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楼主: 万磁王

高精度、点杀伤,小直径炸弹的来龙去脉

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 楼主| 发表于 2015-6-9 14:50:32 | 显示全部楼层
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  钻石背增程翼面组件是英国MBDA公司的产品,该公司早在1994年就开始发展钻石背。1997年2月到3月间,在美国空军武器综合设计技术项目(Weapons Integration Design Technology Program)中,麦道公司(McDonnell Douglas)对钻石背进行了1:2.5比例的小尺寸模型风洞吹试,大约200次吹试的结果显示即使在2倍音速下,钻石背组件与炸弹仍能安全脱离载机。2000年4月到12月间,波音与美国空军合作用一架F-16挂载JDAM和小型灵巧炸弹,进行了7次的钻石背飞行测试。根据官方公布早期的测试结果,钻石背可让基本型JDAM的航程增加3倍。钻石背目前已经可以安装在JDAM、风修正弹药布撒器以及GBU-39上,可使炸弹有更远的滑翔距离,让载机远离敌方防空系统的威胁。
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钻石背增程翼面组件的展开过程

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 楼主| 发表于 2015-6-9 14:50:49 | 显示全部楼层
  BRU-61/A灵巧炸弹挂架可挂载4枚GBU-39,有4个压缩空气弹射挂架,由英国Ultra Electronics精确空中系统公司依据高压气体产生器(High Pressure Air Generator,HiPPAG)技术发展而来。高压空气驱动的弹射挂架,使炸弹在超音速情况下仍能安全脱离载机。炸弹架具有自己的航电设备,用于炸弹管理和制定作战计划,因此很容易与各种飞机整合,也很容易安装在不同的作战平台上。高压气体弹射与传统的装药弹射方式相比,可以节约维修经费和使用成本。
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BRU-61/A灵巧炸弹挂架

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 楼主| 发表于 2015-6-9 14:51:06 | 显示全部楼层
  GBU-39使用的多用途穿透性爆炸弹头安装美国卡曼·迪龙公司(Kanan Dayorn)生产的电子联合可编程引信(Joint Programmable Fuse,美军编号FMU-152A/B)。这种引信能让飞行员能在飞行途中、抛投炸弹前(不是在战斗机起飞前)针对目标的变化而改变引信设定,让炸弹有不同的爆炸方式。
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针对软目标,GBU-39就采用空爆方式

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 楼主| 发表于 2015-6-9 14:51:30 | 显示全部楼层
  联合可编程引信也适用于美国海空军库存中主要的制导和非制导炸弹,在对付强化工事的地下目标时,可设定为延迟引信;在对付地面上的集中目标时,可设定成撞击引信;在搭配近距离传感器攻击区域目标时,可设定成空中引爆引信。卡曼·迪龙公司表示联合可编程引信能应付多种状况,可取代目前现役的多种引信。
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联合可编程引信
  任务规划系统硬件架构就是一部个人计算机,能自动综合载机和武器的配置情况,对多处轰炸点的复杂目标规划连续性攻击,并可让任务规划人员计划、分析、储存、和下载任务信息,让小直径炸弹能通用在战斗机、轰炸机、或无人机上。在小直径炸弹飞行测试期间,验证了通过“窗口”(Window)的操作接口时,每个任务的规划时间不到1分钟。

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 楼主| 发表于 2015-6-9 14:51:48 | 显示全部楼层
无破片炸弹
  除了让小直径炸弹具备攻击机动目标的能力外,为了减少附带伤害,美国空军研究了一种无爆破碎片(shrapnel-free)小直径炸弹,被称为集中致命性弹药(Focused Lethality Munition)。这种炸弹在现有小直径炸弹内装入新型重钝性金属爆破药(Dense Inert Metal Explosive),并把原本爆破距离可达600米远的钢制弹头外壳改为复合材料。新炸药产生的爆破风压较小,但爆炸点附近的爆破脉冲(impulse)会增大,而复合材料外壳在爆炸后会破裂成伤害较小的小碎片,不会如钢制破片四处乱飞造成附带伤害。而且复合材料外壳耗费的爆炸能量较少,爆炸威力更能集中在有限范围内。新炸弹的重量、外形、尺寸完全没有改变,采用复合材料弹头外壳所减轻的重量全被较重的高爆炸药抵销了。
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无爆破碎片小直径炸弹

