江雨
局部戰(zhàn)爭中使用巡航導彈并不奇怪,近年的電視新聞中也看慣了“戰(zhàn)斧”的鏡頭,但俄羅斯這次發(fā)射26枚?;埠綄椆鬒S,特殊在利用4艘輕型導彈護衛(wèi)艦完成了射程數(shù)百千米的“俱樂部”巡航導彈發(fā)射?!熬銟凡俊睂椡ㄓ冒l(fā)射裝置被廣泛出口以及通用化的發(fā)展條件,意味著遠程巡航導彈這種危險的武器,開始從大國強兵逐步向地區(qū)國家使用擴展,導彈擴散的范圍也從彈道導彈向巡航導彈覆蓋。
從貴族到平民
巡航導彈本身不是個很高端的裝備分類,與常規(guī)無人駕駛飛機有很多相似之處,但在導彈武器出現(xiàn)后很長時間里,遠程巡航導彈都是高技術(shù)戰(zhàn)術(shù)導彈的代表,尤其是執(zhí)行戰(zhàn)略打擊任務的巡航導彈,在很長時間里都是強國實力的象征。
戰(zhàn)略巡航導彈從二戰(zhàn)后開始發(fā)展,但很長時間里都無法突破技術(shù)關(guān)口,也無法與彈道導彈的作戰(zhàn)能力對比。真正具備戰(zhàn)略導彈技術(shù)的巡航導彈,是美、蘇在冷戰(zhàn)后期裝備的以AGM-86和Kh-55為代表的空射型,以及以“戰(zhàn)斧”和 SS-N-21為代表的艦/陸射型。
戰(zhàn)略巡航導彈等同于可以持續(xù)低空飛行的無人機,只要有油就可以飛到設(shè)定的距離,但想飛到目的地并不容易,限制巡航導彈戰(zhàn)略應用的是導航裝置。
彈道導彈和巡航導彈的傳統(tǒng)導航方式都是慣性參考裝置,但采用彈道飛行方式的彈道導彈速度快,受干擾的大氣層內(nèi)飛行時間短,中、短程導彈的全彈道時間只有幾分鐘,純慣性制導的誤差在射程的1/300~1/1 000,導航精度相對容易保證,很多技術(shù)能力一般的國家都能設(shè)計制造。戰(zhàn)略彈道導彈的慣性裝置精度極高,誤差可達到射程的1/10 000~1/ 20 000,結(jié)合星光導航等方式的誤差可控制在300米內(nèi),到現(xiàn)在也只有少數(shù)國家有能力完成這種精度等級導航系統(tǒng)。
巡航導彈的飛行速度并不大,2 000千米射程需要飛幾小時,導彈在這個期間始終處于氣動干擾大的大氣層內(nèi),長時間巡航飛行對導航系統(tǒng)的偏移控制要求相當高。射程在100千米左右的反艦導彈,還能依靠普通的慣性參考系統(tǒng),利用自動駕駛儀修正1/100的航行誤差,但要想達到上千千米長距離飛行的需要,彈載導航的精度要達到射程的1/2 000~ 5 000,已經(jīng)接近中程和戰(zhàn)略彈道導彈的導航精度要求,技術(shù)難度相當大,“戰(zhàn)斧”這類導彈還要采用中段地形匹配修正慣導累積誤差。
慣性導航現(xiàn)在看起來是很普通的技術(shù),但在冷戰(zhàn)后期卻是真正的高科技,僅有幾個軍事強國才有相對低成本的慣導科研和生產(chǎn)能力。中國慣性導航技術(shù)在上世紀80年代末期還比較薄弱,即使是新生產(chǎn)的殲-7和強-5這類戰(zhàn)術(shù)飛機,也沒條件裝上一套高效可靠的機載慣導,出口作戰(zhàn)飛機用的慣導還要從歐洲國家引進。機載系統(tǒng)都這樣困難,彈載系統(tǒng)自然更難。國外反艦導彈在采用慣性中段控制時,國產(chǎn)的YJ-8還在用陀螺參考的自動駕駛儀,可見慣性參考裝置對其它技術(shù)能力更弱的國家的難度。
