[科普中国]-精确制导武器

精确制导武器是采用高精度探测、控制及制导技术，能够有效地从复杂背景中探测、识别及跟踪目标，能从多个目标中选择攻击对象并高精度命中其要害部位，最终摧毁目标的武器装备。精确是相对的概念，是指这些武器对射程内的点目标如坦克、装甲车、飞机、舰艇、雷达、桥梁、指挥中心等有很高的直接命中率。多数人认为，直接命中概率高于50%的制导武器才称为精确制导武器。12

发展历史1. 早期的制导武器

制导武器的首次出现是在第二次世界大战期间，英国空军于1943年5月12日用“自由号”巡逻轰炸机向德国潜艇投掷了一枚声寻鱼雷，是德国U456潜艇遭受到了严重的破坏，这为制导武器的 发展拉开了序幕。德国首次在战争中引入的制导武器是1400kg的Fritz X导弹和Henschel Hs 293导弹，利用Fritz X导弹成功的将意大利的“罗马号”巡洋舰成功击毁。早期的制导武器主要是利用无线电、雷达制导，攻击的目标主要集中在工业设施、船只、桥梁、兵工厂等。2

2. 现代精确制导武器的诞生虽然早期的无线电、雷达制导武器的研究发展均不算太成功，例如英国的装载了炸弹的远程制导飞机Larynx计划以及美国的“阿弗洛狄忒计划”打击率都不是很高。但是这为后来的制导武器发展提供了基础。在20世纪50年代，一些国家开始发展装备地空导弹、空空导弹，并于20世纪中期投入实战应用。60年代后期激光制导炸弹的出现彻底改变了对陆地目标精确打击的局面，拉开了新一轮的精确打击革命。1972年，美军利用11架F-4战斗机利用激光制导导弹炸毁了北越清华桥（Thanh Hoa Bridge），这次激光制导导弹的 投入战斗标志着精确打击制导武器正式亮相国际战争舞台，此后空对地、地对地、空对面等制导武器也得以迅速发展。2

3. 激光制导武器及其在海湾战争中的大规模应用

1962年美国首先开始了激光制导武器的研究，并于1967年经过一系列的评估改进后完成了世界上首个激光制导炸弹——BOLT-117。这些炸弹的工作原理都是利用在地面或者飞机上的激光器照射到指定的打击目标上，然后发射出去的炸弹或者导弹利用光敏传感器来追踪目标实现精确打击。而激光制导武器最大的缺点就是它无法在恶劣的天气环境下使用以及在激光发射器无法靠近目标的时候使用，这是因为：首先，激光源可能无法在恶劣的环境条件下照射到目标从而武器就无法追踪到光源；其次，激光制导武器的激光不是普通的镭射激光，而是一段特定加密后的脉冲，所以在无法靠近打击目标的情况下是无法进行指导的。激光制导武器的普及是在微处理器出现后。迄今，在美国服役的两组激光制导武器是 Paveway II 和 Paveway III。这两组激光制导导弹拥有非常良好的空气动力学特性，并且射程广，缺点就是造价高。500 磅的 Paveway II是一种轻便的精确制导武器，它主要用来对付战车等效目标，相反2000磅重的Paveway III导弹更适合于打击更重要的目标。激光制导导弹在现代战争中应用最广的一次就是1991年的海湾战争。在美军的精确武器装备中，约一半武器都运用了制导原理，其中包括了空射导弹、海射巡航导弹等。总体来看， 激光制导炸弹运用到了这场战争的各个地方，如战场、机场、指挥控制和领导机关目标、桥梁、铁路等。这次战争证实，精确制导炸弹拥有一发摧毁一个目标的能力。此后的战争中也不断的应用到激光制导炸弹。2

4. 卫星制导武器的发展

总体来说，海湾战争是制导武器的胜利，它让我们认识到了激光制导武器的价值，但是同时也让我们深刻的认识到了激光制导武器的局限性——激光制导武器只能在特定的可视的环境下或者空中目标可视的情况下才可以得以利用。于是美国空军在《全球参与 21 世纪空军构想》中将精确打击能力列为了面向21世纪空中作战的必备6 大核心能力之一，对精确制导武器进行了更多的关注，投入了更多的资金，并且开发了联合直接攻击弹药（JDAM）和联合防区外武器（JSOW）。它使用美国GPS定位系统进行制导，可以在任何时间、任意场所、任意环境进行指导，无需外部辅助设备。利用全球定位系统和惯性制导系统复合制导的精确制导武器完成了历史上最精确的轰炸战役——1999年北约轰炸南斯拉夫的战役。美军为了提高导弹打击精度，克服激光制导系统易受环 境影响的缺点，成功的在“战斧”式巡航导弹、GBU-37导弹上装载了GPS/INS复合制导系统，为下代精确制导武器的研究提供了方向。2

