国外精确制导技术进展

2016年,精确制导技术取得了一系列新进展。世界军事强国持续推进精确制导基础技术研究,实现了多种元器件的高性能化与微小型化;积极开展精确制导武器制导组件及系统的各类试验,验证其应对多种目标的作战能力;探索研究精确制导前沿技术,为突破精确制导技术在目标探测、识别等领域的技术瓶颈奠定基础。

光学制导技术

光学制导技术具有制导精度高、抗干扰能力强、灵敏度高的特点,不仅在导弹中广泛应用,且越来越多地用于制导弹药中,尤其是红外成像和激光制导技术发展较快。2016年,推进系统的微小型化成为光学制导技术的发展重点。

>>>> 洛克希德·马丁公司研制快速响应红外传感器微型制冷机

洛克希德·马丁公司研制出一种帮助红外传感器快速启动的微型制冷机,该制冷机性能优异,设计寿命可达10年。传统红外传感器的制冷时间约12~15分钟,这种新式微型制冷机可将制冷时间缩短至3分钟,可有效提升导弹武器系统的性能。该制冷机的结构设计高度紧凑,能实现更小的封装体积。与标准的微型制冷机相比,这种制冷机虽采用了相同的小型压缩机,但其冷头的长度仅为54毫米,比同类系统缩短了一半;新式微型制冷机的质量为320克,可应用于微型精确制导武器等多种系统。

>>>> 芬梅卡尼卡公司推出新一代半主动激光制导导引头

位于英国的芬梅卡尼卡公司地面与海上分部完成了新一代半主动激光制导导引头的研发,并开展了小批量试生产。该导引头结构紧凑,可实现高精度激光捕捉和追踪,旨在为目前没有末制导或需要增强制导精度的空对地武器提供“即插即用”的精确制导能力。该导引头的质量为350克、长152.5毫米、直径51毫米,具有典型的76毫米突缘,是目前市场上最小的半主动导引头;配备了单元件位置感知探测器,在广视场下这种硅探测器在偏离角和角分辨率方面拥有很高精度,可在整个目标打击过程中大幅提高闭环武器的制导能力,特别是能显著提升捷联导引头的性能。

>>>> 美国西北大学成功实现三色红外光电探测器

在DARPA、NASA、美国陆军研究实验室、美国空军研究实验室的共同资助下,美国西北大学开发出一种可实现三色短波、中波、长波红外光电探测器的设计方法。研究人员设计了一种新型三色光电二极管,最终的三色红外光电探测器是基于II类InAs/GaSb/AlSb超晶格材料制成的。当所加偏置电压发生变化时,这种红外光电探测器可依次表现出三色性能(对应于三个吸收层的带隙),并能在每个通道中实现理想的截止波长和高的量子效率。

>>>> DARPA发展革命性光学成像系统

DARPA于2016年9月启动了“极端”(EXTREME)项目,寻求可设计的光学材料和相关设计工具,开发一种新型光学成像系统,在改善系统性能的同时,大幅缩减系统尺寸和质量。“极端”项目将重点开发新型可设计的光学材料,利用二维超表面、三维立体容积、全息等技术实现对光的调控,而非传统的反射、折射等方式。该项目将克服多尺度建模难题,实现对可设计光学材料的优化。DARPA将演示一种微小型光学元件,这种元件能够同时在可见光和红外波段实现成像、频谱分析、极化测量等功能。“极端”项目将实现的光学成像元件的微型化和多功能化,在不减少系统功能的情况下满足小型化需求。

惯性制导技术

目前精确制导武器应用的惯性测量单元仅能作为暂时失去GPS信号时的备选措施。未来在高强度对抗环境或遮蔽地形等GPS受限条件下,要确保实现精确打击,需要惯性测量单元在满足小型化的基础上,进一步提高精度。2016年,惯性制导技术的发展主要体现在基于微机电系统(MEMS)的惯性测量装置以及原子干涉陀螺仪等方面。