導航系統(tǒng)的技術(shù)水平直接關(guān)系到導彈精度,彈道導彈對導航精度的要求又比巡航導彈低,這就使很多國家在發(fā)展威懾性導彈武器時,都是以技術(shù)難度較低的彈道導彈作為起點。彈道導彈就是帶有修正系統(tǒng)的火箭,主要誤差存在于發(fā)射開始階段的干擾,彈道中段處于大氣稀薄和氣動干擾少的高空,末段不僅落角大,速度也非常快,氣動干擾對精度的影響不大。按照正常的技術(shù)條件,上世紀40年代水平的陀螺穩(wěn)定和測量裝置基本能保證1/100的射程誤差,“飛毛腿”這樣的早期技術(shù)水平的彈道導彈,射程300千米時的誤差也可以控制在3千米。巡航導彈低空長時間保持航線精度的導航要求很高。中國在上世紀80年代初期進行的對比演習中,強-5攻擊機在全程低空突防時,即使由飛行員按照儀表和地圖修正,自主導航飛行一小時的誤差也很大,巡航導彈如果利用這樣水平的導航系統(tǒng),即便使用核彈頭也不具備實戰(zhàn)需要的命中精度。正是因為巡航導彈對自主導航精度的高要求及技術(shù)復雜性,戰(zhàn)略巡航導彈到上世紀70年代后期才具備實用條件,彈道導彈則在50年代就已經(jīng)發(fā)展得比較完善。
冷戰(zhàn)時代的遠程巡航導彈要達到精度要求,整個航線上需要確定多個位置檢查和修正點,整個航程的飛行軌跡設(shè)計非常復雜煩瑣,需要完善的大范圍地形數(shù)字地圖作為參考。為保證導彈準確到達每個修正點,導彈發(fā)射前必須保證起點位置精度,尤其是用艦艇和飛機這樣的運動目標發(fā)射導彈時,發(fā)射平臺本身的定位精度對整體精度的影響很大。
冷戰(zhàn)時期遠程導彈對發(fā)射位置精度的高標準,使海基和空基運動平臺作為發(fā)射載具時,都要安裝高標準的導航和定位裝置,這套裝置與數(shù)字地圖和戰(zhàn)區(qū)情報支持,成為很多力圖發(fā)展巡航導彈的國家面對的攔路虎。冷戰(zhàn)末期的巡航導彈發(fā)射載具中,核潛艇、驅(qū)逐艦與戰(zhàn)略轟炸機都有高水平導航定位系統(tǒng),以便為戰(zhàn)略巡航導彈提供發(fā)射前的技術(shù)準備,車載導彈發(fā)射裝置也需要復雜的定位和測地系統(tǒng)。
導彈發(fā)射后主要依靠慣性系統(tǒng)修正飛行誤差,并且要在飛行過程中選擇多段地形進行測繪,利用雷達測繪地形特征進行定距修正,為慣性導航系統(tǒng)提供修正偏移的輔助措施。無論是高精度慣性導航,還是中段修正的地形參考裝置,都需要高性能的元件和高水平的電子技術(shù),因此只有美國和蘇聯(lián)在冷戰(zhàn)期間發(fā)展出了戰(zhàn)略巡航導彈。
遠程巡航導彈擴散的技術(shù)基礎(chǔ)
美國在冷戰(zhàn)后期開始發(fā)展衛(wèi)星導航系統(tǒng),GPS在海灣戰(zhàn)爭期間初步得到應用,隨后在各種軍用導航系統(tǒng)中大規(guī)模應用。美國軍事工業(yè)在跨世紀階段完成的JDAM精確制導武器,就是利用中等精度的低成本慣導與GPS構(gòu)成了全程導航系統(tǒng)。遠程巡航導彈戰(zhàn)術(shù)改進型中也開始應用GPS,并由GPS替代了高成本的地形參考裝置。
GPS導航具備動態(tài)化三維定位能力,即使是民用信號的精度也能夠控制在100米內(nèi),完全達到了中等精度慣性系統(tǒng)的標準,軍用信號的精度甚至可以提高到13米。很多國家具備了用民用GPS作為武器輔助導航系統(tǒng)的能力,遠程巡航導彈高慣性偏差修正的難題就這樣得到了克服。
