到火炮和艦炮發(fā)射系統(tǒng)的國家,隨后世界上興起了炮射巡邏彈的研究熱潮。目前美國正在研究的炮射巡邏彈項目有: 127 mm艦炮發(fā)射的前

6、沿空中支援彈藥(FASM)、155 mm榴彈炮發(fā)射的快看(Quicklook)偵察巡邏彈、155 mm榴彈炮或127 mm艦炮彈投放的炮射廣域偵察彈(WASP )和適合81 mm ~155 mm相應(yīng)火炮的多功能一次性炮射巡邏彈(GLUAV)。預(yù)計這類彈藥將在2010年左右投入使用。</p><p>　　FASM是美國海軍于1999財年開始研制的由127 mm艦炮發(fā)射的巡邏彈。當年的炮射偵察彈藥防御計劃財政支持包括

7、FASM與Quicklook兩個項目,至2002年結(jié)束。FASM直徑為127 mm,長度為2·8 m,質(zhì)量為73 kg。能夠?qū)?85 km遠范圍內(nèi)的海岸和海域進行監(jiān)視、偵察和戰(zhàn)場評估,巡飛時間約為3 h[1]。</p><p>　　Quicklook是美國陸軍于1999財年開始研制的一種由155mm自行或牽引榴彈炮發(fā)射的巡邏彈。它的直徑為155 mm,長度為99cm,質(zhì)量為36 kg~41 kg。當炮彈

8、發(fā)射飛至彈道最高點后下降至高度為1 000 m時,速度為Ma=0·85,靠氣囊對其減旋,靠降落傘裝置將其減速到60 m/s;然后展開控制尾翼、充氣式彈翼和螺旋槳,啟動發(fā)動機,以80 m/s的速度飛至目標上空,此段采用GPS定位和中段制導(dǎo),大約用10min;在到達目標上空后(距離發(fā)射點50 km),以62 m/s的速度進行巡飛,可以探測偵察39平方公里范圍內(nèi)的區(qū)域,巡飛時間為30 min左右[1]。</p><

9、;p>　　WASP是美國陸軍武器發(fā)展與研究中心(ARDEC)于2000年跟蹤研制的,由M483式155 mm彈藥攜帶投放的一種巡邏彈。長度為0·50 m,翼展為1·22 m,質(zhì)量為3·9 kg。這種子母彈可由陸基榴彈炮或艦炮發(fā)射,初始速度為762 m/s ~975 m/s。當彈丸經(jīng)過了彈道最高點后,利用爆炸將外彈殼炸開,展開充氣氣球,將其減速至60 m/s。下降到一定高度時,保護內(nèi)殼分離,飛行器拋出,

10、展開一個使其減速到約14m/s的降落傘,隨后展開折疊彈翼和尾翼。啟動由電池驅(qū)動的電動發(fā)動機,可以維持它以約28 m/s的巡航速度飛行約30min,巡飛高度為1 220 m[2-3]。</p><p>　　GLUAV是美國航空環(huán)境公司與美國陸軍實驗室和聯(lián)合防務(wù)公司(United Defense)聯(lián)手于2001年開始研制的一種炮射巡邏彈。它可以制造成直徑為81 mm~155 mm的巡邏彈,裝入相應(yīng)的炮彈中,主要用于偵

11、察、目標探測、目標識別以及戰(zhàn)場毀傷評估(BDA)。它可以攜帶彩色電視攝像頭、熱成像儀、生物化學(xué)戰(zhàn)劑探測傳感器等,還能在飛行過程中對敵方雷達和通信網(wǎng)絡(luò)進行干擾。在接收到前線偵察兵或偵察機的發(fā)射指令后,通過火炮將GLUAV發(fā)射出去,到達目標上空后通過爆炸裝置引爆外彈殼,巡邏彈從母彈中釋放出來,并采用降落傘對其進行減速后展開彈翼,以20m/s~60m/s的速度在戰(zhàn)場上空進行巡飛偵察,巡飛時間為19min~57min[4-5]。</p&g

12、t;<p>　　除美國外,俄羅斯、以色列、英國、德國、意大利、法國等發(fā)達國家也加入巡邏彈的發(fā)展行列,只是對于炮射巡邏彈,目前見到的有關(guān)型號的報道比較少。</p><p><b>　　2　發(fā)展趨勢</b></p><p>　　從炮射巡邏彈的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀可以看出,它是目前信息化戰(zhàn)爭的一種產(chǎn)物。只有當軍隊對信息的要求到了空前重要的今天,巡邏彈才會出現(xiàn),而炮兵

