激光制导炮弹

激光制导炮弹，是一种以激光为信息载体引导弹头，实施跟踪及精确打击的炮弹。^[7]主要用于攻击单个或集群坦克或装甲目标。^[8]主要代表型号有美国的“铜斑蛇”激光制导炮弹、俄罗斯研制的“红土地”激光制导炮弹等。^[1]

20世纪70年代，以美国为首的北约为了对付苏联的坦克优势，于20世纪80年代研发了世界第一种激光制导炮弹——“铜斑蛇”激光制导炮弹。^[8]为了对标美国的“铜斑蛇”炮弹，苏联KPT设计局几乎在同一时期也着手研制出了“红土地”系列激光制导炮弹，^[9]包括2K25-152mm“红土地”和2K25M-155mm“红土地”-M等7种型号。^[2]1994年，中国从俄罗斯引进152mm“红土地”激光制导炮弹后就积极进行国产化仿制，之后，又陆续研制了多种弹径的激光制导榴弹。2008年中国产GP-1型155mm激光制导榴弹在第七届珠海航展上展出。^[2]

激光制导炮弹主要由激光导引头、制导电子装置、战斗部和控制系统等四大部分组成。^[5]根据激光发射器的位置不同，分为主动激光制导炮弹和半主动激光制导炮弹。^[10]像美国“铜斑蛇”（Copperhead）、苏联“红土地”（Krasnopol）等都属于半主动激光制导炮弹。^[10]根据战斗部类型，激光制导炮弹又分为聚能破甲型和杀伤爆破型等。^[2][5]

由于激光制导炮弹命中精度高、打击效费比高，同时还可打击运动目标，^[10]所以世界各军事强国都纷纷加强激光制导武器的研制，在性能上有智能化、远程化、小型化和复合化的发展趋势。^[1]

第二次世界大战中，美军由于定位误差和弹着散布等困难，炮兵需要发射一二百发炮弹才有可能命中一辆静止的坦克，而那些运动着的坦克与装甲车，炮兵就是发射1500发高爆弹也不一定有命中的可能。^[8]战后，北约国家大量装备155毫米榴弹炮准备抗击预想中的苏联坦克集群进攻，但这些火炮只能靠面积射击。这种炮击对于大批飞快冲击的装甲集群，毁伤效果极差，因为155毫米炮弹不直接命中是不可能摧毁坦克的。虽然155毫米炮弹在坦克2米以内爆炸可能掀翻坦克或炸断履带，但是弹着落到这样的距离内概率极低。于是美国军方设想制造末制导炮弹，提高对机动目标的命中率。^[11]

最早研制激光制导炮弹的是美国，1966年，美国德克萨斯公司和北美航空公司根据与美军签订的合同开始研制激光制导炸弹并投入越南战场使用，1972年，在美国空军激光制导炸弹获得了较高精度的启示下，美国陆军正式将激光制导炮弹列入重点发展项目，开始研制世界第一种激光制导炮弹-“铜斑蛇”激光制导炮弹，要求155mm“铜斑蛇”激光制导炮弹能用任何155mm火炮（如M109自行榴弹炮或M198牵引式火炮）发射，并能接受激光目标指示器照射目标的反射光而导向目标，对M48一类坦克的射击精度要求首发命中率达50%以上。1974年8月至1975年3月期间进行了样弹试验，马丁·玛丽埃塔公司获胜。自1975年开始，陆军与马丁·玛丽埃塔公司对炮弹的研制进入全面工程发展阶段，1979年10月工程研制结束，1980年3月开始批量生产。后经几次改进，炮弹命中率可达80%以上。^[7]

为了对标美国的“铜斑蛇”炮弹，苏联KPT设计局几乎在同一时期也着手研制出了“红土地”。^[9]在吸取美国经验的基础上，于80年代中期生产并于1984年装备了2K25-152mm“红土地”（Krasnopol），^[11][12]之后又研制了6种激光制导炮弹，分别是2K25M-155mm“红土地”-M、2K25M2-155mm“红土地”-M2、2K24-152mm“米尺”、1K113-240mm（迫击炮）“勇敢者”、KM=3-120mm（迫榴炮）“基托洛夫”-2和KM=3-122mm“基托洛夫”-2M。其中前三种可称为“红土地”系列中的基本型、改进型和发展型，后四种只能称为“准红土地”系列产品。“红土地”-M2炮弹配备有半主动激光制导系统，与前辈“红土地”-M相比，其射程增加了30%~40%。另外，“红土地”-M2尾部结构也进行了重新设计，水平尾翼由原先4个增加到了6个，使其在高海拔山区和复杂天气条件下的飞行更加平稳。2007年在海拔高度为6000m的山区对“红土地”-M2进行了测试。^[2]

