“红土地”激光制导炮弹
最近，关于东亚某国装备“红土地”激光制导炮弹的消息已经多次见诸于海外报刊，这些消息引起了海外军事观察家的广泛关注。对于传说中的消息姑且不论真假，但可以看出“红土地”制导炮弹是何等有效的形成了威慑。而这种威慑正是来源于“红土地”相对与美制“铜斑蛇”炮弹的技术战术优势。
以往的普通火炮，即使是射击精度再高的火炮，如果要摧毁几十千米外的中小型目标(如坦克、舰艇、工事等)，也要发射一二百发炮弹才可能有1~2发直接命中。如果是运动目标，其命中精度就更低了。但制导炮弹根本改变了这一状况，它几乎百发百中的精度，使以往只能进行面积射的榴弹炮、加农炮、火箭炮、迫击炮等也可对点目标实施远距离精确打击。它不仅扩大了炮兵的作战空间，增大了火力打击范围，提高了战术灵活性和射击命中精度，而且具有超强毁伤能力，极大地减少了对战场后勤系统的压力，使作战效益得到明显提高，已成为世界各国竞相发展的重要装备之一，倍受炮兵部队的青睐。它真如海外报道那样出现和装备于解放军部队部队，将使人民军队的野战炮兵和战场后勤经历一个革命性的转变。
“红土地”作战示意图
发展过程
制导炮弹的发展要追溯到东西方两大阵营冷战时期，早在上世纪70年代美国等西方国家为了对付前苏联咄咄逼人的坦克优势，最早将制导技术运用在炮弹上。北约国家大量装备155毫米榴弹炮，弹药通用化程度，在抗击预想中的苏联坦克集群进攻中，这些火炮只能靠面积射击。这种炮击对于大批飞快冲击的装甲集群，毁伤效果极差，因为155毫米炮弹不直接命中是不可能摧毁坦克的。虽然155毫米炮弹在坦克2米以内爆炸可能掀翻坦克或炸断履带，但是弹着落到这样的距离内概率极低。于是美国军方设想制造末导炮弹，提高对机动目标的命中率。
马丁·玛丽埃塔公司(Martin Marietta)于70年代初开始秘密研制末制导炮弹，1977年12月9日，在白沙靶场进行试验，从接近最大射程处射来的导弹，击中了一辆作为靶标的报废M-47坦克。炮弹命中炮塔左侧上方，爆炸将车内设施一扫而光。舱盖被掀掉，车内零部件从舱口飞出冲上天空。美国军方对试验效果非常满意，于80年代初将该弹定型生产并装备部队，取名为“铜斑蛇”(Copperhead)。“铜斑蛇”炮弹由155毫米榴弹炮发射，采用激光半主动寻的制导方式，是世界上最早的末制导炮弹，主要用于攻击集群坦克或装甲目标。全套武器系统由火炮、制导炮弹和激光指示器等组成。炮弹全长1.372米，弹径155毫米，弹重62千克，战斗部为6.4千克。最大射程20千米，最小射程4千米，最大飞行速度每秒600米。全弹分为导引段、弹头段与控制段，控制段前后各有弹翼，可稳定弹体旋转(6~18转/秒)，并提供侧向机动效果。炮弹发射后，弹翼会以后掠20度自动弹出，弹道前段与普通炮弹一样靠惯性飞行。在激光指示器的作用下，炮弹前部的激光导引头接受从目标反射的激光信号，导引炮弹准确飞向攻击的目标。该制导炮弹命中概率达80%以上。北约的一个155毫米榴弹炮连装备有六门炮，用“铜斑蛇”炮弹以每分钟6发的正常射速进行齐射时，能在4分钟内消灭将近一个装甲团的所有装甲车辆。如果用普通榴弹，即便数个炮兵连以火力急袭，也难以阻止同样规模的装甲部队。
与此同时，前苏联丝毫没有怠慢，KPT设计局几乎在同一时期也着手研制。在吸取美国经验的基础上，于80年代中期生产并装备了“红土地”(Krasnopol)。由152毫米火炮发射，弹长1300毫米；弹重50千克，其中战斗部重20.5千克；射程22千米，命中概率达90%，对坦克目标的激光照射距离5千米以内，照射持续时间6~15秒。由于苏联的152毫米炮射程普遍小于北约的155毫米炮，因此，苏联在设计“红土地”时，炮弹采用火箭增程以超越北约炮兵射程。由于增加了增程火箭发动机该炮弹长度大，在运输和储存时分为两部分。一部分为战斗部、助推发动机和稳定尾翼；另一部分是控制装置，发射前将两部分组装在一起。