美海军接下来的主攻武器就是“布洛克4”型战术导弹。目前,美海军计划采购1253枚“布洛克4”导弹,并将“布洛克2”升级为“布洛克4”。在对“战斧”在主要地区冲突中的用途,以及与之相关的再供给和支持水平进行了广泛的分析之后,美海军作战部同与“战斧”导弹相关的舰队指挥官一起制订了一个采购目标计划,采购3440枚“布洛克3”、“布洛克4”导弹。
美国海军BGM-109“战斧”式巡航导弹是一种由全天候潜艇或者水面舰只发射的对地攻击巡航导弹。在发射之后,由导弹的固体燃料助推器向前推进导弹,最后再由小型涡轮风扇发动机推进导弹,完成导弹的最后飞行。
“战斧”武器系统由四个重要组成部分组成:战斧巡航导弹、战区任务计划制订中心(TMPC)/舰上计划制订系统(APS)、水面舰只控制系统(TWCS)和潜艇作战控制系统(CCS)。“战斧”对地攻击巡航导弹用于攻击各种固定目标,包括在极危险情况下攻击敌人的防空系统和通讯设施。对地攻击“战斧”巡航导弹由惯性和地形匹配(TERCOM)雷达制导。地形匹配制导雷达利用存贮的参考地图与实际地形相比较,确定导弹的位置。必要之时,导弹可以改变路线,从而使导弹置于正确的路线上。在目标区域的末端导航由光学数字场景匹配区域关联系统来提供,这一系统将利用存贮的目标图像与实际的目标图像相比较。
“战斧”巡航导弹是一种远程、高存活、无人驾驶对地攻击武器系统,它具有极高的精确度。美海军水面舰只的纵深打击能力取决于“战斧”巡航导弹系统,它是经过实践检验的执行应急任务的最佳武器。
“战斧”巡航导弹的作战环境正发生着极大的变化。导弹的初期作战设计是与全球作战有关,利用常规的战斧对地攻击导弹(TLAM)打击已知、固定、非地下目标。这种环境之下的战略思维仍在发生着变化。战斧武器系统(TWS)能力正在围绕着主要系统发生着演变,以扩展其能力。现在,”战斧”巡航导弹能够对快速发展的预案作出反应,攻击暴露的地面目标。这种目标对美国小型部队更具威胁性,因此,美国要确保该系统机动灵活与快速反应能力的绝对性。
目前,“战斧”巡航导弹预定的作战环境将通过美海军制订的预案体现出来。根据这些预案,美海军将呼吁在地区冲突、危机反应方面捍卫美国的利益,或者执行美国的国家政策。“战斧”巡航导弹将作为联合部队的一个完整部分在沿海地区作战。在地区冲突前期的危急时刻,“战斧”巡航导弹同其他对地攻击系统和战术飞机一道阻止或者推迟敌方部队的向前推进,压制敌人空中作战的能力,打击敌人的防空系统。另外,“战斧”巡航导弹能攻击敌人的高价值目标,包括发电设施、指挥与控制机构、武器集结、贮存设施。因此,它成了打击增援、强硬目标的武器选择。
在1991年对伊拉克的“沙漠风暴”行动中、1993年6月和1995年对波斯尼亚的打击中、1996年对伊拉克的“沙漠打击”行动中,“战斧”导弹得到了广泛的应用。在这些行动中,大约有400枚“战斧”导弹投入了战场。最近的一次就是在“伊拉克自由行动”中,美军发射了大量的“战斧”导弹,多达802枚,也就是它打响了对伊战争的第一炮。
在海湾战争中,两艘潜艇和多艘水面舰只发射了“战斧”巡航导弹。根据美海军的报道,在发射的290枚导弹中,有242枚导弹击中了目标。不过,战斧对地攻击导弹在“沙漠风暴”行动中的表现并没有像美国国防部向美国国会递交的报告中所说的那样,也低于美国国防部内部人士的估计。在“沙漠风暴”行动中,从海军一艘舰只或者潜艇上发射一枚导弹需要加载307次,在使用过程中,海军人员经历了30719次问题。在发射的290枚导弹中,有两枚发射失败;在实际发射的288枚导弹中,6枚因存在有助推问题,而不能转换成巡航飞行。
海湾战争以及多次应急作战,包括1996年9月对伊拉克军事设施的攻击,这些行动表明,远程导弹可以执行一些攻击机执行的任务,同时,又能够降低飞机坠毁、飞行员丧生的威胁。
巡航导弹的新成员
未来巡航导弹的发展趋势将是:将采用新的制导技术,实现惯性加GPS加红外成像制导;激光雷达、合成孔径雷达和毫米波寻的技术将广泛用于巡航导弹的制导;采用新型发动机和高能高密度燃料,大幅度增加射程;研制隐身性能更好的巡航导弹,进一步提高突防能力;通过综合利用雷达、红外和声学等隐身技术,未来巡航导弹的雷达反射截面、红外信号特征和噪声将进一步减小,防御系统进行探测和跟踪更加困难;发展超音速和高超音速巡航导弹,提高突防能力和快速打击能力。