美國在越戰(zhàn)期間使用的“火蜂”噴氣無人機,能利用導航系統(tǒng)自主實現(xiàn)戰(zhàn)略偵察,這套系統(tǒng)已經(jīng)具備巡航導彈的導航要求,差距只是最終落點的命中精度還存在不足?,F(xiàn)代的民用導航和自動控制設(shè)備的技術(shù)水平已經(jīng)完全超過了這個型號,甚至比冷戰(zhàn)末期“戰(zhàn)斧”的技術(shù)指標還要出色,基于紅外攝像機和自動識別軟件的跟蹤裝置,也要比冷戰(zhàn)時代的雷達地形識別系統(tǒng)精度更高,隱蔽性更好,也更為簡單便宜,很多關(guān)鍵功能甚至能通過民用軟件實現(xiàn)。
現(xiàn)代加工和控制技術(shù)的發(fā)展降低了航空技術(shù)的設(shè)計和生產(chǎn)難度。同樣作為遠程制導武器的基礎(chǔ)平臺,運載火箭技術(shù)門檻近年已經(jīng)大幅降低,西方很多企業(yè)通過引進成品為基礎(chǔ),發(fā)展了很多非國家項目的低成本火箭,技術(shù)性能和運載能力已經(jīng)超過很多國家的專用運載火箭,火箭平臺武器化性能也超過了早期的彈道導彈。
巡航導彈平臺的設(shè)計難度比彈道導彈還低,利用現(xiàn)代工業(yè)體系和市場化采購的工藝和制造難度更低。國外很多小企業(yè),甚至個人使用民用成品,已經(jīng)開發(fā)出可長時間自主導航的高性能無人機,國內(nèi)也有企業(yè)完成過類似的產(chǎn)品。這些航空產(chǎn)品不僅可以利用民用材料和工藝,還能夠應用3D打印這類靈活制造手段,不需要成規(guī)模的工廠化制造和配套體系,就可以完成復雜平臺的小規(guī)模生產(chǎn)和裝配。
比彈道導彈更大的威脅
現(xiàn)代導航技術(shù)的快速發(fā)展降低了技術(shù)難度,曾經(jīng)由撓性陀螺構(gòu)成的機械導航裝置,是現(xiàn)代精密加工和裝配技術(shù)的集大成者。上世紀80年代的冷戰(zhàn)后期,一套好的慣性平臺的技術(shù)難度極大,生產(chǎn)技術(shù)和核心零件完全被有數(shù)的幾個強國所壟斷。
彈道導彈采用的是簡單的火箭技術(shù),看起來難度不算大,但想要實現(xiàn)超過百千米的實用射程,導彈固體燃料融鑄和填充就是個難題,液體燃料火箭發(fā)動機也不容易獲取。彈道導彈的飛行速度快,再入的角度大,彈頭的氣動加熱溫度高,對彈頭的結(jié)構(gòu)材料都有比較高的要求。根據(jù)結(jié)構(gòu)技術(shù)和材料方面的指標分析,再簡單的彈道導彈都需要依托穩(wěn)定的工業(yè)基礎(chǔ),以及軍工體系生產(chǎn)的火工材料/燃料。游擊隊這類缺乏系統(tǒng)軍工體系的武裝力量,只能造出“躥天猴”這樣的簡易近程無控火箭。
巡航導彈相比彈道導彈的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,彈體可以利用常規(guī)的輕金屬和非金屬(如玻璃鋼)材料制造,加工工藝也比較簡單。巡航導彈采用的吸氣式發(fā)動機技術(shù)難度低,很多用于大型模型的噴氣動力系統(tǒng),都可以作為一次性使用的導彈動力系統(tǒng)使用,使用的燃料也是市場上能方便獲取的汽油和航空煤油。
