乌克兰空军的米格-29战斗机腹部近景,注意翼下内侧挂架向前伸出的不明结构,其确切功能引起了军事媒体的众多猜测
2022年12月21日,美国五角大楼宣布向乌克兰提供18.5亿美元的军事援助,其中就包含了所谓的“精确航空弹药”,只是当时尚不清楚到底是指哪种类型的武器。2023年2月22日,彭博社透露,这种弹药的射程是标准JDAM制导炸弹的三倍,属于其增程型号。3月6日,美国驻欧洲空军司令詹姆斯·赫克将军在一次媒体圆桌会议上含糊其辞地透露,已经在三周前向乌克兰交付了一些精确航空弹药,它们的射程比靠重力投放的炸弹更远,并且能精确制导。
挂载在B-52轰炸机翼下的增程型快速打击水雷,它采用了与JDAM-ER相同的滑翔翼制导套件
赫克还称这种弹药为:GBU-62。似乎指的是GBU-62B(V-1)/B,即:增程型快速打击水雷(Quickstrike-ER)。这种水雷通过将JDAM-ER带滑翔翼的制导套件安装到2000磅(907公斤)的Mk 64常规航弹上组合成了“快速打击”型海军水雷。显然,这种水雷并不适合提供给乌克兰空军用于空对地攻击。赫克应该是指安装了相同滑翔翼制导套件的常规航弹所改装成的精确弹药,即:增程型联合直接攻击弹药(JDAM-ER)。
乌克兰空军在网上发布了美国援助的JDAM-ER滑翔炸弹的照片,炸弹被挂载在米格-29战斗机的翼下,弹体上可见用于固定滑翔翼制导套件的钢制捆扎带和套件的前端部分
那么这又带来一个新的问题,就是如何将这种北约标准接口的弹药集成到乌克兰空军苏联时代的战斗机上。7月4日,乌克兰空军在网上发布了挂载在米格-29战斗机翼下的美制JDAM-ER滑翔炸弹的照片,还特意在炸弹上题写了祝贺词。这实际上是该型制导炸弹进入乌克兰空军服役的第一张照片。这表明乌克兰空军部分米格-29战斗机的挂架已经被改装过,可以兼容JDAM-ER这种纯西方血统的滑翔炸弹了。而首次使用这些滑翔炸弹对俄军发起的空袭其实发生在同年3月初,说明对“支点”战斗机挂架的改装其实早就完成了。
乌克兰空军发布到网上的另一张JDAM-ER滑翔炸弹的照片,可以看到固定在弹体下方的滑翔翼制导套件,弹体上方的挂架上带有流线型的凸起部分
为了解决挂载问题,美国和乌克兰的工程师们设计制造了一种新的适配式挂架。在这种挂架的中间部分内置了A-10攻击机上的MAU-50挂弹架,此挂弹架可挂载重达2000磅(907公斤)的航弹,因此足以挂载500磅(227公斤)的JDAM-ER滑翔炸弹。而另一种可能的选择是为F-15/F-16战斗机设计的MAU-12挂弹架,它可以挂载重达5000磅(2268公斤)的航弹。而且这种适配式挂架的上端应该仍然采用了苏联战斗机的挂架接口,这样就可以通过这款适配式挂架将滑翔炸弹挂载到苏联战斗机的翼下挂载点上了。
在乌克兰空军于7月8日发布的JDAM-ER滑翔炸弹的照片上,可以看到挂架前方有个流线型形的凸出物,看起来似乎是某种电子仪器的设备舱,其确切功能不得而知。乌军于12月21日在网上发布了另一张照片,展示了一架停放在机库内的米格-29战斗机。该机翼下挂载了一枚R-73红外近距空空导弹和一枚JDAM-ER滑翔炸弹,其挂架前端有一个显眼的流线型仪器舱向前方大幅延伸到JDAM-ER滑翔炸弹之前,尽管照片没有完整显示出这具挂架,但还是可以看到这个形状独特的仪器舱前端的黑色天线罩,其内可能是某种天线/传感器。
