何为JDAM?

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  美军的JDAM“联合直接攻击弹药”(Joint Direct Attack Munition,“杰达姆”),并不是确切的某一型弹药,而是一类“开放性”组合,由普通的自由落体航空炸弹 低成本、精确制导化的套件组成。具体来看,JDAM就是在MK80(或BLU)系列航空炸弹基础上,通过螺栓固定来加装上JDAM套件。套件中的关键部件包括带有气动控制舵面的尾翼部分、惯性制导系统(INS)与GPS组合的制导控制部分,还有位于弹体中部或头部的气动边条,以在下落过程中为弹体提供一定的升力和稳定性。
本世纪以来,不论是阿富汗、伊拉克战场,还是近年的中东战事、对ISIS的打击等军事行动,都证明JDAM绝对是美军最主要的精确制导武器之一,乃至可以说,如果没有了JDAM,美军就没法“高效”打仗了

  在普通航空炸弹基础上改装而来的JDAM,成为了最具性价比的精确制导武器。而JDAM套件安装在普通航空炸弹上后,这枚JDAM的型号就会以GBU(Guided Bomb Unit,制导炸弹)取代此前的MK80或BLU等编号。例如,907千克(2000磅)的GBU-31,对应的是MK84和BLU-109、BLU-136:454千克(1000磅)的GBU-32对应MK83,GBU-35对应BLU-110;227千克(500磅)的GBU-38,对应MK82、BLU-111/126/129。较新的在惯性/GPS基础上又集成了激光制导系统的GBU-54,则算是对GBU-38的一次升级。

80年代的技术原型


  如今,精确、通用、用途广泛且相对便宜的“联合直接攻击弹药”已是美军的主要空地武器。但在40年前它问世时,则完全是另外一回事,它还只是一个并未受重视的科研项目。
通过这组GBU-31和GBU-32的简图,除了看得出三者的外观细节差异外,也体现了JDAM的特点,即MK或BLU弹体 KMU“套件”的组合
上图,美国空军B-52轰炸机弹舱内旋转挂架上挂载的GBU-38和GBU-54。下图,F/A-18E翼下挂载着8枚GBU-32和2枚GBU-38。JDAM中的“J”即为Joint“联合”之意,因其由美国空军和美国海军联合开发的
GBU-31的这两种子型号“套件”差异,对应的是MK84(上圖)和BLU-109。前者是普通航弹,后者作为侵彻型弹药,主要打击钢筋混凝土建筑、硬化目标等
ABC图示分别为GBU-31(V)2B、GBU-31(V)4B与GBU-32的JDAM套件结构简图,可见三者弹体中部的气动边条均为左右各一加上端的三片式
GBU-31(V)4B的尾翼部分结构示意图,这个铝制圆锥形的尾翼部分由8个螺丝来与前部弹体固定
从实物图来看,GBU-32(正准备挂载到F-35B的弹舱中)与GBU-31在“套件”上的外观区别,主要是前者的左右两片气动边条要比其上端的稍长,后者的弹体上端都有明显的从尾翼到中部的线缆保护盖

  上世纪80年代初,美国空军装备实验室(AFRL)开始研究一种惯性制导系统用于航空炸弹。最初AFRL工程师们给出的概念演示原型,与后来成型的JDAM相差不大,就是航空炸弹尾部改装套件。相关原型的空投测试虽然取得了良好成绩,但并没有什么反Ⅱ向。这是因为,正处冷战对抗巅峰时期的美国空军所采取的空中战术是强调对苏联防空系统的低空突防,对于高空、全天候、精确制导武器并没有强烈需求。“坦率地说,人们对它并没有太大兴趣”。
  不过工程师所言的“并没有太大兴趣”的态度,在随后短短几年中就发生了巨大转变。
  首先,在技术层面上的突破是全球定位系统(GPS)功能性和可用性的日臻成熟,可为空中打击提供可靠稳定的导航坐标。而1991年的海湾战争则验证了高空突防、从高空发起的打击是对抗冷战后新对手的最佳方式。

