DARPA的研究成果(一)：精密制導彈藥，隱身技術

新聞 02-07

精密制導彈藥

精密制導彈藥的需求和發展前景

在冷戰期間，蘇聯優越強大的重裝坦克對美國以及歐洲北大西洋公約組織的各國軍隊都構成了嚴重的軍事威脅。儘管美國的核武器可以在一定程度上抗衡蘇聯的軍事優勢，但是軍事領導人想要找到不使用核武器縮小了雙方軍事實力的差異的辦法，於是可以讓美國在蘇聯入侵後對蘇聯第二梯形縱隊坦克發起遠程精密攻擊的新型精密制導彈藥（PGM）則成為了他們的首選。越南戰爭進一步推動了美國對精密制導彈藥，或者「智能武器」的需求，這些武器不僅能更精確地發射、瞄準和擊中目標，還能減少附帶損害和意外傷亡。精確制導武器大大提高了攻擊的精確度，作戰人員可以瞄準任何指定的目標精確發射導彈，一般目標是建築和基礎設施，例如作戰人員可發射導彈炸毀橋樑來孤立敵軍，其他目標還包括雷達和全面空軍防禦系統、指揮和控制中心以及飛機場等。另外，自導性武器還能從更遠的距離發射，進一步降低了飛機和駕駛員所承擔的風險。

後來，隨著美國使用精確制導武器作戰取得的一次又一次的勝利，敵軍們也紛紛開始改變作戰策略，更多地將部隊和戰鬥人員分散部署在城市裡，敵軍的這一新對策使美軍瞄準攻擊和投射導彈變得更為困難，同時也要求我們進一步提高精密制導武器的準確性。在現代戰役中，作戰場地更加分散，敵軍分布也更加隱秘難以預測，這意味著精密制導武器對作戰人員而言將比以往任何時候都更加重要。

DARPA的解決方案

早在20世紀60年代末以及70年代初期，DARPA就開始了精確制導武器的研究，同時開展了一系列新技術的研發，包括激光、微電子學、數據處理器和雷達、電子光學感測器等，所有這些技術都可能幫助DARPA研製出第一批精密制導武器。在1978, DARPA將多項上述研究成果應用於DARPA當時正在進行的「攻擊破壞者」項目。攻擊破壞者項目歷時四年，在某些領域取得了重大突破，開發出了整合精密制導彈藥和先進情報收集和偵查技術的聯合監視目標攻擊雷達系統（JSTARS）、「全球鷹」號無人駕駛飛行器、採用末端制導彈藥的空軍空對地導彈、遠程地對地陸軍戰術導彈系統，該導彈系統反應迅速，能在任何天氣、白天或者黑夜的作戰環境中準確擊中移動或者固定目標、以及機翼上裝有可探測和瞄準攻擊坦克的聲波感測器的出色反裝甲坦克（BAT）子母彈；這些發明都在實際應用中取得了巨大的成功，從而為第一批智能武器系統的誕生奠定了堅實的技術基礎。

圖1 全球鷹無人駕駛飛行器

在20世紀80年代DARPA開展了一項種子項目研究，研製出了微型全球定位系統的接收器，與此同時，DARPA在慣性導航方面的研究也有了突破性的進展，成功在聯合直接攻擊彈藥上安裝了全球定位系統附加裝置，使原本無制導功能或者是激光制導的彈藥具有高精確制導能力。DARPA的單片微波集成電路項目所研發的砷化鎵晶元是取得上述研究成果的關鍵所在，在該單片微波集成電路項目中，DARPA還研製出了精密制導武器所需的射頻技術和毫米波電路。

在1975年到1979年期間，DARPA開展了一項名為「坦克破壞者」的項目，為後來的自製導標槍反裝甲坦克導彈的誕生提供了理論和技術條件。DARPA在標槍反裝甲坦克導彈的設計中加入了紅外線成像陣列技術，特別是應用在導彈尋的器上的紅外線成像二維陣列取得了巨大的成功。此外，DARPA研究的焦平面探測器交替源也對標槍反裝甲坦克導彈的成功研發起到了關鍵性的作用。

