智能地雷系统

来源 :兵器知识 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wc420178
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  地雷的历史追溯起来,比炮弹、炸弹要早很多。现在炸弹已进入智能化时代,灵巧炮弹也越来越多。相对而言,地雷似乎还没有摆脱呆傻笨拙的特点,依旧靠“守株待兔”式的被动防御活跃在战场上。今天我们重点谈谈地雷中的反坦克雷。
  陈永新:不错,当前世界各国极为重视军队的机械化建设,武器装备的装甲化程度越来越高。反坦克地雷可以摧毁这些装甲车辆、阻滞它们的行动,争取作战时间,具有价格低廉、携带方便、布设简单快速、便于伪装、不受地形限制、不易扫除等优点,依然是敌我双方装甲对抗的重要利器。但也不可否认,现役反坦克地雷已无法满足作战及外交需求。
  作战需求好理解,外交需求是指什么?
  陈:尽管有很多现役反坦克地雷引入了自毁功能,但自毁可靠性较差,加之排雷所需人力物力巨大,因此战后通常还是会遗留大量未爆地雷。这将长期威胁着平民的生命及财产安全,严重妨碍战后经济的恢复和发展。一旦发生地雷误伤事件,极易引发国际社会的谴责。
  作战需求,应该是指其杀伤威力不够吧?现在防雷车越来越多。
  陈:防雷车只是一方面。目前各国已大量装备扫雷火箭弹等扫雷装备,能在战场前沿雷区快速清扫出安全通道,严重削弱了传统反坦克地雷雷场的作战效能。随着装甲技术快速发展,坦克装甲车辆的防地雷能力日益增强,甚至部分4x4轻型轮式装甲车,都能抵御约10千克TNT当量级别的地雷。
  另外,现役反坦克地雷依然以反履带、底甲、侧甲为主,属于“守株待兔”式的被动防御,需大面积密集布设,才能达到预期的防御效果。可现代战争的作战样式已有很大变化,从大规模装甲对抗,转向非线性、快速机动。传统反坦克地雷杀伤距离近,只能对预定路线上的目标实施攻击,无法适应当前及未来作战样式。
  是否正是为了克服这三个缺点,很多国家开始重视反坦克地雷的发展?
  陈:不仅是这三个理由。美国陆军在发展新的反坦克地雷系统时,将其称为“智能弹药系统”,简称IMS。它已不单单是个雷场,还是个智能化、网络化的革命性雷场。除了毁伤坦克的弹药,它还加入了传感器、通信设备,大力应用人工智能、传感器、网络等新技术。反坦克地雷正由“传统武器”向“智能武器”蜕变。
  这种蜕变,也是和美国国防部正在进行的部队转型相呼应的。“未来战斗系统”(FCS)曾是美国陆军转型的主要标志,IMS就是其18个核心分系统之一。虽然FCS计划现在下马了,但其中的很多分系统,比如无人车等,并没有被取消。FCS要实现同步、分布式的快速作战行动,直接攻击敌人的关键点和致命部位。它所提出的能力需求之一,就是必须保持对战场形势的高度理解,确保能最有效地利用每个作战单元的战斗力。这体现到IMS上,就是要求它能接收、处理和传送指令和信息,能直接对目标进行打击,还能将目标信息传送至其它地面系统,不断更新战场共享态势图,直接提高了指挥官对战场态势的理解和控制能力。
  所以说,美国的IMS“智能弹药系统”不仅是为了改进传统反坦克地雷的缺点,还是美国陆军转型的产物:它不仅是一个雷场,还将是一套无人值守地面传感器,可以被完全集成到C4ISR体系结构、“全球信息栅格”(GIG)以及态势共享体系中,是一种真正的网络化弹药系统。
  美国的IMS是什么时间开始研制的?