>>>> 美国休斯研究实验室研发不依赖GPS的惯性传感器技术

美国休斯研究实验室(HRL)正在研发一种不依赖GPS的抗振抗冲击惯性传感器技术。HRL实验室计划将把一个哥氏振动陀螺(CVG)的微机电系统(MEMS)传感器与一个极精准原子钟的基准频率同步,利用原子超精细跃迁频率的精确性,实现不依赖GPS的惯性传感器技术。感应旋转与加速度是惯性测量的基础,近期对称MEMS架构、集成光子学、光学测力及位置应用等方面的技术进步,发展惯性测量新模式提供了机遇。使用CVG的MEMS平台可以生成先进的自动陀螺,能实现相当于、甚至是优于当前GPS方法的精确制导。目前,该项目面临的主要挑战为,研发一个在不引入其他噪声的情况下将原子钟的基准频率稳定传递给CVG传感器的系统架构。

>>>> 诺斯罗普·格鲁曼公司研发下一代导航级惯性测量装置

DARPA微系统技术办公室选定诺斯罗普·格鲁曼公司为其“弹药精确可靠惯性制导:导航级惯性测量装置”项目研发下一代导航级惯性测量装置(IMU)。该装置将以先进的微机电系统(MEMS)技术为基础,通过感知加速度和角速度实现导航,为飞行器制导控制系统提供数据信息,并使系统的成本、尺寸、质量和功耗降大幅降低,应对GPS拒止和高度对抗的作战环境。诺斯罗普·格鲁曼公司研发的原型系统,将用于取代美军当前已部署的IMU,提供更加精确的导航数据。该公司还将验证基于MEMS的陀螺仪和加速计,以满足系统的性能和环境需求。

>>>> 美国国家标准与技术研究院开发原子干涉陀螺仪

美国国家标准与技术研究院(NIST)正在研制一种基于激光冷却原子云的原子干涉陀螺仪,可实现陀螺仪及加速度计的功能。原子干涉仪利用原子的波粒二象性,通过干涉波测量原子上的力,当原子加速或旋转时,它们的物质波以可预见的方式发生偏移和干扰,形成干涉图形。该陀螺仪的核心是一个容纳着约800万冷铷原子的玻璃室,利用激光束使原子云在两个能量状态之间转换。通过该装置,冷原子云可在50毫秒的测量序列内,扩展到初始大小的5倍,可用于测量原子的加速度。旋转则通过倾斜玻璃室下方的镜子进行模拟。通常情况下,陀螺仪/加速度计的结合需要两个独立的原子源,NIST研制的陀螺仪实现了从单一的原子云同时得到加速度与角度两个信号,大大简化了设备,使系统体积更小、结构更简单。

射频制导技术

与光学制导体制相比,射频制导方式由于采用的电磁波频率远低于光学频段,其对目标几何外形的分辨率较低,但是作用距离远、受环境因素影响小,非常适合用于远距离作战的精确制导武器。2016年,英法等国积极发展弹上射频系统,美国则致力于开展射频系统的基础技术研究。

>>>> 法国为“阿斯特-30”导弹换装新型主动雷达导引头

为加快SAMP/T陆基防空系统的现代化进程,提高弹道导弹防御能力,扩大作战拦截范围,法国计划全面升级“阿斯特-30”Block 1导弹,并授予了MBDA公司与泰勒斯公司“阿斯特-30”Block 1新技术(B1NT)项目合同。“阿斯特-30”B1NT导弹将采用高分辨率的Ka波段主动雷达导引头代替原来“阿斯特-30”Block 1导弹的Ku波段导引头。新的Ka波段导引头波长更短,配备了新型任务处理器,可增加目标锁定距离,提高分辨率。配备新导引头的“阿斯特-30”B1NT导弹可拦截射程为1500千米、飞行速度更快、机动能力更强的弹道导弹目标。法国空军将于2023年开始接收“阿斯特-30”B1NT导弹。

