激光制导技术与装备的实战应用与分析

第37卷，增刊 红外与激光工程 2008年9月 V ol.37 Supplement Infrared and Laser Engineering Sep. 2008

收稿日期：2008-07-03

作者简介：孙静（1969-），女，辽宁锦州人，工程师，主要从事光电技术情报研究。Email:neiet@https://www.wendangku.net/doc/3b10806278.html,.

激光制导技术与装备的实战应用与分析

孙 静，石 岚，李红波，王丹伟

（东北电子技术研究所，辽宁 锦州 121000）

摘要：阐述了激光制导体制的原理和分类，综述了激光制导技术在高精度制导武器中的应用，分析了其优缺点及改进与创新，预测了激光制导技术与武器的发展趋势。

关键词：激光制导技术； 半主动寻的制导； 激光制导导弹； 激光制导炸弹；

中图分类号：TN97 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2008)增(激光探测)-0285-06

War field application and analysis of the laser guidance

technology and equipment

SUN Jing ，SHI Lan ，LI Hong-bo ，WANG Dan-wei

(Northeast Research Institute of Electronics Technology, Jinzhou 121000, China)

Abstract: The principle and category of laser guidance system are described and the applications in modern weapons are summarized. The advantages and disadvantages of the laser guidance technology are analyzed. In the end, the developing trend of laser guided weapon is foreseen.

Key words: Laser guidance technology ； Semi-active homing guidance ； Laser guided missile ；

Laser guided bomb

0 引 言

激光制导技术和激光制导武器已有40多年的发展历史。近30年世界上发生的几次局部战争，特别是20世纪90年代以来发生的海湾战争、阿富汗战争、伊拉克战争都充分表明：当代军事技术已由强调“数量优势”向强调“技术质量优势”转变；由发展常规武器装备向发展高科技武器装备转变。高技术和高质量武器装备是现代和未来战争克敌制胜的重要因素。其中激光制导武器系统具有制导精度高、抗干扰能力强、结构简单、成本低等优势，因而各军事大国都竞相开展研制，尤其是在最近的几次局部战争中，激光制导武器都显示出了强大的威力，取得了相当高的作战效费比，其精确打击能力受到了广泛认可。随着现

代科学技术的不断发展，以及对激光干扰与对抗技术的深入研究，激光制导技术的发展也日新月异，应用激光制导技术的武器装备也必将更加先进。

1 激光制导技术的应用原理

激光制导是利用目标漫反射的特定编码和波长的激光回波信号，通过接收装置形成制导指令，导引武器飞向目标的一个过程。激光制导技术具有制导精度高、抗干扰能力强、可与红外或雷达等构成复合制导的特点，且制导系统的体积小、质量轻，因而是各国竞相研制的重点技术领域。

激光制导可分为激光寻的制导和激光波束制导两大类。按照激光源所在位置的不同，激光寻的制导

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又分为激光主动寻的制导和激光半主动寻的制导。

(1) 激光主动式寻的制导

激光源和寻的器均设置在弹上，当导弹被发射后，导引头主动向目标发射激光，并接收目标漫反射回的能量，形成制导指令，是一种被称为“发射后不管”的制导方式。但由于该方式的电源设备大而重，激光成像扫描速度较慢等一系列技术上的难点还未完全解决，目前尚处于开发研制阶段[1]。

(2) 激光半主动寻的制导

激光源和寻的器分开放置，寻的器在弹上，激光源放在弹外的载体平台上，弹外激光目标指示器向目标发射激光，激光导引头接受从目标散射回来的能量，形成制导指令。其作战示意图见图1。激光半主动制导技术已经相当成熟，这也是目前大多数激光制导武器采用的方式。目前常用于三类弹药，即激光制导导弹、激光制导炸弹和激光制导炮弹。