13、作為壓制性部隊,為其研制相應(yīng)的巡邏彈是必不可少的。在制導(dǎo)炮彈、無人機、傳感器等技術(shù)逐步發(fā)展和完善的過程中,炮射巡邏彈在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中也就初具生命力?？偟恼f來作為新型的防區(qū)外武器,炮射巡邏彈的發(fā)展趨勢可以歸結(jié)為:在不斷應(yīng)用先進技術(shù)的基礎(chǔ)上追求智能化、靈巧化和低成本化。</p><p>　　所謂智能化,指的是炮射巡邏彈自身能夠完成多重作戰(zhàn)任務(wù),既能對戰(zhàn)場目標進行偵察、監(jiān)視,還能完成戰(zhàn)場作戰(zhàn)毀傷評估。從炮射巡邏彈的研制現(xiàn)狀

14、可以看出,炮射巡邏彈的功能主要還是偵察、監(jiān)視、評估任務(wù)。巡邏彈在使用結(jié)束后都采取自毀,為了提高其使用效能,未來發(fā)展必然要求其在完成偵察任務(wù)的同時可以對目標進行選擇性打擊。巡邏彈之間的協(xié)同使用,巡邏彈與常規(guī)武器之間的匹配使用是炮射巡邏彈智能化研究的熱點關(guān)注課題。</p><p>　　所謂靈巧化,指的是炮射巡邏彈可以匹配各種火炮發(fā)射系統(tǒng)。炮射巡邏彈的研制是在不改動目前已有的火炮發(fā)射平臺的基礎(chǔ)上開展的,從炮射巡邏彈的研

15、究現(xiàn)狀可以看出,要求其兼容目前火炮系統(tǒng)的同時,還希望它能夠滿足現(xiàn)有的多種火炮系統(tǒng),這樣可以大大降低炮射巡邏彈的使用成本和使用范圍,大大增加了炮兵武器使用的靈活性。例如美國現(xiàn)在投入很大財力研制的GLUAV就設(shè)計了很多種類,使其能夠匹配81 mm ~155 mm的各類火炮。</p><p>　　所謂低成本化,是指巡邏彈的出現(xiàn)在一定意義上是因為它同時擁有了常規(guī)武器和偵察無人機的能力,降低了武器系統(tǒng)的研制和使用成本,但盡

16、管如此,現(xiàn)在各國在研制炮射巡邏彈的過程中都尋求采用各種新型低成本材料。從現(xiàn)有報道資料能夠總結(jié)出,降低炮射巡邏彈成本的主要工作都集中在使用新型材料、小型低推力發(fā)動機設(shè)計和彈上傳感器等方面。</p><p><b>　　3　關(guān)鍵技術(shù)研究</b></p><p>　　炮射巡邏彈是建立在制導(dǎo)技術(shù)、空氣動力學(xué)、飛行力學(xué)、發(fā)動機技術(shù)、光電技術(shù)、機械制造工程、火炮發(fā)射技術(shù)、減速回收

17、技術(shù)以及隱身技術(shù)上的一門綜合的工程技術(shù),涉及到的領(lǐng)域廣,關(guān)鍵技術(shù)多,本文僅簡要介紹炮射巡邏彈在總體設(shè)計研究領(lǐng)域內(nèi)的一些關(guān)鍵技術(shù)。</p><p>　　1)總體多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化技術(shù)</p><p>　　由于巡邏彈的設(shè)計需要綜合考慮彈體外形結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計,彈體功能模塊的優(yōu)化匹配,有效載荷質(zhì)量與燃料達到最佳配比,空氣動力學(xué)和隱身性能等一系列問題,所以這是一個涉及很多學(xué)科之間的優(yōu)化設(shè)計問題。學(xué)科之間

18、的交叉耦合和相互影響,決定了巡邏彈的設(shè)計是一個復(fù)雜的系統(tǒng)科學(xué)問題。</p><p>　　目前,國外越來越多的科技人員將多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化(MDO)技術(shù)應(yīng)用于飛行器設(shè)計之中,多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在提供變量、約束、性能間交互作用和耦合信息的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了同時滿足各學(xué)科和系統(tǒng)約束的要求,具有對各種設(shè)計方案迅速進行分析的能力,還可以大大縮短研發(fā)周期。</p><p>　　2)小型低推力長航時發(fā)動機<

19、/p><p>　　巡邏彈的主要工作任務(wù)就是在敵方陣地上進行巡弋飛行,對陣地進行偵察,對目標進行監(jiān)視和打擊,這就需要它擁有一個能提供長航時小推力的發(fā)動機。目前國內(nèi)外主要采用的是活塞式汽油發(fā)動機和鋰電發(fā)動機,微小型渦噴發(fā)動機、渦扇發(fā)動機和脈沖發(fā)動機是目前研究的熱點,勢必成為下一代巡邏彈發(fā)動機的主流。</p><p>　　由于炮射巡邏彈的初始段是炮射彈道,利用炮射將它在較短的時間內(nèi)送到所要求的射程,