>>>> 英国开发被动弹载雷达

英国伯明翰大学开发了一种被动弹载雷达试验性演示验证装置。研究人员使用国际海事卫星和铱星作为被动雷达的辅助设备,测量了两者的信号发射功率及表面的信号功率密度。伯明翰大学已在英国沿海地区展开了三次试验,结果表明通过使用上述两种卫星配合相应处理算法,提高了被动弹载雷达验证装置的可靠性。基于该项研究基础开发的被动制导系统能够有效应对敌方的电子对抗系统,还可避免红外和其他光电传感器的局限性。

>>>> 美军推进射频基础技术研究

DARPA于2016年11月授予诺斯罗普·格鲁曼公司一份价值780万美元的合同,用于开展“射频信号处理”(SPAR)项目的研究。该项目旨在寻求利用模拟信号处理技术和芯片级循环器方法减少射频信号间干扰,帮助美军消除射频系统在对抗环境下的信号干扰。DARPA的目标是设计、制造、验证一种能够在接受信号进入接收器电子部件前消除干扰的射频信号处理组件。美国空军研究实验室于2016年10月授予雷声公司一份价值1490万美元的合同,进一步加强其生产基于氮化镓(GaN)半导体的工艺,提高GaN基射频系统的性能、产量和可靠性。

复合制导技术

复合制导技术由于结合了不同制导技术的优点,可以大幅提高导引头的作战与抗干扰性能,成为当前精确制导武器的发展方向,技术成熟度不断提升。2016年,多型应用复合制导技术的精确制导武器进行了试验验证,演示了在不同作战模式下应对多种目标的能力。

>>>> 美国陆军验证“联合空对地导弹”精确打击地面移动目标能力

2016年6月,美国陆军“联合空对地导弹”(JAGM)打击地面移动目标试验取得成功,并首次验证了“灰鹰”无人机发射JAGM导弹的能力。本次试验中,JAGM导弹成功击中了一辆以每小时35千米速度行驶的卡车,验证了其精确打击能力。JAGM导弹采用半主动激光、毫米波雷达和制冷红外成像三模导引头,可在任何天气情况下对移动目标实施精确打击,在应对未来复杂战场环境、对抗电子干扰等多个方面具有不可替代的独特优势。

>>>> 美国空军针对“小直径炸弹-2”的不同攻击模式开展系列飞行试验

2016年7月,美国空军联合雷声公司对“小直径炸弹-2”进行了联合攻击模式与激光引导攻击模式的系列飞行试验。“小直径炸弹-2”拥有先进的三模导引头,分别为红外成像、毫米波制导以及激光制导。在联合攻击模式下,“小直径炸弹-2”在舰载GPS系统的引导下对高价值固定目标发起攻击,攻击距离分别为近距离以及超过64千米的防区外。在激光引导攻击模式下,“小直径炸弹-2”将利用半主动激光器跟踪和攻击目标。此次系列飞行试验演示了“小直径炸弹-2”对不同场景中固定和移动目标的攻击能力,验证了“小直径炸弹-2”的技术成熟度。

>>>> 洛克希德·马丁公司完成“双模加”激光制导炸弹飞行试验

2016年8月,洛克希德·马丁公司成功完成了两次新型“双模加”激光制导炸弹(LGB)飞行试验。“双模加”激光制导炸弹集成了GPS/惯性导航系统,具备全天候打击移动目标的能力。本次试验中,两枚装有“双模加”制导组件的MK82惰性弹头从F-18战机中发射,成功命中了指定固定目标,满足作战性能要求,验证了其光学、GPS/惯性制导系统以及姿态控制系统的性能。“双模加”激光制导炸弹将为美军及其盟友提供一种精确、经济、具有直接打击能力的武器。

