摘要：針對小型低成本精確制導彈藥技術發展中遇到的關鍵問題，從技術途徑、成本工程以及產業發展等角度分析影響該類彈藥產品發展的主要因素，重點從射程能力、機動能力、打擊精度、毀傷能力和成本控制等方面對該類武器的發展現狀和趨勢進行分析，研判出成本低廉、殺傷可控、作戰靈活、打擊高效將是小型低成本精確制導彈藥的發展方向，最后針對該領域的技術現狀給出該類武器的技術發展建議。可以看出，在關注技術指標發展的同時，應兼顧彈藥的低成本化和綜合性價比，從市場需求和質量控制兩方面把控彈藥總體性能，以滿足未來小型精確制導彈藥的國際市場需求。

隨著世界多極化和軍事斗爭復雜化的發展，在以中東以及東南亞等地區為代表的局部地區沖突和反恐戰爭中，無人機及其掛載的小型空地導彈成為被大量使用和消耗的武器產品。早期，參與空襲的無人機數量和空襲次數有限，隨著時間的推移，這種局面逐漸發生變化，尤其是在阿富汗和巴基斯坦邊境地區空襲次數明顯增加。2004～2005年間，無人機系統空襲只發生1次，2006年和2007年分別發生了3次和5次。而隨后幾年，無人機的空襲次數突然增多，到2016年中東的空襲次數就達到了12896次，2017年這一數據則上升到了17861次，如圖1所示。

圖1世界局部沖突中無人機空襲次數

另一方面，2013年至2018年3月31日，美軍在阿富汗的作戰行動中累計投射至少1,2954枚空地彈。2012年~2016年，無人機導彈市場價值總共達到595億美元，在此期間市場總額穩定增加。市場的巨大需求促生了小型低成本精確制導武器的爆發式發展。先從彈藥本身性能對世界主流國家代表產品進行分析和對比，在此基礎上，從成本工程和產業發展角度對該領域進行簡要分析，分析未來發展趨勢。

調研了包括美國AGM-176、AGM-114、GBU12、寶石路，中國AR系列、飛騰系列、藍箭系列和天雷系列等，結合軍貿銷量、市場占有率、綜合性能等多種因素考慮，甄選國內國外代表產品進行對比。

國內相關主要產品信息如表1所示，對應外形如圖2所示。

表1國內小型空地反坦克導彈信息表

(a) AR-1

(b)藍箭-7

(c) AR-2

(d)TL-2

圖2 國內四款典型空地反坦克導彈

同類型產品國際上以美國的AGM-114和AGM-176最為成功。其主要特征參數如表2所示，外形如圖3所示。

(a) AGM-114

(b)AGM-176

圖3 兩款典型空地反坦克導彈

表2 國外典型小型空地反坦克導彈信息表

01 打擊精度

導彈打擊制導精度是描述制導控制回路制導準確度的量，它是衡量導彈武器作戰效能的重要指標。導彈的命中精度首先取決于導彈制導系統的精度，在導彈制導技術充分發展的同時，采取各種措施減小脫靶量、發展中制導技術（射程范圍超過導引頭工作范圍時，如圖4所示）和末制導都是提高導彈命中精度的重要途徑。影響制導精度的因素主要含兩類：一類是導引律不同引起的，另一類是制導系統誤差、制導時間常數等系統偏差，噪聲、天線罩瞄準誤差斜率、目標機動、干擾等隨機誤差引起的。減小小型精確制導彈藥脫靶量，提升導彈的命中精度，主要方法是總體把控導彈精度鏈分配，研制高精度高穩態導引頭，嚴格控制質心偏移，選擇適當的靜穩定裕度等。