停放在机库内的乌军米格-29战斗机。机翼下挂载了一枚R-73近距空空导弹和一枚JDAM-ER滑翔炸弹,弹头上的白色球状物是空爆传感器,注意挂架前端的流线型仪器舱大幅向前伸出
这个仪器舱内可能安装的是电子支援装置(ESM)或雷达跟踪告警接收器(RHWR),也可能是某种电子战干扰系统。这些系统组件对于经常面临俄军严重防空威胁的乌克兰飞行员来说,都是宝贵的防御装备。不过,这种带仪器舱的挂架显然只与JDAM-ER滑翔炸弹有关,其功能很可能是为JDAM-ER滑翔炸弹进行目标指示。JDAM-ER滑翔炸弹通过卫星辅助惯性导航系统(GPS/INS)的来打击固定目标,这些目标的坐标可以在地面上预先加载到炸弹上,也可以由飞行员在飞行途中输入,但需要安装适当的数据链和用户终端。
载机在投放滑翔炸弹之前需要向它输入关键数据,使其制导系统获得载机与目标之间的相对方位。但是,乌克兰空军的战斗机都没有集成JDAM-ER滑翔炸弹所需的GPS/INS导航系统和北约标准的数据总线。因此,挂架前端的仪器舱内很可能装的是GPS接收天线,以便在投放滑翔炸弹前将本机和目标的实时坐标数据输入其中。而且挂架和座舱之间应该安装了兼容北约标准的数据线和接口,座舱内也应该为飞行员安装了用于相关操作的平板电脑作为专用终端。之所以将GPS天线安装在向前伸出的仪器舱内,是为了确保天线与导航卫星组之间保持清晰的视线,而不会被飞机的机翼结构所遮挡。
乌克兰空军为纪念乌克兰独立日发布的照片,乌克兰空军司令尼古拉·奥列什丘克中将正在一枚挂在苏-27战斗机翼下的JDAM-ER滑翔炸弹上题词,从挂架的细节结构可以看出与米格-29战斗机上所用的挂架相同
8月24日,乌克兰空军在其官方账号上发布了新的照片以纪念乌克兰独立日。这张照片显示乌克兰空军司令尼古拉·奥列什丘克中将正在一枚挂在苏-27战斗机翼下的JDAM-ER滑翔炸弹上题词。这是乌军首次展示将苏-27战斗机用于挂载JDAM-ER滑翔炸弹,而且所用的挂架跟米格-29战斗机用来挂载JDAM-ER滑翔炸弹的挂架一样,前端也有一个流线型的前伸仪器舱,这表明苏-27和米格-29战斗机都使用了相同的挂架。这些挂架的表面都没有喷漆,裸露出金属材料原本的银灰色,由此可见它们都是因应战争变化匆忙赶制出的急需品。
乌克兰空军的苏-27战斗机,以现在的眼光来看这种来自苏联时代的遗产自然是相当老旧
乌克兰空军将苏-27战斗机用于挂载JDAM-ER滑翔炸弹,可能是本来适用的战斗机就不多。另一方面,使用“侧卫”战斗机作为载机可能还会带来一些优势。苏-27战斗机拥有推力更强大的发动机,即使在有外挂武器的情况下通常也比米格-29战斗机飞得更快、更高。这有助于确保JDAM-ER滑翔炸弹防区外外射程的最大化,使载机进一步远离俄军防空导弹系统的威胁。而且苏-27战斗机能够在10个挂架上携带超过4300公斤的外挂装备,这让乌军的“侧卫”战斗机在挂载JDAM-ER滑翔炸弹之外还可以挂载更多的空空导弹用以自卫。
联合直接攻击弹药(JDAM)通过安装集成了GPS辅助惯性制导系统的尾翼套件,将常规航弹转变成了制导炸弹
联合直接攻击弹药(JDAM)其实是一种尾翼制导组件,可以将无制导的常规航弹转化为全天候的精确制导弹药。JDAM制导炸弹由集成在尾翼内的GPS辅助惯性制导系统制导,射程可达28公里。由于JDAM制导炸弹的制导系统是美国空军和海军联合开发的,所以联合直接攻击弹药这个名称中有“联合”一词。安装了JDAM 制导套件的炸弹被赋予一个GBU(制导炸弹单元)标识符,以取代这些炸弹原来的Mk 80或BLU系列的型号名称。
