2024年航空制导炸弹行业分析:空中精确打击主要武器,小型化、复合制导是重要趋势

  • 来源:中邮证券
  • 发布时间:2024/03/15
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1 航空制导炸弹:空中精确打击主要武器

近年来的几次局部战争表明,空中精确打击已成为现代高科技条件下主要的 作战手段,航空制导炸弹以其作战效费比高等显著特点逐步成为空中精确打击使 用的主要武器装备,受到世界各军事强国重点关注。

1.1 航空制导炸弹具有精度高、成本低、投放距离远的特点

制导炸弹是在普通炸弹上加装精确制导装置(如导引头、惯导与卫星导航等) 及空气动力控制装置, 与普通炸弹相比, 制导炸弹具有精度高、成本低、投放距 离远等特点。

高精度与低成本带来了高效费比。如越南战争期间, 美军使用的 GBU 制导 炸弹的圆概率误差为 3~4m, 而普通炸弹的圆概率误差约 200 m, 两者效费比之比 为 100 比 1。据海湾战争、科索沃战争至阿富汗战场统计资料表明, 制导炸弹与 普通炸弹两者作战效费比之比为 25 比 1。高效费比还来自于对攻击目标的首发 命中, 在导弹武器攻防对抗日趋激烈的战场环境中, 首发命中极为重要。

1.2 美国航空制导炸弹可分为 6 个谱系

美国航空制导炸弹除了早期的简单制导炸弹外,分为下列 6 个谱系: 1、宝石路系列:激光制导系列的宝石路,曾是美国航空制导炸弹的重要组 成,2001 年后,单一制导的激光宝石路基本已经不再开发,只有功能更加完美的 多模复合制导的增强型宝石路。 2、JDAM 系列:联合直接攻击炸弹是由波音公司为美国海军和空军联合开 发的一种空投炸弹配件,安装在由飞机投放的传统炸弹上,将本来自由落体的传 统航空炸弹转变为可控,并能在恶劣气象条件下使用的精确制导武器。弹药的制 导功能是由炸弹尾翼控制附件以及全球定位系统或惯性导航系统提供,目前 GPS/INS 制导的 JDAM 系列也在朝多模复合化发展。 3、GBU-15 系列:一种多用途模块式制导滑翔炸弹,设计之初的主要目的是 想改善飞机轰炸严密设防目标的突防能力和飞机自身的生存能力。采用模块式设 计,每套装置近 20 万美元估计成本。该系列目前已基本废止,美国后对 GBU-15 系列进行了升级,升级后为 enhanced GBU-15 系列,即 EGBU-15。 4、JSOW 系列:联合防区外发射武器是美国海军和空军装备的一种无动力 滑翔武器,是可从多种战斗机和轰炸机上投放的空对地远射武器。 5、SDB 系列:小直径炸弹,当前航空制导炸弹绝大部分重心在小尺寸和无 人机载炸弹上,小尺寸航空制导炸弹和无人机载航空制导炸弹是当前航空制导炸 弹发展的主流趋势。 6、MOAB 系列:大型空爆炸弹,俗称炸弹之母,是一款超大型 GPS 制导自 由落体炸弹,以战略威慑为目的开发的,用来代替核弹,具有和核弹相当的威力, 但不会产生核污染,也免受舆论的谴责和国际公约的制约。除非超大规模战争, 一般不会投入应用。

1.3 航空制导炸弹发展三大趋势

(1)复合化趋势

由近现代战争,尤其最近的伊拉克战争,和现代反恐战争中航空制导炸弹的 发展可以看出,单一制导方式的航空炸弹已经基本不存在。现代战争是高技术的 战争,航空制导炸弹由单一制导向复合制导发展,复合方式也更加多样。

(2)防区外趋势

追求战争伤亡最小化成为影响航空制导炸弹发展的关键因素,叠加近年来防 空力量的发展,使得在防区外投射航空制导炸弹成了趋势。防区外的航空制导炸 弹,需要加装动力装置,以保证炸弹在发射后在动力推进下飞行到有效下落射程 内。随着对防区外作战能力的要求进一步的提升,防区外航空制导炸弹必将得到 高速的发展。

(3)小型化趋势

从 2001 年 911 事件到美国推动全球反恐战争开始,恐怖分子游走在山区, 在各种人员密集的地区发起恐怖袭击或城市暴动,活动规模零散,不易实施“湮 灭”式的打击。所以各种小尺寸炸弹和无人机载炸弹得以快速发展。小尺寸炸弹 的特点明显,可能增加作战任务时的战斗机携弹量,并适合对小型目标实施精确 打击,而无人机炸弹则可以执行各种危险性高或不适宜作战人员参与的作战任务。