圖4 中制導精度計算示意

小型低成本精確制導彈藥的打擊精度分析有其特殊性，由于武器規模、成本、重量尺寸的限制，在導引頭體制選擇和硬件設計上需總體協調硬件性能水平與成本的限制。當前世界發達國家正在進行一系列科研試驗設計工作來改進精確制導武器的光學、光電和雷達導引頭。主要途徑包括:繼續探索和研發精確制導武器導引頭的新型技術和結構方案，開發新的元器件和工藝技術，完善導引算法及軟件，優化彈載導引設備的質量、尺寸特性和價格指標。國外先進國家精確制導武器導引頭的主要改進方向可歸納為:研制能在多個紅外波段工作的紅外成像導引頭，其中包括采用不需要深度冷卻的光學接收器的導引頭；主動激光探測裝置的實際運用；采用帶有平面或共形天線的主、被動雷達導引頭；研制多模式復合導引頭等。目前100kg級以下的小型導彈（以空面導彈為主）主要采用紅外成像導引頭、毫米波雷達導引頭和半主動激光導引頭等。如中國與彩虹無人機搭配外貿銷售的AR-1導彈就是采用半主動激光導引頭，該導彈在中東和北非戰場取得了巨大成功，其命中精度達到了CEP 1.5m，在制導過程中需要彈藥載機或支援單元（支援飛機或地面指示源）的激光目標指示器發出激光，對目標進行照射，導引頭探測到目標反射的激光光斑，進行制導并命中目標，這種方式的優點是在保證需用探測、識別精度以及可靠性的同時降低成本，其缺點是不能實現發射后不管。采用該導引頭的產品還有天雷系列以及美國的AGM-114R。

為了實現小型精確制導彈藥的自動尋的功能，進一步加強導彈的智能化，世界各國發展了成像型導引頭。因為可靠性高、成本低，紅外成像導引頭及在紅外成像導引基礎上實現的自動目標捕獲或自動目標識別末制導方式被先進精確制導武器所廣泛采用。國外精確制導武器研發機構也進行了紅外成像導引頭的相關研究，致力于開發相對廉價的帶有非制冷光學探測器的紅外成像導引頭。這種光學探測器可運用于導引頭、相關修正和空中偵察系統。其優點是具有較高靈敏度和較小空間分辨率、抗紅外干擾能力強、掃描視場大，從而為導彈智能化的實現提供了支撐。

美國的響尾蛇導彈采用紅外成像導引頭，具有多目標和全向攻擊能力。其頭罩用藍寶石材料。該導引頭與具有180°的跟蹤視場，最大離軸發射角達到±90°。導引頭的目標截獲距離在藍天背景下為13~16km，在地面雜波背景下為6.4km，可與聯合頭盔提示系統配合使用。為了進一步擴大視場掃描范圍，各國均不斷提升掃描單元數。如以色列的怪蛇4空空導彈采用100元線列掃描成像導引頭，德國IRIS一空空導彈采用128元線列掃描成像導引頭，南非的Avarter空空導彈則采用2×100雙色線列掃描成像導引頭。此外，美國開發出Damask目標紅外成像導引頭，應用于新一代聯合制導空地導彈。

為了提升導彈的全天候、全天時工作能力和對地面強地雜波的抗干擾能力，從20世紀70年代開始各國發展了毫米波雷達導引頭技術。長弓-海爾法導彈（AGM-114D）是世界上最早采用雷達導引頭制導的空地導彈，1998年正式進入裝備。相比之下，雷達制導型的防空、反艦導彈大多在20世紀60年代都已經進入裝備，其中導引頭技術是制約雷達制導型空地導彈裝備的根本原因。1991年9月6日Hercules公司在EglinB-70靶場發射了第一枚毫米波制導Maverick導彈，這是毫米波雷達導引頭首次在空地導彈上應用。與厘米波雷達相比，毫米波雷達要求具有更高的分類識別能力和剔除虛假目標的能力，但是技術難度也遠大于前者。

為了進一步提升導彈的精確制導打擊能力，復合制導技術被進一步發展，提高工作頻率能夠有效提高導引頭方位分辨力。因此，為了提高雷達導引頭對地面小尺寸裝甲目標或海面小型艦艇等目標的分類識別能力，通常采用毫米波雷達/紅外成像復合制導技術。借助紅外二維高分辨成像，使導引頭獲得較高的方位分辨力。利用數據鏈將目標紅外圖像回傳給載機，通過人在回路中進行目標識別。例如美國的先進近程聯合空地導彈(Joint air-ground missile，JAGM)的三模復合導引頭，如圖5所示，充分利用了海爾法導彈的半主動激光制導和長弓海爾法的毫米波制導技術，并借鑒了幼畜空地導彈的紅外成像制導技術。