图1 激光半主动制导炸弹作战示意图 Fig.1 Battle plot of the semi-active laser-guided bomb

目前，激光半主动寻的制导是激光制导武器应用最广泛、技术上最成熟的一种制导方式。激光制导技术在武器应用上主要有激光制导导弹、激光制导炸弹与激光制导炮弹。

2 激光制导技术在武器装备上的应用

由于激光源和寻的器分开放置，技术实现程度相对容易，目前，激光半主动寻的制导技术是运用最多、最广泛的一种成熟技术。在武器装备应用上主要有激光制导导弹、激光制导炸弹与激光制导炮弹。 2.1 激光制导导弹

激光制导导弹目前已发展到第2代。第1代于20世纪60年代首次投入战场使用，采用激光半主动

寻的制导技术；第2代采用激光主动制导技术，但目前还是未成熟技术。

激光制导导弹以其优势，已经成为国外精确制导武器的发展重点，是现代战争中空对地攻击的主要武器。目前，各国已大量装备的激光制导导弹主要有：(a) 美国的“海尔法”空地反坦克导弹；(b) 美国的“幼畜”AGM-65E 空地导弹；(c) 美国的 “斯拉姆”空地导弹；(d) 美国的先进技术巡航导弹（ACM ）AGM-129A ；(e) 法国的AS ·30L 空地导弹；(f) 俄罗斯的X-25ML 、X-29L ；(g) 日本的KAM-10导弹；(h) 以色列的直升机载“猎人”；(i) 西班牙的TOLEDO 导弹等。

法国的AS-30L 型激光制导导弹主要用于攻击地面和海上目标，包括空军基地、桥梁、建筑物和油船等，其射程超过10 km ，这一距离超出了普通高射炮和一般地空导弹的防区。该导弹装在执行精确攻击任务的“美洲虎”飞机的右翼下方，飞机的左翼下装有l 200 L 燃料箱，机身下中轴线位置吊挂机载激光指示系统（ATLIS ）吊舱．该吊舱提供导弹所需要的目标捕获、跟踪和激光指示功能。驾驶员一般在距离目标16～20 km 处开始利用ATLIS 吊舱指示器进行侦察，距离达到10 km 左右时便可发射导弹。AS-30L 型导弹具有目标自动锁定功能，因而只需向目标的大致方位发射，然后按锁定程序作战，并由ATLIS 吊

舱的激光指示器为末端制导照射目标。 2.2 激光制导炸弹

激光制导炸弹是在普通炸弹的基础上，加装激光半主动寻的制导系统和气动舵面发展而成的一种“灵巧”炸弹。激光制导炸弹发射后可以继续导向目标，且命中精度极小，可达到1 m 之内，还具有杀伤力大、目标范围广和战术使用灵活、经济可承受性好等优点。现已发展到第4代，美国发展的型号最多，其次是俄罗斯、法国、以色列、英国和南非等。

从近15年以来的4次局部战争来看，制导炸弹的使用数量正在呈不断上升的趋势，尤其是在2003年的伊拉克战争中，美英联军共投放了超过17 000枚以上的制导炸弹，占精确制导武器总数(19 146)的89%，占所有武器投放总数(28 397)的60%。

国外已装备的激光制导炸弹已形成比较完整的系列，较典型型号主要有：(a) 美国的“宝石路”系列激光制导炸弹；(b) 法国的“马特拉”系列激光制导

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炸弹；(c) 俄罗斯的KAB-1500L-F激光制导炸弹等。