>>>> 雷声公司开展“战斧”Block 4导弹新型导引头系留飞行试验

2016年1月,雷声公司成功开展了“战斧”Block 4导弹的新型导引头系留飞行试验。本次试验的导引头使用了改进的鼻锥,并装备了新的模块化多模处理器,由T-39测试飞机搭载。在为期三周的试验中,测试飞机模拟了“战斧”Block 4导弹的飞行状态,对地面和海上移动目标进行了探测、跟踪与瞄准,验证了该导引头的相关组件达到6级技术成熟度需具备的能力。目前,雷声公司正在为“战斧”Block 4导弹升级双向数据链、改进导引头,以提高导弹的数据传输速率、末制导精度和自动目标识别能力,预计于2017年开始为现有的“战斧”导弹换装新型导引头。

精确制导前沿技术

当前,前沿技术发展迅速,实现了诸多新的技术突破,为精确制导技术的革命性发展提供了基础。2016年,美国在太赫兹、量子、图像识别等技术领域取得了一系列进展,将进一步推进目标探测与识别技术的发展,在精确制导领域具有潜在应用价值。

>>>> 美国太赫兹探测基础技术取得新进展

太赫兹波兼具毫米波和长波红外波段的特性,具有脉冲宽度窄、穿透性强、传输速率高、抗干扰能力强等特性,可用于侦察、精确制导、探测微小目标、实施精确定位等。2016年,美国在太赫兹技术研究方面取得了诸多新进展。诺斯罗普·格鲁曼公司研制的太赫兹行波管放大器取得了新突破。行波管放大器(TWTA)是一种利用真空空间调节无线信号和电子之间相互干扰的微型装置,诺斯罗普·格鲁曼公司将其工作的太赫兹频率范围提高了200倍。美国西北工业大学研发出可在室温工作的紧凑太赫兹辐射源。该辐射源采用强耦合应变平衡量子级联激光器设计,不需要复杂的真空系统、外部泵激光器或低温冷却系统,可产生1~5太赫兹频率的辐射。美国加州大学洛杉矶分校发现了一种制造太赫兹频率半导体激光器的新方法,研制了首个太赫兹垂直腔表面发射激光器。该激光器提供了一种在太赫兹波段输出高功率、高质量光束的途径,有利于进一步设计具有特定偏振、形状和光谱性质的输出光束。

>>>> 美国成功研发量子传感器和成像技术

量子成像是一种全新的成像体制,可实现对目标的高分辨率、高灵敏度、高精度探测,并提供更多的目标信息,能够克服现有探测技术的原理性瓶颈难题。美国加州大学研发出一种具有纳米尺度空间分辨率和敏感性的量子传感器技术。单自旋量子传感器类似牙刷,每个“毛”包含一个单一的、坚实的纳米金刚石晶体,其顶端具有一种特殊的凹陷,即氮空位(NV)中心。在金刚石的碳晶格中,有2个相邻的原子缺失,其中一个空位被氮原子填充,能够感应特定的材料特性,特别是磁性的传感。研究人员利用量子传感器对一种含有涡流的超导材料了进行研究,实现了对单个涡流的成像。

>>>> DARPA探索图像处理新技术

DARPA正致力于积极探索图像处理新技术,以期提高图像处理时效,实现更精细的成像。2016年8月,DARPA发布了“分层识别验证利用”(HIVE)项目公告,寻求一种效率比标准处理器高1000倍的可扩展图像处理器,用于处理基本几何图像数据。该项目将重点提高随机存储器的数据传递效率、实现高效并行、改善可扩展性、设计图像计算专用计算器,以解决现有处理器需依靠外部数据中心对大量图像数据进行深度分析的问题。2016年9月,DARPA启动了“可重构成像”(ReImagine)项目,希望通过结合来自多个传感器的数据,使用机器学习的方法实现图像的动态调整。DARPA设计的成像系统中将包含一个能容纳一百万像素的指甲大小的阵列,每个像素利用1000多个晶体管实现可编程能力,可根据所传送的图像进行配置。该项目的目标是实现类似于可编程门阵列的可配置成像系统,开发出预测和配置传感器的理论和算法,使传感器的测量值发挥最大价值。

(来源:世界航天防务装备与技术发展报告)