  陈:早在2003年4月,该计划就在美国陆军近程作战系统项目管理办公室的主导下,开始进行了。他们与通用动力先进信息系统公司、达信防务系统公司,分别签订了概念开发和演示合同,价值3150万美元和3490万美元。当时提出的要求,除了前面提到的无人值守、完全集成到GIG等网络,还包括:弹药将依据战场态势和指挥官的指令实现不同的作战功能,既可致命也可非致命;具有自毁/自动瞎火功能,并具备良好的可控性。
  合同签订后,两家公司分别组建了研究团队,很快就拿出自己的方案。2006年7月,达信防务系统公司在竞标中获胜,从美国陆军手里获得了价值1.15亿美元的IMS系统设计和开发合同。
  虽然通用动力公司失败了,但还是先请您介绍一下他们的方案。
  陈:该公司研制的系统由四种部件组成。其中一种是布撒模块,长宽61厘米,高45.7厘米,重50.4千克。它负责根据网络下达的指令布撒态势感知节点和弹药,待机时间达30天,能由多用地面平台携带和部署,并可回收后重新使用。
  第二、三种是2个非成像态势感知节点、1个成像态势感知节点,它们直径12.7厘米,分别高30.5和40.6厘米,重6.3和8.1千克。态势感知节点上配备了声音、震动或成像传感器,能昼/夜和全天候探测、定位、识别和跟踪单个或多个目标。它们还具备从“人在回路”控制到全自主操作的多种模式。
  七个下一代智能化弹药,是该系统攻击目标的弹药。直径也是12.7厘米,长10.2厘米,每个重2.2千克。它采用多点起爆战斗部,能产生多重效应,既反坦克,也反车辆、人员。为了满足对新一代地雷的外交需求,这些智能化弹药也具有自毁、自动瞎火以及自行销毁的能力,主动“开-关-开”控制模式。
  这个需要全新研制的智能化弹药,可能也正是通用动力公司败给达信系统公司的原因之一。因为后者推出的方案中,攻击弹药是一种成熟产品——“斯基特”子弹药。
  是不是我们比较熟悉的“传感器引爆子弹药”?
  陈:对。“传感器引爆子弹药”的正式编号为BLU-108,圆柱状,里面装4个“斯基特”。一个标准的CBU-97、CBU-105子母弹中有10个BLU-108,曾在伊拉克战争中使用,被证明是一种高效武器。“斯基特”子弹药正是达信公司的产品。其直径也是12.7厘米,长度小于15.24厘米,重量小于4.5千克。
  当然,它不能简单地直接用过来。BLU-108上有火箭发动机,使其高速旋转,然后甩出4个“斯基特”。这时“斯基特”有30°的倾角,甩出后就凭惯性自旋,降落时对地面进行螺旋形搜索。现在用到地面的IMS中后,它增加了一个翼果型叶片设计。这是一个发射前与子弹药固连的具有一定重量的织物叶片。通常该子弹药的载具发射“斯基特”子弹药时,会使其以大约每秒30转的速率旋转,然后该叶片便自动伸展,由于偏心作用使子弹药以一定的倾角(通常为30°)旋转。   “斯基特”子弹药一旦投放,其战斗部便会利用其主/被动双模传感器探测其下方的目标。被动的为双色红外传感器,可以搜索到具有特定红外信号特征的目标;主动的则是激光传感器,能更好地选择瞄准点,提高打击效果。一旦探测到某个目标,“斯基特”战斗部便引爆,从顶部攻击目标。起爆后,其中心部分为体积及重量较大的铜制自锻破片(也叫EFP弹丸),可以击毁重型装甲目标;外围还有16个小的自锻破片,能穿透轻型装甲车辆。此外,“斯基特”子弹药还能在发射后立即起爆,壳体经过预制刻槽处理的战斗部将产生数百个钢制破片,沿水平方向飞散,从而像破片式地雷那样,对付步兵。
  “斯基特”子弹药的安全性怎样?
  陈:它内置有冗余自毁逻辑。如果子弹药未能在其搜索区域内探测到目标,将进行自毁。其定时自动瞎火功能也能保证任何未爆弹药的无害性。定时瞎火的时间通常为发射后的数分钟之内。另外,它可以算一种“惰性弹”,能在载具中长期存储。
  每个“斯基特”子弹药都是单独投放,以对单个目标进行打击,再加上采用EFP弹丸战斗部,因此降低了附带毁伤。其实除了运动中的车辆,“斯基特”子弹药还能有效摧毁更多类型的作战目标,包括停放的飞机、运动中的雷达和干扰机等。
  在达信系统公司的方案中,“斯基特”子弹药如何投放?