2009年,两架F-15E战斗机在阿富汗山区投放2000磅的GBU-31型JDAM制导炸弹
JDAM制导炸弹的研制发端于美国领导的“沙漠风暴”行动之后,该行动于1991年将伊拉克军队逐出了科威特。美军从这次战争中汲取的教训之一就是迫切需要一种全天候精确弹药。1992年初,美国空军在埃格林空军基地启动了一个被称为“JDAM作战概念演示”的快速响应计划。次年2月10日,从一架F-16战斗机上向27公里外的目标投放了第一枚GPS/INS制导炸弹,成功地命中了目标。
B-2隐形轰炸机在高空投放JDAM制导炸弹
首批JDAM套件于1997年交付,并在1998-1999年期间进行了作战测试。在测试期间,共投放了450多枚JDAM制导炸弹,系统可靠性超过了95%,而且圆概率误差达到了10米以下。即使GPS信号受到干扰或接收不到信号,该弹仍然可以通过惯性制导(INS)达到30米或更小的圆概率误差。通过将JDAM制导炸弹穿越云层进行投放、以及在雨雪天气里投放与在晴天里投放的测试结果进行了比较,证明该弹的打击精度并没有下降。
2011年12月28日,在阿富汗巴格拉姆机场内接受检查的两枚激光型JDAM制导炸弹,注意弹尖上的黑色球形半主动激光导引头,右边这枚炸弹的导引头已经取下了保护罩,露出了金色的光学镜头
JDAM制导炸弹和B-2隐形轰炸机在1999年的“盟军力量”行动中首次投入实战。B-2轰炸机从密苏里州惠特曼空军基地起飞,进行了30小时的不间断往返飞行,在目标上空投放了超过651枚JDAM制导炸弹,结果命中了87%的预定目标,可靠性高达96%。美国海军和空军还根据此前的经验教训进一步改进JDAM的制导套件以提高GPS的制导精度,并增加半主动激光导引头进行末段制导,使其可以打击机动目标。
展开双翼正在空中飞行的JDAM-ER滑翔炸弹。注意弹头上的黑色球状物为半主动激光导引头,这意味着该弹可以攻击移动目标
JDAM制导炸弹的增程型JDAM-ER滑翔炸弹实际上源自澳大利亚的“克尔卡尼亚”(Kerkanya)滑翔炸弹计划。早在上世纪70年代末,澳大利亚国防部以标准的Mk 82航弹为基础开发出的低成本捆绑式滑翔翼套件和尾翼控制模块促成了两个概念演示计划的出笼。第一个是滑翔试验载具(GTV)设计于上世纪80年代初,并于1988-89年在伍默拉试验场成功地进行了四次飞行试验。GTV计划的成功促成了澳大利亚国防部航空研究实验室制导武器部(GWD)的第二个改进设计演示计划“克尔卡尼亚”的启动。
从1990年起,“克尔卡尼亚”计划成为制导武器部最大的工作项目之一,并在两年不到的时间内完成了从初步设计到飞行试验的整个过程。1991年,进行了无制导飞行试验,一个用于弹道测试的飞行载具(BTV)在南大洋上空进行了投放和滑翔测试。原计划1992年在伍默拉试验场进行有制导的飞行试验,却由于资金削减而被取消了。
澳大利亚国防部在上世纪80年代研发了“克尔卡尼亚”滑翔炸弹的原型弹
澳大利亚空军的空投测试显示,载机在12000米高度以巡航速度投放“克尔卡尼亚”滑翔炸弹时,射程可以超过100公里。随着载机飞行高度的增加并将速度提高到超音速,那么该弹的射程还可以继续提高。其中一项测试内容恰恰就是在敌方防空系统严密警戒的情况下,让载机在低空实施大迎角急跃升投弹。后来,澳大利亚国防部关于“克尔卡尼亚”计划的技术资料被霍克-德·哈维兰航空航天公司(后被波音公司并购)买下。
