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美軍典型戰(zhàn)斗部新進展分析

軍工資源網 2022年05月18日

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導讀:本文從精確制導鉆地炸彈戰(zhàn)斗部、“戰(zhàn)斧”聯合多效應戰(zhàn)斗部以及高超聲速導彈戰(zhàn)斗部三個方面對美軍典型戰(zhàn)斗部新進展進行了梳理分析。其中,GBU-57系列鉆地彈戰(zhàn)斗部通過加裝“助推器”等進一步提升了對加固結構的穿透力、裝載高爆炸性有效載荷的能力以及鉆深能力,并將配備新型M-Code GPS接收器以增強對GPS信號干擾的魯棒性;GBU-72將采用BLU-138穿甲彈頭與可編程延遲引信,可更高效地對抗堅硬和掩埋結構;JMEWS能夠將現役“戰(zhàn)斧”爆炸破片能力與新的突防能力和改進的任務規(guī)劃相結合,使得其兼具打擊軟目標與堅硬目標的能力;“通用高超聲速滑翔體”C-HGB戰(zhàn)斗部具有不可預測的飛行剖面,可在滑翔過程中實施橫向機動,與其極快速度相結合,難以被反導系統(tǒng)攔截。


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精確制導鉆地炸彈戰(zhàn)斗部最新進展

GBU-57系列巨型鉆地制導炸彈

GBU-57已于2011年裝備部隊,尤其適用于摧毀地下目標、堅固工事、坑道以及隧道系統(tǒng),其強大的殺傷力,將會對全球其他國家的地下堡壘以及其他地下設施造成嚴重威脅。

GBU-57系列鉆地彈的主要結構特點在于,其彈體中部有4個十字排列的短橫翼,彈體尾部有4個折疊式的柵格尾翼,可靈活地調整飛行方向和攻擊角度,在此將其主要性能與研究測試情況進行梳理,如下表所示。

圖表:GBU-57主要性能與研究測試情況


主要性能

描述

彈長/彈徑,米

6.2/0.8
重量,噸13.6
殺傷半徑與命中精度,米650/1.2
最大命中速度,馬赫>1
發(fā)射平臺B-2A(內部彈倉可攜帶兩枚)
戰(zhàn)斗部采用BLU-127穿透型彈頭,殼體材料為鎳鈷鋼合金(耐高溫耐沖擊),可裝藥約2.4噸,裝藥可能為環(huán)三次甲基三硝胺與三硝基甲苯(TNT)和鋁粉混合物,采用了智能延時引信
侵徹能力爆炸速度約為3~9公里/秒,使沖擊波以超音速穿過材料,彈頭以超過4000MJ的爆炸當量引爆;BLU-127/B和BLU-127A/B的侵入深度約60.96米(2007年美空軍官方報道披露,但并未披露其是否能穿透鋼筋混凝土層),最新彈頭型號的侵徹能力尚未披露

最新升級

(2020財年)
基于美國空軍硬深埋目標擊敗系統(tǒng)(HDBTDS)計劃主要對GBU-57進行軟件修改,并將為其配備新型M-Code GPS接收器
相關測試

2019年5月,B-2轟炸機在一個未公開的位置投放了兩枚GBU-57對地面目標進行了攻擊測試


美軍多年來持續(xù)對該型鉆地彈進行升級,已經發(fā)展了GBU-57/B、GBU-57A/B、GBU-57B/B、GBU-57C/B與GBU-57D/B以及最新升級型號GBU-57E/B(截至2022年1月并未見更新型號信息披露),以進一步加強該型鉆地彈穿透巖石、混凝土和鋼鐵的能力。其中:

  • 早期型號GBU-57/B、GBU-57A/B和GBU-57B/B分別裝有BLU-127/B、BLU-127A/B和BLU-127B/B彈頭;

  • 據佛羅里達州埃格林空軍基地第96測試聯隊公共事務辦公室媒體運營主管IlkaCole透露,與之前的GBU-57型號不同,GBU-57E/B增強了穿透混凝土結構和輸送高爆炸載荷的能力,并可配備活性彈頭與惰性彈頭(惰性武器根據任務要求發(fā)揮各種作用);

  • 最新研究的惰性BLU-127C/B彈頭是GBU-57E/B的核心彈頭,其至少有一個“助推器”,但目前尚不清楚這是否是指物理推進該部分的系統(tǒng),例如火箭發(fā)動機,以增加穿透力或簡單地加速主裝藥引爆的爆炸裝藥。