其他由DARPA研究發明的現代武器彈藥還包括先進中程空對空導彈（AMRAAM）、感測器引爆武器、有線制導光學追蹤管射式（TOW）反坦克導彈以及先進巡航導彈。

圖2 美軍中程空對空導彈（ＡＭＲＡＡＭ），1979年開始研製，1990年服役。1993至1994年在伊拉克領空「禁飛區」先後發射過4枚，擊落教練攻擊機等飛機3架。發射後先用指令引導，靠近目標15至20千米進改為彈上雷達制導。最大射程約64千米，全彈質量157千克，彈徑0.178米，全彈長3.65米。

所產生的影響

隨著精確制導武器的發展成熟和攻擊精確度的提高，精確制導武器被廣泛應用於各個軍事領域，這不僅使得美軍可以從更遠的距離發射導彈攻擊和消滅目標，還極大地提高了攻擊的成功率和精確度。這一技術在冷戰時期、海灣戰爭，以及後來美軍在與更分散、更隱秘敵人的作戰過程中都起到了至關重要的作用。總而言之，作戰人員所關心的已不是擊中目標所需的出擊次數，而是每次突擊行動可以擊中的目標數。

舉例來說，在20世紀90年代，美國在對伊拉克和巴爾幹半島的軍事行動中採用了精確制導武器，主要是巡航導彈和激光制導彈藥，行動取得了巨大的成功，充分說明了精確制導武器在發起連續高效的精確轟炸方面具有巨大優勢和威力。通過提高攻擊的成功率和準確性，同時降低美國軍隊面臨的風險和損失以及減少攻擊目標周圍的附帶損害和意外傷亡，精確制導武器使得美國領導人在鬥爭衝突時期與敵國政府談判斡旋時有更大的籌碼來達成對美國更有利的外交協議。

尤其是在於伊拉克的戰爭中，DARPA所研發的一系列精確制導武器（其中標槍反裝甲坦克導彈被美軍用於發起首輪攻擊）起到了至關重要的作用。在伊拉克戰爭前期，美軍所發起的精確轟炸大規模摧毀了伊拉克軍隊停放在陸地上的戰機，重創了伊拉克陸軍部隊，並且使伊拉克的綜合防空系統陷入了癱瘓。此外在整場戰役中，DARPA在精密制導武器上添加的全球定位系統導航定位功能（例如聯合直接攻擊彈藥）極大地提高了美軍向關鍵的固定目標發起攻擊時的精確度和成功率。

圖3 戰爭場面

DARPA所研發的精確制導武器的成熟改良和廣泛應用在美國取得對阿富汗的戰爭的全面勝利中功不可沒，極大地提高了美軍戰機空襲的打擊力和戰鬥力以及對陸軍的空中支援的威力。

精密制導彈藥技術成果轉化和應用

DARPA所研發的精確制導武器已在海陸空三軍以及海軍陸戰隊中得到了廣泛的應用。

下一步計劃

DARPA正與美國海軍研究局密切合作，以加快對遠程反艦導彈（LRASM）的研發和應用。

圖4 美國B-1B轟炸機投放LRASM遠程反艦導彈

遠程反艦導彈是精確制導反艦導彈，可以滿足美國未來在與敵軍漫長的對峙中突破擊潰敵軍先進成熟的防空系統對遠程反艦導彈的能力的緊迫需求。遠程反艦導彈以現役的AGM-158B增程型聯合防區外空地導彈（JASSM-ER）為基礎，將在運用新銳尖端技術的同時，降低對情報收集和偵查系統、網路以及電子戰中先進的外部導航系統的依賴性。

圖5 外掛在F-16戰機上的

增程型聯合防區外空地導彈（JASSM-ER）導彈

另外，在美國海軍的全力資助下，DARPA所開展的持久近距離空中支援項目，成功研製出能讓陸軍部隊請求空中支援精確制導武器的設備裝置。該項目已取得了初步成效，所研發的設備對美軍在現代戰役中獲勝起到了決定性的作用，DARPA同時還計劃對設備進行進一步的改良和升級。