20、然后才轉(zhuǎn)入自主飛行的巡飛段。進入巡飛段后才啟動巡航發(fā)動機,發(fā)動機的空中自啟動成為發(fā)動機設(shè)計過程中需要特殊考慮的關(guān)鍵問題。</p><p>　　3)航跡規(guī)劃、協(xié)同編隊作戰(zhàn)</p><p>　　在前面的發(fā)展趨勢中提到過,巡邏彈的設(shè)計正朝著智能化方向發(fā)展,這就需要對它的巡飛航跡進行規(guī)劃;同時能夠做到多枚巡邏彈之間的相互通信,保證協(xié)同作戰(zhàn),避免重復(fù)偵察和攻擊。另外還要求巡邏彈本身能根據(jù)戰(zhàn)場情況作出

21、實時的規(guī)劃,有效地躲避威脅,增強巡邏彈的生存能力。</p><p>　　4)雙向遠距離抗干擾信息數(shù)據(jù)鏈路</p><p>　　炮射巡邏彈的射程可達幾十公里,而彈體長度一般在1 m左右,這對信息傳輸裝置提出了相當高的要求。為了獲得遠距離、高數(shù)據(jù)率、高質(zhì)量的通信,必須采用高功率的數(shù)據(jù)發(fā)送機,利用圖像壓縮技術(shù)以降低對帶寬的要求,要在信號處理過程中進行加密,以實施保密通信。同時,實現(xiàn)巡邏彈與其它武

22、器之間的配合使用、巡邏彈之間的配合使用,需要建立它們之間的信息交換。采用雙路通信鏈路傳遞和接收信息,必要時建立通信中繼站已成為解決炮射巡邏彈信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵問題。</p><p>　　以上四項關(guān)鍵技術(shù)是所有巡邏彈在發(fā)展過程中都要面對的,而對于炮射巡邏彈,它除了具有上述四項關(guān)鍵技術(shù)之外還有其自身的特殊性。</p><p><b>　　5)抗高過載技術(shù)</b></

23、p><p>　　巡邏彈上的制導(dǎo)控制組件、發(fā)動機、彈翼折疊裝置、偵察設(shè)備等要抗住炮彈發(fā)射時的高過載是一項關(guān)鍵技術(shù)。目前一般都將彈上電子器件塑封固定,并通過一些軸套等機械構(gòu)件將重點器件上的過載轉(zhuǎn)移,從而解決抗過載問題。近年來飛速發(fā)展的MEMS技術(shù),不僅成本低、體積小,而且具有抗高過載的特點,是解決抗高過載問題的一個途徑。對于電子器件抗高過載這類問題已在制導(dǎo)炮彈中解決了,針對炮射巡邏彈,抗高過載問題還會給小型發(fā)動機設(shè)計、機

24、翼結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來嚴峻的考驗。</p><p><b>　　6)彈翼制造技術(shù)</b></p><p>　　為了減輕質(zhì)量,彈翼材料一般都采用復(fù)合材料,這對彈翼的制造提出了新的工藝要求。同時,為了能夠兼容炮彈發(fā)射平臺,從目前的資料可以看出,炮射巡邏彈的彈翼一般都采用折疊、充氣和收縮等技術(shù)。彈翼折疊機構(gòu)、充氣機構(gòu)和收縮機構(gòu)的設(shè)計以及新型彈翼的強度剛度等結(jié)構(gòu)問題的解決都是炮射巡邏

25、彈設(shè)計所面臨的一項重大難題。</p><p>　　另外,由于采用了折疊、充氣和收縮等方式,在安排彈翼的副翼上存在問題。目前炮射巡邏彈開始考慮采用復(fù)合材料、記憶合金等材料,利用翹曲彈翼進行控制,這給控制系統(tǒng)的設(shè)計也帶來了新的挑戰(zhàn)。</p><p>　　7)彈道減速減旋技術(shù)</p><p>　　正是因為采用火炮系統(tǒng)作為發(fā)射平臺后,能給巡邏彈提供一個很高的初速,使得巡邏彈

26、能在較短的時間內(nèi)到達較遠的射程,為巡邏彈快速進入作戰(zhàn)區(qū)域提供了保證。但是,巡邏彈在巡飛過程中為了便于偵察,飛行速度都很低,所以炮射巡邏彈面臨著一個彈道減速問題。</p><p>　　另外,為了保證彈丸的穩(wěn)定性,一般都采取旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定,如果在彈丸出炮后迅速減旋,則必須展開尾翼進行穩(wěn)定,這樣必然增加射彈的阻力,彈道的射程遠小于旋轉(zhuǎn)彈,所以為了提高炮射巡邏彈的射程,一般在彈道前段都采用高速旋轉(zhuǎn)彈道,而轉(zhuǎn)入巡飛段前,就必須采

27、取相應(yīng)的減旋措施。</p><p>　　目前,國外針對炮射巡邏彈的彈道減速一般都采用降落傘或充氣氣囊等機構(gòu),針對炮射巡邏彈的彈道減旋一般都采用穩(wěn)定尾翼或充氣氣囊等機構(gòu)。</p><p>　　在炮射巡邏彈彈道設(shè)計過程中必須充分考慮降落傘和充氣氣囊等的氣動特性,對其作出相應(yīng)的研究。</p><p><b>　　4　結(jié)束語</b></p>