精确制导武器侵彻效应与工程防护

第1章 绪论 1.1精确制导武器侵彻效应与工程防护研究在现代战争中的地位 1.1.1基本概念 1.精确制导武器 精确制导武器(precision guided weapon)这一术语起源于20世纪70年代，我国对精确制导武器的定义可以概括为：采用精确制导技术(系统)，直接命中率很高的武器，主要包括各类制导导弹、制导炸弹、制导炮弹、制导鱼雷等，其中“直接命中”一词是指制导武器的圆概率误差(也称圆公算偏差，circular error probability，CEP)小于该武器弹头的杀伤半径。 随着光电器件、微波半导体器件、集成电路和信息处理等技术的快速发展，世界上相继出现了许多小型化、高精度、低成本的制导系统，它们可装在弹体很小的导弹、炮弹和炸弹上，从而使弹体打击面目标变成了攻击点目标，这种采用制导技术的武器就是精确制导武器。由于其具有精确的制导打击能力，能在战场上取得惊人的作战效果，因此引起了人们的广泛关注［1～6］。目前这种武器所采用的制导方式有很多，包括有线指令制导、电视制导、红外制导、激光制导和微波雷达制导等，而射程较远的还可采用复合制导，即先用精度较低的制导系统把武器引导到目标附近，再用高精度末制导系统引向目标。不过，早期出现的精确制导武器在全天候、自主寻的、抗干扰和制导精度等方面还存在一些缺陷，今后可在改进现有制导系统的同时，发展综合性能较完善的由红外成像、毫米波和合成孔径雷达探测器等构成的制导系统。 2.侵彻效应 侵彻效应是指弹体高速撞击并钻入靶体对弹体和靶体产生的破坏效应，若弹体穿透金属靶体，人们又习惯称为穿甲。 侵彻效应研究在军事上一直具有十分重要的意义，对国防尖端科技和国民经济建设有着巨大的推动作用，该研究历史久远，可追溯到19世纪以前，但真正取得进展和实际应用还是在20世纪，特别是在第二次世界大战发生以后，侵彻破坏效应机理才得到深入研究，而与日俱增的军事需求正是推动侵彻问题进一步向前发展的主要动力。军事上，提高弹体的侵彻能力，使之能有效地摧毁敌方的军事目标，是所有武器研制工作的重要任务，同时提高防护工程的抗侵彻能力，从而有效地保护重要目标，也是防护工程*关心的问题。 3.防护工程 防护工程是能抵抗或削弱武器效应的工程设施，其防护形式和措施是随着武器、战争和战争指导思想的发展及工程技术的进步而不断发展的，在什么样的特定历史条件下，就有什么样的作战环境及与其相应的防御措施。纵观人类战争史，进攻武器和防御措施都是对立统一、此消彼长的，从冷兵器时代的城池、城堡、城墙筑城体系，热兵器时代的要塞、阵地筑城体系到核武器时代的地下工程，均体现了“矛”与“盾”的发展规律。 防护工程是国家防护系统中*庞大、*重要的组成部分，使用*广泛，也*有效［7］。因此，随着精确制导武器打击能力的不断增强，防护工程也必将趋向更高层次的发展。 1.1.2精确制导武器的地位和作用 未来战争是以信息和知识为主要作战资源的信息化战争，是信息化军队运用信息、信息系统和信息化武器装备在多维空间进行的战争，是信息时代的基本战争形态。作为高技术战争三大支柱之一的精确制导武器，被誉为“现代兵器之星”，是第二次世界大战后军事技术发展*引人注目的进展之一［8，9］。近二十年来，世界主要国家都非常重视在精确制导武器研发和采购上的投入，精确制导武器呈现出了强劲的发展势头：原有装备经过改进和改装后战术技术性能不断提升；新型精确制导武器不断涌现，使精确制导武器出现了综合化、多样化的发展格局。探索精确制导武器的发展，对研究信息化战争的对抗模式、作战样式和夺取战争主动权有着重要的作用。 首先，精确制导武器改变了战争形态。使用有限的兵力兵器在短时间内就可高效地完成火力毁伤任务，这使得精确制导武器成为达成作战目标的首选武器，而且经常被用来完成那些使用传统兵器和传统方法效率不高，甚至无法完成的任务。