□ 吳 勤

國(guó)外導(dǎo)彈前沿技術(shù)發(fā)展及影響

□ 吳 勤

前沿技術(shù)是物化新裝備、形成新能力的“孵化器”，對(duì)導(dǎo)彈發(fā)展與應(yīng)用產(chǎn)生著重大影響。近期，隨著戰(zhàn)斗部、精確制導(dǎo)、預(yù)警探測(cè)等技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，導(dǎo)彈綜合性能大幅提升，具有多用途、模塊化、智能化、微小型、跨域化等特點(diǎn)的新型導(dǎo)彈相繼出現(xiàn)，將會(huì)對(duì)未來戰(zhàn)場(chǎng)產(chǎn)生重要影響。

國(guó)外導(dǎo)彈前沿技術(shù)主要進(jìn)展

開展導(dǎo)彈新概念研究與設(shè)計(jì)，取得諸多開創(chuàng)性成果

美國(guó)在研的“遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈”采用了智能化技術(shù)，具備一定自主作戰(zhàn)能力；采用微系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展了“微型直接碰撞殺傷”“槍刺”“長(zhǎng)矛”等導(dǎo)彈，最小質(zhì)量已小于1千克；美國(guó)陸軍啟動(dòng)模塊化導(dǎo)彈技術(shù)項(xiàng)目，將開發(fā)新型模塊化開放系統(tǒng)架構(gòu)，這些模塊能組裝成空空、空地等多型導(dǎo)彈。歐洲近期提出“英仙座”海上打擊導(dǎo)彈、Flexis模塊化空射導(dǎo)彈等新概念導(dǎo)彈項(xiàng)目，涉及單兵便攜式導(dǎo)彈、反艦巡航導(dǎo)彈、戰(zhàn)術(shù)地對(duì)地導(dǎo)彈、模塊化機(jī)載導(dǎo)彈等，其發(fā)展更加關(guān)注偵察監(jiān)視、毀傷評(píng)估、網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下的火力協(xié)同等作戰(zhàn)功能的實(shí)現(xiàn)（圖1）。

活性材料戰(zhàn)斗部、毀傷效應(yīng)可調(diào)戰(zhàn)斗部、高功率微波戰(zhàn)斗部等發(fā)展活躍，可大幅提升導(dǎo)彈作戰(zhàn)毀傷效能與靈活性

圖1 Flexis模塊化導(dǎo)彈概念

圖2 可調(diào)戰(zhàn)斗部戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用示意

圖3 微型核磁共振陀螺儀

可調(diào)戰(zhàn)斗部采用精確起爆控制與戰(zhàn)斗部裝藥結(jié)構(gòu)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)毀傷當(dāng)量和毀傷模式可調(diào)。美國(guó)和德國(guó)的可調(diào)戰(zhàn)斗部技術(shù)均已進(jìn)入工程研制階段，可控制戰(zhàn)斗部的毀傷半徑、范圍和效應(yīng)，根據(jù)需要能實(shí)現(xiàn)破片、爆炸成形彈丸之間的轉(zhuǎn)換和并用?；钚圆牧蠎?zhàn)斗部在減少彈藥尺寸、提升殺傷力等方面具有重大作用。美國(guó)活性材料武器工程化應(yīng)用的技術(shù)難題已基本解決，空軍正在開展“戰(zhàn)斧”活性材料多用途小型化戰(zhàn)斗部的研究，海軍計(jì)劃將活性材料應(yīng)用于現(xiàn)役導(dǎo)彈中。高功率微波戰(zhàn)斗部將利用微波輻射攻擊敵方電子信息系統(tǒng)、指控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。美國(guó)于2012年完成首次作戰(zhàn)飛行試驗(yàn)，2016年開始與常規(guī)空射巡航導(dǎo)彈進(jìn)行集成，預(yù)計(jì)在2020年批量部署。

激光主動(dòng)成像制導(dǎo)、彈載相控陣?yán)走_(dá)、微型導(dǎo)航定位、原子陀螺、太赫茲制導(dǎo)等精確制導(dǎo)技術(shù)逐步成熟并向工程化邁進(jìn)