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B-2A戰(zhàn)略轟炸機投放GBU-57測試

梳理可知,美軍已經通過第四次升級為GBU-57加裝“助推器”、改裝彈倉,并構建其攜帶活性彈頭與惰性彈頭的能力,進一步提升了其對加固結構的穿透力、裝載高爆炸性有效載荷的能力以及鉆深能力,并正在進行軟件與GPS升級。據悉,美軍仍具有GBU-57D/B庫存,具體數量并未透露,并已于2016年將GBU-57E/B型號納入空軍的可用庫存中。

遠程、持久性、高有效載荷、全方位低可觀測性的獨特組合,使美國空軍的隱形轟炸機部隊不僅是發(fā)生沖突時不可或缺的資產,而且是國家常規(guī)和核戰(zhàn)略不可或缺的組成部分,GBU-57則被作為增強B-2A硬隱蔽目標打擊能力的利器之一?;贕PS制導,B-2有可能在同一個地點持續(xù)投放多枚該型鉆地炸彈,首先利用裝備惰性彈藥的GBU-57型號“挖掘”到目標,軟化上面的結構層,從而能夠使后續(xù)投放的GBU-57實現更深的侵徹深度。

未來GBU-57的強侵徹能力與B-2A潛入敵方領土的能力相結合,將有可能使得美國具備摧毀全球最堅固、最具價值的掩體的潛力。并且,GBU-57系列還將具備在與潛在的對等對手進行更大規(guī)模的常規(guī)沖突中打擊深入、堅固的目標的能力。

GBU-72重型鉆地制導炸彈

GBU-72也是美國空軍提高傳統(tǒng)的“掩體破壞”能力計劃——硬深埋目標擊敗系統(tǒng)(HDBTDS)計劃的一部分,旨在被用于攻克頑固的深埋目標挑戰(zhàn)。


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GBU-72測試

美軍基于先進的建模、模擬技術以及相應流程完成了該型武器的設計及其預計的有效性評估。相對于早期的GBU-28,GBU-72不易受天氣條件的限制。

圖表:GBU-72主要性能與研究測試情況
主要性能描述
外形與GBU-31精確制導炸彈外形相似,但體積較之更大
重量,約2.268
發(fā)射平臺F-15E(可攜帶三枚),美軍還計劃將其裝載于戰(zhàn)斗機與轟炸機上(戰(zhàn)術飛機以及B-2A、B-52H和B-1B均具備攜帶能力)
制導改進的聯合直接攻擊彈藥GPS制導套件,GPS+INS
戰(zhàn)斗部將采用BLU-138穿甲彈頭(由AF96制成的大直徑空彈頭箱組成,包括相關組件、零件和數據),采用了可編程延遲引信(能夠檢測層/空隙)
侵徹能力可能具備穿透6米乃至更深的加固混凝土的潛力(美軍并未透露相關信息,僅依據其將取代的GBU-28/B能鉆入地下45.72米與穿透至少4.572米的鋼筋混凝土的原始能力設計數據推測)
首次測試2021年10月美軍首次使用F-15E“攻擊鷹”戰(zhàn)斗轟炸機成功發(fā)射了一枚GBU-72


基于智能引信系統(tǒng),GBU-72可在預先編程的深度引爆,更耐用、更高效,能夠比其他同類炸彈,以更低成本、更少投入數量實現殺傷能力。與GBU-28相比,GBU-72預計會提供更為卓越的對抗堅硬和掩埋結構的性能。

據稱,GBU-72主要作為美軍的武器儲備,以應對可能對美軍造成巨大威脅的國家,還將作為B-2擴展打擊計劃的一部分,集成于B-2A上,提升該轟炸機的硬隱蔽目標打擊能力。

美軍已經于2021年3月發(fā)布了BLU-138彈頭(最多125枚)的制造合同機會,具體應標公司并未透露,并披露會于2022年開始采購125枚GBU-72以替代GBU-28,還計劃于2022年進行進一步的集成試飛以及開發(fā)和運營測試。

“戰(zhàn)斧”聯合多效應戰(zhàn)斗部最新研究

為了提高“戰(zhàn)斧”BlockⅣ的多用途作戰(zhàn)能力和打擊靈活性,美國海軍與雷神公司正基于聯合多效應戰(zhàn)斗部系統(tǒng)(JMEWS)計劃為該導彈開發(fā)新型有效載荷,以使其在具備攻擊常規(guī)工事的能力的同時,也能夠打擊掩體、地堡、指揮部等目標。

JMEWS計劃旨在通過將當前彈頭的爆炸破片能力與新的突防能力和改進的任務規(guī)劃相結合,以大幅擴展“戰(zhàn)斧”導彈能夠擊敗的陸地目標集,并將增強的穿透能力引入單個彈頭,以使“戰(zhàn)斧”能夠攻擊軟目標,如停放的飛機、車輛和士兵編隊,以及堅固的目標,如掩體、地下指揮所和堅固掩體中的飛機。

