2024年低成本精确制导弹药产业趋势及投资价值分析
- 来源:中信建投证券
- 发布时间:2024/08/07
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低成本精确制导弹药产业趋势及投资价值分析。精确制导武器在现代战争中的使用占比持续提升,其中精确制导弹药兼具导弹的高精度、远射程优势和普通弹药的低成本优势,在现代战争中不可或缺。美军通过改造存量航空炸弹、火箭弹、无人机,发展了一系列的航空制导炸弹、远程制导火箭炮和巡飞弹等低成本精确制导武器,近年来采购金额及采购数量维持高位,并且在俄乌冲突、巴以冲突中发挥了关键作用。参考美军的发展情况,我国的武器列装、战略储备以及实战演练需求将共同推动低成本精确制导弹药的增长,带来相关产业的投资机会。一、低成本精确制导弹药行业增长大势所趋精确制导武器是采用精确制导技术的武器系统,具有命中精度高、杀伤威力大、可实施...
一、低成本精确制导弹药行业增长大势所趋
1.1 精确制导弹药兼具导弹的高精度、远射程优势和普通弹药的低成本优势
精确制导武器是采用精确制导技术的武器系统,具有命中精度高、杀伤威力大、可实施远程打击、效费比 高的特点。精确制导武器是一种既具备在复杂多变的背景环境中迅速识别出攻击目标的能力,同时又能通过精 确制导系统对该目标实施精准制导,实现定点攻击目标的武器系统。精确制导武器具备如下特征:(1)命中精 度高,在通常情况下,其直接击中概率在 50%以上,甚至可达 80%;(2)杀伤威力大,针对大多数目标,一枚 精确制导武器的杀伤效果等于 35 枚非精确制导武器;(3)射程较远,可在高命中率情况下实现远程打击。基于 以上特点,精确制导武器在现代战争中的应用十分广泛。 精确制导武器可大致分为精确制导导弹和精确制导弹药两类,精确制导弹药兼具导弹的高精度、远射程优 势和普通弹药的低成本优势。精确制导导弹借助自身动力装置进行推进,并且由制导系统实现全程的导航、制 导和控制,精度高、射程远、杀伤威力大,但成本高昂;精确制导弹药主要包括精确制导炸弹、炮弹、火箭弹 等,一般自身无动力装置,主要借助飞机、火炮等进行投掷,并不是全程制导,只是通过装备的寻的导引设备 和敏感器在飞行末段实现导引。与导弹相比,精确制导弹药一般无需动力装置,在相同装药量的条件下,可以 更低成本实现相同的杀伤效果,导弹的价格通常为百万甚至千万美元,而精确制导弹药的价格通常为数万或者 数十万美元;与非制导弹药相比,精确制导弹药射程远、命中精度高,因此效费比更高。

1.2 美军提出发展低成本精确制导弹药作为未来通用型弹药的主体
高技术现代战争带来巨额的经济消耗。1982 年英阿马岛战争,英阿双方战争费用达数十亿美元;1991 年海 湾战争耗费 610 亿美元,1999 年科索沃战争北约花费达 1000 亿美元;2003 年美国发动伊拉克战争,到 2011 年 其直接军费近 5000 亿美元,整个战争总花费超万亿美元。
现代战争中,精确制导武器发挥越来越重要的作用,其用量及其占比快速提升。第一次世界大战使用的均 为非制导武器,近代战争中,精确制导武器的使用比例快速提升,1991 年的海湾战争中,精确制导弹药只占所 投掷弹药总吨位的 8%-9%,但摧毁了伊拉克 75%的战略和战术目标 2011 年的利比亚战争中使用的几乎全部是 精确制导武器。俄军自 2022 年 2 月 24 日采取特别军事行动以来,不断使用精确制导弹药打击乌克兰境内高价 值目标,包括军用机场、通信枢纽、防空导弹阵地、雷达站、军火库和燃料库等,围绕“去军事化”的既定目 标,俄军通过精确打击行动,极大削弱了乌军的作战能力和军事实力。
高价值精确制导导弹和低成本精确制导弹药的搭配使用,能有效降低战争开支。随着攻防技术发展,巨大 的战争花费和代价使得全面战争爆发的可能性减小,更多的将是依托前沿基地、航母编队、隐身攻击飞行编队 针对重点区域开展的局部战争,以及采用网络战等新型作战形式。针对航母编队、隐身攻击飞行编队,以及一 些重点防护的重要前沿基地、防空系统等,需要采用各型高价值远程导弹精确打击;对于大量防护能力较弱的 前沿基地、临时补给基地、周边国家数量众多的低价值中小舰船等目标,采取大量低成本制导航空炸弹、少量 高价值空地导弹搭配实施精确打击则是高效费比战争的明智选择。 美军采购的弹药和导弹采购中,精确制导比例大幅提升。2024 年美国导弹与弹药采购预算从 2023 年的 247 亿美元提升到了 2024 年的 306 亿美元,主要的提升方向就是精确制导,其占总预算的比例从 8.9%提高至 9.7%。 其中,常规弹药从 2023 年的 52 亿美元小幅提升到了 56 亿美元,而战术精确制导导弹从 118 亿美元大幅提升到 了 171 亿美元。2025 年战术武器预算略微下降至 160 亿美元,导弹及弹药预算略微下降至 298 亿美元,仍维持 高位,或表明美军已进入新一轮的精确制导武器高投入周期。
美军提出发展低成本弹药作为未来通用型弹药的主体。为从地区冲突转型至未来的大国冲突,美军积极推 动弹药体系转型,以重构空地弹药体系平衡。2021 年,美军主要在以下几个方面进行了探讨:(1)美军需扩大 弹药储备规模。大国完备的防空体系将降低弹药的毁伤效率,因此需要储备更多弹药,以在大国冲突中能打击 10 万个以上的目标;(2)发展可由隐身战机投送的新型中程弹药,填补防区外弹药和临空直接攻击弹药空缺, 提升作战效费比。弹药可打击移动目标、深埋目标,且成本较低,可大规模生产、储备;(3)提出发展低成本 多域弹药作为未来通用型弹药的主体,用于打击大量常规目标,同时储备少数特种弹药,用于打击特定目标( 如 移动、加固深埋目标) ;(4)提出未来研发的新制导炸弹将提升通用性。新制导炸弹可适应各种部队架构及武器 平台,可连接到现有的杀伤链和/或未来的远程杀伤链。
二、美军典型精确制导弹药:以航空炸弹、远程火箭炮、巡飞弹为主
2.1 航空制导炸弹: JDAM 维持旺盛生命力,SDB 系列后来居上
航空制导炸弹是飞机挂载投放的无动力打击弹药,是现代高技术局部战争中使用数量最大的常规兵器之一, 具有高毁伤、远射程、高精度、低成本的优势。航空制导炸弹是由飞机投放、依靠制导装置自动导向的滑翔航 空炸弹。由于具有制导功能,制导炸弹的飞行轨迹不同于普通航空炸弹,而是类似于巡航导弹。相比导弹,航 空制导炸弹的结构简单,由于自身无动力系统加上隐身设计,隐蔽性优于一般导弹,战斗部装药量大,毁伤威 力强,在达到同样作战效果时,成本相比普通导弹更低,但射程和命中精度又远高于普通炸弹,具有较高的效 费比。 为普通航弹加装制导装置和滑翔翼是常用的航空制导炸弹制造方式。美军在 MK 系列普通航弹的基础上, 通过加装激光制导组件和滑翔翼发展成为“宝石路”激光制导炸弹,通过加装 INS/GPS 制导组件和滑翔翼发展 成为 JDAM 系列制导炸弹。早在俄乌冲突开始之前,俄罗斯就已经为航弹研制了“通用规划和修正套件”(滑翔 翼和控制系统),将其配装在 1962 年生产的 M-62 型航弹上。俄乌冲突中,俄罗斯正在改装 FAB-1500 和 FAB3000 使其成为航空制导炸弹。配装“通用规划和修正套件”后,航空炸弹在几千米高空被投射后,速度达 900~ 1000 千米/时,滑翔 60~70 千米的距离,变为打击精度在 5 米内的高精度弹药。而普通炸弹的投射范围通常为几十米, 需要投射 20~25 枚普通炸弹摧毁的目标,使用配装“通用规划和修正套件”的炸弹仅需 1~2 枚,显著提高了航 空兵作战效能,有助于与地面部队联合作战取得成功。
