常規的炸彈是由引信、彈體和尾翼組成,由飛機投擲,其特點是一經擲出,即成為自由落體,受投擲時的初速、角度、高度以及大氣溫、濕度、風速的影響都比較大,誤差一般在數十米甚至上百米。

而用激光製導的炸彈,則是在普通炸彈上安裝了一個導引頭,以及可由執行機構操縱的活動尾翼以及電源、操縱機構等。

導引頭是激光製導武器的一個重要組成部分,其作用類似於人的眼睛,用以搜索、鑒別、捕獲、鎖定和跟蹤目標指示器所造出的“光籃”。

激光導引頭與製導炸彈的彈體結合起來,實際上就構成了一架滑翔飛機,按導引頭給定的信號,不斷地調整飛行的方向,直至命中目標。如海灣戰爭中F - 117飛機投擲的GBU - 24型激光製導滑翔炸彈,就是“寶石路”激光製導炸彈係列的一種。此外,海灣戰爭初期,電視觀眾所看到一枚精確地命中伊拉克鋼筋混凝土彈藥庫大門的激光製導炸彈,則是由美國得克薩斯儀器公司製造的“鋪路Ⅲ號”。就在這種炸彈令人震驚地初次登場後不久,美國空軍就又簽訂了再買1720枚同型號激光製導炸彈的采購合同。

225公斤重的MK20“石眼”激光製導集束炸彈,內裝有247枚小炸彈。彈頭除激光尋的裝置外,另有激光測距裝置,可預先設定撒播高度,是大麵積壓製集群目標的首選彈種。

與激光製導炸彈聯合使用的是激光目標指示器,它可以和激光製導炸彈同一個載機,也可以由一架飛機負責用激光照射目標、劃出“光籃”,另一架飛機投擲製導炸彈,甚至可以由地麵派出車輛或步兵照射目標,飛機隻管“投後就走”,所以使用起來非常靈活。

這種激光製導的滑翔炸彈命中率非常高,隻要“光籃”質量有保證,那麽“百發百中”是沒有問題的,可謂是“點到為死”,一點不假。

與空中投擲的激光製導炸彈的原理相仿,還有一種用普通大炮發射的激光導向炮彈,目前技術比較成熟的是美軍“銅斑蛇”激光導向炮彈。這種炮彈由M109型155毫米自行火炮或M109A2型榴彈炮發射,由地麵或空中發射激光指示目標,精度與飛機投擲的激光製導滑翔炸彈相似。據報道,一些國家還在研製利用120毫米迫擊炮來發射激光導向炮彈。由於迫擊炮彈道彎曲,在炮彈下降階段與飛機投擲的情況極為相似,所以特別適合攻擊裝甲車輛、坦克的頂部,有人甚至預言,在未來的地麵戰爭中,迫擊炮很可能會成為地麵部隊反坦克的主力兵器。

★非凡的“光尺”

人們在測量長度及距離時,往往離不開尺子。但測量的兩點之間有障礙物,或是測量的對象比較特殊,如雲層、人造衛星等,普通的尺子就無能為力了。

在激光測距儀出現之前,性能最好的要說是光學測距儀和微波測距儀了。我們不妨作個比較,就可以看出激光測距的優越性了。

首先,激光測距的精度高。一般光學測距機的測距誤差取決於操作手的目視誤差和觀察條件。操作手的目視誤差與操作手的經驗、如觀察條件與能見度、目標輪廓的清晰度等有關。而且誤差還隨被測距離的增大而增大,例如觀察5公裏的目標,誤差往往能達30~50米,甚至更大。激光測距的精度與操作者的經驗和被測距離無關,誤差取決於儀器的精度。軍用測距儀早期產品的誤差,10公裏一般在10米以內,近期產品均在5米以內。用於科學實驗的測距儀精度更高,我們曾提到過的月球測距,由於月球上安放有角反射器(合作目標),最好的記錄是384401公裏,誤差僅10厘米!美國NASA局在太空登月計劃中,用激光對衛星進行精密測軌,精度已達±4厘米。日本用於預防地震的長距離測距係統,全程84公裏誤差竟能小於l毫米!

