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从一战到二战,军事的决胜核心从火炮时代走向装甲时代,大陆军在冷战时期成为各国最重要战略目标。机械化时代的战争,陆军唱的是主角换取战略战术上的优势,最后积小胜为大胜。在进入21世纪的后机械化时代,陆军是多维战场的一维力量。尤其是从海湾战争开始到最近俄乌冲突,从战争流程上看,一般是先打信息,再打火力,最后陆军登场。重新打造灵敏、多能、规模适中的专业技术军事力量,推动由数量规模型向质量效能型转变是大势所趋。
21世纪以来,智能弹药之所以发展迅速,一方面是因为世界军事变革和战争形态的改变对智能弹药提出了强烈的需求,另一方面则是因为光电子技术、计算机技术、信息处理技术、原材料元器件技术、精密制造技术等技术的巨大进步给智能弹药的发展提供了强有力的支撑和推动。
现代战争对传统的军事精确制导弹药提出了更高的要求,智能弹药开始迅速登场。陆军智能弹药实际上是早期精确制导弹药的高级形态,具有信息感知与处理、推理判断与决策、执行某种动作与任务等功能,诸如搜索、探测和识别目标;控制和改变自身状态;选择所要攻击的目标甚至攻击的部位方式;侦察、监视、评估作战效果和战场态势等功能。1.2从20世纪末开始智能弹药应用全面爆发
海湾战争是冷战结束后的第一场大规模武装冲突。海湾战争传统陆军强国伊拉克在掌握先进武器美国多国部队打击下迅速溃败,对冷战后国际新秩序的建立产生了深刻的影响。海湾战争发生于1990年8月月至1991年2月,持续时间仅半年。但美军真正开始动手是在1991年1月。它所展示的现代高科技条件下作战的新情况和新特点,对军事战略、战役战术和军队建设等问题带来了众多启示。
智能弹药成为打开战局关键:1991年1月17凌晨超过700架次的战机也各自展开对伊军防空系统节点、指挥机构等重要目标的打击。另一方面美国海军在展开对伊拉克海军全面打击的,同时还发射了50余枚“战斧”导弹打击伊拉克各地的输变电设备。伊拉克的坦克和装甲车被美国战斗机、轰炸机和攻击机及其携带的常规炸弹、激光制导炸弹、红外导弹等轮番摧毁:伊军地面部队平均每天就损失1个装甲营。与此同时伊拉克的发电站、工厂、桥梁等基础设施全面被精准打击。
整个海湾战争期间以美国为首的多国部队始终占据着绝对优势:多国部队阵亡223人、负伤697人、被俘13人。这其中美军阵亡148人。相比之下伊拉克军队四十多个师被摧垮,伤亡人数达八点五万至十万人,损失飞机324架、坦克3847辆、装甲车1450辆、火炮2917门、舰艇143艘。
1.2.2.科索沃战争是智能弹药时代全面开启
科索沃战争是一场背景深刻、影响广泛的现代局部战争,俄罗斯彻底被挤出了在东欧的原有势力圈。在海湾战争精确制导武器弹药占比提升到了7.6%,到了科索沃战争,其比例则提升到了35%。北约使用的精确制导武器型号有:战斧(BGM-109C/D),AGM96B,AIM120,马特拉R550,电磁脉冲弹,宝石路,CBU97集束炸弹,“石墨炸弹”,JDAM,AGM88A(哈姆)等。
从2003年3月20日美军开始精准的打击同时,美国第三机械化步兵师和陆战队第一师就兵分两路,前者从幼发拉底河以西前进,后者在幼发拉底河以东前进。2003年4月9日,美国人占领了巴格达,可以称之为21世纪第一次通过智能弹药的快速打击而取得战争胜利。
1.2.4.俄乌冲突爆发后的智能战争时代不可阻挡
据CSBA(Center for Strategic and Budgetary Assessments)统计,美军在1991年以来四次局部战争(海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争、伊拉克战争)的主要空袭行动中,共消耗精确制导弹药约5.4万枚, 2018—2025年采购的33.6万枚精确制导弹药中,空地弹药采购量达21.6万枚,相当于过去15场局部战争的消耗量(按上述四场局部战争精确制导弹药消耗的平均值计),表明美军正在为大规模战争进行弹药准备。
