战斧巡航导弹是美国参加多次实战的导弹,是最近二十多年来一款使用频率最高的导弹。几乎美国发动的每次战争,都有使用战斧巡航导弹的记录。在我的记忆中,又海基型,空摄型,潜射型。
例如,海湾战争,美国就发射了多枚战斧巡航导弹。
例如,科索沃战争,美国发射导弹主要就是战斧巡航导弹。
例如,阿富汗战争,美国就从印度洋发射大量的巡航导弹,和战略轰炸机发射空射型导弹。
例如,伊拉克战争,美军发射几百枚战斧巡航导弹。活捉萨达姆。
例如,利比亚战争,美军又发射多枚战斧巡航导弹,斩首卡扎菲。
再如,美军先后两次发动对叙利亚政府军的空袭,主要就是作用战斧巡航导弹!
所以美军使用战斧巡航导弹,不是宣传的效果,而是实战的数据。如果杀伤力不强大,美军会每次都用吗?所以美军使用的战斧巡航导弹,型号很多,不断改进,也是美军最耀眼夺目的明星武器,随着美军的发展,美军的军工系统一定会根据战争需要,不断改进,不断完善,施行各种条件下的战争需要!
在美国技术独霸那个时期,战斧是一个明星武器,充满高科技光环,加上在实战中被打击一方不知道如何对付和反制。随着时间推移,巡航导弹已经不是一线小鲜肉,技术,反制手段不断升级,早期战斧已经不适应今天数字化战场需要。
洲际导弹射程超过8000公里,没有雷达指引如何精确攻击目标?
首先说,“洲际导弹误差大”这个理解存在误差的。理论上讲,射程在10000公里的洲际导弹可以做到圆概率误差在1厘米以内!没错,大家一点都没看错,是一厘米以内!
“理论上看精度高”这是弹道导弹的一个先天优势。
说说为什么?很多人的一个印象是“导弹”是依靠导引头“追逐”目标的武器系统。但弹道导弹不是,弹道导弹的制导是利用引导机构将导弹死死的钉在一个飞行路线上的武器。
整个飞行过程其实就是一个微积夹逼准则的现实化求解过程。
在导弹内部,有一个叫做陀螺仪的部件,在导弹发射前就开始高速旋转,并且根据当地地点信息进行校准。当导弹发射后,只要导弹受到了加速度影响这个陀螺仪上就会有相应的电压信号进行输出。这时导弹的控制机构就对这个加速度进行补偿。
如果我们将导弹运行过程中的时间片写一个算法来看就是这样的:
最后就会形成了两个解:X和Y轴上需要的加速度。
于是这些东西就开始上场了:
燃气舵,依靠改变火箭发动机喷射方向修正X、Y轴上的加速度,
姿态发动机依靠向不同角度喷射来修正X、Y轴上的加速度,靠这些手段导弹就会取得某个时间片上的正确位置。
从理论上来讲,修正一次就可以准确的命中目标。但从实践上来说其实要一秒之内修正很多次。
这里再多说一句,很多导弹的末段变轨机动,其实也是依靠的这个原理,在飞行过程中随机的加大X、Y轴上的加速度,然后再通过不断的反向修正来指向目标。那么问题来了,弹道导弹的精度是什么?
如果前面的话看明白了,就应该知道,在这个闭环的微积分过程中,最重要的事情是“一秒之内修正很多次”的频率,如果一秒之内修正60次就必然比一秒之内修正1000次精度低得多。
其实事实上就是如此,德国在二战期间使用的V2导弹就是采用了和现在最先进的洲际弹道导弹一样的原理
就是依靠陀螺仪测量加速度,并且依靠导弹尾部的燃气舵修正航向的。
然而由于当年还没有将下面这个东西实用化
因此V2导弹的一秒钟修正多少次的时序频率是一个机械结构。利用了一个类似于钟表的机构进行时序测量——每秒钟可以修正60次,最终导致V2飞弹可能会偏差到目标以外20公里的位置上。
上面的东西是什么?我们看到的是一个放大图片,这玩意特别小。
名字叫做“石英晶体谐振器”,简称“晶振”。是一个很基本的电子元件,利用石英的压电效应,只要通上了电就会稳定的不断输出脉冲信号。利用这个东西,每秒钟就可以对陀螺仪作出上千次采样测量。于是导弹的精度就成指数级的提高。
十几年前W君在801所的时候,我国的红外制导导引头上的晶震是1Mhz的——一秒钟内可以提供10万次基准测试信号,这还只是近程格斗导弹!
现在的洲际导弹普遍每秒钟会执行上千万次的基准陀螺仪测试信号。命中精度在100米以内。因此W君说,只要进一步提高基准信号的采集频率和伺服机构的响应速度,理论上洲际导弹的命中圆概率误差可以做到1厘米以内。
当然了,再“超频”弄到0.01mm问题也是不大的,关键——成本飙升到比要毁灭的城市还高,这就没必要较真儿了。
再说导弹装核弹头就不要精度了吗?也不是。
对于城市目标的攻击,30万吨-50万吨当量的核弹头偏差个100来米是可以接受的。
这个事情真是问题不大的,顶多是炸马路这边给炸成了马路对面。反正半个城市的人都得死,不差这么一个半个的。
但要注意的是还有更大当量的核弹头呢!例如150万吨、300万吨当量的核弹头。这些核弹头对精度要求反而要比中低当量的核弹头高。
——原因?