2 美国 SDB 的发展现状与趋势

F-22、F-35 等五代战斗机隐身作战时,受弹舱尺寸限制,每个内置弹舱仅可 挂载 1 枚 454kg 的联合直接攻击弹药(JDAM),即一次对地攻击任务至多打击 两个目标,极大限制了隐身飞机的对地攻击能力。 为提高内置弹舱的弹药挂载数量,提高防区外打击能力,2001 年 7 月美军 提出了对小型化炸弹的具体需求,要求弹药质量 113kg 左右,长度≤1.83m,以便 保证采用四联装挂架时,F-22 每个内置弹舱可挂载 4 枚,并由此催生了小直径炸 弹的诞生。 “小直径炸弹”(SDB)由美国航空武器中心和空军研究试验室牵头开发,用 于攻击指挥控制中心、防空设施、飞机跑道、导弹阵地、火炮阵地等多种目标, 是美军重点发展的精确制导武器之一,也是美空军全球打击部队的重要机载武器。

2.1 SDB 代际演变历程

2.1.1 SDB I

2003 年,波音公司获得了第一代小直径炸弹(SDB I)合同,研制了 SDB I, 炸弹型号定为 GBU-39/B。2006 年装备美军,目前可由美空军 F-15E、F-16、F-117A、B-1、B-2、F-22 和 AC-130W 等飞机挂载。F-22 战斗机可内挂 8 枚,F-15E 战斗机可外挂 20 枚,载弹量增加为原来的 4 倍。

SDB I 实现了打击威力和挂载数量的完美结合,满足了低成本精确打击固定 和机动目标的要求,主要用于打击加固指挥中心、防空设施、加油站、机场、导 弹、炮兵和防空兵阵地等,基本涵盖了典型空袭行动涉及目标的 80%,具备美国 空军要求的摧毁 14 种难易不等目标的能力。2006 年 10 月,美军在伊拉克首次 实战中使用了 SDB I。

SDB I 虽成功研制,但由于采用的是差分 GPS/INS 的组合制导方式,只能打 击固定目标。美国空军根据新的作战需求,提出了第二代小直径炸弹的研制目标, 要求在 SDB I 的能力基础上,增加全天时和全天候攻击移动目标的能力。

2.1.2 SDB II

2009 年 4 月,雷神公司完成了首枚 SDB II 的试射。试验结果表明半主动激 光/非制冷红外成像/毫米波雷达三模引头的设计已满足技术成熟度六级的要求, 可以应用到 SDB II 研制。 2009 年 9 月,雷神公司使用美国陆军的 UH-1 直升机完成了 SDB II 的数据 链飞行试验。该弹载数据链由柯林斯公司研制,包括双向通信的 Link16 和甚高 频(UHF)数据链。试验对两种数据链的传输能力进行了评估,验证了 SDB II 具 有投放后接收目标修正数据、回传炸弹探测跟踪信息的能力。试验结果表明弹载 数据链可满足技术成熟度六级的要求。 2010 年 8 月 9 日,雷神公司赢得美国空军和海军价值 4.508 亿美元的 SDB II 合同,炸弹型号定为 GBU-53/B,又名风暴破坏者(StormBreaker),首装空军 的 F-15E 飞机,定型后将装备海军 F-35B/C 和 F/A-18E/F 飞机。随即 SDB II 转 入工程制造阶段。

2015 年 6 月,美国国防部和雷神公司签订了 3100 万美元的合同,采购第一 批次 144 枚 SDB II 和 12 枚训练弹。 2020 年 10 月,美国空军批准 SDB II 装备 F-15E 飞机,标志着该弹完成研制 并正式列装。 2023 年 11 月,雷锡恩公司宣布,美国海军 F/A-18E/F 战斗机已经装备了 SDB II,是第一款被批准搭载 SDB II 的美国海军飞机。 当前,美国空军和美国海军已经开始在 F-35 联合攻击战斗机上进行 SDB II 的集成试验,在集成实验结束后,SDB II 有望进一步放量。

与 SDB I 相比,SDB II 继承了其小型化特点,弹药尺寸、质量、射程和挂载 方式保持不变,几乎能够适装美国空军、海军所有的飞机平台,适装性好,挂装 数量多;其次,通过采用首型三模导引头,为弹药的智能化提供了传感器,使 SDB II 具备在各种复杂作战条件下的精确打击能力;最后,SDB II 上加装了数据链, 在武器节点上实现了美军近年来大力推动的网络中心战作战理论,贯通了指挥所 —载机平台—武器弹药的信息链路,极大缩短了观察、判断、决策、行动(OODA) 循环时间,具备网络化作战能力的特点。