1994年，中国从俄罗斯引进152mm“红土地”激光制导炮弹后就积极进行国产化仿制，国产化“红土地”制导炮弹于2000年开始国家靶场鉴定，2001年底定型。在此基础上，陆续研制了155mm、152mm、122mm、105mm等激光制导榴弹，以及120mm、122mm、152/155mm半主动激光末端修正榴弹。2008年第七届珠海航展上展出的GP-1型155mm激光制导榴弹，比俄罗斯“红土地”制导榴弹精度更高、威力更大，目标照射/测距机质量更小。^[2]

所谓激光制导，就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。^[13]激光制导是利用目标反射的特定编码和波长的激光回波信号，通过炮弹头部的接收装置形成制导指令，导引武器飞向目标的一个过程。激光制导技术具有制导精度高、抗干扰能力强、可与红外或雷达等构成复合制导的特点，且制导系统的体积小、质量轻。激光制导炮弹的制导方式需要用配置在阵地前沿观察所、装甲车、直升机、无人机以及军舰上的目标指示器发射激光来照射目标，炮弹上的制导系统接收目标的反射信号，从而根据视线精确制导。在炮弹飞行的过程中，尤其是在末段，目标指示器需要始终瞄准照射目标。^[1]

激光制导炮弹根据激光发射器的位置不同，分为主动激光制导炮弹和半主动激光制导炮弹。半主动激光制导炮弹，采用机载（或车载）或地面人员携带的激光指示器指示目标，无需导引头具备搜索和识别目标的功能，因而导引头的结构较简单。但是，正因目标指示器和导引头分开，制导炮弹需要激光指示器连续照射目标，所以操作人员很容易暴露；另外，一旦目标指示器发生故障，制导炮弹就会迷失方向。这种制导炮弹通常只适于攻击坦克组成的小分队。代表型号有美国“铜斑蛇”（Copperhead）、苏联“红土地”（Krasnopol）等。主动式激光制导炮弹，将激光指示器和激光接收器都装在炮弹上，炮弹发射后弹上的激光雷达便自动搜索目标，可实现真正意义上的“发射后不管”。^[10]

铜斑蛇的圆柱形弹体直径为155毫米，长度为1.37米，头部是近圆锥形的激光导引头罩。采用折叠弹翼和折叠尾翼。弹上设备主要有激光导引头、制导电子装置、战斗部、控制系统等四大部分。^[5]

导引头的构成主要包括一个激光罩，防护盘，直接冲击传感器和四象限探测器，前置放大器、滤光片、陀螺装置、弹簧起动器、护圈、电子仪器组、电子舱护罩、定时开关和定心带等。弹簧起动器快速旋转起动陀螺仪，陀螺有力矩线圈使其保持快速旋转运动。导引头这种独特的机械装置使它能承受炮弹发射时高达9000g的大过载。探测器接收到编码的激光，形成比例导航制导误差信号。^[5]

电子组件包括互相联接的环形印刷电路板。这些电路板和刚性折曲母板相连接，母板是由若干个铝环支承的，这些铝环可以将冲击载荷传到弹体。为了防止发射时解体，该组件用螺栓加压和固定。电子组件的电子罩上有小孔，它可使战斗部射流在无阻碍的情况下通过。还有滚动角速度传感器，它的作用是保持炮弹滚动稳定。电子组件主要采用整体集成电路和大规模集成装置，从而使结构紧凑，减轻重量，降低成本，提高可靠性和抗冲击能力。^[5]

战斗部是由锥形药型罩、内锥罩、保险机构、起爆药、引信组件以及六个瞬发的传感器组成。战斗部是属于聚能破甲型，由锥形药型罩和内锥罩使炸药的射流形成自由空间锥面，按其设计指标可穿透几英寸厚的装甲防护板。有一条电缆管道，可使多芯电缆通过，起爆信号从制导系统传到引信组合，起爆战斗部。^[5]

