十倍音速約合3.4公里/秒,1.2萬公里/小時,一個小時就可以從中國上海飛到美國芝加哥,一般在高密度空氣中飛行的巡航導彈達不到10倍音速。例如典型的反艦導彈最大速度也只有4馬赫左右,地空導彈約2馬赫,遠程對地巡航導彈甚至不足1馬赫。這類導彈發動機全程工作,只需要通過調整發動機噴射方向和彈翼角度就能輕易控制其擊中目標,所以巡航導彈的精度一般都很高,例如美國的戰斧巡航導彈就號稱可以從薩達姆的房間窗戶鑽進去,而我國的長劍100巡航導彈甚至形象的比喻能夠擊中一個法棍麪包上停留的蒼蠅。

10倍音速實際上都是彈道導彈和高超音速武器(可以稱作另類彈道導彈)的專利,藉助於初始段火箭發動機的超強爆發性和再入大氣層時的重力加速度,這類武器能夠輕輕鬆鬆實現10倍音速。我國的東風21D反艦彈道導彈末端速度約在10馬赫左右,卻能準確擊中2500公里之外的航母等水面移動目標,末端誤差不到30米。東風21D再入大氣層之後助推火箭早就脫離,彈頭本身只是一個光禿禿的圓錐體,沒有多餘的彈翼和發動機,它又是如何實現這麼高的精度呢?很多人會脫口而出,用衛星制導!我們不是有北斗定位系統?

實際上無論是傳統的彈道導彈還是新式的高超音速武器,他們基本上不會將安全性、抗干擾能力較差的衛星制導作爲主要制導方式,因爲戰時衛星和傳輸信號都會成爲敵人攻擊和干擾的目標。彈道導彈在中段都依賴於慣性制導,慣性制導實際上就是將導彈和目標區域都劃入同一個數學座標軸之內,事先計算並規劃出導彈的彈道飛行軌跡。在飛行過程中利用導彈內部的陀螺儀、角速度儀等裝置計算出導彈飛行路徑與規劃路徑之間的偏差,通過彈道計算機發出指令,控制導彈發動機的推力方向和大小使其儘可能按照原定的規劃彈道飛行,從而準確擊中目標區域,這也是彈道導彈名字的由來。

▲慣性制導裝置,內部包含激光陀螺儀和角速度儀等多種裝置,採用懸浮設置可以提高感知精度

不過慣性制導有兩大劣勢,首先由於陀螺儀等裝置的精度問題以及地球重力的影響,隨着射程的不斷延伸,座標軸計算誤差會不斷增加,累計到最後的偏差很可能會達到上千米,所以早期的彈道導彈精度都不高。例如我國的東風3中程彈道導彈,其射程在3000公里左右,末端速度接近10馬赫,但是全程採用單一的機械陀螺儀慣性制導,末端圓概率誤差居然有1500到3000米之大,即便是使用威力巨大的核彈頭,也起不到很好的打擊效果。

爲了修正慣性制導誤差,現在的遠程彈道導彈都會增加星光制導裝置以求提高精準度。星光制導主要依靠星光探測器追蹤星空中某些特定的亮星,並計算出導彈與亮星之間的方位角高度,最後對照之前在彈道計算機內輸入的標準星曆圖和各類預定參數,以此修正導彈實時飛行過程中慣性制導所產生的誤差,最後進行彈道調整。由於星光制導也無需向外界傳輸信息,不容易被幹擾,和慣性制導一樣擁有絕佳的安全性,所以現代洲際彈道導彈基本上都安裝了慣性—星光復合制導裝置,這樣做可以讓導彈末端誤差提升5倍以上,我國最新的東風41便採用了此類複合制導,末端誤差在300米以內。

但是不管是慣性制導還是星光制導都有一個天生的缺陷,那就是無法用於打擊移動目標,這兩種制導方式都是將固定目標的經緯度高度參數納入同坐標系計算而來的,基本上是一個恆定不變的數學模型。由於外界無法與導彈發生聯繫並臨時改變參數,如果在導彈飛行過程中,目標發生了移動,那麼導彈只依賴慣性—星光制導也只能向預定區域飛行,最終很可能錯失打擊目標,所以這就必須依賴末端制導。

末端制導也就是在接近打擊區域後,再次對特定目標進行搜索並鎖定,末端制導主要分爲紅外製導、雷達制導、圖像匹配製導這幾種。由於紅外製導的抗干擾能力太差,大型的彈道導彈一般不會採用這種方式,目前來說主要還是以圖像匹配製導和雷達制導佔據主流。

圖像匹配製導的導彈會在彈頭安裝成像傳感器,在飛臨目標上空一定區域後進行地形區域掃描成像,這些圖像再與之前已經輸入的目標特定區域圖像相對比,彈道計算機會尋找到特定的攻擊區域,然後控制導彈朝着這一塊特定區域飛過去。俄羅斯的伊斯坎德爾導彈採用的就是圖像匹配末端制導方式,其精度已經高達30米,位居世界一流水準。

圖像匹配製導雖然好,可也只能試用於地形起伏明顯的陸地,對於一望無際,長得幾乎一個樣的海洋來說就不實用了,所以現在的反艦彈道導彈必須使用新型的末端主動雷達制導。由於導彈所能攜帶的雷達探測器體積和功率較小,一般只有在接近目標50公里之內纔會啓動並使用,在雷達探測到目標的特定電磁波信號之後,就會通過彈道計算機調整彈頭的燃氣舵來改變其慣性飛行軌跡,從而讓高速導彈準確擊中目標。

▲末端機動變軌

不過彈道導彈末制導並不是一件容易的事情,由於10馬赫以上速度的彈頭在與空氣劇烈摩擦後會產生電離層,從而出現黑障區域,阻止雷達電磁波信號外溢出,因此導彈在末端必須使用小型反推發動機進行減速,以此來減少黑障區的出現,這種技術堪稱黑科技,目前除了五常之外幾乎沒有其他國家掌握,所以高速遠程導彈想要精確打擊目標也不是隨便什麼國家都玩得起的。

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