2.1.3 SDB III

第三代小直径炸弹在前两代基础上加装动力装置,将 SDB Ⅲ升级为巡飞弹, 从根本上实现防区外打击的作战能力。据《THE WAR ZONE》网站 2021 年 1 月 8 日报道,美国空军已经开始测试网络化巡飞弹的发射工作。在无人机挂载方面, 该型“导弹”极大可能结合新型无人机如捕食者 C 等的发展,应用于大中型或高 超音速无人机平台,更高效率地实现“蜂群”弹药的自主网络协同,实现对目标 的自主分类、瞄准和摧毁。

2.1.4 GLSDB

地面发射型小直径炸弹(GLSDB)是由瑞典萨博公司和美国波音公司共同研 制的远程全方位精确打击地面发射武器,是 SDB I 空中发射武器和 M26 地面火 箭发动机相结合的产品。该弹于 2015 年 3 月发射,于 2015 年 9 月参加在伦敦举 办的 DSEI 2015 年防务展览。瑞典萨博公司和美国波音公司于 2014 年 8 月签署 了一项合作协议,共同研制地面发射型小直径炸弹(GLSDB)。 GLSDB 长为 3911mm,直径为 241 mm,质量约为 272 kg,可 360°打击目标, 打击精度小于 1 m。多管火箭发射系统具有两个火箭架,每个火箭架最多可以装 载 6 枚火箭。 GLSDB 已经出现在俄乌战场上。俄罗斯国防部 2023 年 3 月 28 日首次报告 称,俄军在特别军事行动区击落了一枚 GLSDB 制导炸弹。

2.2 SDB II 功能组成

一套 SDB II 武器系统包括 4 枚 GBU-53/B 炸弹、1 具可挂载 4 枚炸弹的 BRU61 挂架、机载火控系统和地面任务规划系统。GBU-53/B 炸弹尺寸、质量与 GBU39/B 相近,外观上最大的差异是 SDB II 采用三模导引头,头部是透明的,GBU39/B 弹头为尖状,头部不透明。另外 SDB II 采用 2 片可折叠的大展弦比平直弹 翼,而 GBU-39/B 采用的是钻石背弹翼。

SDB II 弹体内部组成主要包括安装可折叠弹翼的弹体、三模导引头、GPS/惯 导组件、弹出式空气涡轮发电机、弹翼驱动电机、可编程引信、聚能-爆破多效应 战斗部、任务计算机、热电池、舵机、弹载数据链设备,尾部有针形和刀形天线, 分别用于接收 GPS 和弹载数据链信号。其中,三模导引头和弹载数据链是 SDB II 的最大特点。

(1)三模导引头

SDB II 的三模导引头包含半主动激光传感器、非致冷成像红外成像传感器 和毫米波雷达,为世界上首型三模导引头。三种传感器单独的制导技术都已成熟, 难度是如何将它们集成为体积很小的组件,并且可以通过数据融合和工作模式控 制实现三种传感器探测的无缝共享,最终实现该武器全天时全天候条件下对固定 或移动目标的打击。

(2)弹载数据链

SDB II 的弹载数据链设备安装于弹体后部,采用的是罗克韦尔·科林斯公司 TacNet 弹载数据链组件。弹载数据链使 SDB II 成为网络化武器,极大丰富了飞 机对地攻击模式。通过 TacNet 弹载数据链组件,炸弹在投放后飞行过程中,可 以对目标信息进行实时更新、实现发射后再瞄准、可以移交炸弹控制权、撤销攻 击指令。可回传炸弹状态信息和三模传感器探测信息,让飞行员掌握各弹的飞行 状态及目标的最新信息,对打击效果进行评估。通过该数据链,Link16 信道可以 与机载 Link16 设备进行互联,通过 UHF 信道可以接收地面引导员发射的目标指 示信息。 TacNet 武器数据链(WDL)是目前尺寸最小、价格最实惠、覆盖范围最广的 Link 16 终端。它的尺寸和重量只有当前 Link 16 终端的四分之一,为传统上无法 访问网络的平台提供了关键的网络连接。这些平台包括无人驾驶航空系统、战术 空中控制队(TACP)、移动和可运输地面站、旋翼飞机和小型海上资产。TacNet 是网络中心作战环境中的关键设备,为作战人员提供联合武器跟踪和火力控制以 及高可信度的态势感知数据。