激光制导武器并不总是好使

  美国空军从这场实战所得的经验还有,单单装备激光制导炸弹是不够的,战场上恶劣的气象条件或者中东特色的沙尘暴会严重影Ⅱ向这类武器的使用。在第一次海湾战争中,美国飞机投放了约25万枚弹药,其中约21万枚是常规的无制导的航弹,也暴露了其打击精度不足的问题。在开战的头两周,美国空军空中打击的战果远远低于预期,部分原因正是因为天气不佳、瞄准不佳。战后的分析显示,平均而言,非制导弹药仅落在了预定目标约60米的范围内。激光制导武器虽然更为有效,75%的战果由它取得,但它除了要等一个好的天气条件下才能使用,还有另一大问题便是价格昂贵,以及并非所有的美军飞机都能挂载使用。
  这场“沙漠风暴”就成了JDAM命运的转折点,美国空军迫切需求一种低成本的精确制导武器。1991年5月,时任美国空军参谋长的麦克佩克将军提交备忘录,指明美国空军“对全天候精确制导弹药的需求”。最初的开发合同于1994年授予,JDAM也就从美国空军装备实验室走出,完成成果转化,开始定型、批量生产。
这张有些繁复的详表是摘自2002年美国海军为“大黄蜂”飞行员编制的JDAM(GBU-31和GBU-32)战术手册。可见,JDAM因为海军、空军、海军陆战队的军兵种差异,形成了不同弹体、制导组件(KMU)、引信(FMU)、近距离传感器(DSU)、风动涡轮发电机(FZU)、保险装置、鼻塞(MXU-735)、线缆等的JDAM“排列组合”
JDAM组装过程中的一个重要程序:如图由MK82“变身”而来的GBU-38,在弹体尾部正装入FMU-152A/B联合可编程引信(上左图),它作为机电引信还需要使用FZU-55A/B(上右图)这种小型风动涡轮发电机来为其供电(装入左图弹体中部的红框区)。下图尾翼部分的尾端处为GPS天线

要便宜,要足够便宜


  即使JDAM天然就比激光制导炸弹要便宜很多,但对于“甲方”来说,它还不够便宜,还要尽最大可能压缩成本。今天,我们从麦克佩克这些当时美国军方的记述来看,费用是JDAM项目的一个重大问题。后冷战时代的美军,在装备采购上已不是里根时代那般“花钱如流水”。麦克佩克明确要求:参与竞标的承包商对这种新武器的开价,哪怕是有1美分超出JDAM项目经理所估算出的4万美元,空军就不会购买。
  对于JDAM的生产,一开始有7家企业参与竞标,到最后只剩下马丁·玛丽埃塔(后来与洛克希德合并成洛·马)和麦克唐纳·道格拉斯(后来被波音公司收购)两家角逐。两家都清楚,JDAM套件的技术难度不大,生产环节又可以使用一些现成“货架”零部件,那么重点就是要通过与军方签订长期合同、大规模量产来摊平、降低单价。
使用地面测试设备(如AN/GUQ-79)对组装完成的JDAM进行软硬件全面测试。另外,JDAM弹载计算机的软件程序是波音公司出厂时预加载的,如果版本过低还要通过地面测试设备来进行升级。
同为GBU-38,舰载机上使用的海军/海军陆战队型(上图)与空军型(下图)在外观上有明显差异,前者表面有灰色粗粝感的热防护涂层(这是过去美国航母舰上大火后汲取的教训),两者在弹体头部除了“鼻塞”的差异外,空军的还有一圈铜带。
DSU-33C/B近距离传感器(位于弹体头部),它与引信(FMU)组合即可实现JDAM的“空炸”。当DSU-33确定其高度在目标上方6米时,它就会激发引信。这组图中海军型、空军型的GBU-38都装有DSU,但依旧可见鲜明的铜带差异