其次,激光測距操作簡便,速度快。激光測距機隻要瞄準了目標,按下按鈕,幾秒鍾數據便可顯示出來,而一般光學測距機測一個數據則需幾分鍾。

再次,激光測距機的體積小重量輕。已裝備的激光測距機,重量一般為10公斤左右,最小隻有0.36公斤,體積隻有香煙盒那麽大。激光由於頻率高,所以可以不用巨大的天線就可以發射極窄的光束。如束散角為1/20毫弧度的紅寶石激光,隻需直徑7.62厘米的光學天線;而對微波來說,要想得到同樣的散角,其天線直徑需305米以上,真是不比不知道,一比嚇一跳!

此外,激光測距機的抗幹擾能力比較強。如普通光學測距,對於背著陽光的暗處或在夜晚,特別是距離比較遠的時候,幾乎不可能工作。但激光由於其亮度高,方向性好,就可很好地解決這一問題。微波測距,因其波長比激光長千倍以上,波束寬,因而易受電磁幹擾和地波幹擾。而激光測距則由於其波長短、波束窄,所以抗幹擾性能好、測得精、測得遠。不啻一把性能優異的“光尺”。

激光測距儀,有脈衝測距和連續波測距之分。目前軍用的大部分是脈衝激光測距儀。

激光測距在軍事上可以用於地形測量、戰場前沿測距,坦克及火炮的測距,測量雲層、飛機、導彈以及人造衛星的高度等。

利用激光測距為火炮射擊提供彈道諸元,可以大大提高命中率。第二次世界大戰中,一輛中型坦克對距離1500米處的靜止目標射擊,平均發射13發炮彈才能獲得50%的命中率;而現在配備了激光測距和彈道計算機的火控係統後,在上述條件下都能做到首發命中。目前較為先進的坦克和火炮都已裝備了激光測距係統。

從海灣戰爭中投入使用的激光測距儀來看,以後的發展有與激光標示、紅外成像、火控瞄準係統綜合為一體的趨勢,激光測距儀則僅僅是其中的一個模塊。

★當代科技的“火眼金睛”

雷達的分辨率是與其所使用的頻率有著密切關係的。頻率越高,分辨率也就越高。分辨率是指在一定距離上分辨前後左右相鄰目標的能力,很顯然,分辨率越高,雷達的識別能力也就越強。我們不妨用目前性能較好的微波雷達與激光雷達作一比較,就不難發現人們為什麽對激光雷達有這麽濃厚的興趣了。微波雷達一般隻能發現高大的建築物和飛機、輪船等大型的目標,而激光雷達則能識別電線杆、空中電線、煙囪等小障礙物。這種細小的點、線狀障礙物,是直升機低空飛行中的大敵。1992年11月5日上午10時40分,一架價值600萬美元、進口時間不長的蘇製米裏米- 17型直升機,在河南省原陽縣城為哈爾濱友誼化妝品廠產品促銷,做超低空表演和撒放廣告商品時,不幸撞樓墮毀。大火持續了3個小時,當場死亡33人(含機上7人),46人受傷。事後查明,主要原因是飛機在飛行時碰到了一根兀起的鋼管上。幾年前,美國一家電視台派出的一架小型直升機,在拍攝搶救高層建築工地遇險工人的新聞時,也是旋翼碰到了腳手架上的一根鋼管而失事的,整個過程被幾架攝像機同時記錄了下來。類似的事例不勝枚舉,而這個問題用微波雷達是解決不了的。