俄乌冲突以来,北约官员称目前最大的短缺是“战斗决定性弹药”,包括榴弹炮使用的155毫米炮弹,到海马斯火箭炮,以及IRIS-T和爱国者等防空系统的弹药。美国政府计划将每月的火炮炮弹产量目标,从俄乌冲突前的1.44万枚提高到9万枚。北约弹药市场竞争激烈,许多知名企业如 Olin Corporation、RUAG Group、BAE Systems plc、Rheinmetall AG 和 Nexter Group 都在积极研发和扩产来满足新格局下智能弹药爆发增长。
2022年12月23日,美总统拜登签署《2023财年国防授权法案》(以下简称“法案”),法案授权2023财年美国防总开支为8579亿美元,其中国防部获得8167亿美元。相较美国防部在2022年3月向国会提交的财年预算,授权金额增长了5.7%。弹药方面,法案要求评估美军无限制总弹药需求与实际库存的缺口、分析弹药工业基础限制因素、扩展弹药国防工业基础、增加核导弹和远程火力项目投入,以推进其弹药能力建设。
俄乌冲突开始后,大国博弈加剧下新军事技术革命得到重要驱动,对陆军智能弹药系统的建设规划、技术投入与生产列装,成为当下主要军事强国一致共识的焦点。从末敏弹开始率先落地,其光电探测装置能自主地获取目标和背景的有用信息,弹上计算机按某种规则、逻辑和算法并应用其目标背景特性数据库对信息进行处理、运算、分析、推理、判断并最终做出决策。
末敏弹多为子母式结构,即一发母弹装载若干枚末敏子弹。末敏子弹主要由稳定平台系(如降落伞)、弹上计算机、光电探测装置、战斗毁伤单元(如爆炸成形弹丸战斗部)、安全起爆装置等组成。
作战时母弹在目标区上空抛出末敏子弹,在一定高度上末敏子弹达到稳态扫描状态,开始对区域内的目标进行搜索、探测、识别、瞄准直至起爆战斗部从顶部攻击目标。目前末敏弹主要用于攻击装甲目标,如坦克、装甲输送车、步兵战车、火箭/导弹发射车、自行火炮、雷达车等,而且在对付集群装甲或具有一定规模的编队装甲方面效能尤为卓越,可以在数分钟内歼灭敌人全部来犯的装甲力量。
我国八五期间将末敏弹列为国防预研的重点,起步时间与美国基本相同。之后的20年间,创造性地对末敏弹总体技术、毫米波/双色红外复合敏感器技术、稳态扫描技术、自锻成型战斗部技术、安全与引爆技术等五个关键技术,开展了全面研究并且取得了重大进展和突破,成功地开辟了我国末敏弹技术领域的全新天地。末敏弹是具有一定战略意义的武器,因为它的存在可能在某种程度上改变陆战的形态,以往那种大规模装甲力量的对抗场面也许再也不会出现。
我国跻身于少数掌握这一技术并能自主研发该类装备的国家之列,而且在某些关键技术性能上处于领先地位,对目标的命中率比国际最好水平高近30个百分点,成为“我军最有效、最具威慑力的远距离反装甲武器,在我军精确打击弹药中占有重要地位”,也成为中国末敏弹打开出口市场、为国家创收创汇的底气所在,并为中国陆军大踏步进入智能化弹药时代夯实了基础。自主研制出具有世界一流水平的火箭炮炮射末敏弹武器系统,在GP-155G型155毫米末敏弹\GP-120B型120毫米末敏弹身管火炮炮射末敏弹关键技术上也取得了重大突破和跨越,形成了我国自己的末敏弹设计、分析、仿真、试验、制造与验收的方法和理论体系。
巡飞弹是无人机技术、精确制导弹药和巡航导弹技术等融合发展的产物,其与无人机发展路径上的“分野”正越来越明显。与无人机相比,巡飞弹重在一个“弹”字,所用材料价格较低,可大量使用且通常“有去无回”。其使用审批权限不高,准备时间短、反应速度快,可有效攻击一些时间敏感类目标。