2016年,精确制导技术取得了一系列新进展。世界军事强国持续推进精确制导基础技术研究,实现了多种元器件的高性能化与微小型化;积极开展精确制导武器制导组件及系统的各类试验,验证其应对多种目标的作战能力;探索研究精确制导前沿技术,为突破精确制导技术在目标探测、识别等领域的技术瓶颈奠定基础。

光学制导技术

光学制导技术具有制导精度高、抗干扰能力强、灵敏度高的特点,不仅在导弹中广泛应用,且越来越多地用于制导弹药中,尤其是红外成像和激光制导技术发展较快。2016年,推进系统的微小型化成为光学制导技术的发展重点。

>>>> 洛克希德·马丁公司研制快速响应红外传感器微型制冷机

洛克希德·马丁公司研制出一种帮助红外传感器快速启动的微型制冷机,该制冷机性能优异,设计寿命可达10年。传统红外传感器的制冷时间约12~15分钟,这种新式微型制冷机可将制冷时间缩短至3分钟,可有效提升导弹武器系统的性能。该制冷机的结构设计高度紧凑,能实现更小的封装体积。与标准的微型制冷机相比,这种制冷机虽采用了相同的小型压缩机,但其冷头的长度仅为54毫米,比同类系统缩短了一半;新式微型制冷机的质量为320克,可应用于微型精确制导武器等多种系统。

>>>> 芬梅卡尼卡公司推出新一代半主动激光制导导引头

位于英国的芬梅卡尼卡公司地面与海上分部完成了新一代半主动激光制导导引头的研发,并开展了小批量试生产。该导引头结构紧凑,可实现高精度激光捕捉和追踪,旨在为目前没有末制导或需要增强制导精度的空对地武器提供“即插即用”的精确制导能力。该导引头的质量为350克、长152.5毫米、直径51毫米,具有典型的76毫米突缘,是目前市场上最小的半主动导引头;配备了单元件位置感知探测器,在广视场下这种硅探测器在偏离角和角分辨率方面拥有很高精度,可在整个目标打击过程中大幅提高闭环武器的制导能力,特别是能显著提升捷联导引头的性能。

>>>> 美国西北大学成功实现三色红外光电探测器

在DARPA、NASA、美国陆军研究实验室、美国空军研究实验室的共同资助下,美国西北大学开发出一种可实现三色短波、中波、长波红外光电探测器的设计方法。研究人员设计了一种新型三色光电二极管,最终的三色红外光电探测器是基于II类InAs/GaSb/AlSb超晶格材料制成的。当所加偏置电压发生变化时,这种红外光电探测器可依次表现出三色性能(对应于三个吸收层的带隙),并能在每个通道中实现理想的截止波长和高的量子效率。

>>>> DARPA发展革命性光学成像系统

DARPA于2016年9月启动了“极端”(EXTREME)项目,寻求可设计的光学材料和相关设计工具,开发一种新型光学成像系统,在改善系统性能的同时,大幅缩减系统尺寸和质量。“极端”项目将重点开发新型可设计的光学材料,利用二维超表面、三维立体容积、全息等技术实现对光的调控,而非传统的反射、折射等方式。该项目将克服多尺度建模难题,实现对可设计光学材料的优化。DARPA将演示一种微小型光学元件,这种元件能够同时在可见光和红外波段实现成像、频谱分析、极化测量等功能。“极端”项目将实现的光学成像元件的微型化和多功能化,在不减少系统功能的情况下满足小型化需求。

惯性制导技术

目前精确制导武器应用的惯性测量单元仅能作为暂时失去GPS信号时的备选措施。未来在高强度对抗环境或遮蔽地形等GPS受限条件下,要确保实现精确打击,需要惯性测量单元在满足小型化的基础上,进一步提高精度。2016年,惯性制导技术的发展主要体现在基于微机电系统(MEMS)的惯性测量装置以及原子干涉陀螺仪等方面。