大当量核弹头并不是针对城市目标设计的,而是设计用来攻击对方的重要军事设施,例如——核弹发射井。
所有的核弹发射井都考虑了核弹攻后生存的问题。
通常会修建的特别坚固。可以抵抗30万吨级别的核弹打击。而百万吨级别的核弹实际上就是被设计用来摧毁敌方的核弹发射井的。
我们可以从图上看到发射井露出面积其实并不大。但是要注意核弹的爆炸威力随着距离的立方成反比。所以如果打威力核弹准确命中目标当量是100万吨的话,如果偏差100米对于要打击目标的话当量就还剩下十几万吨,这样就摧毁不了目标了。
所以对弹道导弹精度要求并不能因为是核弹就有所放松。
就这样吧
因为洲际弹道导弹从诞生之初,就是以自主导航为主的,即使到目前为止,世界上所有现役和在研的洲际导弹都是以惯性制导为主,后来又在惯性制导的基础上增加星光制导为辅助,以现阶段的技术条件来说,惯导+星光导航完全可以满足洲际导弹的精度要求。
导弹的制导方式不仅仅是洲际导弹,包括一切“远程”精确打击武器的关键都是“制导技术”,所以洲际导弹如何精确攻击目标,只需要了解其制导技术就可以了。从广义上说,制导应该包括一切为提高武器命中精度而产生的技术产品,包括枪械的瞄准仪器、火炮的观瞄设备等。但是我们今天要说的制导仅指狭义上对大型炮弹、导弹等提空控制、导引的装置。
制导按照不同的定义可以分为许多类型,为了切题和简化理解,我们就单说说三大制导方式中的“自主制导”:该方式包括惯性制导、星光(天文)制导、GPS制导、地形匹配制导、景象匹配制导、地磁制导等、程序制导等。通过这些制导方式的名称你可以发现,绝大多数都是弹道导弹和攻击地面固定目标巡航导弹的常用制导方式,其中惯性制导+星光制导是当今世界洲际导弹的主要导航手段。
惯性制导就是利用惯性测量装置测出导弹的运动参数,形成制导指令控制导弹的飞行状态,将导弹导引到目标区域。一套惯性制导系统通常包括惯性测量装置(陀螺仪、加速度计等)、控制器、计算机等组成,陀螺仪用来测量角运动参数、加速度计用来测量平移加速度。导弹发射前通常装订预先计算好命中目标所需要的理论弹道,发射后的导弹通过惯性测量装置测量弹体空间六个自由度方向上的角速度、加速度、速率等运动参数,通过弹载计算机不断解算导弹真实飞行弹道与理论弹道的偏差,并控制导弹修正调整姿态和速度,促使导弹的飞行路径与理论弹道吻合,在关闭导弹发动机后近乎沿着理论弹道惯性飞行,最终飞临目标区域。
通过上文我们可以看出,要让洲际导弹精确击中目标,就要提高其入轨精度,也就需要其实际飞行弹道尽量与理论导弹相吻合,如果能做到完美吻合那么命中精度就可以无限接近没有圆周误差,但是实际上这是不可能做到的,除了弹头再入时受到的各种影响会引起精度误差以外,惯性制导设备本身的原理也会引起误差。惯性制导最大的优点是不受外界干扰,工作可靠,但其缺点也同样明显,那就是射程约远,飞行时间越长,累积误差越大。
所以提高洲际导弹打击精度的主要手段有两种,一种就是不断开发高精度惯导组件,减小累积误差;另一种就增加辅助制导手段,为惯性制导提供补充修正手段。比方说开发新型高精度陀螺仪,如半球谐振陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、原子干涉/自旋陀螺等。另一种手段比如增加星光制导等辅助制导方式,当年美国在研制MX洲际导弹时,首次增加了星光制导组件(主要是恒星敏感器和星图),当弹头脱离火箭发动机后,弹头内的恒星敏感器可以测量恒星位置,并通过弹载计算机与星图比对,获取弹头的准确位置信息,修正弹道误差(主要是克服地面重力场改变引起的弹道偏移),使得导弹的入轨精度误差接近零,此后正是由于高精度陀螺仪和星光制导的运用,使美国的洲际导弹末端圆周概率误差达到100米级别水平。
为何其他制导方式不适用虽说GPS制导等方式可以明显提高洲际导弹的精度,但是这种制导模式容易受到干扰,不利于战略武器使用的稳定性,另外在弹头超高速再入时,会与大气层剧烈摩擦形成数千摄氏度的高温黑障区。
黑障区内的气体和固体分子会被电离成鞘状等离子体,等离子体有很强的吸收和反射电子波的能力,这就如同在再入弹头外面罩了一层电离屏障,使弹头与外界的电磁波传输衰减中断,而且其遮蔽的电磁波频段非常宽泛,因此无法使用绝大多数制导手段。