5. 新一代的精确制导武器——联合防区外武 器（JSOW）和联合直接攻击弹药（JDAM）

联合防区外武器是由美国海军和空军联合研制的具有隐身能力的可分配弹药的新一代空地精确制导武器，它带有可以折叠的双翼，模块化的载荷以及精确的全球定位系统/惯性导航制导系统（GPS/INS）。JSOW项目迄今为止已经生产了3种型号：AGM-154A（基本型）、AGM-154B（反装甲性）、AGM-154C（单元爆破型），这3种不同型号弹药的主要区别是能够携带的有效载荷不同，其中 AGM-154A是1997开始服役，AGM-195B于2001 开始服役，AGM-195C于2004年交付了首批导弹 。 目前正在实施改进的有JSOW Block III（JSOW-C1），它由Raytheon公司参与设计，该导弹是在AGM-154C的基础上加入了Link-16武器数据库链接以及海上移动目标捕捉技术，计划于2009年投产。另外改进的还有AGM-154A-1 以及Powered JSOW计划。 联合直接攻击弹药（JDAM）则是第一次海湾战争的直接产物。装载了JDAM的武器是由全球定位系统辅以惯性制导系统来进行精确制导，打击的目标可以囊括28 km。装载了JDAM的武器重量从227kg到907kg。JDAM武器的核心部件包括一个可控的空气动力尾翼、一个战斗部再加上全球定位系统/惯性导航制导系统（GPS/INS）。在1999年的海湾中，美军的B-2战斗机首次使用JDAM，向目标投掷了900kg级的Mk83和BLU-110穿甲炸弹，成功的对目标进行了精确轰炸。2

系统特点1. 命中精度高

迄今为止，精确制导武器的 射击命中率一般都在50%徘徊，有的武器可以达到了80%。

如激光制导导弹的CEP在15m，“战斧” 式巡航导弹在改进后的命中圆周率误差（CEP）达到了3 m，第四代远程战术空地导弹的命中精度甚至达到了1~3 m。美军研制出来的激光制导子弹甚至可以精确命中1000m以外的目标。2

2. 杀伤威力大

过去的战争中，军队完成摧 毁指定敌方综合设施就需要对该设施进行大规模的地毯式轰炸。而使用精确制导武器后，军方只 需要瞄准所需要打击的指定目标，用一枚制导炸弹或者制导子弹就可以完成任务。美国海军一项研究报告中表明：攻击机场、武器库、工厂等固定目标，投掷精确制导武器与非制导武器的数量比为1：10，而攻击装甲、火箭发射器、坦克等移动目标，需要投掷精确制导武器和非制导武器的数量比例约为1：20，对大多数目标而言，一枚精确制导武器相当于35枚左右的非制导武器的效果。2

3. 可远程打击

与非制导武器相比，精确制导武器的最大优势就在于对“射程-精度”概念的重新定义。非制导武器会随着射程的增加而降低其打击精度，而精确制导武器则不会受到射程的影响。2

4. 系统组成复杂

每种精确制导武器都是由比较复杂的控制制导系统组成的，这就对每个制导武器的技术保障要求非常高，并且如果制导武器的任何一个部分出现故障或者运行过程中某一个环节配合出现差错，都将影响武器效能的发挥。2

5. 总体效能高

精确制导武器虽然成本很高，但由于具有较高的命中率，所以通常用于攻击价值高的重要目标。例如在海湾战争中，美国在1000km以外向伊拉克发射大量“战斧”巡航导弹， 精确的摧毁了严防于巴格达市的高价值目标，使得伊军基本丧失作战能力。精确制导武器的总体 性能远远优于普通轰炸机群的常规空袭。2

6. 系统易干扰

现代精确制导武器的抗干扰能力在不断的提高，但是任何一种精确制导武器的抗干扰手段都是有限的，不可能对所有的干扰都进行有效的抵抗，对于一种新型武器而言，只要对手掌握了它的主要技术参数，就可以对其进行干扰，从而有效的使其作战效能大打折扣。2