不同类型的航空制导炸弹可以满足不同作战需求。内埋制导炸弹能满足战机平台的隐身需求,小型化制导 炸弹能满足多目标打击能力,增程制导炸弹可以实现防区外发射,侵彻制导炸弹用于打击深埋地下目标,制导 炸弹可以与各种平台、各种武器均衡搭配、协同使用,从而提高目标打击能力,实现高效作战。 近代局部战争中航空弹药的用量占比持续提高,其中制导炸弹的用量占比迅速提升。在越南战争之前,美 国海军舰载机搭载的以非制导普通航弹为主,在 1991 年的海湾战争中,美军首次使用“宝石路”激光制导炸 弹,主宰了对战场、机场、指挥控制和领导机关目标、桥梁和铁路的攻击,美军使用了 15500 枚制导炸弹,精 确摧毁了伊拉克巴格达市中心电报大楼等重要战略目标以及各种战术目标在攻击伊拉克的地面目标中,虽然精 确制导炸弹数量在总弹药数量中占比只有 6.8%(另一统计口径为 8%),但是摧毁的目标却在摧毁目标总数中占 比高达 50%。越战期间,美军的激光制导炸弹宝石路和电视制导炸弹白星眼在战争中大显身手,尤其是战争后 期,随着宝石路Ⅱ制导炸弹的成功研制,美军共投掷该型号弹药共计 25000 余枚,摧毁重要军事目标及桥梁、 电站等 1800 多个。阿富汗战争和伊拉克战争中,制导炸弹在打击各类地面和地下深层目标中也发挥了重要作用, 分别使用了 6700 枚和 19948 枚制导炸弹。
俄乌冲突中,航空制导炸弹助力俄军夺取阶段性胜利。俄军在掌控部分战场制空权后,使用 KAB-20、KAB50、 KAB-500、 K08BE、 FAB-3000 等制导或非制导炸弹对地面目标进行打击。俄军多次出动战机携带 2 t 以 上重型航空炸弹对亚速钢铁厂进行覆盖式打击,产生了极大破坏与震慑。俄军在乌克兰战场上打击地下弹药库、 指挥中心、部队驻地和重要建筑等坚固目标时,使用 500 kg 级中型卫星制导滑翔增程炸弹进行防区外投掷,多 次引发乌克兰东部战场的大威力爆炸。“前哨-R”中型察打一体无人机挂载 KAB-20S 卫星制导炸弹提前发现并 打击隐蔽战术小组,动态破除营建制指挥战法,实现 100 kg 级以下轻型航空炸弹对目标的高精度打击。俄罗斯 改装后的 FAB-1500 航空炸弹部署在乌克兰战场,在攻克阿夫杰耶夫卡时发挥了巨大作用。俄罗斯军事专家认 为,2023 年秋季和 2024 年冬季俄军的阶段性胜利与该弹的部署相关。FAB-1500 航弹的产量将在 2024 年翻一 番,2024 年,俄罗斯国防部下令恢复生产 FAB-3000 航弹,并为该炸弹研制“通用规划和修正套件”。
巴以冲突中,以色列已投放约 5 万枚航空炸弹。以军装备有“宝石路”系列激光制导炸弹、“杰达姆”系列 卫星制导炸弹、SDB 小直径制导炸弹等,在巴以冲突初期,以军主要动用精确制导炸弹摧毁加沙建筑和地下隧 道。但以军此后发布的照片显示,以军战斗机开始越来越多地挂载老式非制导重磅炸弹执行轰炸任务。美国“动 力”网站称,仅 5 天内以军战机就向加沙目标投掷了超过 6000 枚炸弹,其中包括大量无制导 M117 通用航空 炸弹。美国希望,通过向以色列运送 250 磅的小型炸弹,阻止以军使用会造成可怕附带伤害的大型弹药。截至 2024 年 6 月 25 日,以色列向加沙地区投放了约 5 万枚航空炸弹。 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,航空制导弹药以其 成本低、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。 低成本制导炸弹同高价值导弹一样在美军空地作战中占据重要地位。高低搭配、均衡协调的航空制导弹药体系 的使用才是打赢一场高效费比的高技术战争的关键,航空制导炸弹在未来战争中大有可为。 美国是航空制导炸弹的引领者,美军航空制导炸弹主要包括宝石路、GBU-15、JDAM、JSOW、MOAB、 SDB 和无人机载几大系列,其中宝石路、JDAM 的型号数最多,累计产量最多,现阶段的新型号发展重点在 SDB 系列和无人机载系列。
现阶段,美军舰载机装备的精确制导炸弹有宝石路激光制导炸弹、联合防区外武器(JSOW)、联合直接攻 击武器(JDAM)系列、子母炸弹以及小直径系列炸弹(SDB)。
2.1.1 Mk80 系列非制导炸弹
Mk80 系列是低阻力、通用非制导航空炸弹,从 113kg 的 Mk81 到 907kg 的 Mk84 不等,广泛装备于美国陆 海空三军。越南战争后,Mk81 就很少被使用了,Mk82 含有 89kg 高爆炸药,早期的非制导版本命中率仅为 5.5%, 自 1950 年代以来,Mk82 航空炸弹一直被美国军方和其他各个国家使用,并在越南战争期间在东南亚广泛部署。 Mk82 在最近的冲突中仍被使用。
2.1.2 宝石路系列激光制导炸弹
美国的 Paveway(宝石路)系列激光制导炸弹是在 Mk 80 系列标准炸弹上加装激光制导系统和弹翼而成 的精确制导武器,可以从有限的防区外投放,攻击各种地面和水面目标,是世界上生产数量最多的系列精确制 导炸弹。通过对宝石路Ⅰ激光制导炸弹进行改造,已发展出Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ系列多个型号。主要包括 250 kg 的 GBU12 爆破弹、500 kg 的 GBU-16 爆破弹、1000 kg 的 GBU-10 爆破弹和 GBU-24 侵彻弹等。 1) 宝石路Ⅰ。采用激光制导的方式,命中精度 3m,适用于中高空、近距攻击,有 GBU-10A/B、GBU-11A/B 和 GBU-12A/B 型号。 2) 宝石路Ⅱ。采用激光制导的方式,命中精度为 1~2m,适用于中低空、近中距攻击,有 GBU-10B/C/ D、 GBU-12B/C、GBU-16B、GBU-17B 以及供英国空军使用的 Mk13、Mk18 等型号。 3) 宝石路Ⅲ。采用 GPS/INS 和激光复合制导的方式,命中精度为 1m,射程超过 10km,适用于低空、远 距、防区外攻击,有 GBU-22/B、GBU-24B、GBU-27B、GBU-28 等型号。 4) 宝石路Ⅳ。采用 GPS/INS 和激光复合制导方式,具有抗欺骗抗干扰的能力,加装远射或钻石背弹翼, 打击距离大幅度提高,目前只服役于英国和沙特阿拉伯。 宝石路炸弹的基本结构由头部的制导舱、中部的战斗部和尾部的稳定尾翼组成,炸弹使用通用的激光半主 动制导系统,系列中不同炸弹的舵和弹翼不同,以适应特定尺寸炸弹的需要。
宝石路通过加装 GPS/INS 制导模块成为增强型宝石路。宝石路Ⅲ和宝石路Ⅳ采用了 GPS / INS 和激光复合 制导方式,为增强型宝石路(EGBU)。2001 年起新开发的宝石路 8 个型号中,7 个为增强型宝石路,表明单一 激光制导的宝石路基本已不再开发,后续基本只开发功能更加完美的多模复合制导增强型宝石路。雷神公司生 产的 GBU-49 结合了 GBU-12 的激光导引头和 GBU-38 的 GPS/INS 制导模块,GPS/INS 制导的 CEP 可达到 10m, 激光制导的 CEP 可达到 4m。