激光主動(dòng)成像制導(dǎo)技術(shù)具有信息維數(shù)多、測(cè)量精度高等特點(diǎn)，通過與其他制導(dǎo)體制復(fù)合，能夠顯著提升末制導(dǎo)探測(cè)識(shí)別和抗干擾能力。美國(guó)已研制出雪崩光電二極管陣列探測(cè)、自混頻陣列探測(cè)等激光凝視成像雷達(dá)，成功實(shí)現(xiàn)了激光組件與相控陣天線的芯片級(jí)集成，在研的彈載激光雷達(dá)將突破百毫焦量級(jí)光源。彈載相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)具有空間功率合成、波束快速電掃、全固態(tài)高集成度等優(yōu)勢(shì)，在高精度、反隱身等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，美國(guó)、日本等逐步在毫米波和厘米波導(dǎo)引頭中引入該技術(shù)。美國(guó)近期發(fā)展的新型聲波延遲器件、可擴(kuò)展平面陣列、毫米波相控陣收發(fā)組件等技術(shù)將大幅減小相控陣?yán)走_(dá)體積和質(zhì)量，為實(shí)現(xiàn)彈上應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。微型慣導(dǎo)、原子陀螺等技術(shù)應(yīng)用后將在現(xiàn)有慣導(dǎo)精度大幅提升的同時(shí)使系統(tǒng)質(zhì)量、體積等下降2個(gè)數(shù)量級(jí)。美國(guó)已研制出功耗100毫瓦量級(jí)、短期穩(wěn)定性優(yōu)于30×10-11/天、長(zhǎng)期頻率漂移為5×10-11/天的芯片級(jí)原子鐘樣機(jī)，開發(fā)出集成3個(gè)陀螺儀、3個(gè)加速度計(jì)、1個(gè)時(shí)鐘，體積僅8立方毫米的微型導(dǎo)航系統(tǒng)樣機(jī)。太赫茲波兼具毫米波與長(zhǎng)波紅外的特征，天線工作帶寬寬、敏感目標(biāo)微動(dòng)特征顯著、角分辨率高，能夠提高導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)要害部位的識(shí)別與選擇性摧毀能力。美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)、噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室等研制出多部太赫茲成像雷達(dá)樣機(jī)；美國(guó)猶他州立大學(xué)在天地協(xié)同一體化太赫茲探測(cè)技術(shù)方面取得重要進(jìn)展。

渦旋電磁波探測(cè)、量子雷達(dá)、微波光子雷達(dá)、紫外探測(cè)等新概念、新原理、新體制不斷涌現(xiàn)，開辟了預(yù)警探測(cè)新的技術(shù)途徑

渦旋電磁波的等相位面呈渦旋狀，所攜帶的軌道角動(dòng)量能提供新的信息維度，照射目標(biāo)時(shí)相當(dāng)于傳統(tǒng)平面波從多個(gè)角度連續(xù)入射。該技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)階段，在目標(biāo)多維成像、雷達(dá)特性測(cè)量及目標(biāo)識(shí)別等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用前景。量子雷達(dá)將量子信息調(diào)制到雷達(dá)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)，在隱身目標(biāo)探測(cè)方面能力突出。美國(guó)羅切斯特大學(xué)成功驗(yàn)證量子雷達(dá)對(duì)隱身目標(biāo)的探測(cè)能力，英國(guó)約克大學(xué)開發(fā)出量子雷達(dá)原型樣機(jī)。微波光子雷達(dá)利用光子技術(shù)實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的產(chǎn)生與處理，具有高精度和大帶寬等優(yōu)勢(shì)，能顯著提升傳統(tǒng)雷達(dá)性能（圖4）。美歐等國(guó)開展了“全光子數(shù)子雷達(dá)”“雙波段微波光子雷達(dá)”等項(xiàng)目，突破分系統(tǒng)與元器件層面多項(xiàng)技術(shù)，研制出了雷達(dá)樣機(jī)。紫外探測(cè)可在大氣層內(nèi)探測(cè)導(dǎo)彈尾焰的紫外輻射，具有靈敏度高、虛警率低等優(yōu)勢(shì)，為反導(dǎo)預(yù)警探測(cè)開辟了新的途徑。美國(guó)長(zhǎng)期開展導(dǎo)彈日盲紫外輻射研究，通過“深紫外雪崩光電探測(cè)器”等項(xiàng)目已在軌演示驗(yàn)證利用紫外進(jìn)行導(dǎo)彈目標(biāo)探測(cè)、識(shí)別和跟蹤的能力。

圖4 典型微波光子雷達(dá)發(fā)展歷程

爆震火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、組合動(dòng)力、燃燒可控固體推進(jìn)劑等先進(jìn)動(dòng)力技術(shù)取得了重要進(jìn)展