(3)BRU-61/A 挂架

BRU-61/A 挂架由 Cobham 公司研制,是世界上第一种气动弹射多弹挂架。 BRU-61/A 挂架能够实现在飞机一个内置或者外挂点上挂载 4 枚 SDB,可有效增 加飞机载弹量。挂架空质量为 147kg,长度为 363cm,宽 40.6cm,高 40.6cm。 BRU-61/A 挂架具有易于在线规划、符合 UAI 接口、清洁气动弹射、易于维护、 低生命周期成本、便于分离等优点,适用于战斗机、轰炸机和无人机。2006 年, 随 GBU-39 炸弹挂载到 F-15E、F-22、F-35 等飞机上,SDB II 沿用了该挂架。

2.3 SDB 的典型攻击模式

SDB 主要的投弹方式包括水平投弹、俯冲投弹、俯冲甩投、上仰投弹等。作 为一种无动力滑翔炸弹,SDB 的实际射程在很大程度上依赖于投放的高度和速 度。为了获得更大的射程以避免载机遭到敌方防空系统的打击,高空、超声速和 防区外投放可能成为 SDB 攻击的重要特点。

2.4 SDB 装载平台

SDB 可装载于美国空军大多数型号飞机上,大大增加了作战飞机的载弹量。

2.5 美国 SDB 生产厂商与产量

根据美国国防部预算文件,过去 10 年,美国 SDB、JDAM 等低成本弹药采 购金额与 JASSM 巡航导弹、AMRAAM 空空导弹等高价值导弹基本相当,年采 购巅峰采购额也大体相当(含科研费)。

波音公司:波音公司是 SDB I 的主承包商,根据波音官网,波音从 2005 年 开始交付 SDB I,截至目前已经生产了超过 4 万枚 SDB,客户包括美国空军已经 其他国际客户。

雷神技术公司:雷神技术公司是 SDB II 的主承包商。目前美国空军和美国 海军正在 F-35 联合攻击战斗机上进行 SDB II 集成试验。

3 国内航空制导炸弹研制生产相关单位

我国航空制导炸弹虽然起步较晚,但技术已达到世界前列。相比于美国,我 国航空制导炸弹差距目前主要体现在炸弹类型和型号不够丰富,比如小尺寸炸弹 和无人机载炸弹也显得类型较少,且较为单一。

国内从事 SDB 相关业务的主要为国有院所单位包括兵器工业集团航弹院、 兵器装备集团湖南云箭、航空工业中国空空导弹研究院、航天飞腾等。

3.1 中国兵器工业集团航空弹药研究院

中国兵器工业集团航空弹药研究院有限公司简称航弹院,始建于 1952 年, 是我国第一家航空弹药科研生产单位,位于哈尔滨、天津宝坻、大庆安达三地。 2011 年 6 月 24 日,经中国兵器工业集团公司批准,并入中国兵器北方导航科技 集团公司。2015 年 9 月 24 日,兵器工业集团航空弹药研究院正式揭牌成立。 航弹院作为我国机载武器的“国家队”,致力于我军航空智能弹药、空面精 确打击弹药、航空制导炸弹、机载灵巧弹药、机载布撒武器、航空制导火箭弹等 装备的研制,打造科技引领、研产一体、国内领先、具有较强国际竞争力、与我 国国际地位相匹配的国家级航空弹药科研生产基地。

航空制导弹药系列:航弹研究院具备航空炸弹、航空制导炸弹、航空火箭弹 等系列航空弹药的研制生产能力及综合保障能力,这里是中国第一型空地制导武 器的诞生地,也是中国毁伤威力最大的非核弹药的摇篮,曾先后为空、海军研制 了 60 多个品种百余万枚各类航空弹药,目前国内市场占有率处于领先地位。 航空布撒武器系列:航弹研究院研制生产的航空布撒武器系列产品,具备中 远程防区外发射能力以及各类子弹药布撒能力,大幅提升载机平台生存能力,高 效打击敌高价值面目标,涉及的关键技术已被广泛用于各类空地武器中,达到了 国际先进水平。 航空智能武器系列:为迎接新型军事变革,引领前沿技术创新,推动航空弹 药智能化跨代发展,航弹研究院潜心布局、重点谋划,目前承担了 20 余项国家 重点预研项目,包含了体系、集群、高速、跨域、微小型等前沿领域。 外贸产品系列:航空弹药研究院积极并行拓展海外市场,研制出口了多型航 空炸弹、航空精确制导炸弹等外贸产品,在创造可观经济效益的同时,打击震慑 恐怖分子,促进维护世界和平。

