盾和弹之间的那点事（十九）
激光制导，就是利用激光获得制导信息或传输制导指令，使导弹按照一定的导引规律飞向目标的制导方法。激光制导可分为激光指令制导、激光驾束制导、半主动激光制导和主动激光制导，前两种为遥控制导方式，后两种为寻的制导方式。这几种激光制导方式与相对应的雷达制导方式从制导原理上讲其实是大同小异的，比如半主动激光制导和半主动雷达制导就是一样的制导原理，都属于半主动寻的制导的一种，只不过寻的媒介从雷达微波换成了激光而已。从这一点上讲，只要理解了激光和雷达微波作为信息载体的不同物理特性，也就能基本明白激光制导与雷达制导的不同。激光是相对普通光源而言的，具有定向发光、颜色极纯、能量集中的特点，其频率范围覆盖了紫外光、可见光和红外光。由于激光的频率比微波要高得多，因此激光用于军事领域比雷达微波、无线电有很多独特的优势和特点。在前篇中曾介绍过的激光数据链，就是激光用于军事通信的一个实例。同样，激光技术用在武器制导上也是一种很有发展前景的制导技术。
激光指令制导和激光驾束制导属于遥控制导方式，激光相当于“指挥官”（后方控制系统）与“士兵”（导弹）之间的一种通信联络手段。半主动激光制导和主动激光制导则属于寻的制导方式，激光相当于为“士兵”照亮“僵尸”（目标）的那一束光。不管哪种激光制导方式，激光在其中所起的只是一个信息媒介的作用，“指挥官”仍然可以是雷达，而不是所谓的激光器，这也是为什么激光指令制导比较少见的原因。因为激光用作指令传输的媒介并不比传统的无线电有什么优势，反倒是缺点更明显一些。激光通信传输的数据量虽然大于无线电通信，但传输制导指令时并不需要太大的数据量，而激光通信作用距离近、全天候能力差的缺点却很明显。而且，激光指令制导与激光半主动制导、激光驾束制导相比，其系统复杂程度较高，失去了激光制导简单、有效的传统优势，因此一般只用于对有线制导的替代与升级，但难以用于远程攻击武器。
那么激光制导与雷达制导相比有什么优缺点呢？首先，激光的工作频率比雷达微波要高得多，频率高也就意味着能量密度高，并且激光定向发光的特点使能量非常集中，因此制导精度非常高，基本实现了“指哪打哪”，精度可以达到1米以内，甚至可以从建筑物的窗户中钻进去。其它制导方式难以达到这种精度，只能在采取复合制导方式后才能达到相似的精度。其次，激光制导具备了一定的抗干扰能力。传统的电磁干扰主要针对雷达制导武器，对激光制导武器一般是无效的，而且激光的发射波束窄，指向性强，对方难以施加有效的干扰。同时，激光制导也不受地物杂波的影响，比雷达制导更适合用于打击复杂背景环境下的目标。此外，激光制导还具备了一定的反隐身能力，传统的雷达隐身措施对激光制导武器是无效的。最后，激光制导武器与其它精确制导弹药相比还具有成本低优势。激光制导炸弹是一种价廉物美、使用最频繁的精确制导武器，最适合大规模装备。当然，激光制导的缺点也很明显。比如激光的作用距离偏近，在大气中的传输损耗大，容易受到气象条件的影响，云、雾、雨、烟、尘都能对激光产生强烈的散射和吸收，而且很容易被对方的激光告警器察觉攻击意图。这些缺点也使得对手可以采取相应的防护和对抗措施，比如施放烟雾、采取伪装措施，甚至实施主动的激光干扰或激光致盲，使激光制导武器失灵、光电瞄准设备失效。
◎传统的电磁干扰对激光制导武器一般无效。图为机载电子干扰吊舱
在几种激光制导方式中，技术最成熟、使用最多的就属半主动激光制导了。半主动激光制导的制导过程为：使用位于载机或地面上的激光器照射目标，导弹上的激光导引头接收从目标反射的激光，从而跟踪目标并把导弹导向目标。可见，半主动激光制导和半主动雷达制导一样都是靠外部设备来照射目标。用激光束照射目标还有一个较为独特的特点是，激光照射到目标上会出现漫反射的现象。漫反射就是指当一束平行的入射光线照射到粗糙的表面时，表面会把光线向着各个方向反射，我们日常生活中的自然光就具备这种漫反射现象。