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軍事科普：JDAM“杰達(dá)姆”聯(lián)合直接攻擊武器

2023-05-08 09:04 作者:永磁-老鼠 0人讀過 | 我要投稿

聯(lián)合制導(dǎo)攻擊武器（英文：Joint Direct Attack Munition，縮寫：JDAM，中文音譯：杰達(dá)姆），是為適應(yīng)美國(guó)空軍和海軍發(fā)展要求而研制的常規(guī)精確制導(dǎo)炸彈套件[1]，由美軍現(xiàn)存的普通常規(guī)炸彈升級(jí)發(fā)展而來(lái)，該系統(tǒng)可借助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全天候自動(dòng)尋敵。JDAM可以從距離目標(biāo)大約15公里的地方發(fā)射，并各自攻擊所指定的目標(biāo)。聯(lián)合制導(dǎo)攻擊武器一般是由Mk-81（250磅）、Mk-82（500磅）、Mk-83（1000磅）和Mk-84（2000磅）四種規(guī)格的常規(guī)炸彈改裝而成，改裝后分別編號(hào)為GBU-39、GBU-38、GBU-32和GBU-31。聯(lián)合制導(dǎo)攻擊武器與寶石路這類激光制導(dǎo)炸彈（LGB）的區(qū)別在于聯(lián)合制導(dǎo)攻擊武器使用慣性制導(dǎo)和GPS制導(dǎo)這類自主智能制導(dǎo)方式，雖然在精度上不如寶石路，但是聯(lián)合制導(dǎo)攻擊武器幾乎不受天氣氣象環(huán)境的影響，也有一個(gè)更低的改裝成本。 JDAM尾部安裝了GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)裝置，能夠在任何天氣情況下精確命中目標(biāo)，不像一般的激光制導(dǎo)武器容易受到云、霧以及其他惡劣的天氣的限制。JDAM能從距離目標(biāo)24公里的高度投下，并在GPS的矯正下精確落到目標(biāo)之上，誤差僅在13米之內(nèi)，并達(dá)到95%的系統(tǒng)可靠性。 JDAM可以由美國(guó)海軍和空軍的多型作戰(zhàn)飛機(jī)——如B-1、B-2、B-52、F/A-18、F-16、F-22等攜帶和投放。其中B-2轟炸機(jī)可同時(shí)釋放兩枚，而F-22戰(zhàn)斗機(jī)可則同時(shí)釋放四枚JDAM對(duì)兩個(gè)目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行攻擊。 JDAM起源于20世紀(jì)60年代的越戰(zhàn)時(shí)期，當(dāng)時(shí)由于美軍戰(zhàn)斗機(jī)在越南戰(zhàn)場(chǎng)上損失慘重，為了能在轟炸時(shí)躲避北越防空系統(tǒng)的攻擊并獲得有效的轟炸成果，美國(guó)空軍急需一款能夠?qū)崿F(xiàn)自主制導(dǎo)的炸彈。當(dāng)時(shí)美國(guó)軍方裝備的GBU-8型電視制導(dǎo)炸彈仍需要通過遙控的方式實(shí)現(xiàn)精確打擊，導(dǎo)致載機(jī)無(wú)法縮短暴露于防空火力網(wǎng)中的時(shí)間。后期的GBU-2型激光制導(dǎo)炸彈可讓載機(jī)“打了就跑”，稍稍降低了這種危險(xiǎn)性。激光制導(dǎo)炸彈的構(gòu)造相當(dāng)簡(jiǎn)單：流線型的頂罩內(nèi)有個(gè)引導(dǎo)頭，制導(dǎo)裝置感應(yīng)到從目標(biāo)反射回來(lái)的激光后，把彈尾的飛行控制翼面鎖在居中或者打到最大角度，控制彈體沿著反射激光直奔目標(biāo)。雖然這種炸彈精確度極佳．最大圓概率誤差（circular error probable）只有3米，但卻受到先天的限制，另外激光制導(dǎo)炸彈價(jià)格昂貴，平均造價(jià)50萬(wàn)美元，也限制了它的大量使用。