精确制导武器的出现大大降低了弹药的消耗量，在第二次世界大战中，消灭一个目标平均需要9000枚弹药，到越战时已减少到了300枚，而现在只需一枚智能精确制导炮弹或导弹就可以完成任务。在密集使用精确制导武器时，它所发挥的战斗效能几乎相当于小当量核武器的作用，在攻击目标时，它既可选择方向、角度，又可控制毁伤效果，因此在相对于己方部队的任何距离上发射都是安全的，不必担心误伤，同时使用精确制导武器又不必像非制导武器那样进行校射，确保了火力突击的突然性。 在20世纪的军事冲突中，主要国家的精确制导武器都经历了不断更新换代的过程，其结果是改变了战争的形态。现在发达国家的军队正在摒弃传统的战法和装备发展战略，他们斥巨资发展先进的精确制导武器，并在军事行动中依靠其来完成主要任务。精确制导武器在火力毁伤中所使用的比例已从越战时期的2%～4%增加到了“联盟力量”行动期间的60%～90%。 其次，精确制导武器，特别是远程精确制导武器的大量使用，使作战行动的准备、实施特点及火力毁伤的作用发生了根本性的变化。**，必须使用空、海军梯队对陆军集团进行加强，为参战部队指定行动地带的做法将被指定作战空间的做法所取代。在这种情况下，空、地战场将被视为一个统一的作战空间，它要求按统一的空间范围制定作战行动计划，协调使用分布在陆、海、空、天等领域所有侦察、毁伤、无线电电子压制的兵力兵器，并根据敌军目标在**和第二梯队的分布情况来分配使用其力量。第二，精确制导武器的广泛使用不会使接触作战的强度降低，同时毁伤火力将向交战双方战役布势的全纵深转移。战斗行动的高度机动性将使战场情况更加瞬息万变，这将限制交战双方选择行动方案的自由，迫使双方对预先定下的作战方案快速进行修正。在这种情况下，所有兵力兵器都将首先被用来打击直接影响战役稳定性的对方目标，在创造了适当的条件之后，再密集使用远程兵力兵器粉碎敌军集团并达成战役目标，并且远程精确制导武器的使用可使己方人员尽可能地远离战场，从而大大降低了人员伤亡。第三，对敌实施远程火力毁伤的作用将发生变化。未来将形成一个专门的对敌纵深火力毁伤系统，其作用是不让敌方集中兵力兵器、瓦解其部队指挥和武器控制系统、夺取并保持制空权；建立火力和其他毁伤兵力兵器优势，给敌第二梯队造成无法恢复的损失，迟滞和阻击敌军加强**梯队的兵力，为己方部队实施各个击破创造有利条件。 精确制导武器的广泛使用使作战行动的资源消耗发生了根本变化，如时间、人员及金钱。在1991年的海湾战争中，精确制导武器在火力突击中所占的比例不超过5%，战役准备阶段持续了5个多月，共投送了30万名军人、200多万吨武器装备、50万吨各类物资，而1999年的科索沃战争、2003年的伊拉克战争，战争准备只用了几周的时间，动用的兵力较少，投送的武器装备和物资也只有前者的几十分之一。随着毁伤兵器的进一步发展，精确制导武器大量装备部队，作战行动将变得更加坚决、紧张、多变和富于机动性，精确制导武器毁伤目标的可控性会大大提高，同时也降低了人们不愿看到的附带损伤——平民的伤亡和生态灾难。 再次，新型制导技术的发展、制导技术的多模化及末制导技术的智能化，将极大提高精确制导武器的命中精度和抗干扰能力，从而使精确制导武器有了一定的隐身能力、突防能力及战场生存力。随着人工智能技术的迅速发展并在精确制导武器上成功应用，使精确制导武器不仅具有自动攻击目标的能力，还具有逻辑判断、推理和识别能力，同时也使精确制导武器成为世界上智能化程度*高的武器装备。尤其是信息融合、识别处理技术在数据级融合处理上的突破，使得各传感器获取的目标信息实现智能识别处理，在实施攻击时，不仅可以准确地命中目标，还可以进行多目标选择和自适应抗干扰；在选择命中目标时能自动寻找目标*易损、*关键的部位以获得极高的作战效能。