爆震火箭發(fā)動(dòng)機(jī)利用爆震燃燒機(jī)理，具有熱循環(huán)效率高、比沖高、油耗低等優(yōu)點(diǎn)。美、俄等國(guó)已基本完成原理性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了不同尺寸燃燒室、不同推進(jìn)劑組合的爆震波生成和傳播。俄羅斯于2016年對(duì)世界首臺(tái)液氧煤油旋轉(zhuǎn)爆震火箭發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)進(jìn)行了多次試驗(yàn)，驗(yàn)證了技術(shù)可行性。組合動(dòng)力技術(shù)能發(fā)揮不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)，渦輪基組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭基組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、吸氣式渦輪火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、連續(xù)爆震波沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)等能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化組合，是導(dǎo)彈動(dòng)力未來重要的發(fā)展方向。燃燒可控固體推進(jìn)劑技術(shù)是燃燒方式可控、燃速可調(diào)的先進(jìn)固體推進(jìn)劑配方設(shè)計(jì)及裝藥技術(shù)，可根據(jù)需要完成點(diǎn)燃或熄火的自主控制。美國(guó)中佛羅里達(dá)大學(xué)推出了一系列自熄火固體推進(jìn)劑配方；雷聲公司采用電壓控制方式實(shí)現(xiàn)1.4-14兆帕環(huán)境下的可靠點(diǎn)火、持續(xù)燃燒與熄火。

石墨烯、隱身超材料、智能材料等先進(jìn)材料對(duì)導(dǎo)彈性能產(chǎn)生了重大影響，3D打印、智能制造等方式顛覆了傳統(tǒng)導(dǎo)彈生產(chǎn)模式，顯著降低了導(dǎo)彈制造成本和周期

隱身超材料通過人為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特征，擁有天然材料所不具備的隱身能力，已在美、俄部分導(dǎo)彈中得到初步應(yīng)用。基于超材料的光學(xué)、電磁、聲學(xué)隱身材料均已問世，美國(guó)愛荷華州立大學(xué)研發(fā)的超材料實(shí)現(xiàn)吸波頻段8-11吉赫茲連續(xù)可調(diào)，較傳統(tǒng)材料隱身效果提高近百倍。石墨烯在紅外波段具有優(yōu)越光敏特性和常溫光譜特性，可用于導(dǎo)彈非制冷紅外導(dǎo)引頭。美國(guó)東北大學(xué)制備的石墨烯基二維材料具有熱敏性和超感光性；瑞士的研究人員正開發(fā)可拾獲光子的石墨烯超感光探測(cè)器，比傳統(tǒng)硅基光電探測(cè)器靈敏度高上千倍。智能材料能夠響應(yīng)外界環(huán)境變化，可應(yīng)用于彈翼、彈體、彈頭等結(jié)構(gòu)變形，有效提高導(dǎo)彈飛行性能。美國(guó)海軍利用鎳鈦形狀記憶合金制造了導(dǎo)彈的尾翼，可產(chǎn)生630兆帕縱向收縮力和84兆帕的拉伸力。歐洲MBDA公司提出的CVS101導(dǎo)彈將采用形狀記憶效應(yīng)材料，外形尺寸可變。3D打印技術(shù)用于導(dǎo)彈制造可以有效降低成本、提高效率。雷聲公司利用3D打印技術(shù)制造出80%的導(dǎo)彈部件；ATK公司成功試驗(yàn)了3D打印的高超聲速發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室；美國(guó)海軍“三叉戟-2”D5 潛射導(dǎo)彈在2016年首次測(cè)試了采用3D打印的導(dǎo)彈部件。智能制造已成為先進(jìn)制造的重要方向，對(duì)導(dǎo)彈生產(chǎn)制造將產(chǎn)生重大影響。美國(guó)導(dǎo)彈防御局已啟動(dòng)“數(shù)字化推進(jìn)器工廠”項(xiàng)目，支持從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的數(shù)字化工廠環(huán)境；洛·馬公司的新一代數(shù)字化制造系統(tǒng)已應(yīng)用于導(dǎo)彈生產(chǎn)；雷聲導(dǎo)彈系統(tǒng)公司采用自動(dòng)導(dǎo)引車實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈及零部件的自動(dòng)搬運(yùn)，使用六軸機(jī)器人完成導(dǎo)彈導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)的裝配。

導(dǎo)彈前沿技術(shù)發(fā)展帶來的影響

提升導(dǎo)彈綜合性能

在打擊精度方面，主動(dòng)激光、相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭等技術(shù)能夠顯著提升末制導(dǎo)探測(cè)識(shí)別和抗干擾能力；量子雷達(dá)、太赫茲雷達(dá)將顛覆傳統(tǒng)軍事偽裝與欺騙技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隱身目標(biāo)的探測(cè)識(shí)別；原子陀螺等技術(shù)將使現(xiàn)有慣導(dǎo)系統(tǒng)精度提高3個(gè)數(shù)量級(jí)，為導(dǎo)彈提供長(zhǎng)時(shí)精確慣性制導(dǎo)能力。在毀傷效果方面，毀傷可調(diào)戰(zhàn)斗部可選擇和控制毀傷效果，實(shí)時(shí)改變毀傷模式，大幅提高作戰(zhàn)靈活性；活性材料的運(yùn)用使導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部的毀傷能力成倍增長(zhǎng)，其殺傷半徑是常規(guī)破片戰(zhàn)斗部的2倍，潛在毀傷威力可達(dá)5倍。在飛行性能方面，先進(jìn)動(dòng)力技術(shù)將提升導(dǎo)彈速度、射程、投擲能力等，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈大空域、寬速域、多用途作戰(zhàn)；應(yīng)用智能材料可改變導(dǎo)彈飛行特征，提升氣動(dòng)性能和過載能力。在突防與生存能力方面，隱身超材料的應(yīng)用大幅提升了導(dǎo)彈的多波段隱身性能，燃燒可控推進(jìn)技術(shù)使導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)能力顯著增強(qiáng)。