漫反射的一大好处就是照射目标的平台和发射武器的平台可以分开，可以相隔甚远。也就是说激光的漫反射现象可以很容易使半主动激光制导武器实现A照B射，比如地面上的一个士兵用激光照射器对敌方目标照射后，就可以呼叫其它作战单元（如战斗机或远程火炮）发射激光制导弹药对目标发动远程打击。而雷达波束在照射物体时则难以出现这种漫反射现象，只有比较规律的反射或散射。这是因为雷达波束的波长相对较长，多为厘米波或毫米波，一般物体的表面对于雷达波来说都是比较“光滑”的。而激光的波长可以达到纳米级的水平（1纳米=0.000001毫米），物体的表面对激光来说就是“粗糙”的，才会出现漫反射的现象。
◎士兵操作激光指示器
正是因为激光制导的这种特性使其可以广泛用于各种对地支援武器，如制导炸弹、制导炮弹、制导火箭弹等，战术适应性非常强。激光制导这种A照B射的间接瞄准模式可以使进攻平台在安全距离外发动攻击，可以“打了不管”，具备了更好的战场生存能力。此外，激光制导的这种特性还可以使发射一方采取一些独特的战术，比如发射后锁定——激光制导导弹可以先向目标的大概方向发射出去，在飞行途中再通过第三方的照射，导弹导引头捕捉到激光反射信号后锁定目标并完成攻击，如此一来可以增加导弹的打击灵活性；或者激光制导导弹可以从隐蔽地形后发射，先通过自动驾驶仪越过障碍物后，再由前方人员对目标实施照射，导弹导引头捕捉到激光反射信号后锁定目标，从而提高了发射平台的隐蔽性和生存性。当然，由于激光制导需要操作人员和激光指示器持续照射目标，操作人员就有暴露的可能，容易遭受攻击。为了解决这一问题，美国正在发展一种小型遥控飞机，在装载激光指示器后可以为激光制导武器提供第三方的目标指示。这里顺便提一下美国发明的“制导子弹”。该子弹可以“拐弯”，最远射程可达5000米（目前世界最远狙杀纪录是2 375米），开枪后制导子弹会像制导炸弹一样，自动跟踪目标直至命中，十分适合攻击远距离的移动目标。这种子弹的制导原理也是半主动激光制导，需要狙击手持续照射被攻击的目标。很显然，这种制导子弹继承了半主动激光制导的一大缺点，容易暴露狙击手以及攻击意图，从而丧失了狙击作战的隐蔽性，这是狙击作战的大忌，其实战效果仍有待于观察。
激光制导武器除了采取A照B射的攻击模式外，也可以采取传统的由发射平台进行照射的方式，很多用于对地攻击的战斗机都安装或改装了激光指示设备，用于为半主动激光制导武器提供目标指示与照射。比如战斗机可以加挂激光瞄准吊舱，其典型代表就是美国“蓝盾”（LANTIRN）先进瞄准吊舱系统。该吊舱可用于夜间作战时的低空导航和捕获、跟踪、瞄准目标，集激光、红外、雷达等多种先进技术和设备于一身，装备在美制F-15、F-16等型号战斗机上，可以大幅提高传统制空战斗机的对地打击能力。系统内配备的AN/AAQ-14吊舱由窄视场前视红外跟踪系统、自动目标跟踪器、激光目标指示器、激光目标测距器等组成，其稳定的瞄准具有150度的上视和后视角，以及连续滚转能力，用于对目标的稳定跟踪和瞄准。在实战中美国发现“蓝盾”吊舱在对付小型、机动地面目标时特别有效，因此美军在海湾战争中专门指定F-15、F-16战斗机挂载“蓝盾”吊舱用来搜索、攻击伊拉克的“飞毛腿”导弹发射车。除了加挂激光瞄准吊舱外，一些专用于对地攻击的战斗机还采取了将激光瞄准设备内置于机身内的方式，比如F-35战斗机上的EOTS光电跟踪系统就具有激光定位和瞄准的功能，可引导激光制导武器打击地面目标。
◎以色列F-15I战斗机挂载的“蓝盾”（LANTIRN）先进瞄准吊舱系统