>>>> 美国休斯研究实验室研发不依赖GPS的惯性传感器技术

美国休斯研究实验室(HRL)正在研发一种不依赖GPS的抗振抗冲击惯性传感器技术。HRL实验室计划将把一个哥氏振动陀螺(CVG)的微机电系统(MEMS)传感器与一个极精准原子钟的基准频率同步,利用原子超精细跃迁频率的精确性,实现不依赖GPS的惯性传感器技术。感应旋转与加速度是惯性测量的基础,近期对称MEMS架构、集成光子学、光学测力及位置应用等方面的技术进步,发展惯性测量新模式提供了机遇。使用CVG的MEMS平台可以生成先进的自动陀螺,能实现相当于、甚至是优于当前GPS方法的精确制导。目前,该项目面临的主要挑战为,研发一个在不引入其他噪声的情况下将原子钟的基准频率稳定传递给CVG传感器的系统架构。

>>>> 诺斯罗普·格鲁曼公司研发下一代导航级惯性测量装置

DARPA微系统技术办公室选定诺斯罗普·格鲁曼公司为其“弹药精确可靠惯性制导:导航级惯性测量装置”项目研发下一代导航级惯性测量装置(IMU)。该装置将以先进的微机电系统(MEMS)技术为基础,通过感知加速度和角速度实现导航,为飞行器制导控制系统提供数据信息,并使系统的成本、尺寸、质量和功耗降大幅降低,应对GPS拒止和高度对抗的作战环境。诺斯罗普·格鲁曼公司研发的原型系统,将用于取代美军当前已部署的IMU,提供更加精确的导航数据。该公司还将验证基于MEMS的陀螺仪和加速计,以满足系统的性能和环境需求。

>>>> 美国国家标准与技术研究院开发原子干涉陀螺仪

美国国家标准与技术研究院(NIST)正在研制一种基于激光冷却原子云的原子干涉陀螺仪,可实现陀螺仪及加速度计的功能。原子干涉仪利用原子的波粒二象性,通过干涉波测量原子上的力,当原子加速或旋转时,它们的物质波以可预见的方式发生偏移和干扰,形成干涉图形。该陀螺仪的核心是一个容纳着约800万冷铷原子的玻璃室,利用激光束使原子云在两个能量状态之间转换。通过该装置,冷原子云可在50毫秒的测量序列内,扩展到初始大小的5倍,可用于测量原子的加速度。旋转则通过倾斜玻璃室下方的镜子进行模拟。通常情况下,陀螺仪/加速度计的结合需要两个独立的原子源,NIST研制的陀螺仪实现了从单一的原子云同时得到加速度与角度两个信号,大大简化了设备,使系统体积更小、结构更简单。

射频制导技术

与光学制导体制相比,射频制导方式由于采用的电磁波频率远低于光学频段,其对目标几何外形的分辨率较低,但是作用距离远、受环境因素影响小,非常适合用于远距离作战的精确制导武器。2016年,英法等国积极发展弹上射频系统,美国则致力于开展射频系统的基础技术研究。

>>>> 法国为“阿斯特-30”导弹换装新型主动雷达导引头

为加快SAMP/T陆基防空系统的现代化进程,提高弹道导弹防御能力,扩大作战拦截范围,法国计划全面升级“阿斯特-30”Block 1导弹,并授予了MBDA公司与泰勒斯公司“阿斯特-30”Block 1新技术(B1NT)项目合同。“阿斯特-30”B1NT导弹将采用高分辨率的Ka波段主动雷达导引头代替原来“阿斯特-30”Block 1导弹的Ku波段导引头。新的Ka波段导引头波长更短,配备了新型任务处理器,可增加目标锁定距离,提高分辨率。配备新导引头的“阿斯特-30”B1NT导弹可拦截射程为1500千米、飞行速度更快、机动能力更强的弹道导弹目标。法国空军将于2023年开始接收“阿斯特-30”B1NT导弹。