2.1.3 JDAM(杰达姆)联合直接攻击弹药
JDAM通过对各种不同型号的美制 Mk 系列普通炸弹加装导航系统,进行制导化改造,并采用模块化设计, 形成了具有全球定位系统的制导炸弹系列。JDAM 是美国空军/海军的联合项目,由空军主导,旨在升级现有的 通用炸弹库存,将其与 GPS/INS 制导套件集成。JDAM 由波音公司于 20 世纪 90 年代中期研制而成,是由各型 Mk 系列普通航弹加装 GPS/INS 制导装置形成的,Mk 系列普通炸弹主要有 Mk80、Mk81、Mk82、Mk83、M k84 及钻地弹头 BLU-109、BLU-110 等。通过制导化改造后,形成通用爆破型 GBU-29/30,专用侵彻型 GBU-31/32/37B 及 GBU-38 制导炸弹系列,CEP 为 13 m。JDAM 为作战人员提供了近精确武器投放、低成本转换制导套件、全 天候昼夜工作、简化的飞机集成、可打击多目标、驾驶舱可选择目标、发射后不管等特点。
JDAM 由战斗部、制导控制尾部装置等部分组成,尾部装置由制导控制部件( GCU) 、炸弹尾锥体整流罩、 尾翼控制舵机、尾翼和电缆组件等构成。尾部装置采用模块化设计,作为通用模块与不同的战斗部连接,形成 了不同型号的 JDAM 制导炸弹。
JDAM可装备于各种飞机,包括 B-52H、B-2A、B-1B、F-16、F/A-18、F-15e、AV-8B、A-10C、F-22a 等, 与 MQ-9 和 F-35 的集成正在进行中等。GBU-38 是 JDAM 中装备最广泛的型号之一,一架 B-2 轰炸机可投放 80 枚 GBU-38,饱和攻击能力强,最大射程可达 24km。 JDAM系列仍在持续改型扩充中,JDAM的改进包括增加低成本激光导引头、附加战斗部、可编程数据链、 加装增程弹翼组件。2007 年起的 3 个 JDAM 新型号中有两个属于激光+GPS/INS 复合制导(LJDAM),CEP 可 达 3m。GBU-54 是在现有 227 kg 级 GBU-38 卫星制导炸弹的基础上加装了 DSU-38 激光传感器,用于打击移动 目标和海上目标等,2008 年底,美国海军接收了首批 GBU-54,装备于 F/A-18A+、F/A-18C/D、F/A-18E/F 及 AV-8B 战斗机上。2010 年,波音公司成功完成了 Mk 84 激光 JDAM 首次挂飞试验。2015 年,波音公司与澳 大利亚空军合作研制了 225 kg 增程型 JDAM 并成功进行了挂飞试验,通过增加滑翔弹翼使得射程达到 64km。 目前,正在研发动力型联合直接攻击弹药。该弹战斗部质量 227 kg,射程大幅提高,研制成功后可作为低成本 空地导弹,提高美军在强对抗环境下的防区外对陆打击能力。目前 JDAM 正在 MQ-9 和其它飞机上开展集成工 作。

2.1.4 SDB 系列小直径炸弹
美国空军为提升新一代战斗机 F-22、F-35 以及无人机的载弹量,提升单次打击目标数量,同时最大限度 地降低附带毁伤,减少飞机出动架次,增大载弹量,急需研制一种小尺寸的精确制导炸弹,小直径炸弹(SDB) 应运而生。武器小型化可以满足新型作战飞机内埋隐身和无人机大陆纵深密集挂载的需求,SDB 作为一种使用 灵活、价格低廉、杀伤威力大的攻击弹药,实现了“小弹体”与“大威力”的有效结合,具备精确打击固定和移 动目标的能力,能够挂载到 F-22 和 F-35 等隐身战机的内置弹舱,极大拓展了该弹的作战灵活性,将成为美军 未来主要装备的对地攻击弹药之一。目前 SDB 系列炸弹已发展到第三代。
(1)SDB Ⅰ(GBU-39/B)
SDB Ⅰ(GBU-39/B)为美国空军的项目,旨在增加飞机每次出击的杀伤数量。SDB Ⅰ由波音公司研制的抗干 扰差分全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)制导装置、多用途侵彻杀爆战斗部、格栅式尾部控制装置和可变几 何形状钻石背增程组件等部分组成。弹体长度 1.8m,宽度 190.5mm,高为 197mm,战斗部直径为 152.4mm。
SDB Ⅰ具有很强的侵彻能力,可打击大型的地下坚固目标。GBU-28 重型钻地弹主要用于打击大型的地下坚 固目标,只有 F-15E 和 B-2 等少数作战平台能够挂载。SDB 是对 GBU-28 的重要补充,以 GBU-39/B 为例,战 斗部为高碳钢材质,内置至少 22.7kg 的高爆炸药,配备空爆、触发或延期引信; GBU-39/B 的一个突出特点是 使用了“最佳引导”,这种设计可以使弹体以最佳角度侵入目标表面( 达到攻击角度与速度切线垂直) ,实现对 目标侵彻效果的最大化,能够穿透 1.8m 深的钢筋混凝土结构,与 874kg 的 BLU-109 钻地弹侵彻能力相当。
一套 SDB Ⅰ系统包括 4 枚 GBU-39 型 SDB、一具可挂载 4 枚炸弹的 BRU-61 气动挂架、任务规划系统和后 勤支援系统。全套装备重 664kg、长 3.6m、宽 0.4m、高 0.4m,由任务规划系统安排各枚炸弹的攻击目标。
SDB Ⅰ可使现在和未来战斗机/轰炸机单架次挂载数量增加 4-9 倍,飞机出动架次减少一半。SDB Ⅰ可装备于 F-15E、F-22A、F-16C/D、F-35A、B-1、 A-10、 B-52、 B-21, MQ-9、AC-130W/J 等飞机平台,采用 BRU61/B 型气动挂架,F-15E 战斗机可携带 12 枚 GBU-39/B,F-22 隐身战斗机可携带 8 枚,B-2 隐身轰炸机可携带 216 枚。GBU-39/B 具有一次投放打击多个目标的能力,2003 年 9 月,美国空军的一架 B-2A 隐身战略轰炸机在 尤他州试验靶场进行的试验中,一次投放 80 枚 GBU-39/B,攻击了长度 1609m 的小型模拟机场,每颗炸弹单独 编程,各自攻击不同的预定目标,平均圆概率偏差小于 3.05m,许多炸弹还直接命中了目标。
GBU-39/B 有两个典型改型,分别可实现低附带损伤以及激光复合制导。GBU-39A/B 是 GBU-39/B 的低附 加伤害改型,弹头采用碳纤维外壳,内含特制钨钢金属粉末和炸药(HMX 或 RDX),并把原本破片飞行距离可达 600m远的高碳钢弹头外壳改为复合材料,采用复合材料减轻的重量全部用来增加炸药,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,杀伤威力更大;复合材料在爆炸后会破裂成伤害较小的小 碎片,根据美国空军公布的资料显示,高密度惰性金属弹头的杀伤半径仅为 2 m,对于目标之外的区域不会造成 附带损伤。GBU-39B/B 加装了激光导引头,进一步提高了制导精度。
(2)SDB Ⅱ(GBU-53/B)