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 楼主| 发表于 2015-6-9 14:52:06 | 显示全部楼层
波音丑闻
  波音公司在2003年8月28日赢得小直径炸弹的发展合同时,原本是包揽第一代和增量II炸弹的发展合同,但2003年底爆发的一项丑闻使波音丧失继续发展增量II炸弹的合同。美国空军原主管采购的最高副主管德鲁杨女士(Darleen A. Druyun)在负责掌管波音公司与美国空军的项目计划时,为了报答波音公司雇用她的女儿及女婿,在多项项目计划中偏袒给与波音高达数十亿美元的商业合同利益,其中牵涉金额最大的是B-767空中加油机和小直径炸弹项目。
  德鲁杨在监督小直径炸弹项目的期间,鉴于洛马公司在增量II小直径炸弹的多模式引导头发展上胜过波音,这位被美国空军私下称为“不好惹女士”(Dragon Lady)的德鲁杨,在系统发展和验证进行期间以“加快研发脚步”为由,在评比中删除了关于多模式引导头的项目,使波音在2003年8月赢得小直径炸弹合同。德鲁杨2002年11月从美国空军退休后,很快就在2003年2月被波音公司聘为导弹防御系统部门(Missile defense system)副总经理,但2003年11月丑闻爆发后被波音开除。
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“不好惹女士”
  波音赢得小直径炸弹合同后,原先被删除的多模式引导头性能需求陆续重新回到项目的需求项目中。德鲁杨在回答法院的聆讯中也坦承对波音存在不当偏袒,洛马公司因此在2004年11月10日向美国空军提出正式抗议,指控德鲁杨曲意偏袒波音导致该公司在小直径炸弹项目中落败。美国空军的反应是在2005月2月16日由发言人表示:“经过深思熟虑后,美国空军否认洛马的指控。”此外没有其它任何详细说明,驳回了洛马公司的抗议。
  当时美国国防部为了表示绝对客观公正,美国国会总审计办公室(General Accountability Office)审核小直径炸弹的合同和洛马公司的抗议。美国空军对审计处表示德鲁杨并未参与小直径炸弹的最后选择阶段,但审计处在经过听证调查后于2005年2月18日发布报告,明白表示德鲁杨事实介入竞争过程甚深,为了偏袒波音她蓄意删除炸弹规格中对机动目标的需求,导致洛马在竞标中落败,美国空军应重新开放增量II小直径炸弹的竞标。
  为了响应总审计办公室的建议,美国空军在2005年9月9日向业界发出增量II小直径炸弹的方案邀请书,令人意外的是原先互为竞争对手的波音和洛马在9月29日宣布共同组成竞标团队,由波音负责弹体和数据链,洛马负责多模式引导头。2006年5月1日,美国空军宣布由波音和雷声两家公司各获得约1.4亿美元的经费,进行为期42个月的增量II小直径炸弹风险降低阶段(Risk Reduction Phase)研究,目标是定义并证明各自的武器系统可满足增量II小直径炸弹的系统性能规格(System Performance Specification)。

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 楼主| 发表于 2015-6-9 14:52:24 | 显示全部楼层
第二代小直径炸弹
  增量II小直径炸弹的规格在第一代的基础上加上了数据链和引导头,可以攻击地面和水面上的机动目标,如军车或船舰。载机通过数据链可迅速更新炸弹攻击目标位置,引导头则让炸弹在浓雾、沙尘、暗夜、恶劣天候…等可见度为零的情况下,攻击机动目标,而且引导头最起码要辨认出履带式车辆和轮胎式车辆,也就是能分辨出军车和民用车。要满足这项要求,引导头必需具备被动式红外、半主动激光、以及毫米波雷达3种制导能力,炸弹先以全球定位信号飞向目标,进入攻击阶段时通过半主动激光获取目标,用毫米波雷达持续跟踪,在最后的终端制导阶段以红外传感器来分辨目标,完成最后的精确攻击。
  这3种制导方式都已经独立使用在其它导弹中,都是成熟的技术,难点是如何将这3种制导方式整合在一起,在这么小的弹体内装下这3种制导装置。
  洛马之前已经为美国陆军发展联合通用导弹(Joint Common Missile),预定用来取代可攻击机动目标的空射型“地狱火”(Hellfire)导弹和“小牛”(Mavericks)导弹,洛马将以这种导弹的三模式引导头为基础做为增量II小直径炸弹的引导头,但由于原先的设计无需辨认目标,因此需要加上这一功能。雷声公司为美国陆军未来的非视线发射系统(Non-Line-of-Sight Launch System)的改进型精确攻击导弹(Improved Precision Attack Missile)发展了引导头,这也是该公司为增量II小直径炸弹所准备的引导头,但性能会稍微降低。
  波音的增量II小直径炸弹弹体设计编号GBU-40,以GBU-39为基础。雷声公司的增量II小直径炸弹设计编号GBU-53,以该公司生产的联合防区外武器(Joint Stand-Off Weapon)为蓝本,但尺寸会缩小。雷声公司的炸弹模型于2006年5月开始在坎萨斯州的国家航空研究所(National Institute for Aviation Research)进行风洞吹试。
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GBU-53外形

