制导武器的历史与发展沿革

根据现时的公开资料,人类第一款制导武器要追溯到二战间德国研制出的第一枚无线电制导滑翔炸弹。当时德国还研制成功了HS-293和辅里兹-X(SD-140OX)两种炸弹。它们可由高空战略轰炸机投送,发现目标后自动锁定并随其进行战术机动,直至命中目标。盟军形象地把它们叫作“影子炸弹 ”。这种新型炸弹就是现代巡航导弹的雏形。

二战时期纳粹德国的V-1导弹,是第一种巡航导弹类,使用磁性陀螺加上机械测高和弹身姿态感知和控制系统,接近于简陋的没有什么计算过程的惯性制导,有人也不认为这是制导,而将第一种真正的导弹的名份归于V-2

纳粹德国的V-2是第一种弹道导弹,使用无线电遥控制导,其设计具有高度的现代特征,甚至影响到战后长期以来中短程弹道导弹的设计,典型如飞毛腿导弹也是延续了V-2的设计模式,而战后各国最初的航天活动使用的火箭也大幅使用了V-2导弹的成果(因为他们大都使用了原来德国的火箭科学家或火箭图纸作为其宇航火箭的设计研究基础)。 世界上第一枚潜地导弹是美国的 “天狮星”1型巡航导弹,它1951年从潜艇上发射成功,最大射程960公里,战斗部为4─5万吨级核弹头或常规弹头。 世界上最早的潜地弹道导弹是苏联首先研制成功的。1955年9月,苏联首次将一枚改装的陆基战术弹道导弹从潜艇上发射成功。随后,苏联研制成功SS─N─4型潜地弹道导弹,它的射程650公里,战斗部为100万吨级核弹头。

世界上最早的空空导弹是德国1944年4月研制出的X─4型有线制导空空导弹,但它未及投入使用德国就战败了。美国的“响尾蛇”AIM─9B空空导弹于1953年首次发射试验成功。它是世界上第一种被动式红外线制导空空导弹。世界首例空空导弹战果出现在新中国人民空军与龟缩在台湾的国民党空军之间的空战中,人民空军有飞机与飞行员牺牲,但后来的国***空战甚至与美军直接空战中美制空对空导弹也有没命中目标而堕海的响尾蛇导弹被新中国缴获,使得红外制导的空对空导弹技术被社会主义东方阵营所掌握,红色战机获得了新的武器。

空地导弹最初是航空火箭与航空制导炸弹相结合而诞生的。德国首先研制出世界第一枚空地导弹,它的主要设计者是赫伯特·A·瓦格纳博士。1940年7月,瓦格纳等人在SC─500型普通炸弹的基础上,研制了装有弹翼、尾翼、指令传输线和制导装置的HS─283A─0,它可看作是最早的空地导弹,于1940年12月7日发射试验成功。1943年7月无线电遥控的HS─293A─1型导弹研制成功。8月27日,德国飞机发射HS─293A─1击沉了美国 “白鹭”号护卫舰,这是世界上首次用导弹击沉敌舰,它也是最早的空对舰导弹。

第一种制导炮弹是美国M712式铜斑蛇155毫米口径炮弹,采用半主动激光末制导。制导装置主要由寻的头、信号处理模块、控制机构等组成。寻的头是炮弹的“眼睛”,当炮弹飞临目标的上空时,会自动寻找要攻击的目标,老式的寻的头结构与早期的红外空空导弹类似,采用圆锥扫描来测量目标与炮弹目线的偏差,但是这种方式精度难以进一步提高。现采用焦平面CCD元件,而只对目标的反射光斑闪烁频率响应来确定导弹目线与目标的运动偏差关系,因为激光光斑强度大,光学特征突出,这就无须使用空空导弹那样的图象识别技术,只要盯住那个光斑,就能达到很高的命中精度。弹上信号处理模块把飞行中与目标的方向偏差以及动态运动关系计算出来,计算的误差信号输入控制机构,以便进行修正飞行;控制机构接受误差信号来控制舵机修正偏差,使炮弹准确的跟踪并击中目标。当前方观察所发现目标时,用激光进行指示,测距机测定距离(测距机的最大测试距离为5000米),观察员将有关的方位、距离、目标信息和激光编码数据用无线电报告给指挥所;指挥所经过计算,将射击诸元下达给炮阵地;炮手取出弹丸舱、制导舱,同时装定好引信、编码、调节定时器等,然后将其对接好,拧下保护帽,瞄准、装填、发射。发射后,弹丸飞出炮口约20米距离时,尾部的4片稳定翼自动展开。弹丸借助尾翼低速旋转,继续向前飞行。此为无控飞行段。

当飞到弹道顶点时,导弹开始低头,寻的头向下角度能接收到目标区的激光照射器打在目标上以一定频率闪动的光斑。控制舱内的惯性陀螺解锁,输出导弹姿态信号。控制器根据陀螺仪输出信号操纵舵面调整弹丸的飞行姿态。此为惯性制导段。当弹丸飞到距离目标约3000米时,炮弹捕捉到的信号非常根据目标反射光斑的相对位置,采用比例导引方式。所谓比例导引方式即由激光导引头测定弹目线角速度和各方向上偏移的加速度,然后给出弹目线和导引头光轴间的误差角成比例的控制信号,由导引头的校正线圈产生校正力距实现制导。比例制导的信号正比于弹目线角速度。同时,观察员用激光目标指示器发射编码激光照射目标。弹上的导引头搜索并接收到目标反射的信号以后,以比例制导的方式进行锁定,将炮弹导入正对光斑俯冲,击中目标上的光斑,自然也就击中了目标。 “铜斑蛇”和“红土地”作为世界上最早的末制导炮弹,都具有很好的作战性能。“铜斑蛇”末制导炮弹能对17千米内的任何目标进行准确打击,其射弹散布偏差仅有0.4-0.9米。“红土地”亦不逊色,1999年6月瑞典FH-77B火炮发射了3发“红土地”炮弹,击中了三个不同距离上的目标,使得“红土地”声名大震。但是从性能和作战使用等方面来看,“红土地”略胜“铜斑蛇”一筹。“红土地” 制导炮弹也随坦克炮射导弹一起提供出口,中国也曾经购买装备了相当数量的“红土地”炮弹用于152毫米与155毫米火炮,大大提高了我军炮兵的战斗力,也为我军的技术发展体系提供了一个新的坐标。