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“戰(zhàn)斧”BlockV導彈首次作戰(zhàn)測試

JMEWS將高爆裝藥和穿透式彈頭結合在一起,由于配備可編程的通用引信,彈頭可以定制以引爆不同類型的目標,即使導彈在飛行過程中亦可實現該型打擊能力。根據美軍公開資料可知:

  • 美海軍已經完成了導彈的新型聯合多效應戰(zhàn)斗部系統(tǒng)的測試,戰(zhàn)斗部爆炸制造了足夠后續(xù)部件進入的洞口,完全侵徹了混凝土目標,并穿透了兩層靶板,由此驗證了“戰(zhàn)斧”導彈在保持破片殺傷能力的基礎上,也具備了侵徹能力;

  • 美國中央司令部還贊助了JMEWS的開發(fā)和測試,分析了可編程彈頭集成到Block IV戰(zhàn)斧上的能力,使導彈在進行掩體破壞時能夠更好地穿透硬化結構。


美軍還在持續(xù)研發(fā)JMEWS,以為導彈增加針對加固和深埋目標的毀傷能力,并提高針對防空系統(tǒng)和大規(guī)模殺傷性武器類目標的毀傷能力,并計劃為“戰(zhàn)斧”Block VB裝備該戰(zhàn)斗部系統(tǒng),以提升其對綜合防空系統(tǒng)和大規(guī)模殺傷性武器的毀傷能力。

而“戰(zhàn)斧”Block V導彈具有導航/通訊(NAV/COMM)級功能,可保持飛行中目標更新和改進導航的能力,具有更遠的射程和動態(tài)瞄準能力,輔以JMEWS,“戰(zhàn)斧”Block V將能夠更加高效地毀傷各類目標,包括堅固的地面目標。

美國海軍航空系統(tǒng)司令部(DOD)已于2020年3月授予雷神公司一份周期為45個月的設計、集成、測試和評估合同,用于JMEWS的工程和制造開發(fā)(EMD)階段,預計全部工作將于2023年11月完成。由此說明JMEWS已經進入大規(guī)模生產前的最后開發(fā)階段?!皯?zhàn)斧”Block V也將有可能于2023~2024年列裝并投入量產。

綜合而言,JMEWS將能夠提高“戰(zhàn)斧”巡航導彈的靈活性和殺傷力,以對抗防御掩體、地下實驗室和導彈設施等嚴密的堅固目標。

高超聲速導彈戰(zhàn)斗部最新進展

AGM-183A空射快速響應武器(ARRW)

AGM-183A空射高超聲速導彈采用了“助推-滑翔”式原理,其彈頭內部的整流罩內,配備有一個裝有68kg鎢制破片殺傷戰(zhàn)斗部以及近炸引信的無動力乘波體高超聲速滑翔器,并使用了“慣性制導+GPS”的制導體制,能夠保證較高的命中精度。

AGM-183A概念圖


據洛克希德·馬丁公司臭鼬工廠副總裁于2019年6月透露,該型導彈的彈頭長度約為1.8米。彈頭重約100kg,裝藥20余kg,可能安裝了雷達導引頭。

美國空軍官員于2020年10月在美國The Drive網站“戰(zhàn)區(qū)”專欄透露,ARRW的最大飛行速度約為6.5~8馬赫,射程約1000米。該型導彈已經展開了多次試驗,2021年7月以來的兩次試驗情況如下所示。

  • 美國空軍已于2021年7月7日首次成功測試了AGM-183A空射型快速反應高超音速導彈的彈頭,該高爆破片彈頭可安裝在導彈的助推滑翔飛行器內;

  • 2021年12月15日,AGM-183A新型高超聲速導彈試射失敗,美空軍尚未確定導致試驗失敗的原因,將在組裝基地對該型導彈進行遙測和機載數據分析。


綜上可知,AGM-183A采用了扁平式楔形布局,彈頭空間容量非常小,其戰(zhàn)斗部的作戰(zhàn)價值有限,不過據洛克希德·馬丁公司透露,未來可能會通過扣除整流罩,放大滑翔彈頭尺寸等對其進行持續(xù)改進,以滿足作戰(zhàn)能力要求。

“通用高超聲速滑翔體”C-HGB戰(zhàn)斗部

C-HGB采用了軸對稱的錐形布局,是一種無動力高超音速彈頭,可由火箭助推器推動至最佳高度與速度,沿著不同軌跡在大氣層內以高超聲速滑向目標,并可在滑翔過程中實施橫向機動,難以被發(fā)現、跟蹤,理論上難以被反導系統(tǒng)攔截,為美國海軍、陸軍高超聲速武器的通用戰(zhàn)斗部。