圖5 聯合空地制導彈藥（JAGM）

打擊精度的提升不僅與導引頭的目標捕獲識別能力相關，還與衛星導航精度與慣性導航精度相關，由于定位衛星完善的組網、器件制造工藝的成熟和成本的下降，GPS/INS技術現已大量應用于小型精確制導彈藥。目前包括美國“JAGM”導彈、 “雷石-6”制導炸彈（如圖6所示）在內的眾多型別的小型精確制導彈藥都具備GPS/INS組合制導能力，在導引頭未開機前，GPS/INS可保證一定的位置精度和角度精度，保證導彈按要求進入預定的中末制導交班點。隨著慣性儀表技術發展，陀螺儀和加速度計的硬件水平和精度不斷提升，高精度MEMS器件的研發和使用在保證制導精度的基礎上，使硬件成本不斷降低。

圖6 雷石-6

02 機動能力

在獲得較高精度的目標指示信息的基礎上，制導姿控系統以給定精度把導彈引向目標。導彈的制導控制環節一般包括三個回路：導引回路、穩定回路和制導回路。導引回路對目標進行探測，通過測量跟蹤誤差以實現對目標的穩定跟蹤；穩定回路使導彈保持良好的動力學特性并按照期望的彈道進行飛行；制導回路以一定的導引規律消除跟蹤誤差，實現導彈對目標的攻擊。

近年來，導彈所針對的地面目標具有越來越高的反探測和機動規避能力，地方武裝的機械化和信息化特征愈發明顯。在一些地區，無人機愈發頻繁的被當做武器發射平臺使用。在越來越多的情況下，目標機動車輛可以在無人機發射導彈前就進行規避逃逸，甚至有些情況下導彈發射后的一段時間內目標仍可探測到來襲信息并進行規避機動，從而加大了導彈脫靶量；另一方面，先進的單兵或兵組反導系統被越來越多地使用，導致傳統的小型精確制導彈藥的生存幾率被不斷降低。因此導彈機動能力逐漸成為區分現代精確制導彈藥綜合性能的重要標志。

影響導彈機動能力的關鍵因素是導彈的操穩特性，它取決于彈體的穩定性和操縱性。穩定性反映了導彈在偏離平衡位置后返回平衡位置的能力，操縱性則反映了導彈改變原來飛行狀態的能力和反應快慢的程度。這里不能單純討論彈體的靜穩定性，因為靜穩定性是指干擾消失的瞬間產生的力矩指向，如式（1）所示。

可見，靜穩定性不關心以后的動態過程；而彈體動力學的穩定性是指干擾消失后動態過程的穩定性。由式（1）同時可知，靜穩定度越大，改變原來飛行狀態所需的操縱機構對質心的力矩越大，因此靜穩定性與操縱性是有矛盾的，設計時必須合理折中。現代小型精確制導彈藥的設計中均使用自動駕駛儀，為了追求更高的機動能力以滿足愈發苛刻的作戰需求，在設計上應傾向于臨界穩定，但由于彈藥的質心隨發動機燃料的消耗發生變化，壓心隨馬赫數變化，很難準確預測靜穩定度與操縱性能，通常需多次迭代計算。

影響小型精確制導彈藥操穩特性的一個重要因素是氣動外形，當前國內外小型精確制導彈藥較為常用的氣動布局主要有以下三種：“尾翼+彈體”的無尾式布局（如藍箭7，圖7(a)）、“彈翼+尾翼+彈體”的正常式布局（如地獄火，圖7(b)）、“鴨舵+尾翼+彈體”的鴨式布局（如“響尾蛇”系列，圖7(c)）。