隱身技術

隱身技術的需求和發展前景

在20世紀70年代前期出現的現代空防導彈系統不僅威脅到美國的軍事領先地位也限制了美國的戰略選擇。現代空防導彈系統包括雷達制導地對空導彈（SAM）以及配有雷達制導導彈和預警、定位和瞄準雷達系統以及尖端成熟的指揮和控制網路的現代戰鬥機。在越南戰役中，敵軍先進的空防系統使美軍遭受了重大損失，在那之後，美軍一直致力於能夠徹底擊潰敵軍一體化空防系統並能逐個摧毀關鍵系統節點的辦法，只有這樣美國空軍才能打破敵人的嚴密的防禦圈，集中火力攻擊敵人主力部隊，把握先機，重新在戰鬥中佔領上風。

DARPA的解決方案

由於美國戰機在執行任務時很容易暴露，被敵人擊落，針對這一問題，DARPA研究了一整套解決方案，包括多項發展策略和新型技術，以降低戰機雷達的可偵測度。在20世紀70年代中期，DARPA 的這些研究成果取得了重大進展，DARPA成功研發「海弗藍」（Have Blue）號隱形戰鬥機誕生了，這是世界上首架隱形戰鬥機，不僅採用了全新的設計理念和製作原材料，還裝配了新型雷達散射截面預測系統，最終徹底顛覆了美國空軍部隊的空襲策略。在海弗藍面市後不久，F-117隱形戰鬥機便誕生了，之後這一與海弗藍其極相似的隱形戰機被美國空軍大批量採購，廣泛運用於各種空中行動。

在20世紀70年代中後期以及80年代早期，DARPA成功研發了首架配備雷達系統的隱形飛行器——「沉默之藍」號隱形飛機。沉默之藍號隱形飛機採用雷達系統以及其他當時最為先進的技術，以維持足夠低的雷達散射截面，這使得它能夠成功地躲過敵人雷達站連續不斷的監視，在很低的高度下飛行，獲取情報並及時傳送回總部。沉默之藍號隱形飛機的成功為空軍部隊B-2號隱形轟炸機的誕生奠定了堅實的基礎。

圖6 「沉默之藍」號隱形飛機

DARPA在低可偵測性技術方面最重要的技術成果包括：用於減少雷達散射截面的曲面設計、雷達波吸收覆層材料、紅外屏蔽技術、散熱技術、低視覺信號、低截獲概率雷達、入侵物屏蔽、排氣冷卻和塑型、防風屏蔽塗層以及計算能力等。

隱身技術的所產生的影響

在隱形技術的支持下，美軍迅速攻克擊潰了敵方的空防戰線，重創了敵軍，在多場重大戰役中迅速制勝，其中包括對伊拉克戰爭（1991年沙漠風暴戰役以及2003年伊拉克自由行動）、對阿富汗戰役（2001年持久自由軍事行動）以及2011年對利比亞的軍事行動。隱形技術不僅鞏固了美軍的絕對軍事優勢，還徹底扭轉了上述戰役的局勢，為美軍的勝利鋪平了道路。可以說，美軍在上述戰役中大獲全勝，隱形技術功不可沒，與此同時，國防部所採用的其他戰略手段也起到了積極的作用，例如廣泛用於隱形機和非隱形機的DARPA研發的精確制導武器可以在以更高的精確度和成功率擊中目標同時降低攻擊所造成的附帶傷害。今天，儘管敵軍大幅增加了對尖端空防系統網路的投資，但是面對美國隱形部隊的夜間空中突襲，敵國依然防不勝防，只能處於被動挨打的地位。

跨越整個射頻範圍的低可偵測性技術已成為數代美國空軍戰鬥機（包括F-117、B-2、F-22以及 F-35號戰機）的重要設計特徵，同時也成為了軍事領域各大科研機構的研究重點。隱形技術也被廣泛應用於各種各樣的武器系統和軍事平台，包括導彈、直升機、戰車和戰艦（包括「海影號」隱形戰艦以及海軍DDG1000導彈驅逐艦）等。