與傳統(tǒng)彈道導彈上的再入飛行器相比,C-HGB具有不可預測的飛行剖面,甚至是機動設計,與其極快速度相結合,能夠使得對手難于防御這些武器,或重新定位,或以其他方式在被擊中之前進行掩護。

圖表:C-HGB相關測試
時間試驗結果
2011其技術原型準確擊中了3700公里外的目
2017年10在太平洋導彈靶場和夸賈林環(huán)礁之間成功測試
2020年3飛行了約4000公里,并以馬赫5的速度飛行,導彈成功發(fā)射并命中了夸賈林環(huán)礁導彈試驗場的一處目標,命中精度小于15厘米


其中:

  • 2011年的初始測試中,美軍采用了更大且略顯粗糙的滑翔體,只是為了證明該設計可以在飛行剖面中生存:助推器的極大加速度、穿過大氣層時空氣摩擦差生的熱量、臨近空間的真空以及再入大氣層下降;

  • 失敗的2014年測試以及2017年測試中,美軍開始探索準確性、殺傷力以及其他性能特征;

  • 2020年以及未來的測試則將側重于對設計進行微調,以精確地按照陸軍和海軍任務的要求執(zhí)行。


2020年3月的測試中,美國海軍戰(zhàn)略系統(tǒng)計劃(SSP)從位于夏威夷考艾島西海岸的太平洋導彈靶場設施巴金沙開始,對C-HGB進行了試飛。

C-HGB被安裝于三級戰(zhàn)略目標系統(tǒng)(STARS)火箭上(美國海軍已停產的北極星導彈的改進版本),組裝好的導彈由位于太平洋導彈靶場北部邊緣附近的專用STARS發(fā)射臺發(fā)射。發(fā)射后,導彈飛向馬紹爾群島的夸賈林環(huán)礁,并可能撞擊了伊萊金尼島的西北端,該撞擊點距離試飛開始的太平洋導彈靶場發(fā)射臺約3780公里。但美軍未針對測試視頻進行詳情披露,是否為實際爆炸彈頭的爆炸,亦或是僅為C-HGB以高超音速撞擊目標區(qū)域的動力學效應,尚未可知。

2020年位于太平洋導彈靶場設施與夸賈林環(huán)礁之間的測試區(qū)域

未來C-HGB完全投入使用時,將包括武器的常規(guī)彈頭、制導系統(tǒng)、電纜和熱防護罩。美國海軍計劃將C-HGB用于潛射導彈,將其該戰(zhàn)斗部安裝于一個87.63cm的2級固體燃料火箭上,預計于2028年前將導彈部署在弗吉尼亞級潛艇上。美國陸軍則計劃于2023年開始部署遠程高超音速武器(LRHW)——一種陸基高超聲速彈道導彈,射程超過2775公里,將由固體燃料發(fā)動機助推器與C-HGB雙錐體高超聲速滑翔彈頭組成。

迄今為止美軍也只進行了幾次飛行測試,美國高超聲速戰(zhàn)斗部等相關技術的最終發(fā)展軌跡仍有待觀察。并且隨著航程和飛行時間的增加,高超聲速飛行仍面臨諸多挑戰(zhàn),如滑翔飛行器在大氣層中加速時極端空氣動力加熱的累積效應。加上高超聲速導彈的遠程性能難以估量,美國國防部也已將其高超聲速計劃的發(fā)展重點由“快速全球打擊”轉移到“即時打擊”,同時強調射程更為適中的武器需求。未來,美軍還將針對C-HGB戰(zhàn)斗部展開相關測試,并進一步攻克技術挑戰(zhàn)。

小結:美軍對于GBU-57戰(zhàn)斗部的升級更加訴求提升加固結構的穿透力、裝載高爆炸性有效載荷的能力、鉆深能力以及抗干擾能力,對于GBU-72將采用新型的BLU-138穿甲彈頭與可編程延遲引信,以使其能夠更加高效地對抗堅硬和掩埋結構;基于聯合多效應戰(zhàn)斗部系統(tǒng)(JMEWS)為“戰(zhàn)斧”BlockⅣ導彈開發(fā)新型有效載荷,以提高其多用途作戰(zhàn)能力與打擊靈活性,并將為“戰(zhàn)斧”Block VB裝備該戰(zhàn)斗部系統(tǒng),以提升其對綜合防空系統(tǒng)和大規(guī)模殺傷性武器的毀傷能力;C-HGB已經成功進行了三次測試,但高超聲速技術的發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn),仍需精確對標美海軍與陸軍的作戰(zhàn)任務需求展開深入研究。(北京藍德信息科技有限公司 研究員 姜林林)

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