第二代小直径炸弹 SDB Ⅱ(GBU-53/B)是由美国空军和海军联合研发的以空军作为主导的项目,主要为了 实现精确打击固定和移动类目标而研制。GBU-53/B 型 SDB 长 1.76m、翼展 1.68m、弹径 150~180mm,重 93kg, 最大射程 110km,尺寸与 GBU-39 型 SDB 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,里面安装了卡塞格林光学结构导引头,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。SDB Ⅱ具有雷达、红外和半主动激 光三模复合导引头、双向数据链,命中精度可达 1 m,能够在全天候条件下昼夜打击固定目标和移动目标。该 型炸弹的战斗部重约 48 kg,在爆炸过程中能够产生金属射流,不仅有效提升了碎片杀伤效果,同时由于采用新 型复合材料壳体和聚能毁伤技术,爆炸时产生的碎片为纤维碎片,杀伤半径仅为 2m,大幅降低了附带损伤。
SDB Ⅱ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 GP S 和“武 器数据链结构”(WDLA)的信号。值得一提的是 GBU-53/B 型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/B 一样,GBU-53/B 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。
三模导引头和弹载数据链是 SDB Ⅱ的最大特点。SDB Ⅱ加装三模导引头(半主动激光制导/红外/毫米波)可 实现制导模式自由切换,三模导引头综合了激光制导的高打击精度、红外成像便于目标识别以及毫米波传感器 的穿透性和对移动目标跟踪能力强的特点,使得 SDB Ⅱ可以全天候、高精度打击;采用自动瞄准识别系统和双 路数据链路传输系统可实现目标重新定位和重新瞄准,并能在打击目标瞬间传输毁伤评估信息;加装抗阻塞式 全球定位系统,用以提高武器抗干扰性能,上述技术改进使得该型弹具有极高的命中精度。 SDB Ⅱ的弹载数据链使其可以与飞行员及地面引导员实现互联互通。数据链安装于弹体后部,采用的是柯 林斯公司 TacNet 弹载数据链组件。弹载数据链使 SDBⅡ成为网络化武器,极大丰富了战斗机对地攻击使用模式。 通过 TacNet 弹载数据链组件,炸弹在投放后飞行过程中,对目标信息进行实时更新、实现发射后再瞄准、集群 攻击时多目标在线装定。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。
SDB Ⅱ具有 3 种典型攻击模式,包括:①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机动目标;②协同攻击,炸弹通过数据链获取来自其他飞机或地面人员的目标 数据,对目标进行攻击;③实时攻击,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。 SDB Ⅱ可装备于 F-15E、F-22、F-16、F-35A、B-2、A-10、MQ-9、B-1、B-52、AC-130、F/A-18E/F 等作 战平台,兼容 BRU-61 气动挂架。 SDB Ⅱ的主承包商是雷神公司,2015 年开始交付,2022 年 4 月进入全速生产阶段。2022 年 1 月,由于空 军对 SDB II 库存目标的提高,MDA 批准美军将采购数量从 17000(12000 空军+5000 海军)增加到 26610(21610 空军+5000 海军),2024 年,海军将采购数量进一步上调至 7500 枚。目前已授予第十批合同,累计数量近 9000 枚。 美国大量对外出口 SDB II。根据美国国防安全合作局,美国已向澳大利亚、德国、意大利、挪威、比利时、 芬兰、瑞士等国家出口 SDB II。
(3)SDB Ⅲ
SDB Ⅲ在前两代基础上增加了动力装置,如小型喷气式发动机,升级为一种巡航弹药,可在大区域范围内 自动进行目标搜索识别和定位攻击,目前仍在研发过程中。
2.1.5 其它航空制导炸弹
(1)GBU-15 系列电光制导炸弹
GBU-15 是在 MK84 或 BLU-109/B 非制导炸弹前端安装传统的电视摄像机或红外摄像机,通过直接打击或间接打击方式来攻击目标的制导炸弹。1999 年,部分 GBU-15 通过加装火箭发动机后,改进成为 AGM- 130 导 弹,AGM-130 后来演化为 JSOW 航空炸弹。美国从 2000 年开始对原来的 GBU-15 系列升级改造,在电光制导 的基础上加装 GPS/INS 模块进行复合成为 EGBU-15 系列,提高了打击精度,并具备全天候的特点。
(2)JSOW 联合防区外武器
JSOW 是 1986 年美国海军授权雷神公司研制的防区外发射空地系列武器,滑翔距离可达 22~74km,CEP 为 3m,具有防区外发射和发射后不管的精确打击能力,共有空军型(AGM-154A)、反装甲型(AGM-154B)和 海军型(AGM-154C)三个型号。其中 A、B 型为子母式战斗部,均采用 GPS/INS 制导方式,A 型内装 BLU-97 综合效应小炸弹,主要用于攻击面目标;B 型内装 6 颗传感器引爆小弹(SFW)BLU-108/B,主要用于攻击坦克、 装甲等坚固目标,AGM-154C 采用惯性制导、GPS 中制导和红外末制导,配用串联侵彻战斗部,用于攻击水面 目标和固定硬目标。此后,美国海军和雷神公司又在此基础上进行了改进,研发了 AGM-154C-1,加装了 TacNet1. 5 双波段打击通用武器数据链。AGM-154C-1 能够接入美国海军和空军的无线电系统,在发射后可重新选择打击 目标。
(3)MOAB 系列战略威慑炸弹
炸弹之母和炸弹之祖各有 1 个型号,MOAB 系列这两个型号,是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,所以型号只有各 1 个。
(4)无人机载炸弹
现今,无人机在军事领域占据着不可忽略的地位,由于其具备减少人员伤亡、成本低、反应能力快等优点, 越来越多国家开始研发无人机挂载弹药。微小型制导炸弹凭借其质量小、性价比高且能精确打击目标的优势, 是无人机挂载弹药的优先选择。如图 5 所示,目前美国已经研发的微小型炸弹有:GPS/INS+激光半主动制导的 Pyros“圣火”小型战术弹药、激光半主动制导的 ShadowHawk“影子鹰”炸弹、GPS/INS+激光半主动制导的 Hatchet “短柄斧”制导炸弹和激光半主动制导的“蝰蛇打击”制导炸弹,能挂载多型无人机平台,主要打击轻型车辆 和敌方人员,命中精度小于 1m。
2.1.6 美军典型航空制导炸弹合同及采购情况分析
从合同金额来看,当前美军采购的主力型号为 JDAM 以及 SDB。JDAM 系列航空制导炸弹仍具有旺盛的 生命力,SDB Ⅱ接棒 SDB Ⅰ,展现强劲的增长势头。JDAM 炸弹 2018 年合同金额达到峰值 20 亿美元,随后出 现下降,但仍维持每年 7 亿美元左右的高水平,2023 年达到 8.4 亿美元。SDB Ⅰ的合同金额于 2011 年达到峰值, 超过 4 亿美元,随后出现明显下降,雷神公司 2015 年开始交付 SDB Ⅱ,SDB Ⅰ的合同金额进一步出现下降,S DB Ⅱ合同金额开始快速爬坡,2023 年达到 7.16 亿美元,截至 2024 年 7 月 31 日,新合同的金额已达到 6.68 亿美 元,展现强劲的增长势头。