此外，激光制导对地武器还有一个特点是具备多目标攻击能力，可以使用多台激光照射器，相互交换激光编码，进行单个武器的逐一制导，这个模式可以导引较多的激光制导导弹或炸弹。比如经过激光编码后，美国“海尔法”导弹最多可以支持4台激光照射器，并支持16枚导弹的同时攻击。如果再配合以相应的战术，比如一台激光照射器以快速转向的方式依次照射多个目标，则激光制导武器还能同时对付更多的目标，具备对付大面积集群目标（如坦克装甲集群）的能力。同时激光编码也有利于增强激光制导武器的抗干扰能力。为了避免激光制导武器受外界激光干扰而迷失方向，以及在使用多枚激光制导武器同时攻击多个目标时出现重炸、漏炸的现象，就必须依赖编码抗干扰的方法。编码抗干扰就是给激光制导信号通过加密措施进行编码，只要对方不知道密码，那么对方的干扰机就不能发出相同的密码脉冲，制导炸弹遵循加密激光信号进行攻击，也就不会相互干扰，从而大大提高了激光制导武器的抗干扰能力。
◎美国F-35战斗机配备的EOTS光电跟踪系统
激光半主动制导同样也可用于防空武器，我国“前卫”3便携式防空导弹就采取了这种制导方式。与传统的被动红外制导便携式防空导弹相比，“前卫”3在采取激光半主动制导后，其作战距离和抗干扰能力都有一定程度的提高，可谓独树一帜。由于半主动激光制导的设备较为简单，制导容易实现，并且具有技术成熟、成本低廉的优点，因此可以应用于各种轻小型制导武器。美国“矛头”（pike）微型导弹即采取了半主动激光制导，其长度仅42.6厘米，重量约1千克，弹径40毫米，可以从榴弹发射器中发射，射程达到2100米。“矛头”微型导弹体型虽然很小，但同其它导弹一样，基本结构要素齐全。而“矛头”导弹之所以能以极小的尺寸实现精确制导和打击能力，与它采取了半主动激光制导有着很大关系。
另一种比较常用的激光制导方式是激光驾束制导。激光驾束制导就是指导弹装有激光接收器，发射时后方的激光器对着目标进行照射产生激光波束，发射后的导弹在激光波束内飞行，当导弹偏离激光波束轴线时，导弹上的接收器感应偏离的大小和方位并形成误差信号，按导引规律形成控制指令来修正导弹的飞行路线。通俗点讲就是利用激光在导弹和目标之间牵了一条线，于是导弹“骑”着激光就飞过去了，所以称之为“激光驾束制导”。防空导弹中采用激光驾束制导的典型例子就是瑞典RBS-70便携式防空导弹和英国“星光”近程防空导弹。瑞典RBS-70防空导弹出口至13个国家，是世界最著名的便携式防空导弹系统之一，其性能不输于美俄同类产品，并且部分指标还有所超出。RBS-70还参加了两伊战争，伊朗陆军用RBS-70填补了苏制“箭”2便携式防空导弹和美制“霍克”中程防空导弹之间的空白。与“毒刺”、“针”式这些使用红外制导方式的便携式防空导弹相比，RBS-70一大优点就是射程更远，最新型号的射程达到了8000米，这也使得它比较适合用于舰上的近程点防空。瑞典海军已将RBS-70装备于扫雷艇和导弹艇上，为其提供基本的自卫防空能力。
英国“星光”也是一种很经典的激光驾束制导近程防空导弹，射程达到7000米，其制导精度非常高，单发杀伤概率高达96%。“星光”导弹采用了二级固体火箭发动机，飞行速度极高，可以达到4马赫，在各类便携式防空导弹中无出其右。该导弹弹头由三个子弹头组成，以弹头碰撞击毁目标。值得一提的是，由于采取了激光制导方式，“星光”导弹的制导系统也可为“海尔法”、“铜斑蛇”等对地攻击的激光制导弹药提供目标指示。总结来说，激光驾束制导的防空导弹具有攻击精度高、抗干扰能力强、低空防空/反导性能好的特点，未来有向水面舰艇近程防空/反导作战方向发展的潜力。
当然，激光制导还是存在一定缺陷的，这使得它用于舰上防空存在一定的困难，也使激光制导在防空系统中至今仍是一种非主流的制导方式。激光制导的作用距离非常近，因此激光制导多用于各种近程导弹上。激光制导也很容易受恶劣气象条件的影响。通常情况下海上环境比陆上环境更复杂而恶劣，激光制导的这一缺陷将使其全天候作战能力遭到极大挑战，并直接影响到其未来的发展前景。
◎英国“星光”防空导弹