美国的“宝石路”系列激光制导炸弹是美国空军为适应现代战术攻击飞机实施精确空地轰炸，而在现役常规低阻爆破炸弹的基础上，改进发展而成的一类新型航空炸弹。1968年服役，也是近几次局部战争中使用量最大的机载武器之一，目前已发展了4代，是世界上品种最多(30余种)、生产数量最大的精确制导炸弹。其原有的第2、3代产品仍在生产、服役，广泛装备美国及其他国家。“宝石路”系列激光制导炸弹的结构基本相同，均由3部分组成：(a)头部的制导和控制组件。(b)中部的作为战斗部的常规通用爆破炸弹。(c)尾部的稳定尾翼。该系列炸弹的性能，与其形成的4代产品相对应，分为4个等级的性能水平，分布于不同口径的各个型号中。从作战性能上看，第1代适用于中高空、近距攻击，第2代适用于中低空、近中距攻击，第3代适用于低空、防区外攻击，正在研制中的第4代适用于对固定/活动目标实施全天候、防区外攻击，特别适用于攻击坚固的目标和地下深处的设施。

2.3 激光制导炮弹

激光制导炮弹的制导方式需要用配置在阵地前沿观察所、装甲车、直升机、无人机以及军舰上的目标指示器发射激光来照射目标，炮弹上的制导系统接收目标的反射信号，从而根据视线精确制导。在炮弹飞行的过程中，尤其是在末段，目标指示器需要始终瞄准照射目标。制导炮弹是炮弹发展的飞跃，号称是“长了眼睛”的炮弹，加上相应的制导设备后，可使炮弹的命中率得到显著提高。

目前装备或待装备的激光制导炮弹主要型号有：(a) 美国的“铜斑蛇”激光制导炮弹；(b) 俄罗斯研制的“红土地”激光制导炮弹；(c) 以色列正在研制的被称为“火球”120 mm激光制导迫击炮弹等。

美国研制的“铜斑蛇”激光制导炮弹是一种155 mm 口径的炮弹，采用半主动激光制导，配备了激光追踪器、陀螺仪、自动驾驶仪、控制系统、主翼和控制尾翼。它由155 mm榴弹炮发射，射程4～20 km。飞行过程中，它能追踪由激光密码照亮的目标，并自动导向目标，然后以锥形装药弹头摧毁目标，命中精度0.4～0.9 m，命中率达到80％以上。在海湾战争的一次战斗中，尽管激光目标指示器的性能在沙漠环境中受到影响，但只用了90发“铜斑蛇”炮弹就摧毁了伊拉克阵地上的坦克装甲车、观察所及雷达站。

目前，美军在“铜斑蛇”炮弹上对激光寻的器进行了较大的改进，最大的不同之处在于采用了新型的球形气浮轴承式激光寻的器，同时加装了数字化电路。这使得激光寻的器的逻辑电路可以保证在激光目标指示器偶尔中断的情况下仍能正确跟踪目标，或在较长时间中断情况下，使寻的器重新进入搜索状态。

另外，俄罗斯研制的“红土地”激光制导炮弹在性能上较“铜斑蛇”更胜一筹。该炮弹由152 mm火炮发射，采用了火箭增程，射程超过22 km，命中概率高达90％。而俄罗斯近年来对激光制导的迫击炮采用了新型的晶面系统。该系统几乎适用于所有120 mm 滑膛迫击炮和线膛迫击炮，可用于摧毁单一目标和多目标、静止目标和动目标以及装甲目标与非装甲目标等。其制导系统在风速为15 m/s的条件下可对速度不超过36 km/h运动目标进行射击，在配备大威力杀伤爆破战斗部时，可有效地对多种目标进行摧毁。这种激光制导的迫击炮弹还采用了独特的炮弹结构技术，能保证系统在所有允许射击距离上进行恒角(45°)射击。再辅以小型射击诸元计算器，大大简化了迫击炮的发射操作，可对突变的作战情况做出快速而准确的反应，提高了适应现代化作战的能力。

