聯合制導攻擊武器

聯合制導攻擊武器

聯合制導攻擊武器(英文:Joint Direct Attack Munition,縮寫:JDAM,中文:傑達姆),是為適應美國空軍和海軍發展要求而研製的,是一種用美軍現存的普通常規炸彈升級發展而來,利用全球衛星定位系統(GPS)引導的全天候、自動尋地常規炸彈。JDAM可以從距離目標大約15公里的地方發射,並各自攻擊所指定的目標。

聯合制導攻擊武器一般以Mk-81 250磅、Mk-82 500磅、Mk-83 1,000磅和Mk-84 2,000磅四種規格的常規炸彈改裝,改裝後分別編號為GBU-39、GBU-38、GBU-32和GBU-31。

聯合制導攻擊武器與寶石路這類激光制導炸彈(LGB)的區別在於聯合制導攻擊武器使用慣性制導和GPS制導這類自主智能方制導式,雖然在精度上不如寶石路,但是聯合制導攻擊武器幾乎不受天氣氣象環境的影響,也有一個更低的改裝成本。

簡介


聯合制導攻擊武器
聯合制導攻擊武器
聯合制導攻擊武器這種炸彈尾部安裝了GPS全球衛星定位系統裝置,能夠在任何天氣情況下精確命中目標,不象一般的激光制導武器容易受到雲、霧以及其他惡 劣的天氣的限制。“傑達姆”(JDAM)能從距離目標24公里的高度投下,並在GPS的矯正下精確落到目標之上,誤差僅在13米之內,並達到95%的系統可靠性。
B-1,B-2,B-52,F/A-18,F-16飛機都可投擲此物。而且B-2可同時用2枚,F-22可同時用4枚JDAM對兩個目標同時進行攻擊。

研製概況


JDAM炸彈的研製背景
GBU-8電視制導炸彈
GBU-8電視制導炸彈
JDAM起源於20世紀60年代的越戰時期,當時由於美軍戰鬥機在越南戰場上損失慘重,為了能在轟炸時躲避 北越防空系統的攻擊並獲得有效的轟炸成果,因此急迫需要精確制導炸彈。早期研製的GBU-8電視制導炸彈仍需要載機的遙控飛向目標,載機無法縮短暴露於北越防空火力網中的時間。後期的GBU-2激光制導炸彈可讓載機“打了就跑”,稍稍降低了這種危險性。激光制導炸彈的構造相當簡單:流線型的頂罩內有個引導頭,制導裝置感應到從目標反射回來的激光后,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。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,另外激光制導炸彈價格昂貴,一枚造價50萬美元,也限制了它的大量使用。
GBU-12激光制導炸彈的組成部分
GBU-12激光制導炸彈的組成部分
讓慣性制導炸彈起死回生的是GPS技術,以GPS輔助慣性測量單元,限制後者產生的累積誤差,相輔相成之 下,就能以更低的成本獲得純慣性測量單元所能達到的精確度,甚至更好。首枚投產並服役的GPS輔助慣性制導炸彈,是諾斯洛普飛機製造公司(Northrop)在1994年研製的900公斤級GBU-36/B,炸彈的命中誤差半徑小於6米,已經可以與激光制導炸彈的精確度相媲美。-36/B雖然早在1997年就開始服役,但僅僅是JDAM問世前的過渡產品,產量很小。不過它證明了用GPS來達到精確轟炸的概念是可行的,也驗證了差分定位技術的價值。
80年代中期,美國空軍在“慣性制導技術示範”(Inertial Guidance Technology Demonstration,簡稱IGTD)項目中,對慣性制導炸彈展開了廣泛的研究。旨在研製一種低成本、高精度的常規炸彈,目的是針對第三代激光制導炸彈在戰爭中暴露出來的各種缺點,發展具有晝/夜、全天候、JDAM 聯合制導攻擊武器防區外、投射后不管、多目標攻擊能力的第四代制導炸彈。美國海軍在同時期的也開展了類似制導體制的的先進折斷武器系統(Advanced Interdiction Weapon System,簡稱AIWS)項目,項目的多用途滑翔炸彈還多加了一部GPS接收機,這並沒有增加多少成本,但對精確度也沒有什麼幫助,尤其是在長距離投射時。80年代末,美國海空軍聯合進行先進炸彈家族(Advanced Bomb Family,簡稱ABF)研究項目,目標是研製出一種既便宜、又能更精確投射多種傳統炸彈戰鬥部的新制導組件。1990年到1991年間的第一次海灣戰爭后,上述的3個項目——IGTD、AIWS以及ABF進行了重整,AIWS成為聯合防區外武器項目(Joint stand-Off Weapon),而IGTD和ABF則合併成為美國海空軍聯合研製但由空軍主導的聯合直接攻擊彈藥項目。