讓慣性制導(dǎo)炸彈起死回生的是衛(wèi)星定位技術(shù)，通過以全球定位系統(tǒng)輔助慣性測(cè)量單元，限制后者產(chǎn)生的累積誤差，相輔相成之下，就能以更低的成本獲得純慣性測(cè)量單元所能達(dá)到的精確度，甚至更高。首枚投產(chǎn)并服役的GPS輔助慣性制導(dǎo)炸彈，是諾斯羅普飛機(jī)制造公司在1994年研制的900公斤級(jí)GBU-36/B，炸彈的命中誤差半徑小于6米，已經(jīng)可以與激光制導(dǎo)炸彈的精確度相媲美。GBU-36/36B雖然早在1997年就開始服役，但僅僅是JDAM問世前的過渡產(chǎn)品，產(chǎn)量很小。不過它證明了用GPS來(lái)達(dá)到精確轟炸的概念是可行的，也驗(yàn)證了差分定位技術(shù)的價(jià)值。 80年代中期，美國(guó)空軍在“慣性制導(dǎo)技術(shù)示范”（Inertial Guidance Technology Demonstration，簡(jiǎn)稱：IGTD）項(xiàng)目中，對(duì)慣性制導(dǎo)炸彈展開了廣泛的研究。旨在研制一種低成本、高精度的常規(guī)炸彈，目的是針對(duì)第三代激光制導(dǎo)炸彈在戰(zhàn)爭(zhēng)中暴露出來(lái)的各種缺點(diǎn)，發(fā)展具有晝/夜、全天候、防區(qū)外打擊、投射后不管、多目標(biāo)攻擊能力的第四代制導(dǎo)炸彈。美國(guó)海軍在同時(shí)期的也開展了類似制導(dǎo)體制的的先進(jìn)折斷武器系統(tǒng)（Advanced Interdiction Weapon System，簡(jiǎn)稱：AIWS）項(xiàng)目，項(xiàng)目的多用途滑翔炸彈還多加了一部GPS接收機(jī)，這并沒有增加多少成本，但對(duì)精確度也沒有什么幫助，尤其是在長(zhǎng)距離投射時(shí)。80年代末，美國(guó)海空軍聯(lián)合進(jìn)行先進(jìn)炸彈家族（Advanced Bomb Family，簡(jiǎn)稱ABF）研究項(xiàng)目，目標(biāo)是研制出一種既便宜、又能更精確投射多種傳統(tǒng)炸彈戰(zhàn)斗部的新制導(dǎo)組件。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后，上述3個(gè)項(xiàng)目——IGTD、AIWS以及ABF進(jìn)行了重整，AIWS成為聯(lián)合防區(qū)外武器項(xiàng)目（Joint stand-Off Weapon），而IGTD和ABF則合并成為美國(guó)?？哲娐?lián)合研制但由空軍主導(dǎo)的聯(lián)合直接攻擊彈藥項(xiàng)目。同第一、二、三代激光制導(dǎo)炸彈一樣，JDAM制導(dǎo)炸彈也是在現(xiàn)役航空炸彈上加裝相應(yīng)制導(dǎo)控制裝置而成。JDAM制導(dǎo)炸彈由于采用自主式的衛(wèi)星定位和慣性導(dǎo)航組合制導(dǎo)，因而使飛機(jī)具有晝夜、全天候、防區(qū)外、投放后不管、多目標(biāo)攻擊能力，這是第4代制導(dǎo)炸彈區(qū)別于現(xiàn)役第3代激光制導(dǎo)炸彈的顯著特點(diǎn)。該系列炸彈既可供隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)B-2A和隱身戰(zhàn)斗機(jī)F-22內(nèi)掛，也可供普通轟炸機(jī)、攻擊機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)內(nèi)掛與外掛。當(dāng)前，除B-2外，已經(jīng)完成改裝和系統(tǒng)綜合的飛機(jī)有B-1B、B-52H、F-16和F/A-18。