宇宙飛船在距地麵上萬公裏的太空追逐和交會,必須精確地測定他們之間的相互位置和速度,才能避免碰撞和脫軌。對此使用無線電雷達很難達到要求。而使用激光雷達則能很好地勝任這一工作。據報道,獨聯體的“和平”號軌道站就采用了精密的激光測距雷達係統,在多達數十次的與其他飛船和航天器的對接活動中,發揮了卓越的功效。

提高分辨率的另外一個措施,就是雷達波束發散角要小,以使能量集中。普通微波雷達波束的發散角,通常在1度左右,最好的也有幾十分之一度。而激光束本來發散角就很小,經發射望遠鏡校正後可使發散角小到千分之一度。如波束發散為1度的機載微波雷達,從1500米上空照射到地麵,能形成直徑約有26米的圓,此圓內的地形起伏就很難分辨;但使用激光雷達在同樣的高度時,地麵光斑直徑僅十幾厘米,因此可以分辨出地形的細節。

雷達除對分辨率有要求外,抗幹擾也是雷達需要解決的一個重要問題,否則分辨率再高也發揮不了作用。如用微波雷達探測地麵或低空目標時,回波信號就經常被地麵的反射波所淹沒,從而出現無法探測的盲區。而使用激光雷達時,由於激光的單色性好、脈衝寬度小、分辨力高,所以可以排除背景或地麵雜波的幹擾,因而能對超低空目標進行觀測,這對於導彈發射初始階段的觀測和掠地飛行巡航導彈的跟蹤極為重要。在實戰中,交戰雙方常常會采用釋放幹擾物或幹擾信號的方法來充當假目標。特別是核爆炸,能產生人為的反射微波的電離層,在這種情況下往往會使微波雷達失靈,但這對激光雷達卻幹擾不大,仍可照常工作。所以激光雷達又被譽為“當代科技的火眼金睛”。

激光雷達技術最突出的貢獻是在遠距離高分辨圖形領域。其中傑出的代表就是美國林肯實驗室的“火塘” (FIREPOND,一譯為“火池”)大型精密激光跟蹤雷達。

為了適應高能激光反導武器係統的發展,在美國國防部高級研究計劃局的資助下,林肯實驗室於70年代初就開始實施代號為“火塘”的高精密激光雷達研製計劃,發展遠距離導彈跟蹤和激光束瞄準技術。1984年美國“星球大戰計劃”出台後,林肯實驗室得到了進一步的資助,在一係列試驗中取得了進展。

“火塘”激光雷達采用1.2米直徑的巨型發/收望遠鏡,使用平均發射功率為千瓦級的連續波二氧化碳氣體激光器,工作波長為10.6微米、外差探測方式,作用距離為1000公裏,跟蹤精度達到l微弧度(0.2角秒)。

早在70年代,林肯實驗室就用“火塘”演示了準確跟蹤和獲得衛星多普勒圖像的能力,1976年就達到了測得距地麵1100 ~ 1200公裏遠的LAGEOS衛星自旋0.1Hz的精度。1990年,經過改進後的“火塘”具備了高功率、寬帶寬、可以識別再人大氣層的彈道導彈彈頭和誘餌的能力。1990年3月,“火塘”獲得了從800公裏外發射的亞軌道探測火箭和充氣的再人飛行器誘餌的靶場多普勒圖像。同時,利用非相幹氬離子激光雷達也成功地對火箭進行了精確的跟蹤。

“火塘”激光雷達第一次成功地實現了激光雷達遠距離、高精度跟蹤。但其本身設備並非十分理想,在精度、可靠性等方麵距“星球大戰”計劃的要求還有相當大的距離。

就在“火塘”加緊改進和進行試驗的同時,休斯飛機公司已花費巨資為“星球大戰”計劃研製出了巨型試驗型望遠鏡裝置,聲稱是迄今為止世界上最先進的激光束控製和瞄準跟蹤係統。雖然其戰術指標不詳,但從公布的照片上可以看出,其尺寸比“火塘”要大得多,這無疑將使大型精密測量跟蹤激光雷達的研製再上一個新的台階。