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 楼主| 发表于 2015-6-9 14:52:40 | 显示全部楼层
  2009年4月,雷声公司完成了首枚GBU-53的试射,6月完成了数据链试验,7月完成了挂载飞行测试。随后,雷声公司连续21天进行了26次飞行试验,验证了三模式导引头间的无缝转换能力。波音公司的进展则不尽人意。
  2010年8月,美国空军选定雷声公司的GBU-53作为增量II小直径炸弹。根据空军与雷声公司签署的4.5亿美元合同,雷声公司进入GBU-53的工程制造与发展阶段。至此,长达五年的波音与雷声公司之间的合同竞争结束了。增量II小直径炸弹完成了风险削减,全面进入了新的发展阶段。
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GBU-53进行挂飞测试

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 楼主| 发表于 2015-6-9 14:53:13 | 显示全部楼层
  GBU-53长1.76米、翼展1.68米、弹径150-180毫米,重93千克,最大射程100公里,尺寸与GBU-39接近,但重量更轻。两者在外观上的最大不同是GBU-53具有透明弹头,里面安装了导引头的卡塞格林光学结构,以满足三模式引导头对于红外和激光制导要求。其次GBU-53采用了结构简单的2片可折叠的大展弦比平直弹翼,而不是GBU-39的钻石背。
  GBU-53的结构分成导引头、全球卫星定位系统辅助的惯性导航系统(GPS/INS)、电子设备舱、聚能-爆破多效应战斗部、热电池、数据链舱、尾翼/伺服舱、弹翼等部分,尾部有针形和刀形天线,分别用于接收GPS和“武器数据链结构”(WDLA)的信号。值得一提的是GBU-53还安装了弹出式空气涡轮发电机,可以在飞行中驱动微型发电机为导引头供电,降低了对热电池供电要求。和GBU-39一样,GBU-53的主弹翼和尾弹翼在挂载状态都是折叠的,抛投后弹体翻转,展开弹翼。
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头部的卡塞格林光学反射镜
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GBU-53结构图
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GBU-53继续沿用BRU-61挂架

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 楼主| 发表于 2015-6-9 14:53:41 | 显示全部楼层
 与只能攻击静止目标的GBU-39相比,GBU-53的作战模式更为灵活:
  标准攻击:炸弹预先装订目标数据,利用GPS/INS制导攻击地面静止目标,以末制导方式攻击地面的机动目标。
  协同攻击:炸弹通过数据链获取来自其它飞机或地面人员的目标数据,对目标进行攻击。
  即时攻击:炸弹利用末制导对时敏目标进行攻击,或在飞行过程中通过数据链重新装订新的目标数据,对新目标进行攻击。
  2012年7月17日,一架F-15E在白沙导弹靶场的测试中投下一枚GBU-53,炸弹利用自己的三模式导引头成功获取、跟踪目标,并引导炸弹直接命中移动目标。
  2013年1月,F-35“闪电II”战斗机在弹舱内测试了同时挂载4枚GBU-53和一枚AIM-120的配置,炸弹与内侧和外侧舱门间都留出了足够的间隙,证明了GBU-53与F-35的兼容性。
  2014年9月和2015年2月,在对机动目标的两次实弹测试中,两枚GBU-53都成功击中了机动目标。美国空军批准该弹进入低速率初始生产(LRIP),首批炸弹有望在2015夏交付。
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F-35对GBU-53进行匹配性测试
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这是F-22的弹舱

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