一、美国X-51A高超音速巡航导弹
随着巡航导弹在战场上的应用,反导弹等拦截系统应运而生。提高巡航导弹的速度是降低导弹等拦截武器拦截概率的主要途径之一。因此,许多国家都在研制超音速和高超音速巡航导弹。高超音速巡航导弹是指巡航速度在5马赫以上的巡航导弹,美国国防部高级研究计划局、海军、空军都制定了相应的发展计划。俄罗斯开发研制的超音速“宝石”巡航导弹,最高时速将达2~2.5马赫,“阿尔法”巡航导弹最大速度可达3马赫。法国正在开发研制的未来反舰巡航导弹的飞行速度可达2.5~3马赫。
2010年5月26日,美国空军试射一枚“乘波器”×-51A型高超音速巡航导弹,导弹最高速度达到6马赫,在以最高速度飞行200多秒后坠入太平洋。以最高速度飞行200多秒是美军测试同类高超音速导弹中最长的一次。作为超音速导弹的研制单位,总部设在俄亥俄州一处空军基地的美国空军研究实验室先前曾对X-43型高超音速导弹进行测试,但X-43以最高速度飞行的最长时间只有12秒。依照法新社描述,当天,这枚X-51A型巡航导弹悬挂在B-52轰炸机机翼下,从加利福尼亚州爱德华兹空军基地起飞,飞行至1.4万米高空后被弹射。弹射后的导弹依靠一套固态燃料火箭推进器提供动力,当速度达到4.8马赫、高度达到3万米后,导弹与推进器分离,凭借导弹自身推进器继续加速飞行。地面测控数据显示,导弹最高速度达到6马赫后,保持速度飞行200多秒,随后坠入太平洋。
超音速巡航导弹项目缘起于2001年美国政府推出的国家航空航天倡议。该倡议分近期、中期和远期三个阶段对发展高超声速技术提出规划。依照美军设想,高超音速巡航导弹将大大提升美军的打击能力,可在1小时内击落全球范围内所有类型的传统武器目标。高超音速巡航导弹在设计上存在诸多难点,其气体动力设计与一般亚音速导弹有很大的差别。在高超音速状态下,导弹迎头的气流会对弹身产生巨大压力,而导弹尾部会形成真空,对导弹动力装置提出极高要求。现有资料显示,导弹在高超音速状态飞行时,弹体温度可超过2400℃,对导弹设计和材料构成严重障碍。这次试飞成功的X-51A就是高超音速巡航导弹的原形,它在采用的超音速冲压发动机被认为是继螺旋桨和喷气推进之后的“第三次动力革命”。
二、美国AGM-129巡航导弹
1982年,美国第一个航空中队的16架B-52轰炸机完成了改装AGM-86B空射巡航导弹后,随着隐身技术的突破,开始研制空防能力更强的隐身巡航导弹。当空军这一建议提出仅一个月,美国总统就批准了这一计划,于1983年4月正式开始研制被称为AGM(先进巡航导弹)的隐身巡航导弹。
1983年9月向波音、通用动力和洛克希德三家公司发出研制该先进巡航导弹的招标,1983年4月15日通用动力公司获胜并签订研制合同。
1985年7月,开始飞行试验,1986年7月小批量生产。该计划十分保密,研制过程中的许多重要细节和关键技术从未透露,连导弹的分类、编号AGM-12都在一年后才正式公布。
1986年7月投入生产,1987年选定麦道公司为第二主承包商,1992年开始服役,计划生产1000枚,其中分为带核战斗部的A型与非核战斗部的B型,各880枚和120枚,1993年底停产,但实际采购总数为460枚。
AGM-129J巡航导弹是美国战略空军装备使用的第一个隐身战略空射巡航导弹,属于第四代战略空地导弹。
AGM-129导弹采用独特的隐身气动外形布局,采用外表光滑的扁平弹体、尖楔头部和扁平尖楔尾部,一对儿折叠式前掠平板弹翼位于弹体中部上方,一对儿折叠式水平尾翼位于弹体尾部两侧,一个折叠式垂直尾翼位于弹体尾部下方,弹体和翼面均采用吸波复合材料和吸波涂料。采用的发动机为威廉斯公司的F107-WR-100涡扇发动机,具有较高的内外涵道比,采用气冷高压涡轮叶片和含硼、碳悬浮体高密度燃料以及某些塑料零件,使该发动机的耗油率降低、推力和射程加大,同时发动机装在弹体中部、弹翼后下方,尾喷口位于扁平尖楔尾部组件内部,使发动机尾喷流的红外信号特征减少。这种独特的隐身气动外形设计和巧妙的结构布局,赋予该导弹良好的隐身特性,使其光、电、声、红外、雷达等信号特征小,不易被对方探测发现;同时本身体积小、重量轻、机动性好,以高亚音速飞行,能灵活选择并攻击