从 JDAM 的采购情况来看,空军贡献绝大部分的 JDAM 采购,均价主要受到规模效应以及加装不同增强 导引配件的影响呈现波动。2014 年空军开始采购 JDAM,采购的形式为尾部制导组件,单价约为 2 万美元,2018 年海军开始采购 JDAM,单价与空军接近,采购金额和采购数量于 2018 年达到峰值,分别达到 11.49 亿美元和 42864 个。随后采购数量开始快速下滑,随着规模效应的减弱以及部分 JDAM 开始装备单价约 1.3 万美元的激 光导引头,JDAM 的均价呈上升趋势,2023 年采购金额为 3.29 亿美元,采购数量为 7275 枚,均价为 4. 52 万美 元。2024 年美军开始采购带有增强 GPS 组件(抗干扰能力更强)的 JDAM,带有增强型 GPS 的尾翼单价提高 到 5.5 万美元左右,激光制导配件维持 1.5 万美元,带动 JDAM 均价进一步提升,2024 年空军计划采购的 1772 枚 JDAM 炸弹中 600 枚为激光增强的 LJDAM,2025 年的 1500 枚采购计划中也有 125 枚为 LJDAM。2024-2029 年 JDAM的年采购金额预计维持 2 亿美元左右,年采购数量维持 3000 枚左右,均价缓慢提升到接近 7 万美元。
从 SDB Ⅰ的采购情况来看,只有空军采购 SDB Ⅰ,2018 年为 SDB Ⅰ的采购峰值,采购金额为 3.98 亿美元, 采购数量为 7471 枚,2019 年 SDB Ⅱ开始批量交付后,SDB Ⅰ的采购出现下滑,2021-2023 年采购金额维持 5000 万美元左右,2023 年采购金额为 5270 万美元,采购数量为 740。2024-2027 年采购额预计维持四千多万美元的 水平,采购数量维持 500 枚以上,2028、2029 年采购金额及采购数量将有所回升,分别达到 8500 万元左右和 1160 枚/年。从价格来看,SDB Ⅰ价格波动较大,主要受到规模效应、各种改型(减小附带损伤型和激光制导型) 的影响,2023 年均价为 7.12 万美元,预计未来维持 7 万美元-8 万美元的水平。
从 SDB Ⅱ的采购情况来看,2018 年海军开始采购 SDB Ⅱ,但整体来看,空军对于 SDB Ⅱ的采购占据主导地 位。2023 年 SDB Ⅱ的采购金额和采购数量创新高,分别达到 4.39 亿美元和 1981 枚,预计 2024 年和 2025 年的采购维持高位,2025 年及以后采购的 SDB Ⅱ将配备增强型 GPS 接收器,2026 年-2029 年的采购有所放缓,维 持 1.5 亿美元左右的采购金额和 600 枚左右的采购数量。从价格来看,2015-2023 年均价不到 30 万美元,2024 年和 2025 年服务支持费用较高,导致均价超过 30 万美元,2026 年-2029 年,空军 SDB Ⅱ均价维持 22.5 万美元 左右,海军 SDB Ⅱ维持 25 万美元左右,总体均价维持 24 万美元左右。
从需求来看,1)JDAM 的历史采购数量远高于 SDB 系列,美军计划一共采购 47 万枚 JDAM,其中空军 35 万枚,截至 2023 年底空军已采购约 34 万枚,2024 年及之后空军仍需采购近 1 万枚 JDAM,每年约采购 1500 枚。JDAM 因只需采购制导组件,采购成本低于 SDB 系列,增强型 GPS 以及激光制导模块的存在使得未来的 JDAM 综合均价达到近 7 万美元。2)美国空军对于 SDB Ⅰ及其改型仍有采购需求,共计划采购 43655 枚,截至 2023 年底空军已采购约 3.9 万枚,2024 年及之后空军仍需采购近 5000 枚,年采购数量在 500~1200 之间。因改 型增加了复合材料壳体或激光导引头,测试及服务费用较高,综合均价上升到 7~8 万美元左右。3)美国空军计 划采购 20334 枚 SDB Ⅱ,截至 2023 年底已采购 4510 枚,2024 年及之后仍需采购 15824 枚,海军计划采购 7500枚 SDB Ⅱ,截至 2023 年底已采购 2069 枚,2024 年及之后仍需采购 5431 枚,合计还需采购超过 2 万枚 SDB Ⅱ, 发展空间巨大。SDB Ⅱ的均价在 2024、2025 年超过 30 万美元,主要是支持服务费用较高,未来将降回 20~ 25 万 美元的区间。从供给来看,2025 年,JDAM 的最低产能为 1500 枚,最大产能为 25000 枚;SDB Ⅰ的最低产能为 750 枚,最大产能为 10000 枚;SDB Ⅱ的最低产能为 868 枚,最大产能为 2100 枚。产能充足,有能力满足需求。
2.2 远程制导火箭炮:平台通用型好,在陆军远程突击作战中发挥重要作用
2.2.1 美军典型远火装备包括 M270、M142(海马斯)发射系统和 GMLRS 制导弹药
远程火箭炮武器系统作为陆军进行远程突击作战的新型武器,可有效填补身管火炮与战术导弹间的射程空 白。远射程的重型模块化火箭炮有射程远、火力覆盖范围广、打击精度高、平台通用性好等特点,主要用于远 距离火力压制和摧毁,既可对作战地域实施全纵深火力打击,也可与海军、空军、火箭军协同完成联合火力打 击任务。作为新时期陆军武器“战争之神”,能够实现“精打要害、破击体系”的作战要求,已经成为陆军部队 捍卫国家主权安全和发展利益,遂行联合火力打击作战任务的“杀手锏”武器。 美军远程火箭炮发射系统主要包括 M270 系列和 M142 系列(海马斯)。M270 是人类历史上第一型共架模块化设计的重型火箭炮系统,有 2 个弹舱,各容纳 6 枚 227mm 火箭弹,M142“海马斯”火箭炮由 M270 衍生 而来,虽然只有一个容量为 6 枚的弹舱,但是具备更高的战术、战略机动性,可由 C-130、C-17 运输机部署到 战场,打击完成后凭借高机动性迅速撤离战场。
制导多管火箭发射系统(GMLRS)是当前美军最典型的精确制导火箭炮,是一种全天候、精确打击的火箭弹。 GMLRS 火箭弹在利用增程型 MLRS 火箭弹各组件的基础上,通过配备制导与控制组件,将多管火箭炮的无控 火箭弹转化为制导火箭弹,并配备新型发动机,从而提高射程和精度。
与基本型 MLRS 火箭弹相比,GMLRS 火箭弹有以下优点:①重新设计了火箭发动机,使火箭弹的最大射 程提高到 60km 以上;②提高了精度,精度达到米级;③提高了对目标的毁伤效率,摧毁一个典型目标的用弹量 减少 80%;④缩短任务时间;⑤减少附带毁伤;⑥采用模块化设计,以便于今后的发展。