3 实战应用与分析

3.1 越南战争

激光制导武器首次使用于1968年开始的越南战场，典型的战例是炸毁越南清化铁路、公路两用大桥。此前美国空军曾用常规炸弹对大桥进行了64次轰炸，损失飞机多架，未能达到目的。1972年5月，美空军只出动了几架飞机，使用“宝石路”激光制导炸弹（GBU-11）将该桥拦腰斩断，而己方未损失一架飞机。在整个越战期间，美军共投下了25 000枚激光制导炸弹，摧毁了大量的坚固目标，弹着点均分布在距离激光束照射点的l 5 m半径的圆圈内，命中率达到了70％，取得了令人瞩目的效果。激光制导炸弹的问世以及在越战中的独特战斗力，引起了世界各国的普遍关注，开始侧重激光制导技术领域的研究，也预示着可实现“精确”打击的制导武器将成为战场打击的主角。越战结束后，美军开始对“宝石路”型激光制导炸弹进行不断改进、升级和换代，以适应不同时代的战争作战。

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3.2 中东战争

激光制导武器比常规武器可以完成更精确打击、用量少、效费比高、关系战争胜负，这些优势促使各国军方热衷于持续不断地研发激光制导技术或购买激光制导武器。到了20世纪70年代，美国已研发出“宝石路Ⅱ”系列，500、1 000、2 000磅的炸弹已成为了美军战术航空兵飞机的标准弹药。到第4次中东战争时，美国第2代激光制导武器“宝石路”Ⅱ型(GBU-12、GBU-16等)在中东地区炸毁5个重要目标时，命中误差已达到不超过l m。其先进的命中精度，让世人刮目相看。

3.3 海湾战争

军事需求加快了激光制导技术的发展，激光末制导技术不断创新并迅速形成装备，成为世界武器装备市场的“紧俏”商品。80年代初，美国研制出了第3代“宝石路”系列炸弹：GBU-22、GBU-23、GBU-24，至今仍被美国和北约国家大量装备使用。

在1991年的海湾战争中，以美军为首的多国部队共投射激光制导炸弹1万多枚，仅65架装备了GBU-12激光制导炸弹F-111F轰炸机就摧毁了伊拉克军队1 500辆坦克和装甲战车，开创了大规模使用精确制导武器的新纪元。美国使用的“海尔法”激光半主动制导导弹几乎百发百中；“斯拉姆”空地激光制导导弹精度可达1 m。在攻击伊拉克发电厂时，第一枚导弹先将发电厂炸开1个大洞，几分钟后另一枚导弹就像长了眼睛一样穿洞而过，将核心设备炸毁。美军战斗机携带的第3代激光制导武器“宝石路”Ⅲ型(GBU-24、GBU-27等)激光制导武器，通过机载成像设备发现地面伊空军司令部塔楼，投下一颗900 kg 的激光制导炸弹。在激光束的精确引导下，炸弹从塔楼顶部的通气口穿进，一直钻到底层而后爆炸，炸毁了整座大楼。在战争后期，美军还试验了新型的GBU-28激光制导炸弹。

3.4 科索沃战争

在1999年的科索沃战争中，南联盟地形复杂，气候多变，采用激光制导的精确制导武器不能完全适用这样的战场环境。为了提高激光制导炸弹在复杂气象条件下的作战能力，美军首次为激光制导炸弹加装GPS/INS制导组件，制成了先进的精确打击武器——联合直接攻击弹药（JDAM）。在GPS辅助制导的帮助下，JDMA就可以在任何条件下完成对目标的精确打击，同时由于JDAM是利用便宜的常规炸弹加装改制而成的，使它成了可以发挥精确打击的激光制导炸弹，所以对JDAM的改制成功，使美国认识到GPS 在军事作战中的重要性。美军在此次战役中投入大量的JDAM，约为5 086枚。

JDAM与1991年海湾战争中大量使用的激光制导炸弹（GBU-10、GBU-12、GBU-24、GBU-27等）相比，一是价格低得多，而效费比却很高；二是不受恶劣气候的影响，可全天候作战；三是可在离目标24 km高处投放，目标打击精度高；四是飞机投放炸弹后可马上飞离目标区，安全性好。激光制导技术与GPS制导系统的有效结合，弥补了激光制导体制的缺陷，从而使精确制导武器的命中精度进一步得到提高，为整个作战效能奠定了基础。