此外，敌方可以采取针对性的措施加以防护和反制激光制导。比如敌方在配备激光告警装置后，就可以对激光制导武器提前探测与告警。由于激光告警器不仅可以防御激光制导武器，还可侦察对方的激光雷达、激光测距机等探测设备发射的激光信号，是一种特殊的被动侦察方式，因此激光告警技术也成为现代光电对抗的一个重要组成部分，作战飞机、装甲车辆或重要设施多配备了激光告警设备，美军就在“黑鹰”、“支奴干”、AH-1Z等直升机上配备了激光告警器。激光告警作为一种特殊的侦察方法，可以用于探测、识别激光测距信号或激光制导信号，判断其威胁程度并发出警告，提示作战人员采取躲避或对抗等措施，具备探测范围大、告警反应迅速、准确度高的特点，并且设备重量轻、维护费用较低，因此激光告警与雷达告警、红外告警等其它告警系统一样，得到了较大范围的普及。
◎激光告警接收机
作战人员在得到激光制导武器的攻击告警后，最常采用的方法是对目标进行烟幕保护，即在可能被袭击的目标周围施放烟幕，把目标隐藏在浓浓的烟幕之中。越战期间，在美军首次利用激光制导炸弹取得重大战果之后，越南方面及时使用烟幕对电厂、桥梁等关键目标进行掩护，当美军再次对这些目标进行轰炸时，投下的许多激光制导炸弹在面对茫茫浓烟时就都成了看不见的“瞎子”。烟幕使激光制导武器“变瞎”的原因在于它能对光波产生强烈的散射和吸收，从而有效地遮挡了光波的正常传输，使激光目标指示器难以瞄准目标，也使激光制导武器无法接收到由目标漫反射回来的引导信号。此外，激光制导武器之所以能够逞威，关键在于被袭击的目标通常都会对照射激光产生较强的漫反射，如果目标采用了对光波具有高吸收率、低反射率的材料覆盖表面，就可以在很大程度上实现对激光制导武器的“隐形”，使激光制导武器接收不到足够的激光反射能量，因而也就无法对目标进行准确的攻击。一般来说白色表面的反光率是最好的，可以达到90%左右，而黑色表面对光具有很高的吸收率，对光波的反射率只有5%左右，可见对激光制导武器实现“隐形”的一个有效措施就是将目标表面覆盖黑色材料或涂料。
对抗激光制导武器的另一个方法就是采取镜面表面。激光制导武器在寻找目标时靠的是从目标漫反射回来的照射激光，如果在目标的表面使用平面镜进行防护，无论照射目标的激光束来自空中还是地面，照射在平面镜上的激光都将产生集中的定向反射，反射光将是很窄的光束，激光制导武器极难捕捉，即使偶然碰到了反射光束，由于互相运动也会很快错开反射光束而导致脱靶。而且由于镜面反射激光的能量非常集中，激光制导系统的光学元件在碰到反射光束时也容易被烧毁而失效。防护镜可以用玻璃、有机玻璃、聚酯等光洁透明的板、片材料（甚至较硬的薄膜）经过镀金属反光膜来制造。从这一点来看，激光制导武器如果是面对目前城市中非常流行的玻璃材质外观建筑物（玻璃大楼）时，就很可能会“傻眼”了。
此外，在面对激光制导武器的威胁时，还可以采取主动光电干扰和对抗手段，如欺骗式激光干扰——“以彼之道还施彼身”。目前服役的半主动激光制导武器多采用波长为1.06μm的脉冲激光束，且光束编码是事前预设的，作战时如向敌方激光制导武器发射与其相当的激光信号，压制对方的激光接收机，或者发送假的激光信息，对方的激光制导武器就将无法正常使用，或者使激光制导武器被误导而无法命中正确目标。我国就曾展出了多款光电对抗系统，可用于对激光制导武器的防御和反制。我国“陆神”地空光电对抗系统可实现对来袭激光制导炸弹的侦察、干扰、诱骗等对抗功能，是防空体系的重要组成部分，可用于保护我方的重要地面固定目标、机动目标免遭敌方光电侦察系统的探测，以及光电制导武器的打击。
对于激光制导来说，未来的一个重要发展方向还是应该采取复合制导方式。如果激光制导与红外、雷达等制导方式组成并行复合制导，或在串行制导中引入自主制导和遥控制导方式，则既可以发挥激光制导攻击精度高、抗干扰能力强的优点，又可以通过其它制导方式来弥补作用距离近、全天候作战能力差的缺点，以提升综合制导性能。此外还可以发展新的激光制导技术，比如“发射后不管”、自动化程度非常高的主动激光制导、激光雷达制导等。综上所述，激光制导虽然是一种较为老旧的精确制导技术，但如果能够合理应用，仍然可以再次焕发生机。
作者：涂林峰
来源：《兵器知识》