与精确制导弹药和巡航导弹相比,巡飞弹又凸显出飞行能力等方面的优势。前者通常不具备在战场上方“盘旋”的能力,一旦错过目标就很难再命中,巡飞弹则可在指定作战空域长时间停留,找到目标后再发动攻击。
以色列的“毒蛇”旋翼巡飞弹、俄罗斯的“立方体”巡飞弹,均已使用人工智能技术来对实时目标进行分类与识别。巡飞弹的进一步智能化,不仅可让其像“孤狼”般自主遂行作战任务,也能为其实施“蜂群”攻击战术奠定基础,将巡飞弹已有长处变得更长。而且,用人工智能“统领”巡飞弹“蜂群”的效果,在2021年以色列国防军组织的一次军事行动中已有所体现。中国航天科技集团的WS-43巡飞火箭弹系统为代表的这类智能化弹药,早在上届珠海航展便已经引起了广泛关注,增强智能化集群作战能力。当前,目标实时搜索跟踪技术、导航制导控制技术、集群控制技术等的发展,已使一些巡飞弹获得了比较“灵光”的大脑。进一步借力人工智能,无疑将成为今后巡飞弹能力提升的关键。
增强一体化协同作战能力。伴随着现代通信技术、自组网技术的发展与应用,未来巡飞弹必将成为网络一体化作战中的一分子。目前,美国、英国等已将网络化协同作战能力列入巡飞弹发展规划。俄罗斯的“立方体”巡飞弹据称也将集成到俄军的统一战术指挥系统和相关侦察、指挥、通信综合体中。基于对未来军事需求的判断,各主要军事工业国家都在竞相发展各种巡飞弹系统提升上——精度更高的调频/连续波激光雷达和闪光型激光雷达导引头开始出现在参展产品上(巡飞弹的制导方式决定精度,精度有赖于传感器);弹弹协同化程度提升,弹与弹之间可互通信息,进行作战任务合理分配,提高了作战效率,避免了重复作业;弹体工艺性得到了进一步改进,玻璃纤维将更多探索加强合成树脂、石墨与环氧树脂、以芳纶纤维等材料。2.3弹道修正弹正在获得广泛应用拓展
作为智能弹药家族的重要成员,弹道修正弹正以低成本的优势受到越来越多的关注。所谓弹道修正弹的基本概念是将原有榴弹、迫击炮弹或火箭弹的引信换装成弹道修正模块,由卫星制导模块或地面(舰载)雷达探知飞行中弹丸在几个时刻的空间位置,将此位置与地面火控计算机中预先设定的“理想弹道”进行比较,根据偏差大小,指令弹上的修正机构进行距离或(和)方向修正。
美国于上世纪70年代中期最早提出弹道修正弹的概念,这种修正弹当时被称作末端修正的旋转弹(TCSP),主要目的是为了填补无控70毫米火箭弹与“地狱火”反坦克导弹之间的空缺。随后,美国陆军和海军又开始研究一种低成本高性能弹道修正弹(LCMM),计划分为三个阶段:
除了美国的LCMM项目外,其他西方国家对于弹道修正弹的研究也在积极进行。早在1980年初,瑞典国防研究院和FFV公司就为海军120毫米岸防炮开始研究弹道修正弹。它的思路是用地面雷达跟踪炮弹至末端弹道时,计算出落点误差,下达修正指令。
近几年,瑞典的博福斯公司也开始了针对155毫米弹道修正弹的研究。法国地面武器工业公司一边在155毫米弹上采用GPS定位技术研究弹道修正技术,一边研制可从直升机发射的、使用微小型推冲器进行弹道修正的AXAS火箭弹。
AXAS火箭弹的100个小型推冲器均匀分布在AXAS弹体上,采用陀螺仪进行导航,使用弹载计算机计算修正数据,然后发出控制指令,点燃小型推冲发动机对弹道进行修正。英国也有类似的修正弹药计划,它的概念与美国类似,由皇家军械厂开发,把这种技术用在火箭增程弹上。
英国宇航系统公司旗下的美国联合防御工业公司早在2005年就宣称,在尤马试验场成功进行了“二维弹道修正引信”样弹的实弹射击演示,有能力在1年内将产品交付军方。这是“二维弹道修正引信”的首次亮相。该引信适用于陆军现有的155毫米和105毫米炮弹。实验采用M795式155毫米练习弹进行改装,对射击结果分析表明,使用此“二维弹道修正引信”后射击精度达到了50米以内,是目前常规炮弹精度的3倍。