GMLRS 包括 XM31 式整体战斗部制导火箭弹和 XM30 式双用途改进型常规弹药子母战斗部制导火箭弹两 种类型。其中,XM31 采用 GPS/INS 制导,CEP 可达 3m,可通过 M-270A1 和高机动火箭炮系统(HIMA RS )发 射,最大射程 70km。XM30 制导火箭弹采用子母式战斗部,携载 404 枚双用途改进型常规弹药( DPICM)子弹, 是一种以打击面目标为主的精确制导火箭弹,主要打击对于 XM31 制导火箭弹来说过大的目标群或无法精确定 位的目标。目前正在发展增程型 GMLRS,预计使得当前火箭炮的射程增加约一倍。 M270/M142 发射车除了可发射 GMLRS 火箭弹以外,还可以发射 ATACMS 系列导弹以及 PrSM导弹,以 打击更远距离的目标。ATACMS 采用 M270 和 M142 多管火箭炮作为发射装置,一个弹舱可容纳一枚导弹, ATACMS 是美国陆军现役唯一一型战术弹道导弹,曾在海湾战争、阿富汗战争和伊拉克战争中取得良好战果。 该弹 2007 年停产,共生产了 2900 余枚,目前库存约 1000 枚,洛马公司将 ATACMS 的升级替代品称为精确打 击导弹(PrSM),可打击 400km 以外的目标。
现代大规模地面战争中,炮兵仍是决定战场胜负的“战争之王”。海湾战争中,美军只调动了少量 M270 火 箭炮系统投入战场(189 部发射车),但在 100 小时的地面作战中,这些数量不多的模块化火箭炮却不仅仅发射 了 10000 枚火箭弹,用 600 万枚 M77 双用途子弹药在伊拉克军队头顶上下了一场毁天灭地的“钢雨”,而且还 打出了 32 枚 ATACMS,用以攻击伊拉克的地空导弹阵地、勤务中心以及其它高价值目标。在伊拉克和阿富汗战 场上,XM31 制导火箭弹使美军的弹药需求量有效减少了 80%,其可靠性达到了 98%。俄乌冲突中,乌克兰将 海马斯火箭炮系统部署在远离前线的安全区域,并利用无人机、侦察卫星等手段,对俄军目标进行侦察定位。 一旦发现目标,海马斯火箭炮系统就会迅速进入发射阵地,对目标实施精确打击,然后迅速撤离,整个过程通 常只持续几分钟,使得俄军难以反制。
2.2.2 美国陆军对于远程火箭炮系统的采购情况
从 GMLRS 的合同情况来看,近年来合同金额迅速增长,2023 年达到近 60 亿美元,截至 2024 年 7 月 31日,合同金额已经达到 17.64 亿美元。

GMLRS 已成为美国陆军采购金额最大的精确制导武器,预计未来几年美军对 GMLRS 的采购金额维持 13 亿美元左右/年,采购数量为 5000~6000 枚/年,均价在 20 万美元/枚左右波动。截至 2022 年底,美军已采购超 过 6 万枚 GMLRS 火箭弹。2023 年 GMLRS 的采购金额为 21.70 亿美元,高于预计的 13.12 亿美元,是因为 2023 年的采购金额包含了对乌克兰提供的 13.90 亿美元 GMLRS 火箭弹,同时也使得 2023 年的采购均价出现失真。 美军计划 2024 年用 8.86 亿美元采购 5016 枚 GMLRS 火箭弹,其中包括 4896 枚标准替代弹头型和 120 枚增程 型;2025 年用 12.24 亿美元采购 6408 枚 GMLRS 火箭弹,其中包括 3000 枚标准型单一弹头、2874 枚标准替代 弹头型和 510 枚增程型。从单价来看,GMLRS 的均价受基本型和改型占比影响较大,近年来均价呈上升趋势, 未来几年在 20 万美元/枚左右波动。
从海马斯发射系统的情况来看,由于俄乌冲突的影响,2022 年及 2023 年海马斯的采购金额出现激增,分 别达到 6 亿美元和 6.72 亿美元。陆军计划共采购 649 台,截至 2023 年已采购 561 台,2024 年计划采购 28 台, 预计 2025 年后采购金额将维持 1 亿美元左右,采购数量处于 10~14 台的区间,采购均价不到 800 万美元。
2.3 巡飞弹:小型巡飞弹“弹簧刀”系列是重要发展型号
巡飞弹是弹药技术与无人机技术有机结合的产物,可实现空中侦察与警戒、目标指示、通信与中继、精确 打击、毁伤评估等作战任务,成为未来空地弹药领域的一个重要发展趋势。巡飞弹有许多优越之处。与无人机 相比,它可以像常规弹药一样,由多种武器平台发射或投放,突防能力强,利用发射初期的弹道飞行或母弹的 高速飞行,可以快速进入目标区,被拦截和摧毁的概率大大低于无人机系统;与常规弹药相比,它多出一个“巡 飞弹道”,留空时间长、作用范围大,可发现并攻击隐蔽的时间敏感目标;与巡航导弹相比,它成本低、效费比 高、尺寸小、雷达截面积小、隐身能力较强。
巡飞弹由战斗部、制导装置、推进系统、控制装置、稳定装置等组成。
巡飞弹的投放方式有两种:管式发射和子弹药形式投放。1)管式发射型巡飞弹用现役火炮、火箭发射架或 储运发一体的发射装置发射,经一段弹道飞行,在预定弹道点实现“弹机”转换,启动飞行动力系统,以类无 人机形态飞行,执行预定作战任务;2)子弹药投放型巡飞弹在飞行初期由母弹携带,到达预定开舱点被母弹抛 出,“弹机”转换完成后,子弹药型巡飞弹以自身携带动力和预定航迹飞行,完成指定任务。 在实际作战中,巡飞弹可用于实施情报侦察监视、对地进行精准打击、压制防控防御系统以及引导火炮校 射打击。
美军在巡飞弹领域处于世界领先地位,并已经研发了基于不同平台的巡飞弹,主要弹种型号有:快看 (Quicklook)巡飞弹、拉姆(LAM)巡飞弹、前沿空中支援弹药(FASM)、(LOCAAS)自主弹药攻击系统、炮射广域侦 察弹(WASP)、主宰者(Dominator)巡飞弹、低成本持续区域控制(LOCPAD)小型弹药等。
“弹簧刀”是美军具有代表性的巡飞弹武器,现已发展成一个系列,主要包括“弹簧刀-300”和“弹簧刀600”两种型号,以及“弹簧刀 -300”巡飞弹的非武装改型“黑翼”巡飞弹。“弹簧刀-300”可在海、陆、空平 台上快速部署,被认为是用于对抗超视距目标的一种理想的巡飞弹。“弹簧刀-300”于 2011 年开始服役,目前由美国陆军和海军陆战队使用,并且已经用于阿富汗战争、伊拉克战争。主要用于精确打击,可使小规模作战 部队在无空地火力支援的情况下打击固定或移动目标,适合打击远程低成本目标。“弹簧刀- 600”代表了下一代 增程巡飞弹,具有前所未有的战术侦察、监视和目标捕获(RSTA)支持能力,主要用于反装甲作战。“弹簧刀- 600” 于 2020 年 10 月正式推出,配备了一流的高分辨率光电/红外传感器和先进的高精度飞行控制系统,为地面部队 提供战术侦察、监视和目标获取能力。“弹簧刀- 600”配备了一个基于“标枪”反坦克导弹的战斗部,目标撞击 速度为 185 km / h,能从更远的距离攻击更大、更坚固的装甲目标,但成本却低于“标枪”导弹。
“黑翼”巡飞弹可由水下平台发射。“黑翼”巡飞弹重量和尺寸与“弹簧刀-300”相似,由美国海军开发, 可从潜艇、水面舰艇或机动地面发射装置部署,具有快速情报、监视、侦察能力,可在水面和水下有人/ 无人艇 之间进行指挥控制中继作战。“黑翼”巡飞弹因具有嵌入式安全数字数据链路,能在水下、水面船只以及无人水 下潜航器之间传送跨域指挥控制中继信号,并可与 Aero Vironment 公司的系列武器相互协作。该系统装有一种 先进的微型光电和红外传感器,用于快速响应情报、监视和侦察,可全天候作战。模块化的有效载荷舱可装有 多种任务载荷。“黑翼”巡飞弹的小尺寸和低噪声发动机使其甚至在近距离都难以被探测、识别或跟踪。