  陈:该公司的IMS系统包含有人控制站和四种模块:布撒模块(DS)、传感器模块、C2指挥与控制模块、毁伤效应模块。“斯基特”子弹药就是毁伤效应模块,会装到布撒模块中。每个布撒模块,中心是传感器与通信部件,周围排列了4个毁伤效应模块,也就是垂直发射的“斯基特”子弹药。子弹药的覆盖区域相互重叠,而且在它们之间还装有4个“蜘蛛”反步兵地雷,以应对敌方的清扫措施。
  是不是可以这样说:在IMS系统组成的雷场中,布撒模块就相当于过去的一颗颗地雷,但每个“地雷”的覆盖范围达到100多米见方;而不仅仅是过去那样,非得敌人坦克碰上地雷,或者距离缩短到几米内,才起作用。
  陈:对于其广阔的覆盖杀伤范围,你说得没错。但要说这个雷场只是由“地雷”组成,就不对了。IMS系统中还有传感器模块,也会和布撒模块一样布置到雷场中。而且这些传感器,与经过验证的一些产品一样,比如用于FCS系统的战术无人值守地面传感器,区域指挥官项目和其它的国防部项目的无人值守地面传感器。传感器模块中有5个声音传感器,以及三坐标震动探测器、三坐标磁信号探测器、GPS系统(用于定位及时钟同步)。传感器芯片中集成了处理算法,能直接处理声音/震动/磁信号,以探测人员和车辆,并进行分类。它还采用多模式数据融合技术,提高了对车辆的识别能力,并提供了目标定位的方法。
  这些传感器模块组成的传感器组,能对100米以外的车辆进行探测和分类。如果要扩大覆盖区域的范围,只需将几个IMS系统联合使用。信息可以在这些传感器之间,以及传感器与操作人员之间相互共享,以最大限度的提高战场态势感知。
  这种传感器模块的研制难点在哪?
  陈:主要是如何解决传感器之间通信的安全性、保密和网络化互操作问题,尤其是接近地表环境下的无线电信号传输问题。为了保证数据率,这些传感器的通信频段要选在甚高频和超高频,虽然传输距离不长,但在天线离地面非常近时,或传输通道处于地面上的设备之间时,会因为地面本身的耗损以及传输装置与接收装置之间的任何障碍,导致信号比在自由空间中传输时有所减弱。
  在真实的环境中,无线电贴近地表的传播是一个相当复杂的过程。如何建立电磁波在接近地表传播时的模型,已经研究了100多年,但直到现在也没有为大家所普遍接受的,对于典型的、真实环境中的情况适用的模型。美国为了研制无人地面传感器,专门开发了一些模型和建模工具,而且采用了Windows平台,机构化的编程方法,大量单独的输入/输出模块,每个模块都尽可能小,以方便代码的调试与修改。
  整个IMS系统的工作情况是怎样的?
  陈:布撒模块通过人工或无人平台布放到预定地点后,一旦下达指令,便能启动。传感器模块会投放在距离布撒模块一定距离外,插入泥土中。它们都向c2模块报告自身状态,等待指令。C2模块则向士兵手中的控制站报告。
  当坦克等目标接近到距传感器模块600米处时,传感器模块将能探测到其声信号,报告给C2模块。多麦克风设计,使传感器模块能计算出目标方位。它还对车辆的震动信号进行分析,有助于提高识别和定位能力,磁信号探测进一步对目标进行分类。传感器模块会以每秒一次的频率向C2模块报告。C2模块接收到报告数据后,通过三角关系解算目标位置、速度,并将目标的分类、运动状况等信息发送给控制站,随时询问能否攻击目标。士兵可以作出让C2模块节点在最佳时机启动以打击目标的决定,随后C2模块节点自己进行分析解算,引导恰当的毁伤效应模块启动攻击序列,也就是垂直发射“斯基特”子弹药,攻击目标。
  前面介绍美国陆军展开IMS项目时,曾提到“弹药……既可致命也可非致命”,这主要是什么意思?
  陈:两个公司的IMS系统中,都留有加入其它非IMS组件的接口。比如可以把美军现役的“蜘蛛”反步兵地雷,甚至更早服役的,大家也很熟悉的M18A1型破片式地雷,连接入这个系统,代替“斯基特”子弹药。除了这几种致命性弹药,IMS还能加入非致命的M5“模块化人群控制弹药”(MCCM)。
  MCCM的外形与M18AI型地雷几乎一样,因此有一种视觉上的威慑力。但是它引爆后,不产生金属破片,而是抛射出600个橡皮球,同时产生强光。它以非致命的方式阻止人群靠近,巩固缓冲地带(安全距离),或向人群显示武力。它的覆盖范围和M18AI一样,也是60°,有效作用距离5-30米。
  那“蜘蛛”反步兵地雷,又是怎样的一种兵器?