3.5 阿富汗战争

在2001年的阿富汗战争中，美国更加开始大量应用激光制导武器，投放了“宝石路Ⅲ”激光制导钻地炸弹(GBU-28，2 270 kg，专门攻击地下掩体、指挥中心等坚固目标)和集束型(GBU-89)激光制导炸弹。GBU-28钻地型激光制导炸弹可以穿透地下6 m 的钢筋水泥工事和30 m的普通地面，被称为“地下坚固掩体粉碎机”，它由经过改进的激光制导部件和常规炸药组成，具备穿甲、爆破和粉碎3种功能。在海湾战争期间．美国曾生产并试用了30枚这种炸弹，“沙漠行动”开始后，军方火速对其进行改进，以满足攻击地下坚固堡垒的需求，制造出161枚硬目标钻地炸弹．专门用于对付坚固的地下掩体和防空洞，对巴格达地下掩体目标造成了毁灭性的破坏，为战争的最后胜利打开了局面。此后，美国在GBU-28基础上又成功开发了GBU-37型钻地炸弹，克服了GBU-28型激光制导炸弹受天气影响较大等难题，也可以参与由远程隐形轰炸机组成的首轮空袭，且具有了更高的命中精度，成为目前美国唯一的全天候、高精度穿透炸弹。

3.6 伊拉克战争

2003年3月20日，以美国为首的美英联军，在对伊拉克发动战争时，首先使用的是4枚900 kg的“宝石路Ⅲ”(GBU-27)激光制导炸弹，对重点目标进行了轰炸。3月27日“小鹰”号舰母的F/A-18、F-14向伊拉克西南的共和国卫队投放了23枚炸弹，其中16枚为450 kg激光制导炸弹，4枚为全球定位系统炸弹，只有3枚为450 kg普通炸弹。战争中激光制导武器占弹药总量的比例高达78%，可见，激光制导

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弹药已经成为空中打击力量的中流砥柱，成为美军在战争伊始形成打击威胁的重要武器之一[3]。

4 激光制导技术的改进与发展

目前激光制导存在的主要问题是：易受气象条件的影响，不能全天候使用；激光半主动式制导，因在导弹命中目标之前，激光束必须一直照射目标，其激光器的载体，如飞机、坦克等，易被敌方发现和遭受反击的危险。

例如，北约在对南联盟空袭中使用了激光制导炸弹，但由于需要对目标建立瞄准基线，这种炸弹经常因天气恶劣而中止使用，改用卫星制导炸弹。另外，目前在战场上使用的激光系统，仍安装在万向转动支架上，笨重且昂贵。军方急需具备有激光束制导、定向和跟踪能力的轻巧、快捷且低成本的激光系统。

基于这种情况，各国都积极开展激光制导技术的改进和新技术研究，以提高激光制导武器适应不断变化的战场的能力。如美国防高级研究计划局计划从2000年初开始，花4年时间和3 500万美元，开展“灵活制导激光束”(STAB)计划。该计划旨在研究激光束制导技术适应不同战场气候的能力，以提高激光制导武器的适用性和命中精度，拓宽激光束在战场上的应用前景，发展新颖的武器系统和战术应用[2]。

该计划预期的激光器性能包括：激光束扫描范围优于±45°；具有眼保护功能；可对恶劣的大气状况进行修正；在500～3 000 m的距离上，可迅速对准预定接收器或瞄准机动目标；可在强日光下运行；光通信的保密数据传输率达到1 G/s；旁瓣抑制能力好于30 dB等。

以色列也在不断加强激光制导技术方面的改进与创新，以色列军事工业公司（IMI）最近出台了一种新型120 mm激光制导迫击炮弹（LGMB），这种炮弹可以配合所有已知的牵引或自行120迫击炮以及各种激光指示器使用，是同时为传统战场和城市作战设计的，IMI公司研制LGMB历时3年，目前已经结束了实验室测试阶段。