另外,德、意、英、法四国联合在227毫米多管火箭炮系统上研究弹道修正技术。总体来说,二维弹道修正弹大多采用惯性导航与全球定位组合技术,采用鸭舵气动布局,利用滑翔、增程和组合制导与飞行控制技术,实现弹药的低成本化、远程飞行和精确打击。
杀伤消耗型指导在未来战斗中长期占据主导地位,我军历来视歼灭敌有生力量为直接目的和最高原则。信息化战场,陆军作战目的和胜负的衡量标准不仅仅在于歼敌数量的多少,而在于强调破坏敌作战体系。主要包括:
先期远程破袭行动,综合运用远程无人机侦察与监视、电子干扰与火力突击、陆航前出机动打击或机降破袭等手段,控制或破坏敌机动、集结、开进、展开、构工、隐蔽等行动,迫使敌无法完成有效的战斗准备。信火、兵力破击与遮断行动,通过封锁、破袭、遮断敌作战体系目标和行动之间的联系,打乱敌作战节奏,破坏敌作战协同即可达成战斗目的。非接触机动造势行动,通过侦察监视、电磁信息压制、战术机动、时空控制等手段,在直接对抗尚未展开前,就注重采取地面及其他空间领域的机动造势行动,以形成先期部署的整体优势和对抗前的行动优势。
未来的智能弹药集群作战涉及系统工程、导航制导控制、通信、军事运筹学、人工智能等多个学科,大量关键技术仍有待突破,聚焦自主性、通信、感知和决策控制技术,能够更加促进产业链技术革新。
战争形态变化的重要标志之一,也是决定战争最终胜负关键因素之一。智能化、无人化、精准化需求下智能弹药将会成为未来大国军事博弈中重要一环。未来我国智能弹药研发,要充分吸收和借鉴国外先进技术,对某些关键技术可有重点地开展技术合作和技术引进。
电子硬件:包含军工IC(紫光国微、振芯科技、景嘉微)、计算及仿真(华力创通、中航电子)、电子器件(航天电子、宏达电子、长盈通)、传输(中航光电、神宇股份、金信诺),为智能弹药提供了精确打击的计算能力。智能弹药涉及相关产业链可以分为四个维度:
卫星导航和通信:通过卫星制造(振芯科技、中海达、盟升电子、理工导航)、控制(北斗星通、北方导航、星光光电),从终端(北斗星通、合众思壮、天奥电子)进行通信(烽火电子)传输制导信号。
制导设备:包含雷达制导(雷科防务、天和防务、亚光科技、精准信息)、惯性制导(星网宇达、晨曦航空、理工导航、北方导航)、红外制导(高德红外、睿创微纳、大立科技)、声纳制导(中科海讯)、光电制导(新光光电)。
终端制造:涉及材料和结构(普利特、新研股份、西部材料、宝钛股份、钢研高纳),核心制造商(兵器工业集团、航天科技集团、航天科工集团、光电股份、中兵红箭、中天火箭),火工(广东宏大、新余国科、长城军工、兴化股份、金奥博),导弹(伟星股份、上海沪工、航天彩虹、赛微电子、和而泰、必创科技、华中数控),导弹发射车(鸿远电子、远东传动、光洋股份),无人机导弹(隆鑫通用、信质集团)。
新一轮科技革命、产业革命、军事革命正在快速演进,现代战争信息化程度不断提高、智能化特征日益显现,建设智能化军事体系成为世界军事发展的重大趋势。我军建设既面临后发赶超的难得机遇,也面临差距拉大的严峻挑战,迫切需要以建军百年奋斗目标指引国防和军队现代化以更优策略、更快速度、更高质量向前推进,努力实现跨越式发展。
从未来来看,加大关键共性技术与关键原材料元器件的研发力度是核心。注重末敏弹技术、弹道修正技术、制导弹药技术、巡飞弹药技术、网络化弹药技术的交叉融合,协调有序地予以发展。国防军工产业需要重视库存传统弹药的智能化改造,将产品的研发、改型、技术推广与移置有机地结合起来,将是实现我国军事实力走向全面现代化的必经之路。
【风险提示】
国防预算比例下降风险;
智能弹药比重提升不及预期风险;
地缘政治冲突扩散风险
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