“红土地”虽然比“铜斑蛇”射程远，重量却轻10%，而且还可以掠飞攻顶。1993年和1995年的发射试验，仅20发炮弹就击毁19辆T-72坦克。使用“红土地”作战时，在前沿部署携带电台观察员，观察员搜索5千米范围内的目标，因为激光指示器/测距机作用距离最大只有5千米。发现目标后用无线电台通知射击阵地。炮手向目标作间接瞄准，将炮弹射向目标区。后方炮兵开火时，有同步器启动激光目标指示器照射目标。在末制导段，弹上导引头的坐标器探测和不断跟踪从目标反射的激光编码信号，自动导向目标。
“铜斑蛇”末制导炮弹
制导炮弹较之常规炮弹，它射程更远、精度更高、威力更大。具有不用试射即可首发命中目标的能力，采用普通弹进行射击时，多数情况下要进行试射才能修正弹着。采用制导炮弹射击时的瞄准也是概略瞄准，不必改变火炮的高低和方向射角，将大量的制导炮弹用时间间隔为12~15秒射向目标区后，仅利用激光指示器/激光测距机指示目标，即可击对付多个目标。炮兵部队能在在2~3分钟内完成主要的射击任务准确摧毁敌方目标，从而降低了敌方反击的可能性，提高了炮兵部队的生存能力。另外，它是通过前进观察员使用激光指示器/激光测距机来指示目标，可用间接火力对付运动目标，也可用几门火炮对付由一台激光指示器/激光测距机照射的同一个目标。当采用工作在不同频率的几台激光指示器/激光测距机照射时，还可对付集群目标。实战中激光末制导炮弹表现不俗。在海湾战争的一次战斗中，尽管激光目标指示器在沙漠环境中性能受到影响，但发射的“铜斑蛇”攻击点目标，仍是“弹无虚发”，90发炮弹就摧毁了伊拉克阵地上的坦克装甲目标、观察所及雷达站。美军发射“铜斑蛇”的M109自行火炮是在行进间射击，伊拉克的反击火力难以捕捉美军炮群。
“红土地”炮弹和激光照射器
制导原理
激光半主动末制导炮弹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。现在采用焦平面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。
“铜斑蛇”近影
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。
“红土地”炮弹在与目标交会的瞬间，制导炮弹会向光斑的前方机动，使命中点在激光束照射中心的上方，这种方式使得照射激光束无须直接照射在命中区上，免得被对方发现。一发152毫米炮弹落在1米外对于杀伤力不会有任何影响。由于在制导系统中考虑了超前偏移，当制导炮弹在接近目标时，由低伸弹道转为俯冲弹道以30度~40度的落角攻击目标，触发引信引爆战斗部将其摧毁。
性能比较
“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。
射程：
降低阻力、底部排气、火箭助推、复合增程等方式，是火炮弹药提高射程的基本手段。世界上发展的大口径炮弹，有许多是采用这些技术增程的。“红土地”亦不例外，装有火箭发动机，炮弹在飞行中利用火箭增程，射程达到22千米。而“铜斑蛇”没有安装火箭发动机，全靠火炮提供其飞行所需动能，射程仅为16千米。另外，由于“红土地”利用火箭发动机增程，其在火炮膛内受到的加速度力要小于“铜斑蛇”受到的膛内加速度力，因此，从某种程度上讲，“红土地”还缓和了弹内零件的抗过载问题。
打击目标：
“铜斑蛇”的战斗部为锥形空心装药破片战斗部，其作用是引爆时使弹头发挥金属射流效果，主要用于攻击坦克装甲车辆。而“红土地”的战斗部为高爆破片杀伤战斗部，不但能对付坦克装甲车辆，而且还能摧毁掩体和工事。
攻击方式：
“铜斑蛇”对目标采取直接攻击激光照射点的方式。而“红土地”的攻击点是在激光照射点的上方，故它具有俯冲攻顶的特点。
勤务性能：