計(jì)劃進(jìn)行改裝和系統(tǒng)綜合的飛機(jī)還有F-22、JSF、AV-8B、F-14、F-15E和P-3等。 GPS/INS制導(dǎo)控制尾部裝置在外形和尺寸上，與所取代的現(xiàn)役航空炸彈的尾翼裝置相同，使得JDAM制導(dǎo)炸彈可以適用于原來(lái)攜帶該航空炸彈的任何作戰(zhàn)飛機(jī)。GPS/INS制導(dǎo)控制尾部裝置由制導(dǎo)控制部件（GCU）、炸彈尾錐體整流罩、尾部舵機(jī)、尾部控制舵面和電纜組件等構(gòu)成。制導(dǎo)控制部件（GCU）是JDAM制導(dǎo)炸彈的核心部件，包括GPS接收機(jī)、慣性測(cè)量部件（IMU）、任務(wù)計(jì)算機(jī)和電源模塊。各集成電路裝在截頭圓錐體內(nèi)，外部裝上錐形保護(hù)罩，以防止電磁干擾和其他環(huán)境因素影響。GPS接收機(jī)采用2個(gè)天線，分別裝在炸彈尾錐體整流罩前端上部（側(cè)向）和尾翼裝置后部（后向），以便在炸彈離機(jī)后水平飛行段和下落飛行段時(shí)截獲并持續(xù)跟蹤飛機(jī)上GPS接收機(jī)所跟蹤的4顆衛(wèi)星。慣性測(cè)量部件（IMU）由2個(gè)速率陀螺和3個(gè)加速度計(jì)以及相應(yīng)電子線路構(gòu)成，是一種低成本的捷聯(lián)式慣性測(cè)量裝置。在結(jié)構(gòu)上，IMU與GPS接收機(jī)采用緊藕合的結(jié)合方式，適用于具有較大機(jī)動(dòng)過載和立體彈道的高動(dòng)態(tài)使用環(huán)境，以保證獲得更高的制導(dǎo)命中精度，從而使飛機(jī)具有多目標(biāo)精確攻擊能力。任務(wù)計(jì)算機(jī)根據(jù)來(lái)自GPS接收機(jī)和慣性測(cè)量部件（IMU）的炸彈位置、姿態(tài)和速度信息，完成全部制導(dǎo)和控制功能的解算，并輸出相應(yīng)的控制舵面偏轉(zhuǎn)信息，控制炸彈飛向預(yù)定攻擊的目標(biāo)。JDAM制導(dǎo)炸彈現(xiàn)有型號(hào)高空投彈時(shí)的最大射程約28千米，改進(jìn)型最大射程將增加到75～110千米。雖然JDAM制導(dǎo)炸彈的命中精度設(shè)計(jì)值僅為13米，但仍比相同彈重航空炸彈的命中精度高得多，相比之下，在8000米以上高空投彈時(shí)，2000磅重的MK-84炸彈的命中精度大約為60米，遠(yuǎn)高于改裝后的GBU-31。 GBU-31 GBU-31炸彈口徑為2000磅（約908千克），彈體直徑為460毫米（Mk-84）或370毫米（BLU-109/B），裝藥量約為429千克，采用觸發(fā)或非觸發(fā)引信。 GBU-32 另一種通用爆破型炸彈是GBU-32，該型號(hào)口徑為1000磅（454千克），全彈重500千克，彈體直徑為356毫米（MK-83）。在1999年的科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中，由于JDAM制導(dǎo)炸彈庫(kù)存量有限，僅由B-2A隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)用于對(duì)南聯(lián)盟重要軍事目標(biāo)進(jìn)行轟炸。1999年3月24日晚，兩架B-2A各攜帶16顆908千克重的JDAM炸彈，從美國(guó)本土的懷特曼空軍基地出發(fā)，經(jīng)過15小時(shí)飛行和空中加油，到達(dá)南聯(lián)盟預(yù)定空域，從12200米高空同時(shí)投放所攜帶的32顆JDAM炸彈，準(zhǔn)確命中預(yù)定攻擊的各種目標(biāo)。這是B-2A隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)首次投入作戰(zhàn)使用，也是JDAM制導(dǎo)炸彈首次投入作戰(zhàn)使用。