控制系统包括可展开的弹翼、尾翼、延伸机构（包括小型驱动点火器）、控制设备、封闭器和后盖。其中控制设备包括两节热电池、氦气瓶、冷气制动器、电子设备、舵机以及整流罩。滑动的封闭器提供气体密封以及将炮弹从炮膛内射出，并起着炮弹减速旋转的作用。后盖起推动板的作用，也为脱离啮合作准备。^[5]

“铜斑蛇”炮弹所攻击的目标，一般为运动的或固定的装甲运兵车、坦克、掩体、建筑群以及各种坚固的定点目标。可以通过地而或空中多种探测手段捕获目标。其中包括地面激光目标定位系统，激光目标标志仪及测距仪，通用模块激光设备，遥控飞行器，攻击直升机载目标搜索捕获系统，以及其他飞机上搭载的目标指示系统。在火力支援装甲车上安装激光目标指示器，可搜索和捕获目标。^[5]

“铜斑蛇”炮弹是一种全天候武器，可以与其他武器协同作战，也可以与常规炮弹交替使用。无论白天或黑夜，都可以利用地面、直升机和遥控飞行器上的目标指示系统搜索和捕获目标。一旦捕获到目标，通知地面指挥中心，发射并控制铜斑蛇炮弹向目标射击。铜斑蛇激光自动导引头有很高的灵敏度，尽管大气中的烟雾和障碍物对激光能量有较大的衰减作用，但仍可以从微弱的信号中识别出要攻击的目标。采用快速信号处理装置，实时形成误差信号，控制导弹导向并命中目标。大量飞行试验结果已经显示出，铜斑蛇具一有良好的抗干扰和克服烟雾障碍的能力，并能以极高的命中概率击中目标。^[5]

“铜斑蛇”有两种基本的飞行轨迹可供选用，一种是弹道方式，另一种是滑行方式。当天空没有云层时，使用弹道方式较好，3千米以内的目标能被击中；当有云层时，可采用滑行方式，从榴弹炮发射的铜斑蛇可以击中16千米之内的目标。^[5]

以“铜斑蛇”炮弹为例，“铜斑蛇”炮弹不需要任何附加的人员和其他支援。只需要对炮手进行最低限度的训练。由于有极高的命中概率，用较少的炮弹就可以取得相同的杀伤效果。用常规的运输工具就可以完成作战准备。铜斑蛇平时包装在加固的运输贮藏器中，只有准备使用时才将容器打开。炮弹放在贮藏器中不需要进行任何检查，也不进行维修。铜斑蛇发射很简单。一个目标指示器小分队将捕获的目标数据传到发射指挥中心，根据射击方程将解算出的射击诸元传送给炮手。当规定的激光编码和延时调定后，将炮弹推上膛，然后象其他任何炮弹一样进行发射。不需要任何特殊的训练与后勤保障。^[5]

2001年，美国在堪萨斯州幕利堡的实弹射击之中，在风速高达81千米/小时的气候之下，155毫米榴弹炮把“铜斑蛇”射向隐蔽的活动目标，在23次射击之中，命中19发，命中率高达83％。^[8]

1991年，伊拉克战场上，美军炮兵发射了90枚“铜斑蛇”炮弹。^[14]

叙利亚战场上，俄军利用无人机激光指示器照射目标，使用“红土地-M2”炮弹摧毁了叙利亚空军基地中的武装恐怖份子。^[3]俄乌战场上，俄军利用该炮弹多次对乌军的装甲车进行精确打击。^[4]

武器型号	弹径/mm	弹长/mm	全备弹质量/kg	战斗部类型	射程/km	制导类型	原产国
M712-“铜斑蛇”炮弹	155	1370	62	聚能破甲	3~16	激光半主动制导	美国
2K25-”红土地“炮弹	152	1300	50	杀伤爆破	20	激光半主动制导	俄罗斯
2K25M-”红土地“炮弹	155	955	43	杀伤爆破	17~20	激光半主动制导	俄罗斯
2K25M2-”红土地“炮弹	155	1200	54.3	杀伤爆破	24~26	激光半主动制导	俄罗斯
GP-155A	155	-	-	-	6-25	激光半主动制导	中国

参考资料^[5][2][6]