目前，红外(中、远红外)自导引、红外成像、激光半主动自导引和激光驾束、主/被动雷达自导引(重点是毫米波)、光纤制导、计算机*优控制、星光定位等新型制导技术在军事上的应用，又使精确制导武器的制导精度有了一个质的飞跃。另外，随着导弹外形隐身技术在理论基础和应用研究方面日趋完善，用于隐身设计的计算机优化设计程序或CAD/CAM技术也日趋成熟。例如，通过综合利用雷达、红外和声学等隐身技术，未来导弹的雷达反射截面、红外信号特征和噪声将进一步减小，使防御系统对其进行探测和跟踪更加困难，导弹的突防能力和战场生存力将显著提高。目前，精确制导武器正在走向多用途化，同时还会向模块化、标准化、小型化的方向发展，未来精确制导武器的造价会大幅下降，将真正成为经济高效的信息化主战武器。 1.1.3精确制导武器对作战的影响 据统计，在北约对南联盟的空袭中，所使用的武器有98%是精确制导武器，并且显示出了优异的作战效能。西方专家认为，精确制导武器是一种能够代替战术核武器，对战争胜负具有决定性意义的新型武器，它为不首先使用核武器或不使用核武器打一场具有核战争威力的战争提供了新的手段。精确制导武器给战争行动带来的影响主要表现在以下几个方面［4～6，8，9］。 1.使超视距、多模式、多目标精确打击成为可能 巡航导弹的打击距离达1000km以上，可以从陆地、空中、海上多方式发射，自行打击各种重要战略目标。例如，美国“爱国者”地空导弹就配备了相控阵雷达和100万次/s的计算机，可同时跟踪50～100个目标，或同时控制9枚导弹攻击不同方向、不同高度的目标。 2.旷日持久的局部战争将被速战速决取代 精确制导武器*本质的作战特点是快速、敏捷、高效，具有速战速决的能力。在过去发生的局部战争中，战争持续的时间与精确制导武器的投入量成反比。例如，1986年4月美国空军从英国本土出动机群绕过欧洲数个国家偷袭非洲国家——利比亚，倾泻了大批激光制导炸弹和带“眼睛”的集束炸弹，摧毁了利比亚首都的黎波里的阿齐齐耶兵营和利军总参谋部、特别行动总指挥部(美国认定的重点目标)、亚迪比拉勒港海军突击队训练基地、的黎波里军用机场、班加西的军用机场及卡扎菲备用指挥部民众国兵营等6个地方的重点目标。有趣的是美国的飞机已经空袭完毕返航时利军才组织火力还击，而正当利炮火打得异常热闹的时候，美国白宫发言人却在记者招待会上宣布空袭成功，空袭仅用了30min，就使一场战斗结束了。 3.远程火力袭击的突然性空前增大 精确制导武器由于不断采用新技术，因而可以在远距离上发现和识别目标，并可实施准确攻击。远程精确制导武器和远距离立体侦察定位系统的结合使用，将使在后方集结的预备队、指挥控制中心和后方基地处于远程精确制导武器的直接威胁之下，远程火力袭击的突然性将空前增大。由于精确制导武器具有准确的远程作战能力，牵连损伤(也称附带杀伤)有限、作战持续时间短和军事行动的国际影响度也相对降低，也使得某些大国敢于“说出手时就出手”，对远离国界的敌对势力的要害目标实施“外科手术”。阿富汗的军事训练基地、苏丹的“化学工厂”和波黑的炸药库被摧毁就是*好的例证。 4.传统重型兵器受到严重威胁 坦克、军舰、飞机等大型武器是陆、海、空等领域传统的重型兵器，它们不仅在过去历次的战争中发挥过非常重要的作用，而且在可以预见的未来其位置之重要依然不可替代。由于这些传统的重型兵器对敌我双方都构成重大的威胁，所以它们也将成为敌我争相打击的重要目标，而在未来信息化的战场上，精确制导武器就是打击的首选。 5.精确制导武器的优缺点 精确制导武器优点突出，弱点也很明显。它命中精度高，可有效摧毁点状目标；杀伤威力大，作战效费比高；种类型号多，作战范围广；可实施非接触打击，减少有生力量损失。但它对目标的侦察定位要求高，其电子系统易遭干扰破坏，容易受不良战场环境的影响，技术复杂，保障维护难度大。尽管精确制导武器已成为高技术战争的主要兵器，对现代作战的战略战术、兵力兵器投送乃至战争结局也产生了至关重要的影响，但任何一种武器都不可能