目标。
为使导弹获得远距离发射时的高命中率,AGM-129采用了高精度的制导系统,由惯性基准装置、弹载计算机、速度/力Ⅱ速度传感器、电源装置以及接口装置组成。惯性基准装置为一个四框架惯性平台,其上装有两个双轴陀螺、一个垂直陀螺、一个方位陀螺和三个直角点阵配置的加速度计。该惯性基准装置及其相应的电子装置承担导航功能。速度/力Ⅱ速度传感器由三个单轴捷联陀螺和两个加速度计组成,用于测量导弹的法向和侧向加速度,此时虽然可从弹载惯性平台获得导弹的横滚、俯仰和偏航信息,但平台传输数据的速率太低,不能满足导弹飞行控制高速信息处理的要求。电源装置采用全新设计,由输入电源调节器、直流/直流卡和交流/直流卡组成,后两个卡是导弹系统加温所要求的。弹载环控系统通过空气控制阀内的空气调节器,向惯性平台输送一定温度和流量的致冷空气。
为提供精确的导弹地速信息,AGM-129导弹采用激光多普勒测速仪(亦称激光雷达)和卡尔曼滤波速度修正技术。激光雷达由一台激光器、波束形成和定向光学组件、探测器电子组件和信号处理电子组件构成,装在制导系统壳体下方。该激光雷达仅在任务包线规定的飞行段工作,通过探测激光束的多普勒频移来测量地速向量在3个非共面方向上的视线分量(LOS),其工作周期为12秒,与卡尔曼滤波器相同,但通常在进行地形相关匹配修正期间停止工作。其工作过程为:向飞行弹道上的某一点发射激光束3秒,接收其回波数据9秒,然后向下点重复上述动作,并以8赫兹的速率处理和以1/12赫兹的速率向卡尔曼滤波器提供一个平均测量值,如果断定该数据无效,可以剔出该数据。
卡尔曼滤波器用来对载机的位置数据、地形相关匹配数据和激光雷达数据进行处理,从而对水平通道导航误差进行修正。它采用13种状态来预测误差源。由于卡尔曼滤波器使用的是剩余误差,故在向其输送数据之前必须将额定补偿值清除,同时,卡尔曼滤波器所获得的误差源预测值只有在采用激光雷达或地形相关匹配辅助制导时才进行修正,在不采用上述辅助制导时则主要用于噪声处理。在卡尔曼滤波器使用这些信息对状态和协方差矩阵进行修正时,必须符合一定的验收准则,通常将精度指标规定为3,如果系统误差超过了规定值,卡尔曼滤波器将设置一个载飞时禁止发射和发射后禁止引爆的标志,作战飞行软件将用卡尔曼滤波器的这些预测值作为导航参数,取代制导系统校准时预先存储数据,从而提高了制导精度。
为测量导弹相对地面的飞行高度,AGM/129导弹采用雷达高度表,以16位串行字向制导系统提供该纵向地面地图信息,将其与计算并存储的导弹飞越地面高度进行相关比较,修正导弹的现时位置,完成地形相关的匹配制导,从而使导弹的方向控制、航路点管理和导航精度均得以改善;同时,为扩大测量高度范围,该雷达采用了单独的发射和接收天线。此外,该雷达还可用于地形跟踪以提高突防能力,用于垂直高度控制以获得最佳引爆高度。
1991年,AGM-129开始装备B-52战略轰炸机,每架飞机可在翼下携带12枚导弹。
与AGM-86B空射巡航导弹相比,AGM-129导弹的主要特点:一是采用独特的隐身气动外形设计和巧妙的结构布局,使导弹具有较好的隐雷达、隐红外和隐声学的性能;二是弹体和翼面均采用吸收电磁波的复合材料和吸波涂料,大幅度减小了导弹对雷达电磁波的反射,不容易被敌方的雷达探测到;三是采用耗油率低的涡轮风扇发动机并用气冷式高压涡轮叶片,可提高推力、增大射程,明显降低红外信号特征;四是在惯性导航与地形匹配复合制导系统中使用激光雷达,提高了其测高仪的精度和地形分辨率,使导弹在超低空以高亚音速进行地形跟踪和机动飞行,导弹的命中精度约16米;五是由于采用新技术较多,生产数量较少,导弹成本大幅度增加。AGM-86B采购单价为157.4万美元,而AGM-129隐身巡航导弹的采购单价高达673.4万美元。
AGM-129是一种隐形空射战略导弹,它大幅度地提高了AGM-86的射程、命中率和生存能力。该弹能够有效躲避雷达和地面防空体系,能在任何地形条件下摧毁敌方坚固的地面工事。该弹最初计划生产2500枚,再先后被削减到1460枚和1000枚,最后由于冷战结束,1992年美国空军宣布暂停生产,截至1993年最后一枚AGM-129出厂,共生产了460枚。