在持續(xù)78天的空襲期間，裝備908千克重JDAM制導(dǎo)炸彈的B-2A隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)，幾乎參與了全部空襲任務(wù)，尤其是在惡劣天氣條件下的空襲中發(fā)揮了重要作用。美國(guó)在北京時(shí)間1999年5月8日凌晨5時(shí)45分，公然襲擊我駐南斯拉夫使館，就是由一架B-2A隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)承擔(dān)的，一次投了6顆908千克重的GBU-31 JDAM制導(dǎo)炸彈，從不同方位擊中我駐南斯拉夫使館建筑物的不同部位并穿入內(nèi)部和地下爆炸，使我駐南斯拉夫使館遭到嚴(yán)重破壞，其中一顆埋在地下未爆炸，另一顆下落不明。具有自主式攻擊能力的JDAM制導(dǎo)炸彈，除可由作戰(zhàn)飛機(jī)從低、中、高空實(shí)施水平轟炸外，還可實(shí)施俯沖和上仰轟炸；既可實(shí)施定軸轟炸，也可實(shí)施離軸轟炸；既可同時(shí)攻擊多個(gè)目標(biāo)，也可同時(shí)攻擊單個(gè)目標(biāo)的不同部位；既可攻擊預(yù)定的固定目標(biāo)，也可攻擊飛機(jī)飛行過程中發(fā)現(xiàn)的新目標(biāo)。其作戰(zhàn)使用過程隨飛機(jī)類型、攻擊方式和瞄準(zhǔn)原理的不同而異。由于在科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍是以裝備合成孔徑雷達(dá)和全球定位輔助瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的B-2A隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)來(lái)投彈的，因此這里以此為例子進(jìn)行介紹。F/A-18C投射該型炸彈，在程序上應(yīng)該還有很多共同之處，由于這是F/A-18C首次投射該型炸彈，故準(zhǔn)確投放程序還有待以后研究。 B-2A采用了中/高空水平轟炸方式，對(duì)預(yù)先計(jì)劃的地面固定目標(biāo)或停放的靜止目標(biāo)實(shí)施轟炸的過程，可分為地面/空中準(zhǔn)備、空中瞄準(zhǔn)和攻擊、飛機(jī)返航等階段： ①地面準(zhǔn)備地面準(zhǔn)備分別由作戰(zhàn)計(jì)劃人員和地勤人員實(shí)施。包括任務(wù)計(jì)劃、制導(dǎo)控制裝置自檢測(cè)、制導(dǎo)控制裝置與戰(zhàn)斗部的組裝、制導(dǎo)炸彈的裝機(jī)等。作戰(zhàn)計(jì)劃人員使用任務(wù)計(jì)劃軟件，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)，確定飛行航線以及各主要航路點(diǎn)、4顆跟蹤衛(wèi)星以及備份衛(wèi)星的序號(hào)、JDAM制導(dǎo)炸彈數(shù)量、投彈點(diǎn)位置以及投彈初始條件、命中目標(biāo)時(shí)的參數(shù)（如命中角），以確保獲得最好的攻擊效能。作戰(zhàn)計(jì)劃人員將任務(wù)計(jì)劃內(nèi)容通報(bào)作戰(zhàn)飛行人員，并將制成的作戰(zhàn)計(jì)劃軟件磁帶裝到飛機(jī)座艙上，從而將作戰(zhàn)任務(wù)數(shù)據(jù)裝入機(jī)載任務(wù)計(jì)算機(jī)。地勤人員從彈藥庫(kù)將存放JDAM制導(dǎo)控制裝置的包裝箱運(yùn)到外場(chǎng)裝配站，采用專用檢測(cè)儀器對(duì)其進(jìn)行自檢測(cè)，自檢測(cè)時(shí)間約需5分鐘；同時(shí)，將作戰(zhàn)任務(wù)所需型號(hào)的炸彈彈體（如MK-83、BLU-109、MK-84、BLU-110）運(yùn)到外場(chǎng)裝配站，并將兩者組裝成為作戰(zhàn)任務(wù)所需的JDAM制導(dǎo)炸彈，組裝時(shí)間約需10分鐘。