性能特點


JDAM的性能特點
同第一、二、三代激光制導炸彈一樣,JDAM制導炸彈也是在現役航空炸彈上加裝相應 制導控制裝置而成。JDAM制導炸彈由於採用自主式的衛星定位/慣性導航組合制導,因而使飛機具有晝夜、全天候、防區外、投放后不管、多目標攻擊能力,這是第4代制導炸彈區別於現役第3代激光制導炸彈的顯著特點。
該系列炸彈既可供隱身戰略轟炸機B-2A和隱身戰鬥機F-22內掛,也可供普通轟炸機、攻擊機和戰鬥機內掛與外掛。當前,除B-2外,已經完成改裝和系統綜合的飛機有B-1B、B-52H、F-16和F/A-18。計劃進行改裝和系統綜合的飛機還有F-22、JSF、AV-8BF-14、F-15E和P-3等。
GPS/INS制導控制尾部裝置在外形和尺寸上,與所取代的現役航空炸彈的尾翼裝置相同,使得JDAM制導炸彈可以適用於原來攜帶該航空炸彈的任何作戰飛機。GPS/INS制導控制尾部裝置由制導控制部件(GCU)、炸彈尾錐體整流罩、尾部舵機、尾部控制舵面和電纜組件等構成。
制導控制部件(GCU)是JDAM制導炸彈的核心部件,包括GPS接收機、慣性測量部件(IMU)、任務計算機和電源模塊。各集成電路裝在截頭圓錐體內,外部裝上錐形保護罩,以防止電磁干擾和其他環境因素影響。GPS接收機採用2個天線,分別裝在炸彈尾錐體整流罩前端上部(側向)和尾翼裝置後部(後向),以便在炸彈離機后水平飛行段和下落飛行段時截獲並持續跟蹤飛機上GPS接收機所跟蹤的4顆衛星。
慣性測量部件(IMU)由2個速率陀螺和3個加速度計以及相應電子線路構成,是一種低成本的捷聯式慣性測量裝置。在結構上,IMU與GPS接收機採用緊耦合的結合方式,適用於具有較大機動過載和立體彈道的高動態使用環境,以保證獲得更高的制導命中精度,從而使飛機具有多目標精確攻擊能力。
任務計算機根據來自GPS接收機和慣性測量部件(IMU)的炸彈位置、姿態和速度信息,完成全部制導和控制功能的解算,並輸出相應的控制舵面偏轉信息,控制炸彈飛向預定攻擊的目標。JDAM制導炸彈現有型號高空投彈時的最大射程約28千米,改進型最大射程將增加到75~110千米。雖然JDAM制導炸彈的命中精度設計值僅為13米,但仍比相同彈重航空炸彈的命中精度高得多,例如,在8000米以上高空投彈時,908千克重的MK-84炸彈的命中精度為60米。

技術性能


JDAM的基本戰術技術性能
從報道可以推測這次美軍使用的是GBU-31型通用爆破型炸彈。該型號口徑為2000磅(908千克),全彈重1000千克,彈體直徑為460毫米(MK84)或370毫米(BLU-109/B),裝藥量為429千克,引信採用觸發或非觸發引信。
另一種通用爆破型炸彈是GBU-32,該型號口徑為1000磅(454千克),全彈重500千克,彈體直徑為356毫米(MK83)。

實戰情況


JDAM實戰情況
在1999年的科索沃戰爭中,由於JDAM制導炸彈庫存量有限,僅由B-2A隱身戰略轟炸機用於對南聯盟重要軍事目標進行轟炸。1999年3月24日晚,兩架B-2A各攜帶16顆908千克重的JDAM炸彈,從美國本土的懷特曼空軍基地出發,經過15小時飛行和空中加油,到達南聯盟預定空域,從12200米高空同時投放所攜帶的32顆JDAM炸彈,準確命中預定攻擊的各種目標。
聯合制導攻擊武器
聯合制導攻擊武器
這是B-2A隱身戰略轟炸機首次投入作戰使用,也是JDAM制導炸彈首次投入作戰使用。在持續78天的空襲期間,裝備908千克重JDAM制導炸彈的B-2A隱身戰略轟炸機,幾乎參與了全部空襲任務,尤其是在惡劣天氣條件下的空襲中發揮了重要作用。美國在北京時間1999年5月8日凌晨5時45分,公然襲擊我駐南使館,就是由一架B-2A隱身戰略轟炸機承擔的,一次投了6顆908千克重的GBU-31 JDAM制導炸彈,從不同方位擊中我駐南使館建築物的不同部位並穿入內部和地下爆炸,使我駐南使館遭到嚴重破壞,其中一顆埋在地下未爆炸,另一顆下落不明。