“红土地”的弹体可分为两部分，使得其能够存放在自行火炮的标准炮架上，可根据预期的发射任务来确定“红土地”与普通弹药的携带比例，使弹药的搭配率更合理。相比之下，“铜斑蛇”炮弹的弹体太长，不能存放在自行火炮的标准炮架上。
可以发射“红土地”的俄制2S19榴弹炮
另外，“红土地”有专门的保护容器，导引头上设有头罩；在战场环境下可以长期存放；运输和使用时与普通弹药相同，没有特殊的要求。而“铜斑蛇”是放在聚乙烯袋中保存的，在战场环境下保存期不能超过75小时；运输时容易受到振动、潮湿的影响和被泥沙污染；使用前需要检查制导装置的光学部件的入射光孔和炮弹的尾翼，以确保无损坏和无污染。西方国家军队的火炮通常是155mm口径，以往他们在使用“红土地”152mm激光末制导炮弹时，通常在弹体中部套上一个闭气环，它是由紫铜做成的，以弥补口径的差距。俄罗斯现已研制成功了“红土地”的改进型--“红土地”-M激光末制导炮弹，这种炮弹对原有的控制系统进行了小型化加工，使炮弹的体积大大减小。它长955毫米，弹丸重43千克，其中战斗部重20千克，射程达到17千米。与“红土地”相比，“红土地”-M既保持了“红土地”原有的作战和杀伤能力，还具有如下优点：
▲ 适合于多种火炮发射。“红土地”-M除了适用于俄罗斯的152mm自行榴弹炮外，还可配用于美国的M109式155mm自行榴弹炮、南非G6式155mm自行加榴炮等使用而不需要加套铜箍。
▲ 适合于在所有152mm和155mm自行火炮系统的制式弹药架上储存。不需要将弹丸分成两部分，从而使自行火炮系统能携带相当于“红土地”激光制导炮弹2倍数量的弹药。
▲ 可使用自动装弹机自动装填。提高了火炮的射速，减少了发射准备过程中所需的时间。
制导炮弹虽然能实现精确制导，但它和导弹却不尽相同，它只是在普通炮弹的基础上加装了制导系统而成。相比之下，导弹的射程更远，速度更快，精度更高，威力更大。它们在结构上的主要区别是制导炮弹一般本身没有动力装置，只是靠火炮发射的初速度，稳定翼和控制舵使炮弹稳定飞行，由制导装置自动导向目标。而导弹均有动力装置；在外形上，激光末制导炮弹虽然均有弹翼，但都是用来稳定和调整方向的，不用于产生升力。
未来趋势
目前世界各国的末制导炮弹已经发展多种，它们优越的性能是显而易见的，但它们也都不同程度的存在着一些弱点。譬如：使用时保障环节多，易受破坏；在使用时需要由配置在阵地前沿观察所、装甲车辆、直升机、攻击机、无人遥控飞行器和军舰上的目标指示器，用激光、红外光、毫米波雷达的波束照射目标。在炮弹飞行时，目标指示器需要始终瞄准照射目标。这一方面使目标指示器的载体和操纵人员有可能长时间暴露在敌面前，另一方面载体和操纵人员不宜作剧烈的机动，这就容易遭到敌炮火的攻击。而且半主动寻的制导方式难以进行多个目标的同时攻击，指挥所和炮阵地要始终保持密切不间断的联系，技术较复杂，保障难度大，一旦受到敌人破坏，便无法发挥作用。此外，不良天候和复杂的地形条件对末制导炮弹的影响也是不可忽视的。
因此，未来的末制导炮弹还必须进一步实施技术改造。目前，美国已停止了对“铜斑蛇”激光末制导炮弹的再研制工作，转而研制由更为先进的毫米波和红外成像制导的武器。而俄罗斯一直未放弃对激光制导炮弹的研制工作，并在不断完善的过程中推出了“红土地”-M、“捕鲸者”-2激光制导炮弹等系列产品，使这种在技术上并不十分先进的激光制导炮弹仍能与采用其它先进制导方式的制导炮弹并驾齐驱。
外刊认为中国科技研究力量相当雄厚，这些目前世界上的先进弹药发展趋势能很快被大陆科研机构用于制导炮弹的改型试验，不久就可能出现比“红土地”炮弹性能高得多的制导炮弹。按照解放军的作战特点，大陆生产的激光制导炮弹很可能比俄罗斯的“红土地”射程更远，台湾能够获得的“铜斑蛇”炮弹将远远不能与装备新型炮弹的解放军炮兵对抗。（白眼星）
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