  陈:XM-7“蜘蛛”是阿连特技术系统公司和达信系统公司的产品,美军近10年来装备的第一种新型地雷,2006年6月开始低速初始生产。研制它,是为了替代现在部署在韩国境内的M14/M16反步兵地雷。它主要由三部分组成,远程控制装置、起增程作用的中继器,以及弹药控制装置。每个弹药控制装置上装6个手雷。   “蜘蛛”也是一个网络化弹药系统,能利用加密信号控制弹药并且提供信息网络。它可以探测到入侵者并对阵地的操控人员发出警告,后者将对敌方目标进行打击,或者“吓退”非战斗人员。如果敌人已现身或暴露,则作战人员可以命令“蜘蛛”阵地进入自动模式,在这模式下,单个的“蜘蛛”弹药可以迅速探测、报告并且打击目标。“蜘蛛”阵也具备“开-关-开”、自毁或重新设定自毁时间等功能。
  “蜘蛛”是与IMS互补的系统,将与IMS完全兼容,只不过后者除有反步兵能力外,还有反坦克能力,并且有更高的态势感知能力、远程投放能力。受全球金融危机的影响,美国已决定在未来10年削减4890亿美元国防预算。基于此,美军日益重视采购既技术先进又经济可承受性好的武器装备。由于经济可承受性问题,美国国防部于2011年重组了IMS系统项目,并将其纳入“蜘蛛”增量2项目继续开展相关研究工作。
  由此看来,美军在新一代智能地雷系统的研制上,已经取得很大成果
  那他们在此过程中,有什么有益的经验值得借鉴?
  陈:主要是研发模式。美军在发展IMS的过程中采取了螺旋式渐进研发模式,以控制风险。具体来说,IMS项目被分成三个阶段逐步进行。首先是让IMS具备反坦克能力,但需要人工布设,而且智能使用一个布撤模块。然后是让IMS系统可根据需求,对多个布撒模块进行组网,最后实现由有人和无人驾驶车辆布设,或以非直瞄方式远距离布设。
  另外,这个项目也显示出美军日益关注武器装备的经济可承受性。
  最后,对于未来的地雷,您还有什么看法?
  陈:智能化已成为武器装备发展的必然趋势。这也是因为人工智能技术的快速发展,以及它在军事领域的应用。除智能地雷系统外,各国还在积极发展巡飞弹、仿生弹药等智能化弹药,致力于开发智能机器人、智能装甲等。
  以IMS系统为代表的新一代智能地雷系统,已不仅仅是阻碍、限制敌方机动,还是保证己方部队机动性的武器。它通过自动或者人在回路的控制方式,实现了攻防兼备。攻,可提供迅速完成战场部署的能力:守,可为作战部队提供防护。因此IMS有很高的打击效率和态势感知能力,同时减少了士兵的工作负担,增强了现有和未来作战部队的指挥控制和通信能力。它是一种值得我们关注与发展的智能化弹药系统,是一种提升地面部队作战能力的倍增器。
其他文献
所谓“短垂项目”,是短距起飞/垂直降落飞机推进系统项目的简称,是针对海军两栖作战能力的探索项目。本次沙龙就谈谈中国的“短垂项目”能否后发制人的话题。  郑:现在人类飞行器的飞行速度和高度已经远远超过鸟类,但环境适应性还差很远。飞机越先进、越庞大,起降条件往往就要求越高,这和人们对航空器要求的快速反应是一对矛盾体。例如在两栖登陆作战中,航空力量被视为远距快速打击的主力,但适合常规战机起降的、具有更大
祖国的大西南,历来是藏龙卧虎之地,成都著名的武侯祠至今还在向游人诉说着卧龙辅佐刘备三分天下的故事。今天,在与武侯祠相毗邻的府南河畔也深藏着一条“卧龙”,它就是我国新崛起的战斗机研究基地——中国—航成都飞机设计研究所。  成都飞机设计研究所是根据国家军机发展的需要,创建于1970年,建所之初全所只有几百人。    参照设计第一功    上世纪80年代初,由于中国空军需要大量补充和改进轻型歼击机,国家