  这场“价格战”的最终赢家是麦道公司。1995年9月,美国空军正式授予麦道公司JDAM生产合同,它的最终单位成本为1.8万美元,不到军方设定的4万美元上限的一半。今天JDAM的生产依旧在波音公司的密苏里州圣查尔斯市工厂进行着,已经出货了40多万件JDAM“套件”,目前日均产能超130件。20多年后,以近年的美军预算数据来看,JDAM的平均单价仅有小幅上涨。
  参照去年的数据来看,美国空军和海军订购的JDAM均价分别为2.1万美元和2.22万美元。当然,这是JDAM“套件”的成本,最终挂载上美军战机的GBU,還要算上被改装的那枚已库存很久的航空炸弹的成本,如MK82的价格约为4000美元,MK84约为1.6万美元。尽管如此,套件 航弹相加后的JDAM最终价格也还是要比新一代全新打造的SDB系列“小直径炸弹”便宜得太多。同一年的数据显示,GBU-39/B采购价约为3.9万美元,美军空军和海军版的GBU-53/B分别为19.5万和22万美元。   考虑到通货膨胀等因素,JDAM套件的采购价从最初1.8万美元上涨到今天2万多美元,这个幅度绝对是美式装备中罕见的“良心价”。即便有着“小直径炸弹”的出世,JDAM在美军空地精确制导武器库中依旧是无可撼动的、最具性价比的存在。
JDAM系列已经成为北约和美国诸多盟友的标配空地武器。上图为2011年10月在意大利特拉帕尼空军基地部署的加拿大空军CF-18战斗机正挂载GBU-31。下图为2021年5月初,巴以冲突中以色列空军使用的GBU-31(机翼下)与本国生产的正在挂载的227千克级MPR-500精确制导炸弹
B-2轰炸机的弹舱,最多可以挂载80枚GBU-38,图中也可以看到GBU-38弹体头部的白色的DSU-33
本世纪以来的多场战事中,美军空中力量都在大量使用以侵彻型弹药BLU-109(上图)为弹体的JDAM,其弹体头部有2.5厘米厚的硬化钢壳,可穿透1.2~1.8米厚的钢筋混凝土,常用来打击地道、掩体、硬化建筑、大型建筑物的内部结构等。不过,作为“冷战剩余物资”的BLU-109已存货不多,美军将用新开发的BLU-137来接替

  B-2 JDAM的组合,在科索沃
  1999年3月,以美国为首的北约越过联合国发动了科索沃战争。对于联军的空中力量来说,在这个欧洲雾蒙蒙的角落作战是非常困难的。在前两个月里,当地的天气非常恶劣,联军飞机只能在全天四分之一的时段起降,轰炸的目标多集中在城市地区。美国空军对全天候精确制导武器的需求“近在眼前”。
  B-52和F/A-18成为首批携带JDAM的飞机。特别是对于战略轰炸机,当“核大战”已成为过去时,B-2隐身轰炸机的首要用途不再是悄悄突破苏联的严密防空火力网、投掷核武器,而挂载使用JDAM就成为了B-2的理想转型之举。JDAM于1997年7月获得了B-2的作战能力认证。
  在密苏里州怀特曼空军基地,GBU-31被装进了第509轰炸机联队的B-2弹舱,一次挂载16枚。起飞的B-2,奔向千里之外的科索沃,往返飞行30小时。事后统计,B-2轰炸机的数量虽不到北约盟军战机总量的1%,但炸弹投掷量占到了总量的11%,使用的652枚JDAM,98%都命中了既定目标。
在JDAM投放上的一个细节是,它在离机后会启动一个内部计时器,或是1秒(GBU-31)或是300毫秒(GBU-32),在此转瞬即逝的短时间里,JDAM会将尾部的舵面锁定在中立的位置,以保证与载机的安全脱离
按照战术手册上的说明,一枚JDAM的装配时间不超过30分钟,挂载工作用时不超过14分钟。图中为伊拉克战争期间,美国空军地勤人员使用MHU-83C/E挂弹车将GBU-31装入B-2的弹舱
2018年阿富汗坎大哈机场上的MQ-9无人机挂载着4枚GBU-38。当这些JDAM挂上挂架后,弹载计算机会通过MIL-STD-1760“总线”与载机平台进行导航系统、任务等数据上的同步传输,以及载机对JDAM状态的实时监测