現(xiàn)代慣性導航系統(tǒng)以激光和光纖為基礎(chǔ),慣性系統(tǒng)實現(xiàn)了核心組合件的固態(tài)化,單位時間的偏移率也有了明顯降低。最關(guān)鍵的是曾經(jīng)作為軍用高端技術(shù)的慣性導航裝置,現(xiàn)已廣泛進入民用市場。組合的中等精度慣性參考/全球定位系統(tǒng),已經(jīng)能集成在飲料瓶大小的平臺甚至是手機的電路模塊中,用于為汽車、野外活動或無人機導航?,F(xiàn)在有很多民用無人飛行器都可依靠捷聯(lián)慣導和GPS組合,自主按任務設(shè)定航線精確飛行數(shù)小時,返回起飛場地自主著陸。這樣的導航系統(tǒng)雖然抗干擾能力算不上出色,但導航用成品和系統(tǒng)都能在市場上采購到,只要進行簡單改進和元件加固處理,就可用于武器平臺的導航。
擴散的危險
巡航導彈等同于帶彈頭的無人機,加速度和巡航速度都比彈道導彈低,彈載系統(tǒng)承受的過載值不高,彈上電子設(shè)備的工作環(huán)境也容易保證。民用導航系統(tǒng)雖然抗干擾能力差,環(huán)境適應性低,但同樣可以控制巡航導彈遠距離低空巡航,末段誤差也可以達到GPS民碼的150米內(nèi),足夠滿足面殺傷的精度要求。
如果考慮到簡易導航巡航導彈的易得性,不需要高精度末段修正系統(tǒng),及GPS對發(fā)射點精度要求低的特點,簡易巡航導彈裝備的擴散幾乎沒有任何難度。不僅各國軍方可以利用,游擊隊甚至恐怖分子也都能用。可以想一下,恐怖分子利用虛假的身份采購到民用無人機,用炸藥替換無人機的照相設(shè)備,完全能在幾乎不暴露自身目標的前提下對面目標進行攻擊。軍事技術(shù)能力較差的國家也可以利用這套導航系統(tǒng),利用軍品級標準的彈體和控制裝置,制造出威力更大、速度更快、突防條件更好的導彈。
冷戰(zhàn)時代遠程巡航導彈的慣性導航裝置,測量系統(tǒng)本身的體積就有排球大,成本高達十幾萬美元,而現(xiàn)有的簡易姿態(tài)參考+GPS組合系統(tǒng)可綜合到手機大小的裝置中?,F(xiàn)代自控民用無人機用三軸姿態(tài)控制和GPS定位裝置的尺寸只有方便飯盒大,成本不過幾百美元,無論直接市場采購還是拆機都可以獲取。
冷戰(zhàn)時期,巡航導彈是種非常高端的遠程打擊手段,技術(shù)核心就是遠距離自主導航的高精度。巡航導彈的彈體設(shè)計和材料很平常,與普通的反艦導彈并沒什么大的差異,很多反艦導彈裝上末段修正導引頭,將人工修正融合到自動駕駛系統(tǒng)回路中,就可變身成非常不錯的戰(zhàn)術(shù)巡航導彈,美國的“斯拉姆”就是這樣改造的成功例子。隨著彈載GPS/捷聯(lián)慣導組合導航系統(tǒng)的完善,戰(zhàn)術(shù)巡航導彈增程的改進潛力得到發(fā)揮,反艦導彈改型的射程已經(jīng)從上百千米提高到幾百千米。如果能利用好目前的彈載導航系統(tǒng),增加戰(zhàn)術(shù)導彈的燃料載荷,甚至采用巡航經(jīng)濟性更好和空間更大的彈體,制造出上千千米射程的巡航導彈也沒什么難度。正是受到遠程自主導航系統(tǒng)技術(shù)門檻降低的支持,巴基斯坦、韓國、印度和伊朗這些軍事技術(shù)并不強的國家,近年都開發(fā)出了性能比較過關(guān)的巡航導彈。
傳統(tǒng)的遠程全程自控導彈,發(fā)射和巡航段的實時定位精度將直接影響導彈的命中精度。巡航導彈自主導航系統(tǒng)在冷戰(zhàn)后期基本完善,但GPS的應用徹底改變了巡航導彈自主導航的瓶頸,也改變了對導彈發(fā)射平臺的技術(shù)要求。