这种LGMB配备一个弹头安装的被动式激光导引头。开发LGMB的过程中，IMI公司的资金主要用于研制这种被称作“完美心脏”的制导系统，该系统由一个信号处理器和4个可控的弹翼组成。在弹道末端，4个可控弹翼打开，指引炮弹滑翔飞向目标。为了成功命中目标，炮弹上的红外导引头需要在2～3 km 的高空用10 s时间确认指示器指示的目标，随后4个弹翼打开，这样可以极大地降低被敌方发现和遭受攻击的危险。

这种LGMB射程为10.5 km，质量为13 kg，配备高爆战斗部，也可以配用其他多种战斗部，可打击步兵、装甲目标和加固目标。LGMB精度高，附带毁伤小，圆概率误差仅为1～2 m。因此所需的后勤支援少，压制一个目标所需的弹药量也更少[4]。

随着微电子、计算机等现代科学技术的飞速发展，世界各国在各种液晶、微机电系统、光学微机电系统、谐振腔光探测器、微衍射光学、自适应光学、微空腔量子阱激光器和光子材料等领域的工作也取得了很大进展，为激光制导技术的研究(包括研制同时打击多个目标的目标照明指示系统)提供了基础。

5 激光制导技术的发展趋势

目前，世界各军事强国都纷纷加强激光制导武器的研制。从激光制导技术的发展来看，其多样化的发展趋势十分明显。

智能化——激光主动寻的。主动寻的器是各类制导武器的追求目标，要实现主动寻的制导就必须把除发射架外的全部制导设备都装在导弹上，这一困难有赖于技术的进步才能解决。此外，激光自动目标识别也有待进一步突破，采用成像寻的器，能提高探测和判别多目标的能力，通过识别目标的要害部位，进行精确打击，实现智能寻的制导。

远程化——增大作用距离。目前的激光半主动寻的制导作用距离一般在10 km左右，在现代化武器作战的今天，这一距离是比较靠近敌人的，对激光发射的安全性很不利。因此，增大激光制导作用距离十分必要。

小型化——减小制导系统的体积和重量。由于制导系统是弹头的一部分，减小这一部分的体积和重量具有重要意义，它有利于提高制导武器的机动能力和作用距离，增大弹头的有效载荷，增强武器的杀伤力。

复合化——发展复合制导。多模式复合制导是在导弹飞行的各个阶段可同时采用两种或两种以上制导方式共同完成制导任务的先进技术。现代战争中，由于战场环境千变万化，激光制导炸弹极易受战场烟雾、云层和沙尘等因素影响，为提高武器系统的可靠

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性，减少失效概率，发展复合制导势在必行。

此外，激光制导武器还在向采用对人眼安全波段、新激光编码方式、以及标准化和模块化方向发展。

6 结束语

从上述激光制导技术在武器装备中的应用以及在战场实战中的检验分析中，可以明显看出，在不断提高激光制导技术的同时，激光制导武器的精确打击能力突飞猛进，战争中使用的激光制导武器占弹药总量的比例一次次加大，为了适应不同战区的作战条件，有的激光制导弹药还加装了GPS/INS中段制导，不仅命中率达到90%以上，还提高了弹药的全天候作战能力，同时大大降低了成本，激光制导武器已成为美国在未来战争中实现“精确打击”、“斩首行动”的首选武器。激光制导技术也将向智能化、远程化、小型化、复合化、网络中心化等方向不断发展。

参考文献：

[1] 郭修煌. 精确制导技术[M].北京：国防工业出版社，1999.

[2] 陈世伟. 激光制导技术发展概述[J]. 制导与引信，2007(3)：10-15.

[3] 范保虎，赵长明，马国强. 激光制导技术在现代武器中的应用与发

展[J]. 战术导弹技术，2006(4)：12-17.