7. 坏境影响大

不管是激光制导武器还是红外制导武器，都存在着全天候作战能力差的问题，它们易受烟雾、水雾的影 响，尤其是阴雨多云等不良气候，其系统的作用距 离将会大大缩短，甚至难以正常工作。2

制导方式寻的制导寻的制导就是依靠弹上设备，接受目标辐射或反射的能量（红外辐射、光辐射、无线电波、声波等），确定目标位置和运动特性，自动控制导弹飞向目标。它包括主动式寻的制导、半主动式寻的制导和被动式寻的制导。寻的制导常用的寻的器有微波(毫米波)雷达寻的器、红外寻的器、电视(可见光)寻的器和激光寻的器。寻的制导精度很高，但作用距离较短，故多用于末制导。精确制导武器的高精度主要靠末段制导保证，远程精确制导武器都有末段制导，而末段制导大多采用寻的制导。3

主动寻的——导弹上的能源照射目标，接收机根据回波信号，完成对目标的捕捉、跟踪和攻击。3

半主动寻的—能量照射来自指令站，导弹接收回波信号，自动跟踪并攻击目标。3

被动寻的——就是导弹依靠感受目标的能量（比如飞机发动机的热辐射），自动跟踪并攻击目标。3

寻的制导的最大特点是: 精度非常高。但是它的作用距离较近，识别敌我能力差。3

惯性制导惯性制导是一种只依靠弹上惯性部件提供制导数据，而不依赖外部信息的自主制导方式。

惯性制导技术主要用于弹道式导弹，它利用陀螺仪、加速度计等惯性元件来测量和确定导弹的运动参数，控制导弹飞行。它的精度随射程的增大而降低，所以只装有惯性制导系统的武器不可能成为精确制导武器。但是惯性制导最大优点是不受外界的干扰，只要它的精度能保证将制导武器引导至末制导系统的作用范围，就不失为一种简便可靠的中段制导方式。3

卫星制导指制导武器接收全球定位系统中卫星播发的导航信号，实现三维精确定位和获取速度、时间信息的制导方式。

在精确制导武器上安装全球定位系统的接收机，就可以在飞行过程中精确地测出自己的空间位置和飞行速度，用来修正惯性制导的误差。虽然其作用与地形匹配制导相似，但是攻击前的准备工作却简单得多，所以用全球定位系统制导来代替地形匹配制导，可改善远程精确制导武器的性能。3

匹配制导匹配制导系统通常用来修正远程惯性制导的误差。它包括地形(高度)匹配制导和景像(灰度)匹配制导。发射前预先把选定的飞行路线中段和末段下方的若干地区的地面特征图储存到弹上的计算机内,当导弹飞行到这些地区时，将探测器现场实测到的地面图像同预先储存的地面图像作相关对照，计算出导弹的飞行误差，形成控制指令，就能控制导弹沿预定的航线飞向目标。储存在弹上的地面图像由侦察卫星或侦察飞机预先测定，经过处理转换成数字信息后储存在弹上的计算机中。3

由于同一地域对于可见光、微波、红外、微光所表现的地面特征不尽相同，从而可构成各种地图匹配制导，如微波雷达图像匹配制导，可见光电视摄像匹配制导，激光雷达图像匹配制导，红外成像匹配制导等。匹配制导的制导精度与射程无关，可使射程为几千千米的导弹达到较高的命中精度。3

遥控制导遥控制导通过设在精确制导武器外部的制导站来测定目标和制导武器的相对位置，然后引导精确制导武器飞向目标。它包括指令制导和波束制导两大类。3

指令制导系统由制导站和装在精确制导武器上的控制设备组成。制导站根据制导武器在飞行中的误差计算出控制指令，指令通过有线或无线的形式传输到制导武器上。有线指令制导系统主要用于射程几千米的反坦克导弹。无线指令制导的常见形式是微波雷达指令制导，由制导雷达测出目标和导弹的位置与速度，并根据这些数据计算出控制指令，然后发送出无线电遥控指令纠正导弹的飞行误差，直至命中目标。这种制导方式的作用距离比较远，弹上设备的成本较低，但易受干扰，而且制导距离越远，精度越低，因此适用于中段制导。3