>>>> 英国开发被动弹载雷达

英国伯明翰大学开发了一种被动弹载雷达试验性演示验证装置。研究人员使用国际海事卫星和铱星作为被动雷达的辅助设备,测量了两者的信号发射功率及表面的信号功率密度。伯明翰大学已在英国沿海地区展开了三次试验,结果表明通过使用上述两种卫星配合相应处理算法,提高了被动弹载雷达验证装置的可靠性。基于该项研究基础开发的被动制导系统能够有效应对敌方的电子对抗系统,还可避免红外和其他光电传感器的局限性。

>>>> 美军推进射频基础技术研究

DARPA于2016年11月授予诺斯罗普·格鲁曼公司一份价值780万美元的合同,用于开展“射频信号处理”(SPAR)项目的研究。该项目旨在寻求利用模拟信号处理技术和芯片级循环器方法减少射频信号间干扰,帮助美军消除射频系统在对抗环境下的信号干扰。DARPA的目标是设计、制造、验证一种能够在接受信号进入接收器电子部件前消除干扰的射频信号处理组件。美国空军研究实验室于2016年10月授予雷声公司一份价值1490万美元的合同,进一步加强其生产基于氮化镓(GaN)半导体的工艺,提高GaN基射频系统的性能、产量和可靠性。

复合制导技术

复合制导技术由于结合了不同制导技术的优点,可以大幅提高导引头的作战与抗干扰性能,成为当前精确制导武器的发展方向,技术成熟度不断提升。2016年,多型应用复合制导技术的精确制导武器进行了试验验证,演示了在不同作战模式下应对多种目标的能力。

>>>> 美国陆军验证“联合空对地导弹”精确打击地面移动目标能力

2016年6月,美国陆军“联合空对地导弹”(JAGM)打击地面移动目标试验取得成功,并首次验证了“灰鹰”无人机发射JAGM导弹的能力。本次试验中,JAGM导弹成功击中了一辆以每小时35千米速度行驶的卡车,验证了其精确打击能力。JAGM导弹采用半主动激光、毫米波雷达和制冷红外成像三模导引头,可在任何天气情况下对移动目标实施精确打击,在应对未来复杂战场环境、对抗电子干扰等多个方面具有不可替代的独特优势。

>>>> 美国空军针对“小直径炸弹-2”的不同攻击模式开展系列飞行试验

2016年7月,美国空军联合雷声公司对“小直径炸弹-2”进行了联合攻击模式与激光引导攻击模式的系列飞行试验。“小直径炸弹-2”拥有先进的三模导引头,分别为红外成像、毫米波制导以及激光制导。在联合攻击模式下,“小直径炸弹-2”在舰载GPS系统的引导下对高价值固定目标发起攻击,攻击距离分别为近距离以及超过64千米的防区外。在激光引导攻击模式下,“小直径炸弹-2”将利用半主动激光器跟踪和攻击目标。此次系列飞行试验演示了“小直径炸弹-2”对不同场景中固定和移动目标的攻击能力,验证了“小直径炸弹-2”的技术成熟度。

>>>> 洛克希德·马丁公司完成“双模加”激光制导炸弹飞行试验

2016年8月,洛克希德·马丁公司成功完成了两次新型“双模加”激光制导炸弹(LGB)飞行试验。“双模加”激光制导炸弹集成了GPS/惯性导航系统,具备全天候打击移动目标的能力。本次试验中,两枚装有“双模加”制导组件的MK82惰性弹头从F-18战机中发射,成功命中了指定固定目标,满足作战性能要求,验证了其光学、GPS/惯性制导系统以及姿态控制系统的性能。“双模加”激光制导炸弹将为美军及其盟友提供一种精确、经济、具有直接打击能力的武器。