巡航導彈在海灣戰(zhàn)爭中雖體現(xiàn)了遠程精確打擊能力,但也暴露出航路規(guī)劃時間長和反應速度慢的弱點。采用GPS作為導航和修正手段的巡航導彈,并不需要保持發(fā)射點位置的高精度,導彈可以在發(fā)射后再通過衛(wèi)星信號修正誤差,這就使發(fā)射平臺功能要求極大簡化。
美國在海灣戰(zhàn)爭中應用了早期的GPS導航系統(tǒng),隨后就將GPS導航大量應用于制導武器,不僅開發(fā)出了JDAM這類低成本制導炸彈,還用GPS測量系統(tǒng)替代了復雜的地形修正系統(tǒng),將“戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧”的航路規(guī)劃由十幾個小時縮短到可供靈活反應的十幾分鐘,并具備發(fā)射后自行對準航路自主修正,甚至在飛行過程中修改打擊目標的條件?!皯?zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧”導航系統(tǒng)大幅度放松了對發(fā)射平臺自身定位精度的要求,并明顯降低了巡航導彈的制造和使用成本,并基本回避了巡航段數(shù)字地圖和航路規(guī)劃的難關(guān)。巡航導彈的新式組合導航徹底改善了武器的使用靈活性,從導彈艇上發(fā)射巡航導彈這種靈活性在冷戰(zhàn)時期不可想像。
現(xiàn)代組合導航系統(tǒng)的應用,意味著戰(zhàn)略巡航導彈不再需要核潛艇、轟炸機、驅(qū)逐艦,更不需要覆蓋整個飛行軌跡的大區(qū)域數(shù)字地圖。只要能承載導彈發(fā)射筒的發(fā)射平臺,目標點確定也僅需全球定位系統(tǒng)的坐標位置,用很簡單的基礎(chǔ)條件和很短的準備時間就可完成遠程巡航導彈的準備和發(fā)射??紤]到巡航導彈制造和使用比彈道導彈還簡單的現(xiàn)實,它將成為比彈道導彈更大的威脅。
以現(xiàn)有反艦導彈改裝巡航導彈的技術(shù)條件為例。俄羅斯Kh-35反艦導彈的射程為130千米,如果用GPS/慣導系統(tǒng)替代主動雷達導引頭,不設(shè)置末段修正的精確制導系統(tǒng),將導引系統(tǒng)省下的彈體空間充填發(fā)動機燃料,現(xiàn)有彈體的射程很容易就可以翻番。再結(jié)合不再需要末段掠海的高燃料消耗飛行段,全程經(jīng)濟巡航的有效射程可以輕松超過300千米,突破目前國際導彈技術(shù)出口的射程限制。這樣的改造不僅強國可以進行,朝鮮、越南這樣的國家也可以進行。這種改造投入很小,但對其周邊國家的威脅很大。全自控確實存在打得不夠準的弱點,但對于很多追求獲取遠程導彈能力的國家,這樣的導彈在某些時候要比打得準更有威脅。
導彈屬于精確打擊武器,但與當初的彈道導彈擴散情況相似的是,很多國家并不需要依靠導彈完成戰(zhàn)術(shù)意圖,而是把導彈作為威脅或?qū)嵤┎粚ΨQ對抗的手段。國家力量所擁有的更好資源,可以提供技術(shù)水平更高,性能更穩(wěn)定的導航組件,發(fā)展出精確打擊效果雖然不如強國專用武器,但卻具備很強威懾效應的遠程巡航導彈。低水平航空器的技術(shù)難度遠低于彈道導彈/火箭,噴氣動力巡航導彈的射程潛力也比彈道導彈更高,發(fā)射和巡航飛行的隱蔽性也更好。這些特點不僅降低了遠程巡航導彈發(fā)展的門檻,增加了導彈防御難度,也使導彈擴散的控制更為困難。嚴格說起來,彈道導彈的控制還有跡可尋,而巡航導彈技術(shù)擴散目前已接近失控邊緣。