使用過程


JDAM炸彈的使用過程
具有自主式攻擊能力的JDAM制導炸彈,除可由作戰飛機從低、中、高空實施水平轟炸外,還可實施俯衝和上仰轟炸;既可實施定軸轟炸,也可實施離軸轟炸;既可同時攻擊多個目標,也可同時攻擊單個目標的不同部位;既可攻擊預定的固定目標,也可攻擊飛機飛行過程中發現的新目標。其作戰使用過程隨飛機類型、攻擊方式和瞄準原理的不同而異。由於在科索沃戰爭中,美軍是以裝備合成孔徑雷達和全球定位輔助瞄準系統的B-2A隱身戰略轟炸機來投彈的,因此這裡以此為例子進行介紹。F/A-18C投射該型炸彈,在程序上應該還有很多共同之處,由於這是F/A-18C首次投射該型炸彈,故準確投放程序還有待以後研究。
B-2A採用了中/高空水平轟炸方式,對預先計劃的地面固定目標或停放的靜止目標實施轟炸的過程,可 分為地面/空中準備、空中瞄準和攻擊、飛機返航等階段:
①地面準備
地面準備分別由作戰計劃人員和地勤人員實施。包括任務計劃、制導控制裝置自檢測、制導控制裝置與戰鬥部的組裝、制導炸彈的裝機等。
作戰計劃人員使用任務計劃軟體,根據作戰任務,確定飛行航線以及各主要航路點、4顆跟蹤衛星以及備份衛星的序號、JDAM制導炸彈數量、投彈點位置以及投彈初始條件、命中目標時的參數(如命中角),以確保獲得最好的攻擊效能。作戰計劃人員將任務計劃內容通報作戰飛行人員,並將製成的作戰計劃軟體磁帶裝到飛機座艙上,從而將作戰任務數據裝入機載任務計算機。
JDAM同樣可以攻擊雷達設施
JDAM同樣可以攻擊雷達設施
地勤人員從彈藥庫將存放JDAM制導控制裝置的包裝箱運到外場裝配站,採用專用檢測儀器對其進行自檢測,自檢測時間約需5分鐘;同時,將作戰任務所需型號的炸彈彈體(如MK-83、BLU-109、MK-84、BLU-110)運到外場裝配站,並將兩者組裝成為作戰任務所需的JDAM制導炸彈,組裝時間約需10分鐘。然後,將該JDAM制導炸彈裝到運彈車上,運到停機坪上的B-2A轟炸機機身下,採用掛彈車將其掛到機身左右兩側武 器艙內的旋轉式投射架上,每個投射架最多可掛8顆JDAM炸彈,掛彈時間約需6分鐘。
②空中準備。
飛機掛載JDAM炸彈后,沿預定航線飛行。到達預定航路點時,通過機載MIL-STD-1760軍械匯流排介面和炸彈上的投射電纜,將機載28伏直流電加到JDAM炸彈上,提供投彈前的空中準備和瞄準計算以及投彈操作所需的電源。接通電源之後,JDAM炸彈處於預熱狀態,再次進行自檢測,然後通過機載懸掛物管理系統,將預先計劃的任務數據傳輸到JDAM炸彈尾部制導控制部件的任務計算機中。
由於B-2A採用武器艙內掛方式,在投射之前JDAM炸彈不可能跟蹤衛星,因此必須在裝彈時將所需要的幾類關鍵任務數據載入在炸彈上,以保證炸彈從飛機武器艙內投射之後,彈載GPS接收機能快速截獲由機載GPS接收機跟蹤的4顆衛星。在飛機的飛行中,飛行員還可以根據戰場形勢變化重新選定攻擊目標。
③空中瞄準和攻擊
當飛機飛到預定的投彈準備距離時,機身下的武器艙門打開,投射架處於彈射投放準備狀態;當飛機飛到發射位置時,將開始投射JDAM炸彈。炸彈與飛機安全分離后,一旦彈載GPS接收機截獲到機載GPS接收機所跟蹤的4顆選定衛星,炸彈便進入自主攻擊預定目標階段,各自沿預定彈道飛向各自目標或同一目標的不同部位。
④飛機返航
一旦JDAM炸彈從武器艙內按預定順序投放完畢,飛機立即關閉艙門並沿預定航線返航。為保證飛機飛行安全,必須採用應急投棄方式將仍留在艙內旋轉式投射架上的炸彈投掉。在美國出動B-2A隱身戰略轟炸機用JDAM制導炸彈攻擊我駐南聯盟大使館后,新聞界曾報道投了5顆JDAM。但從B-2A的彈艙結構布局來看,二個彈艙並排位於機身正下方縱軸線的兩側,每個彈艙在其旋轉式投射架上可最多懸掛8顆GBU-31,總共最多可掛16顆GBU-31。為保證飛機穩定飛行,所有炸彈都必須對稱地懸掛在2個彈艙內,無論是投彈前、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。因此該機至少帶有6顆或6顆以上的偶數枚炸彈。這第六顆GBU-31要麼已經鑽到地下,而入口被建築物破片掩蓋;要麼在返航時被拋棄到海底,成為危及過往艦船的定時炸彈。