2015年是俄罗斯奉行新国家军事学说的第一年,各项军备建设进入快车道,尤其在空天防御领域,俄武装力量更是快马加鞭。据俄罗斯《外国军事评论》报道,俄国防部计划在本年内实现空天防御部队与空军防空部队的合并,组建独立的空天军,而这个新军种的“看家法宝”——S-500空天防御系统,也有望在2017年内实现批量生产。  潜在威胁“先知先觉”  2010年,美国相继试飞X-37B空天飞机和X-51高超音速巡航
[编者按]在“跨越险阻2016”挑战赛C组预赛中,南京理工大学的“砺剑”无人车仅用12分钟就完成所有越野科目和侦察科目,以突出成绩获得第一名。整个比赛过程中,笔者有幸多次采访了该车研制团队——南京理工大学计算机科学与工程学院的主要负责人,朱健声和蔡云飞老师。◎决赛开始前,朱健声老师接受媒体采访◎即将开始决赛,蔡云飞老师等团队成员,轮流和自己的爱车合影  蔡云飞老师向记者介绍,“砺剑”无人车也称为“
别管是不是真的发生了什么,一个令人发指的词儿确实诞生并开始流传了,叫做“犬决”,血淋淋的,在这个寒冷的冬天里,让人后背发凉。别管历史的车轮如何滚滚向前,日本右翼总想在历史的车轮下垫块石头,甚至还用浮土盖住历史的车辙。别管太平洋有多辽阔,美国人的B-52、考本斯们总爱猬集在靠近太平洋西岸的狭小空间里,兴风作浪……这个地区叫亚太。亚太怎么啦?天很高,阳光很好,经济发展也很快,一派和平景象耶。错!在“和
2013年初夏的一天上午,阳光灿烂万里无云,正是飞行的绝好天气。空军石家庄飞行学院某训练旅的机场上,一场由该院组织的国产教-8高级教练机全武器使用试飞——实弹打靶即将举行。  上午11时30分,指挥员一声令,飞行员李建华驾驶着满载武器的战鹰呼啸着冲向蓝天,向预设靶场飞去,转眼之间就消失在人们的视线之外……  此次实弹打靶要求战鹰采取低空低速模式接近目标,飞行难度大,风险很高。为此在实验性飞行训练中
[编者按]歼-10是我国最新研制的第三代轻型战斗机,从起飞重量、技术水平和作战任务等各方面看,和F-16战斗机都比较接近。在歼-10的研制过程中,也是以F-16为主要的比较对象。在歼-10历经20多年完成研制并公开亮相之后,广大朋友十分关注歼-10与F-16的比较。本文属于专家个人观点,不代表本刊立场。    歼-10的设计适应新时代需要  一架飞机的性能,首先来自于它的起飞重量和推重比。起飞重量
家喻户晓、声名显赫的“悍马”(Humvee)被称为“军中出租车”,以其多用途和高机动性闻名,是美军唯一具有高机动性的、被国际评为当代最优秀的军车。美军对高机动性的要求是,以非常规的动力和越野通过性,快速顺利通过坏路、无路面的地方。近几年,世界上许多国家对这类车青睐有加,2002年以来,奥、俄、日、法、意先后推出了同类产品。  中国“猛士”高机动多用途轮式车由东风公司研制,以Humvee A2为目标
在今年俄罗斯纪念卫国战争胜利70周年阅兵式上,俄罗斯新一代陆战装备公开亮相,除了举世瞩目的T-14“阿玛塔”主战坦克之外,其装甲伴侣——T-15“阿玛塔”重型步兵战车也随之一起展现在世人面前。这款重型步兵战车的装备,标志着俄罗斯陆军装备发展思路的革新。  研制概况  T-15重型步兵战车是俄罗斯以“阿玛塔”坦克底盘为基础,搭配“Epoch”无人炮塔研制的一款重型步兵战车。其发展思路与以色列重型装甲
我国研制成功最大功率船用低速柴油机  据《科技日报》近日报道,我国最大功率的8K98MC型船用低速柴油机将安装在江南造船(集团)为中国远洋运输(集团)公司建造的5100TEU集装箱船上,这标志着我国大型集装箱船动力自主配套又实现了新的突破。8K98MC船用低速柴油机是国防科工委高技术船舶科研计划重点支持项目。这也表明我国船用大功率低速柴油机国产化研制能力进一步增强。    中国进口EC225  大