波束制导系统由指挥站和精确制导武器上的控制装置组成。指挥站发现目标后，对目标自动跟踪并通过雷达波束或激光波束照射目标，当精确制导武器进入波束后，控制装置自动测出其偏离波束中心的角度和方向，控制精确制导武器沿波束中心飞行，直至命中目标。波束制导系统的控制装置比较简单，成本低，并且可以同时制导数枚精确制导武器，而且由于控制装置直接接收波束能量，不易受干扰。这种制导方式的缺点是在整个攻击过程中，指挥站必须不间断地以波束照射目标，这样会使指挥站连同载体很容易受到对方攻击。3

遥控制导的特点是： 导弹受控于指令站，因此弹道可以随目标的运动而改变，适合攻击运动目标。但是这种制导方式比较容易受干扰，且有线制导受导线长度和强度的限制，作用距离近。3

复合制导采用两种以上制导方式的制导。它可以综合利用几种制导方式的优点，弥补弱点，提高命中精度。3

分类精确制导武器主要分为精确制导导弹和精确制导弹药两大类。

1.精确制导导弹

导弹是一种依靠自身的动力装置推进并由精确制导系统探测、处理、导引、控制其命中目标的武器。导弹是精确制导武器中类别最多，使用量最大的一种现代化武器。3

2. 精确制导弹药

精确制导弹药根据不同的作用原理可分为2种：

（1）装有寻的制导装置的称为末制导弹药，如制导炮弹 、制导炸药 、制导地雷等 ；3

（2）装有敏感器的称为末敏弹药，因为敏感器不能控制弹药的飞行弹道，所以末敏弹本不属于制导武器，但因其敏感器能在飞行末段通过与战斗部的巧妙配合，使之达到很高的命中精度，所以习惯上也把末敏弹药归为精确制导武器一类。这两种弹药自身均无动力装置，需借助大炮、飞机投掷。3

它们的主要区别在于导弹有动力装置，在飞向目标的过程中都由制导系统进行引导；而制导弹药没有动力装置,也 没有全程制导装置, 仅有在飞行末段起作用的寻的装置或敏感器 。3

未来趋势随着微电子技术、计算机技术、自动控制技术、材料科学等一批高新技术的迅速发展，精确制导武器也以惊人的速度不断的飞速发展。对于现在越来越恶劣的作战环境来说，制导武器的要求能无视外围环境影响、全天候的实现精确打击。2

1. 射程的提高。武器发射平台生存能力提高的方法是增大精确制导武器的射程，这就使得防区外作战显得格外的重要。为了适应未来高技术局部战争、防空系统的需要，将3500 km的作战纵深纳入防区以内也是合情合理的。例如美国“联合空地防区外导弹”AGM-158的射程为450km，“增强反应防区外对陆攻击导弹”AGM- 84H的射程为275km；英国的CASOM的射程为 250~500 km；德国的“金牛座”的射程为350km等，都可满足这一指标要求。2

2. 制导精度的提高。影响打击准确率的关键因素就是武器的制导精度。因此升级武器的最好方法就是不断提高武器的制导精度。迄今为止，大部分制导武器已经采用了GPS/INS进行途中制导，这使得武器可以适应全天候、昼夜作战。总体而言，军用GPS的制导精度为9~12 km，不受天气和战场条件的影响。若制导系统采用差分GPS系统，涉及精度还可以进一步提高。2

3. 打击隐形化。精确制导武器的隐形化不但可以有效的提高发射平台的生存能力，而且可以提高突防能力。在抑制红外辐射，同时减少精确制导武器的雷达散射截面积后，制导武器的可探 概率大大减小，同时武器的攻击和突防能力会大大增强。2

4. 多用化。采用“一种负载多个平台”或者 “一种平台多个负载”的模式，可以使得制导武器提高用途，使其可以与相应的飞机、军舰等运载平台实现综合作战，形成了可靠的攻防体系。2

5. 超音速化。精确制导武器可打击远距离目标的前提是缩短武器在空中的飞行时间。目前，美国海军要求的导弹飞行时间不超过15min，最理想的是在8min内飞行1000m左右，否则等导弹飞到目标位置时候，目标已经远离该位置，所以超音速制导武器发展是大势所趋。利用冲压喷气 发动机和超燃冲压发动机的超音速导弹可以有效的命中移动目标。2

本词条内容贡献者为:

沈海军 - 教授 - 同济大学航空与力学学院