阿富汗、伊拉克,投下上万枚JDAM


  在对南联盟近3个月的空中打击中,美国空军几乎用尽了JDAM库存。在战事接近结束时,美军敦促麦道公司将JDAM的产能提高近3倍。JDAM的战场表现,尤为突出的是打击精度,“我们没有预料到JDAM能用来打击桥梁,精确度让我们所有人都感到惊讶”。此役后,JDAM也在不断升级改进,其中的重点是提升打击精度,导航系统的GPS接收器得到了升级,GPS信号更准确,增强了抗干扰能力。这种改进,转而就在2003年的“伊拉克自由行动”中得到了检验。
  虽然伊拉克军队部署了GPS信号干扰器,但其效果聊胜于无。美军在“伊拉克自由行动”中消耗了约6500枚JDAM。在稍早前的阿富汗战场上,开战9个星期美国空军就投下了5000多枚JDAM,消耗了当时大约一半的库存,波音工厂也开始了三班制以补充JDAM库存。
  JDAM的聲誉在实战环境下、成千上万枚的使用中积累下来,其既有低成本改装、高收益的特点,也完美兼容几乎所有机型,且不论高空、低空,不论俯冲还是水平飞行、爬升都能做到“发射后不用管”。不论是在伊拉克费卢杰、拉马迪这样的“城市战”,还是在阿富汗山区对塔利班游击队的精准打击,JDAM都是美军战机不可或缺的机载武器。   在任何气象条件下,JDAM都可以在距目标24千米的范围内投下。JDAM离机,弹上的惯性导航系统就会接管,自动将炸弹引向预先输入的坐标。而后,接收的GPS数据会不断更新并纠正炸弹的航向。这套惯性 GPS的制导系统中,惯性导航系统一般可将JDAM导向距目标30米半径范围内(也就是圆概率误差CEP)。有了GPS的辅助,这种圆概率误差则缩小到了12米左右。而实际表现上,JDAM通常会落在离目标一个炸弹长度的半径范围内。

L-JDAM激光制导和JDAM-ER增程


  在中东的战争进行时,JDAM就在与时俱进地升级。其中尤为有代表性的两型分别为增加了激光制导系统的L—JDAM(Laser IDAM)和增程型JDAM-ER(JDAM Extended Range)。
按照战术手册的介绍,GPS接收机在JDAM释放3秒后启动,以免由于和载机平台太接近造成GP8多路径干擾。GPS接收机在激活27秒钟后,GP8更新数据会输入到制导算法中。换言之,如果离机到击中目标的飞行用时不到30秒,JDAM就是纯靠INS惯性导航来命中目标的
美国海军两栖攻击舰上,已在AV-8B挂架上的1枚6BU-54,摘掉了头部黑色保护罩,露出了激光导引头。GBU-54上的激光制导部分,由波音公司和以色列埃尔比特公司联合开发
对于JDAM的增程,波音的方案主要是折叠滑翔翼和增加小型动力系统。

  这种被美军定义为“低成本、非开发性的改进”,是在JDAM的弹头上增加了一个激光导引头,从而使双模制导的L-JDAM(GBU-54)具备了瞄准和摧毁移动目标的能力。在提高精度方面,除了L-JDAM外,波音公司还根据海军需求开发了GPS抗干扰系统(IGAS),近一步提升JDAM制导系统的可靠性。
JDAM的低成本改装、“组合式”精确制导武器的理念,也从空地武器引申应用到远程精确布雷,这就是美国海军的“快攻-增程”(0uickstrike-ER)水雷项目。“快攻”水雷就是使用MK80系列航弹加装水雷套件改造而成,而“快攻-增程”在此基础上加装了JDAM-ER的BSU-104增程折叠滑翔翼套件和GBU-38的制导组件,由此实现了载机平台在万米高空完成超过74千米的远程精准布雷

  而对于射程的提高,也是自JDAM问世以来,一直改进的重点。其改进方式,是在JDAM或L-JDAM的基础上增加了一对折叠滑翔翼,借助载机的飞行速度和高度,JDAM-ER可以最远滑翔至90千米,这是基本型JDAM射程的三倍,初步实现了JDAM防区外的攻击能力,提高了载机平台的生存性。不仅如此,波音还有安装小型涡轮喷气发动机的动力增程型JDAM-ER方案,其射程将提升到接近300千米。波音还表示这样的射程不仅可以应对装备有远程防空导弹的敌方,还将是巡航导弹的低成本替代方案,也可以在进攻中作为敌方防空反导火力的“诱饵弹”。
  [编辑/山水]
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