(a)藍箭7（無尾式布局）

(b)地獄火導彈（正常式布局）

(c)響尾蛇（鴨式布局）

圖7 幾種典型氣動布局

正常式布局由靠近導彈質心或在導彈前彈體的彈翼與裝在彈身尾端處的舵面組成的氣動布局形式，其主要特點是舵面的控制力與導彈所需要產生的機動法向力方向相反。舵面處的當地有效氣流角小，即α-σ小，在大攻角飛行時舵面不容易失速。彈翼不受舵面偏轉時產生的氣流影響，氣動力系數較為線性。其局限在于舵面由于裝在發動機噴管處的周圍，其空間有限，舵機體積、功率均受到限制。嚴格來講，無尾式布局是正常式布局當中的一種，無尾式布局的特點是結構簡單，質量輕，阻力較小，但在飛行過程中，隨著發動機燃燒結束，質心前移，靜穩定裕度會逐漸增大，對操控效率產生不利影響；鴨式布局由靠近彈身頭部的舵面與裝在彈身尾端的彈翼所組成，其特點是舵面與彈翼靠近彈身兩端，離質心較遠，操穩特性易于調整，舵面產生的控制力與導彈機動所需法向力是同一方向，對機動有利，但舵面控制時的飛行氣流角與攻角與舵偏角的相加（α＋σ），舵面易達到失速角，因此實現大攻角比較困難。舵面差動時產生的洗流對彈翼的作用使彈翼上產生了與舵面滾轉控制力矩相反的誘導滾轉力矩，二者相互抵消，因此用舵面差動難以進行彈體的滾轉控制。無尾式布局是俄羅斯常用的反坦克導彈和制導炮彈布局，目前國內彈藥產品也多采用無尾式布局，如我國的藍箭7和AR系列反坦克導彈同樣都是采用此種布局，該布局一定程度上犧牲了導彈的機動性能，同時降低了硬件要求，從而降低了成本。鴨式布局的典型代表是美國的“響尾蛇”系列導彈，該導彈在20世紀90年代開始在美國和其盟國部署。正常式布局的成功代表是美國的地獄火系列，該導彈在世界范圍內取得了巨大成功，迄今為止已經發展近30年，通過各種渠道銷售的導彈數量達到數十萬枚，地獄火系列導彈不僅可以攻擊地面工事、小型建筑物等固定目標，還可有效控制地面高速運動的車輛和水面高速移動艦船。由于其采用了激進的氣動布局設計（帶有鴨翼布局的特點），極大提升了其彈道調整能力。導彈支持多種發射平臺，并可支持垂直發射，如圖8，因此極大增強了其戰場生存能力和市場受歡迎程度。

圖8 AGM-114從船上垂直發射

03 毀傷能力

彈藥的高效毀傷能力主要與戰斗部類型和控制彈目交會的引信有關。目前，50kg及以下規模的彈藥產品主要配備的戰斗部類型有3類，如表3所示。

表3 典型制導彈藥戰斗部裝藥類型

3.1 殺爆戰斗部

破片殺傷戰斗部是戰斗部的主要類型之一，主要是靠高能炸藥爆炸作用下，形成大量高速破片，利用破片的高速碰擊、引燃和引爆作用毀傷目標。可以用于殺傷有生力量（人、畜）、無裝甲或輕型裝甲車輛、飛機、雷達及導彈等武器裝備。

根據破片的生成途徑，破片殺傷戰斗部可分為自然、預控和預制破片戰斗部三種類型。自然破片戰斗部的破片是在爆轟產物作用下，殼體破碎而成，該類戰斗部的特點是殼體既充當了容器又形成殺傷元素，材料的利用率較高，殼體較厚，爆轟產物泄漏之前，驅動加速時間長，形成的破片初速高，但破片的大小不均勻，形狀不規則，在空氣中飛行時速度衰減快。預控破片戰斗部采用殼體刻槽、炸藥刻槽或增加內襯等技術措施，使殼體局部強度減弱，控制爆炸時的破裂部位，從而形成破片。這類戰斗部的特點是形成的破片大小均勻，形狀基本規則。預制破片戰斗部的破片預先加工成型，嵌埋在殼體基體材料中或粘接在炸藥周圍的薄蒙皮上，炸藥爆炸將其拋射出去，破片的形狀有瓦片形、立方體、球形、短桿等，這類戰斗部的特點是殺傷破片大小和形狀規則，而且炸藥的爆炸能量不用于分裂形成破片，能量利用率高，殺傷效果較好。如圖9所示是美國雷錫恩公司的獅鷲導彈，其典型戰斗部類型即為殺傷破片戰斗部，內填4.5kg戰斗部裝藥，主要依靠爆炸產生的沖擊波和高速破片殺傷目標。