催生新型導(dǎo)彈問世

一是多用途導(dǎo)彈。先進(jìn)制導(dǎo)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型目標(biāo)的精確探測(cè)與識(shí)別，多模戰(zhàn)斗部、可調(diào)戰(zhàn)斗部等技術(shù)使一型導(dǎo)彈能根據(jù)不同目標(biāo)靈活選擇殺傷方式，實(shí)現(xiàn)了“一彈多用”。二是模塊化導(dǎo)彈。采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)后，可根據(jù)需求選擇導(dǎo)引頭、動(dòng)力裝置等模塊化子系統(tǒng)進(jìn)行整彈集成，組裝成多種適應(yīng)不同任務(wù)的導(dǎo)彈。三是智能化導(dǎo)彈。自主導(dǎo)航制導(dǎo)、智能化信息處理、自適應(yīng)飛行控制等技術(shù)能敏捷感知外界態(tài)勢(shì)，自主決策，智能化控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo)實(shí)現(xiàn)智能殺傷。四是微小型導(dǎo)彈。微系統(tǒng)、一體化等技術(shù)使導(dǎo)彈尺寸和質(zhì)量大幅減少，能滿足特種作戰(zhàn)、機(jī)載平臺(tái)內(nèi)埋、增加火力密度等作戰(zhàn)需要。五是跨域化導(dǎo)彈。組合動(dòng)力、智能材料等技術(shù)使導(dǎo)彈在水下、稠密大氣、臨近空間、太空等不同空間的跨域作戰(zhàn)成為可能；高功率微波技術(shù)與導(dǎo)彈結(jié)合，形成了可在網(wǎng)電領(lǐng)域作戰(zhàn)的新型導(dǎo)彈。

改變導(dǎo)彈戰(zhàn)場(chǎng)運(yùn)用

一是作戰(zhàn)范圍極大拓展。前沿技術(shù)的發(fā)展使導(dǎo)彈作戰(zhàn)空域極大拓展，在戰(zhàn)場(chǎng)上形成覆蓋超低空到太空，末端到遠(yuǎn)程、超遠(yuǎn)程，橫跨陸、海、空、天、網(wǎng)（電）的作戰(zhàn)能力。二是導(dǎo)彈攻防更加激烈。隨著前沿技術(shù)的應(yīng)用，隱身突防與反制、遠(yuǎn)程精打與攔截、網(wǎng)電攻擊與防護(hù)、高超打擊與防御、飽和攻擊與對(duì)抗等將使導(dǎo)彈攻防更加激烈復(fù)雜。三是支持新型作戰(zhàn)。前沿技術(shù)催生的導(dǎo)彈在跨域協(xié)同、一體化作戰(zhàn)、無人智能作戰(zhàn)、蜂群攻擊等新型作戰(zhàn)樣式中將發(fā)揮重大作用。四是顛覆戰(zhàn)時(shí)維修保障。模塊化、3D打印等技術(shù)的應(yīng)用使作戰(zhàn)人員根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)際，快速打印導(dǎo)彈部件，按需組裝導(dǎo)彈成為可能，對(duì)于后勤保障將產(chǎn)生重大影響。

變革導(dǎo)彈研制模式

模塊化導(dǎo)彈將改變?cè)性O(shè)計(jì)模式，減少重復(fù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)以一條生產(chǎn)線生產(chǎn)多種類型的導(dǎo)彈，使維護(hù)、生產(chǎn)費(fèi)用大幅降低；3D打印、智能制造將簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，縮短供應(yīng)鏈與開發(fā)周期，加快零部件生產(chǎn)與系統(tǒng)集成速度。例如，美國(guó)導(dǎo)彈防御局“數(shù)字化推進(jìn)器工廠”項(xiàng)目預(yù)計(jì)將使生產(chǎn)周期縮短10%-20%，成本降低15%-30%；洛馬公司采用3D打印制造的潛射導(dǎo)彈部件較傳統(tǒng)方法節(jié)省了一半時(shí)間；雷聲公司使用機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)裝配后，裝配時(shí)間由2天縮短到不足5分鐘。（北京航天情報(bào)與信息研究所）