>>>> 雷声公司开展“战斧”Block 4导弹新型导引头系留飞行试验

2016年1月,雷声公司成功开展了“战斧”Block 4导弹的新型导引头系留飞行试验。本次试验的导引头使用了改进的鼻锥,并装备了新的模块化多模处理器,由T-39测试飞机搭载。在为期三周的试验中,测试飞机模拟了“战斧”Block 4导弹的飞行状态,对地面和海上移动目标进行了探测、跟踪与瞄准,验证了该导引头的相关组件达到6级技术成熟度需具备的能力。目前,雷声公司正在为“战斧”Block 4导弹升级双向数据链、改进导引头,以提高导弹的数据传输速率、末制导精度和自动目标识别能力,预计于2017年开始为现有的“战斧”导弹换装新型导引头。

精确制导前沿技术

当前,前沿技术发展迅速,实现了诸多新的技术突破,为精确制导技术的革命性发展提供了基础。2016年,美国在太赫兹、量子、图像识别等技术领域取得了一系列进展,将进一步推进目标探测与识别技术的发展,在精确制导领域具有潜在应用价值。

>>>> 美国太赫兹探测基础技术取得新进展

太赫兹波兼具毫米波和长波红外波段的特性,具有脉冲宽度窄、穿透性强、传输速率高、抗干扰能力强等特性,可用于侦察、精确制导、探测微小目标、实施精确定位等。2016年,美国在太赫兹技术研究方面取得了诸多新进展。诺斯罗普·格鲁曼公司研制的太赫兹行波管放大器取得了新突破。行波管放大器(TWTA)是一种利用真空空间调节无线信号和电子之间相互干扰的微型装置,诺斯罗普·格鲁曼公司将其工作的太赫兹频率范围提高了200倍。美国西北工业大学研发出可在室温工作的紧凑太赫兹辐射源。该辐射源采用强耦合应变平衡量子级联激光器设计,不需要复杂的真空系统、外部泵激光器或低温冷却系统,可产生1~5太赫兹频率的辐射。美国加州大学洛杉矶分校发现了一种制造太赫兹频率半导体激光器的新方法,研制了首个太赫兹垂直腔表面发射激光器。该激光器提供了一种在太赫兹波段输出高功率、高质量光束的途径,有利于进一步设计具有特定偏振、形状和光谱性质的输出光束。

>>>> 美国成功研发量子传感器和成像技术

量子成像是一种全新的成像体制,可实现对目标的高分辨率、高灵敏度、高精度探测,并提供更多的目标信息,能够克服现有探测技术的原理性瓶颈难题。美国加州大学研发出一种具有纳米尺度空间分辨率和敏感性的量子传感器技术。单自旋量子传感器类似牙刷,每个“毛”包含一个单一的、坚实的纳米金刚石晶体,其顶端具有一种特殊的凹陷,即氮空位(NV)中心。在金刚石的碳晶格中,有2个相邻的原子缺失,其中一个空位被氮原子填充,能够感应特定的材料特性,特别是磁性的传感。研究人员利用量子传感器对一种含有涡流的超导材料了进行研究,实现了对单个涡流的成像。

>>>> DARPA探索图像处理新技术

DARPA正致力于积极探索图像处理新技术,以期提高图像处理时效,实现更精细的成像。2016年8月,DARPA发布了“分层识别验证利用”(HIVE)项目公告,寻求一种效率比标准处理器高1000倍的可扩展图像处理器,用于处理基本几何图像数据。该项目将重点提高随机存储器的数据传递效率、实现高效并行、改善可扩展性、设计图像计算专用计算器,以解决现有处理器需依靠外部数据中心对大量图像数据进行深度分析的问题。2016年9月,DARPA启动了“可重构成像”(ReImagine)项目,希望通过结合来自多个传感器的数据,使用机器学习的方法实现图像的动态调整。DARPA设计的成像系统中将包含一个能容纳一百万像素的指甲大小的阵列,每个像素利用1000多个晶体管实现可编程能力,可根据所传送的图像进行配置。该项目的目标是实现类似于可编程门阵列的可配置成像系统,开发出预测和配置传感器的理论和算法,使传感器的测量值发挥最大价值。

(来源:世界航天防务装备与技术发展报告)


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