圖9 AGM-176 Archer“獅鷲”導彈

3.2 聚能破甲戰斗部

現代坦克、裝甲車是攻、防兼備的武器，有很強的裝甲防護能力和強大的火力。要擊毀這類帶各種裝甲防護的目標，首先是穿透裝甲，目前的反裝甲導彈大量地采用了聚能戰斗部，或稱成型裝藥戰斗部，利用炸藥爆炸時的聚能效應生成一股具有高速、連續、密實的金屬射流或成型彈丸，去侵徹毀傷裝甲目標。此外聚能戰斗部也可用于攻擊混凝土、地下工事等堅固目標。“霍特”反坦克導彈戰斗部是射流式聚能裝藥戰斗部，爆炸后形成高速射流毀傷坦克目標。該戰斗部質量6.08kg，直徑136mm，炸藥質量3kg。結構如圖10所示。主要由風帽(殼體的前半部)、戰斗部殼體、藥形罩、爆炸裝藥、傳爆藥柱、引信和底蓋等組成。

圖10 “霍特”反坦克導彈

3.3 多功能戰斗部

多功能戰斗部是把兩種以上的單一功能的戰斗部結合起來組成的復合戰斗部系統。多功能戰斗部最初主要應用于對付反應裝甲。近年來，在反軟硬目標兼備的彈藥型號中得到廣泛應用。如聯合制導彈藥JAGM就裝備了多功能戰斗部，能夠一型多能，同時具備打擊裝甲、機動車輛、人群以及半地下工事等多類目標的能力。

04 成本因素

小型精確制導彈藥的未來發展趨勢之一是低成本化，由于現代戰場變幻莫測，從傳感器到射手的精確性和及時性將是最重要的作戰能力。但在現實中，難以同時實現有效的作戰能力和低成本。在經歷了海灣戰爭和伊拉克戰爭等幾次局部戰爭后，美國開始關注作戰費用問題。早期的精確打擊武器十分昂貴，要根據目標的優先等級確定精確武器的使用。目前世界軍事大國正通過各種途徑逐步實現可對任何目標進行的低成本精確打擊。主要通過三類方式完成精確打擊武器系統的低成本設計，即強調通用化和聯合性、加裝低成本改進裝置和強調小型化和自主化。

一個既能降低成本又能確保最大作戰效能的方法是堅持通用化和聯合方案。該技術路徑的代表產品有美軍的聯合直接攻擊彈藥（JDAM）、聯合空對地防區外導彈（JASSM）、聯合防區外發射武器（JSOW），這些導彈都由美國多軍種聯合研制，具有一定的通用性。其中，JSOW導彈在伊拉克戰爭中大放異彩，美軍共發射了100多枚JSOW，在伊拉克戰爭中，美軍又發射了253枚JSOW，對伊重要的軍事目標進行了精確打擊，取得了良好的作戰效果，JSOW如圖11所示。

圖11 美軍聯合防區外發射武器

通過加裝低成本改進裝置提升導彈性價比的主要方式有增加升力組件和風修正彈藥布撒器。前者的代表有美軍的鉆石背，鉆石背是MBDA公司研制的低成本翼展裝置，該裝置的基本功能是使飛機在防區外投彈，增加彈藥的投放距離，無需使用渦噴發動機和相關燃料。鉆石背適用于大量的載荷上，從907.2kg的JDAM到113.4kg小口徑炸彈(SDB，如圖12所示)。風修正布撒器的代表產品有洛克希德·馬丁公司的風修正彈藥布撒器（WCMD，如圖13所示），它將慣性制導組件和氣動控制組件作為一個尾翼裝置加到標準的戰術彈藥子母彈上，用于克服風的影響，消除發射誤差和彈道誤差。

圖12 鉆石背升力組件

圖13美軍風修正彈藥布撒器(WCMD)

05 結束語

在現代局部戰爭中，小型精確制導彈藥以其成本低廉、殺傷可控、作戰靈活、打擊高效的作戰優勢，獲得了快速發展機會。近年來，伴隨著無人載具平臺的大量實戰化應用，小型精確制導彈藥必將獲得更大的發展平臺和發展機會。迄今為止，該類彈藥在毀傷能力、打擊精度、智能化程度、成本控制等方面取得了長足發展。同時，與國際先進產品相比，我國的彈藥產品具有一定成本優勢，但是在目標控制能力等方面仍存在一定差距。小型精確制導彈藥未來的發展趨勢包括更強的毀傷能力、更高的安全性、支持更加靈活的發射平臺以及更高的智能化和自主化程度。在順應技術發展趨勢的同時，應兼顧彈藥的低成本化和綜合性價比，從市場需求和質量控制兩方面總體把控彈藥總體性能，從而滿足未來小型精確制導彈藥的技術發展趨勢。

審核編輯 ：李倩