然后，將該JDAM制導(dǎo)炸彈裝到運(yùn)彈車上，運(yùn)到停機(jī)坪上的B-2A轟炸機(jī)機(jī)身下，采用掛彈車將其掛到機(jī)身左右兩側(cè)武器艙內(nèi)的旋轉(zhuǎn)式投射架上，每個(gè)投射架最多可掛8顆JDAM炸彈，掛彈時(shí)間約需6分鐘。 ②空中準(zhǔn)備。飛機(jī)掛載JDAM炸彈后，沿預(yù)定航線飛行。到達(dá)預(yù)定航路點(diǎn)時(shí)，通過機(jī)載MIL-STD-1760軍械總線接口和炸彈上的投射電纜，將機(jī)載28伏直流電加到JDAM炸彈上，提供投彈前的空中準(zhǔn)備和瞄準(zhǔn)計(jì)算以及投彈操作所需的電源。接通電源之后，JDAM炸彈處于預(yù)熱狀態(tài)，再次進(jìn)行自檢測(cè)，然后通過機(jī)載懸掛物管理系統(tǒng)，將預(yù)先計(jì)劃的任務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絁DAM炸彈尾部制導(dǎo)控制部件的任務(wù)計(jì)算機(jī)中。由于B-2A采用武器艙內(nèi)掛方式，在投射之前JDAM炸彈不可能跟蹤衛(wèi)星，因此必須在裝彈時(shí)將所需要的幾類關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)加載在炸彈上，以保證炸彈從飛機(jī)武器艙內(nèi)投射之后，彈載GPS接收機(jī)能快速截獲由機(jī)載GPS接收機(jī)跟蹤的4顆衛(wèi)星。在飛機(jī)的飛行中，飛行員還可以根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)形勢(shì)變化重新選定攻擊目標(biāo)。 ③空中瞄準(zhǔn)和攻擊當(dāng)飛機(jī)飛到預(yù)定的投彈準(zhǔn)備距離時(shí)，機(jī)身下的武器艙門打開，投射架處于彈射投放準(zhǔn)備狀態(tài)；當(dāng)飛機(jī)飛到發(fā)射位置時(shí)，將開始投射JDAM炸彈。炸彈與飛機(jī)安全分離后，一旦彈載GPS接收機(jī)截獲到機(jī)載GPS接收機(jī)所跟蹤的4顆選定衛(wèi)星，炸彈便進(jìn)入自主攻擊預(yù)定目標(biāo)階段，各自沿預(yù)定彈道飛向各自目標(biāo)或同一目標(biāo)的不同部位。 ④飛機(jī)返航一旦JDAM炸彈從武器艙內(nèi)按預(yù)定順序投放完畢，飛機(jī)立即關(guān)閉艙門并沿預(yù)定航線返航。為保證飛機(jī)飛行安全，必須采用應(yīng)急投棄方式將仍留在艙內(nèi)旋轉(zhuǎn)式投射架上的炸彈投掉。在美國(guó)出動(dòng)B-2A隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)用JDAM制導(dǎo)炸彈攻擊我駐南聯(lián)盟大使館后，新聞界曾報(bào)道投了5顆JDAM。但從B-2A的彈艙結(jié)構(gòu)布局來(lái)看，二個(gè)彈艙并排位于機(jī)身正下方縱軸線的兩側(cè)，每個(gè)彈艙在其旋轉(zhuǎn)式投射架上可最多懸掛8顆GBU-31，總共最多可掛16顆GBU-31。為保證飛機(jī)穩(wěn)定飛行，所有炸彈都必須對(duì)稱地懸掛在2個(gè)彈艙內(nèi)，無(wú)論是投彈前、還是投彈后。因此B-2A是不可能帶5顆GBU-31的，也不可能還留1顆GBU-31返航。因此該機(jī)至少帶有6顆或6顆以上的偶數(shù)枚炸彈。這第六顆GBU-31要么已經(jīng)鉆到地下，而入口被建筑物破片掩蓋；要么在返航時(shí)被拋棄到海底，成為危及過往艦船的定時(shí)炸彈。