根据北方导航公告,2020 年,航弹院实现营业收入 17.36 亿元、净利润 1.45 亿元;根据航弹院 2024 年工作会,2023 年航弹院经营指标再创历史新高,2024 年要决胜“百亿”攻坚,体现了公司在“十四五”期间营收的快速增长。

3.2 湖南云箭集团有限公司

湖南云箭集团有限公司隶属于中国兵器装备集团有限公司,是我国航空弹药 研制生产总体单位,长期致力于我军各类精确打击智能弹药和新域新质装备的研 制与生产,是我国国防科技工业和军队武器装备建设的中坚力量。 公司前身为 1890 年清末湖广总督张之洞创办的汉阳兵工厂,迄今已有 133 年历史,被誉为“湖南军工的摇篮”。根据 1979 年 3 月小平同志关于“解决国家 航弹独生子问题”的批示精神,工厂从此走上了航空弹药研制生产的历程,从最 早生产小口径枪弹到开发生产 30 毫米航空炮弹,从航空炮弹到普通航空炸弹, 再从普通航空炸弹到现在的精确制导航空炸弹和导弹战斗部,并承担了多项国家 重点工程。 主要产品:无人机制导弹药、精确制导弹药、先进面杀伤弹药 3 大板块,5— 100 公斤系列无人机制导弹药、1000 公斤等精确制导炸弹、500 公斤制导滑翔子 母炸弹等,具备精确打击、远程压制、高效毁伤等优势。

2020 年湖南云箭实现营业收入 18 亿元,同时制定了“十四五”规划:到 2025 年,实现利润总额 3 亿元以上,全员劳动生产率人均 50 万元以上,营业收入 50 亿元以上,其中特种产品达到 40 亿,增材制造、能源装备等先进制造装备达到 5 亿元以上,低成本 MEMS 导控产品、高性能服务器等新兴产业达到 5 亿元以 上。2021 年,公司营收超过 30 亿,盈利 1.7 亿元。2022 年实现营业收入 35 亿 元。2023 年规模、效益再创历史新高。

3.3 航空工业集团中国空空导弹研究院

中国空空导弹研究院,创建于 1961 年, 坐落于古都洛阳,隶属中国航空工业 集团有限公司,是国家专业从事空空导弹、发射装置、地面检测设备和机载光电 设备及其派生型产品研制及批量生产的基地,是我国国防科技工业重点研究院所。 主要航空制导炸弹相关产品: LS-6 50/100NLS 小型制导炸弹:高效、低成本的空面武器,通过 GPS/INS 组 合制导装置和激光末制导,配装 50kg 级/100kg 级航空炸弹可对地面固定及移动 目标实现精确打击,例如普通建筑物、非装甲车辆和人员等。具有察打一体、卫 星定位抗干扰等能力。 LS-6 250kg 制导滑翔炸弹:用于对地面固定目标的精确打击,例如机场、海 港、桥梁、指挥中心等。通过加装折叠翼和 GPS/INS 组合制导装置,将普通的航 空炸弹变为精确制导炸弹。具有全天候攻击、防区外打击、发射后不管、高效费 比、卫星定位抗干扰能力。

LS-6 增程制导滑翔炸弹:增程型,通过加装助推发动机具备了更远的射程, 用于对地面固定目标的精确打击。

3.4 航天飞腾

北京航天飞腾装备技术有限责任公司隶属于航天科技集团九院,是专业从事 智能精确制导武器系统研发、设计、生产和销售的法人实体单位,是中国航天科 技集团有限公司精确制导武器领域总体单位,是航天科技集团九院精确制导武器、 微系统产品总体研发机构和精确制导武器项目及微系统项目论证、新技术研发、 新产品孵化的平台。 多年来围绕低成本精确制导武器,不断完善精确制导武器型谱,形成了通用 化、模块化、系列化的“一弹多型”、“一型多用”精确制导武器发展体系,现已 拥有适用于有人机、无人机、地面、舰载等不同发射平台的精确制导武器产品二 十余型,远销国际市场。 飞腾公司拥有从总体、分系统到核心单机设计的完整专业体系,构建了精确 制导武器研发设计生产制造、总装总测、飞行试验、综合保障和售后服务等完整 的产业链。 2022 届珠海航展上展出的 FT-8 系列智能精导武器主要包含 FT-8B/C/D 三型 空地制导弹药,主要适装于无人机及无人直升机的精确制导弹药,采用 INS +激 光半主动、红外、可见光等多种制导模式,重量从 10 公斤到 45 公斤,主要用于打击坦克、装甲车和战术武器发射车等静止或移动目标,具有差异使用、高低搭 配、精度高、射程远、多用途等特点。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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