俄乌冲突以来,美国向乌克兰提供“弹簧刀”和“凤凰幽灵”巡飞弹。2022 年 5 月,美国宣布向乌克兰提 供航空环境公司生产的 700 枚“弹簧刀”巡飞弹,包括“弹簧刀 300 巡飞弹和“弹簧刀”600 巡飞弹。航空环境 公司没有就巡飞弹具体的战场用途发表评论,但发言人表示,两种型号的“弹簧刀”巡飞弹都是单兵便携式, 都非常适用于当下的俄乌冲突。2022 年 4 月,拜登政府宣布向乌克兰提供美国空军专门为乌克兰开发,由 AEVEX 航天航空公司制造的“凤凰幽灵”巡飞弹。“凤凰幽灵”属于大型巡飞弹,能够携带足够的燃料和有效载荷,攻 击中型装甲目标,可以垂直起飞,续航时间超过 6 h,夜间可使用红外传感器作战。
三、精确制导弹药产业链分析
3.1 产业链总览图
精确制导弹药产业链由上游的原材料及元器件、中游的分系统以及下游的总装组成。
虽然航空制导炸弹、远程火箭炮、巡飞弹的结构有所差异,但是都具有共同的重要组成部分,即战斗部和 制导系统,战斗部决定了弹药的毁伤能力,制导系统决定了弹药的打击精度,二者共同决定了精确制导弹药的 打击效果。
3.2 产业链关键环节:战斗部
战斗部通常指弹药中容纳装药,并在爆炸后产生破坏、杀伤效应的主体部分,主要包括壳体、含能材料和 引信,一些战斗部还装有预制破片、钨合金弹芯等达到更强的杀伤效果。
3.2.1 壳体
壳体制造材料常用铸铁或铸钢,尤其是球墨铸铁,近年来为追求航弹破片多、轻、快,且保持弹体总重小, 高强度铝合金、内嵌钢珠的玻璃纤维、轻金属和塑料等材料也有应用,此外,为了减小附带损伤,还会采用复 合材料壳体。
3.2.2 含能材料
高能量、低敏感度是装药的发展趋势。装药即弹体内装填的炸药或特殊物质,是其发挥作战效能的核心部 分。依据性质不同,有猛炸药、燃烧剂、照明剂、信号剂、发烟剂以及汽油炸药等不同种类,航弹常用的猛炸药 有 TNT,以及 H6、RDX、NTO 等混合炸药。采用高能量、低敏感度的新型炸药是航弹发展的趋势。早期各国 在弹药技术研究和研制方面,过于关注弹药的毁伤能力,着重于其爆轰性能的提高,而在一定程度上忽视了安 全性。不敏感炸药的应用可以大大提高作战人员、武器装备的生存能力,大幅降低对存储、运输、维护的需求, 减轻后勤保障的压力。因此,以美国为代表的西方国家于 20 世纪 70 年代开始大力发展不敏感炸药技术。
不敏感炸药主要分为传统不敏感炸药和新型不敏感炸药两种。
(1)传统不敏感炸药
传统型不敏感炸药由高能炸药作为主体炸药,以不敏感添加剂作为不敏感助剂,采用合适的工艺制备而成。 目前军用高能炸药主要有黑索今、奥克托今、梯恩梯等。 黑索今基:黑索今(RDX)的威力大约是梯恩梯的 1.5 倍,一般用于填充各种战斗部。现代炮弹弹丸中使 用的混合炸药主要成分就是黑索今。美国 PBXN-109 炸药和 PBXN-111 炸药的成分都是黑索今添加钝感剂,它 们是美国最早定型的浇注固化炸药,其关键技术在于加入了可在热气体中燃烧的铝粉,已成为美国海军最具有 代表性的爆破、杀伤战斗部装药。PBXN-109 用于 Mk-80 系列通用炸弹、BLU-109/B 侵彻战斗部和企鹅反舰导 弹中。

奥克托今基:奥克托今(HMX)是目前军用综合性能最好的一种炸药,其威力和稳定性都比梯恩梯高,但造 价比较昂贵,大概是梯恩梯的 15 到 20 倍,可用于主装药、导弹、钻地炸弹等。作为主装药的美国不敏感混合 炸药 RX-26-AF 和 PBX-9503 就是由奥克托今、不敏感单质炸药三氨基三硝基苯和少量粘结剂混合制成的。不敏 感混合炸药 B-2214 是法国导弹战斗部装药,由奥克托今、不敏感炸药 3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮和少量惰性粘 结剂混合制成。PBXIH-135 是美国海军另一种典型高能不敏感炸药,由奥克托今、铝粉和端羟基聚丁二烯组成, 通过了所有不敏感爆炸物隔板试验,装填于 BLU-118B 钻地炸弹。与传统炸药爆轰时间持续几微秒相比,PBXIH135 炸药特有的后燃效应可以持续到毫秒甚至数秒级,适宜于密闭/半密闭做功环境。在复杂坑道中爆轰,初始 爆轰波过后,持续的压力作用和高温环境在对坑道不造成大面积结构毁伤的状态下却能对数百米坑道内的人员 形成杀伤作用,这是传统炸药所无法实现的。从能量角度分析,PBXIH-135 装药达到 2 倍 TNT 当量,但是在密 闭环境中的毁伤威力能够比开阔地再高出 50%~100%,其内燃效能比 PBXN-109 炸药提高 35%。
CL-20 基:六硝基六氮杂异伍兹烷又称为 CL-20,输出能量要比奥克托今高出 10%~15%,是目前世界上可 实用的能量最高、威力最大的炸药。美国陆军坦克机动车辆武器研究发展工程中心与聚硫橡胶推进公司的研究 人员合作研制出新型含铝 CL-20 基 PAX 系列压装炸药,PAX-11 与 PAX-29 用于多用途反装甲战斗部和高爆战 斗部,主要用来打击重装甲和城市目标。LX 系列压装炸药中的 LX-19 以 CL-20 为基,也应用在 M303 多用途 子弹爆炸成形弹丸装药中,使爆炸成形弹丸的飞行速度比应用奥克托今的 LX-14 增加了 13%。
(2)新型不敏感炸药
新型不敏感炸药:目前已经使用的不敏感单质炸药有硝基三唑和三氨基三硝基苯两种。目前在研尚未使用 的不敏感单质炸药有不敏感黑索今、1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯、2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物等 多种。 硝基三唑基不敏感炸药已用于航空炸弹、导弹、聚能装药。硝基三唑是钝感高能炸药,稳定性好,以硝基 三唑为基的不敏感炸药主要有 B2214、B3017 和 B2248 等。美国等发达国家已在常规兵器中装用了硝基三唑。 以梯恩梯和硝基三唑为主要成分的 AFX-644 已应用于钝感通用航空炸弹。20 世纪 80 年代以来,三氨基三硝基 苯(TATB)已逐步在核武器和常规兵器中推广应用,逐步实现武器装备的低易损化。
过物理、化学等方法可使黑索今、奥克托今等单质炸药降感,成为不敏感炸药。如采用重结晶、球磨等 方法,可将高能炸药纳米化,进而获得不敏感特性。但这种不敏感炸药成本较高,且压装过程中晶型可能会遭 到破坏,进而无法实现不敏感化。法国 SNPE 公司是国际上第一个采用降感方式处理得到不敏感黑索今(I-RDX) 的公司,I-RDX 取代侵彻武器炸药 PBXN-109 中的普通 RDX,在进一步提高了安全性的同时可以提高体系中 的固相含量,直接提高装药能量,该不敏感炸药现已用于混合炸药 HBU-88B 和 B2213A 中,并已被考虑用于其 他弹药系统,包括美军 120mm 口径迫击弹。2000 年以后,钝感黑索今和钝感奥克托今研制成功,其冲击波感 度相比于一般浇铸聚合物粘结炸药降低 30%左右。
3.2.3 钨基弹芯/预制破片
预制破片能大幅提高弹药的杀伤面积。预制破片指的是弹药的主体沿长度和宽度方向,以规则的间隔被划 伤,因此很容易分裂产生的大小均匀的碎片。标准 MK82 产生 3000 个自然碎片,致死面积约 2400 平方米,预 制破片版本将产生近 17000 个碎片,致死面积约为 19200 平方米。 钨基毁伤材料是弹芯的主流。GBU-39/B 除了含有含能材料以外,还含有特制钨钢金属粉末,由于穿甲弹是 依靠自身动能侵彻目标,因此对弹芯有高密度,高硬度以及一定韧性的要求。目前,钨合金和贫铀合金是穿甲 弹芯中较为普遍的两种材料,而贫铀弹会导致辐射超标,已经被国际社会禁用,钨芯穿甲弹成为主流。
3.3 产业链关键环节:制导系统
精确制导武器可采用多种不同的制导方式,不同制导方式各具优点。根据制导原理不同,精确制导武器可 分为电视制导、红外制导、激光制导、雷达制导、光纤制导等; 根据导引方式不同又可分为自主式制导、寻的 制导、遥控制导和复合制导等; 根据制导模式不同,还可分为单模式制导、双模式制导、多模式制导和两种及 两种以上制导方式的复合制导。
(1) 电视制导
电视制导是利用电视摄像机捕获、识别、定位目标并由弹上或弹外设备形成控制指令导引导弹等武器飞向 目标的一种制导技术。由于利用目标反射可见光,所以系统的角分辨率、制导精度高,而且便于鉴别真假目标, 不受电磁干扰。但它只能在白天和能见度较好的条件下使用,且易受强光和烟雾弹的干扰。
(2) 激光制导
激光制导是利用目标反射的激光来探测、跟踪目标并控制导弹等武器飞向目标的制导技术。激光具有单色 性好、方向性强、能量集中等物理特点,从而使激光制导具有制导精度高,目标分辨率高、抗干扰能力强、体 积小、质量轻等优点。但激光光束易受云、雾和烟尘的影响,不能全天候使用。 按照激光源所在位置的不同,激光寻的制导又可分为激光半主动式制导和激光主动式制导。激光主动式制 导需要携带电源设备,影响效率,半主动式寻的制导需要载机或协同飞机携带激光照射器“照射”目标,是目前常用的制导方式。
(3) 红外制导
红外制导是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射的能量来实现寻的制导的技术,可在电视制导系统难 以工作的夜间和低能见度下作战,分为非制冷红外成像和制冷型成像,制冷红外探测器的作用距离更远,且抗 干扰能力更强,但是成本较高。
(4) 毫米波制导
毫米波制导是指由弹上的毫米波波导引头接收目标反射或辐射的毫米波信息,捕获跟踪并导引等武器飞向 目标的制导技术,毫米波波长处于红外与微波之间,兼具两者的优点,毫米波更能适应复杂的战场环境和恶劣 的气象条件,抗干扰能力、精度、鉴别金属目标的能力优于微波制导,全天候作战能 76 力优于红外制导。缺点 在于毫米波组件的成本高昂,且仅能用于距离较短的制导中。
(5) 惯性制导
惯性制导是一种利用物体的惯性进行导航(或制导)的技术。惯性导航不依赖外界信息,具有完全自主性、 高隐蔽性和强抗干扰性,在精确制导武器中广泛应用。但惯性导航系统的弱点是存在系统漂移致使定位精度下 降,不适合远距离独立制导。
(6) 卫星制导
卫星制导是采用导航卫星给定的坐标信息来实施精确打击的制导方式,具有定位精度高、误差不累积、覆 盖范围广、成本低的优势,是精确制导武器普遍采用的中段制导方式。但卫星制导是一种非自主的制导方式, 高度依赖卫星接收机接收到的信号,因此容易受到电磁干扰。
(7) 多模、复合制导
多模制导是指在同一制导段同时采用两种或两种以上制导技术进行工作的制导方式; 复合制导则是在不 同制导段采用两种或两种以上制导方式交替工作。为对抗越来越复杂的战场环境,多模制导或复合制导成为精 确制导技术发展的重要方向。多模复合制导利用目标与背景两种以上的目标特性,信息量丰富,其优点有: 各制 导技术互为备份、抗干扰能力明显增强、系统可靠性高,复杂战场环境的适应能力显著增强,目标识别和捕获 能力大幅提高,末制导作用距离得到了保证,武器使用的灵活性大幅增加。 卫星(GPS)/惯性(INS)是常用的组合制导方式,其克服了各自缺点,取长补短,使组合后的导航系统精度优 于两个系统单独工作精度。GPS/INS 制导的出现有效弥补了早期激光半主动制导易受气象环境干扰的缺陷,利 用 GPS 连续提供的高精度位置信息和速度信息,估计并校正惯导系统的误差参数,实现空中传递对准和标定, 来弥补 INS 的误差随时间传播或增大的缺点;同时,利用惯导系统的短期高精度来弥补 GPS 接收机在受于扰时 误差增大或遮挡时丢失信号等缺点,并借助惯导系统的姿态信息和角速度信息,提高 GPS 接收机天线的定向操 纵性能使之快速捕获或重新捕获 GPS 卫星信号,从而使得整个组合制导系统达到最优化。实际应用中,无电子 干扰威胁时,GPS 可修正惯性导航的漂移,一旦 GPS 信号中断,得到修正的 INS 则靠“记忆”工作保持制导武 器的连续导航。卫星(GPS)/惯性(INS)制导武器一般用于攻击固定目标,而采用激光/红外/毫米波等方式的多模 制导武器可用于攻击移动目标。
GPS/INS 是精确制导弹药的常用制导技术,基于 MEMS 技术的 MEMS-INS/GNSS 高精度组合导航技术具 有优势。近年来随着 MEMS 技术的发展,基于 MEMS-INS/GNSS 的高精度组合导航技术受到各军事强国的青 睐,其优势主要体现在以下几个方面: 1、新型微惯性器件具有体积小、重量轻、可靠性高、环境适应性强等优越性,可满足狭小空间、高发射(落 地)过载以及高动态弹载环境下导航参数的实时测量需求。 2、生产成本低廉,可满足军队大批量装备需求。一方面,微惯性器件采用硅材料,批量生产成本较低。另 一方面,随着微电子技术的发展,能够适应高动态环境的卫星导航定位模块设计技术已日趋成熟,设计生产成 本得到大幅度降低。这两方面使低成本、模块化、一体化的 MEMS-INS/GNSS 组合导航装置设计与研制成为可 能。 3、基于松组合的 MEMS-INS/GNSS 组合导航技术导航精度高,可满足高精度打击需求。目前,能够适应 弹载高动态环境的微惯性器件精度较低,单一使用微惯导系统不能满足高精度精确打击要求,因此,在不断追 求低成本、高精度、高可靠性的常规弹药制导化领域,低成本高精度 MEMS-INS/GNSS 组合制导方式必将成为 国内外导航界关注的重点。
美国国防部曾预测,到 2020 年美军 90%的制导武器将采用 MEMS 惯性传感器。目前,采用的机械、环形 激光和光纤陀螺导航制导系统具有体积大、成本高、不宜大量生产等缺点,难以满足当前需要。MEMS 陀螺和 加速度传感器具有耐冲击、体积小、低成本、低功耗、高可靠性等突出的优点,特别适合作为航空制导炸弹、 精确制导弹药的应用。采用 MEMS 惯性传感器,是战术导弹、制导炮弹和制导炸弹等精确打击弹药制导化改造 的必然选择,也是惯性制导与导航技术的发展方向。据美国国防部预测,到 2020 年美军 90%的制导武器将采用 MEMS 惯性传感器。
MEMS 惯导已被用于制导炸弹、制导炮弹、制导火箭弹等精确制导弹药。在新一代的 JDAM 中,惯性测量 部件采用 Honeywell 公司的 HG1900(MEMS 陀螺+石英加速度计)。制导炮弹“神剑”XM982 的 IM U 采用Honeywell 公司的 HG1930(MEMS IMU),将石英加速度计换成了 MEMS 加速度计,进一步将成本从 1000 美 元降到 500 美元。GMLRS 的制导任务采用全球定位系统(GPS) 接收机辅助低成本战术级惯性测量单元( IMU)来 完成。

(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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