上世纪90年代末,国防工业界开始关注滑翔炸弹技术。在第一次海湾战争中,联军发现传统的激光导引头很容易受到沙尘、浓烟和大雾等环境因素的影响。这促使波音公司研制了JDAM制导炸弹,而将“克尔卡尼亚”计划的滑翔翼套件技术与新兴的JDAM 制导炸弹相结合的构想也随之应运而生。2006年,澳大利亚国防科技集团与澳大利亚波音公司联合在伍默拉试验场成功测试了增程型JDAM,即:JDAM-ER滑翔炸弹。2015年,JDAM-ER开始进入澳大利亚空军服役。
以合成孔径雷达成像瞄准敌方的防空导弹系统,并在防区外投掷JDAM-ER滑翔炸弹进行防空压制的概念示意图
如果要推算JDAM-ER滑翔炸弹在乌克兰战场上的实际射程,完全可以参考澳大利亚“克尔卡尼亚”计划在测试中获得的数据。具体来说,“克尔卡尼亚”滑翔炸弹在8200米高度、以0.68马赫速度投放时,其射程为120公里;在9100米高度、以0.9马赫速度投放时,其射程可达140公里。当时还测试了该弹在敌方防空系统严密警戒下的射程,如果载机以45°迎角、0.82马赫的飞行速度、在610米高度上抛投炸弹时,最大射程可以超过44公里。
地射型小直径炸弹在乌克兰战场上出人意料地因俄军的大规模无线电干扰而遭遇失败
2024年4月24日,美国国防部副部长威廉·拉普兰特在战略与国际研究中心举行的全球安全论坛上承认地射型小直径炸弹(GLSDB)在乌克兰战场上无效。此后不久,五角大楼就向科学应用与研究协会公司(SARA)授予了一份价值2350万美元的合同,用于生产GPS干扰寻的(Home-on GPS Jam,缩写为:HOJ)导引头,并将其集成到现有的JDAM-ER的滑翔翼制导套件当中。
此举明显是为因应俄军电子战干扰系统数量的激增而采取的反制措施。目前,俄军的这些干扰系统已经造成乌军的各类GPS制导武器的命中率大幅下降。一个最明显的例子就是M982“神剑”155毫米增程制导炮弹,这种炮弹最早在乌克兰使用时命中率高达70%;但是仅仅过了一个半月,其命中率就急剧下降到只有6%。显然,俄军通过广泛部署电子战系统成功干扰了这种炮弹所需的GPS信号。
俄罗斯军队装备的Pole-21电子战干扰系统
同样的情况也出现在其他军用系统中,如无线电通讯。在乌克兰,无线电通讯器材的生命周期只有3个月,然后就需要重新编程或更换硬件设备,因为俄军已经优化了对它们的干扰措施。一些未经证实的报告还提到俄军的GPS干扰也影响到了JDAM-ER滑翔炸弹和“海玛斯”等多管火箭炮发射制导火箭弹的命中率。
美国SARA公司表示,其研制的GPS干扰寻的导引头将使制导炸弹或导弹可以打击敌方的无线电射频干扰源,无论是零散的还是协同工作的。预计该导引头不仅能抗电子干扰,还可以将干扰信号源作为目标进行锁定。该公司还表示,该导引头系统使用固态元件和通用弹药接口,其成本仅为上一代同类系统的十分之一。
美国科学应用与研究协会公司研制的各种无源干扰寻的(HOJ)导引头。第一排中间的是用于JDAM制导炸弹的HOJ导引头,右边的是用于CSDB也就是SDB II的HOJ导引头,第二排中间的是用于SDB I的HOJ导引头
而且这种导引头为无源被动寻的,可以用于S波段、GPS和Link 16数据链的工作频段上。将使JDAM-ER滑翔炸弹能够检测、定位并攻击那些干扰GPS制导、通信和其他传感器的俄军无线电干扰设备,从而将JDAM-ER滑翔炸弹转变成一种反电子战系统,使其用途与之前就交给乌军的“哈姆”反辐射导弹有点类似。其实在此之前,SARA公司的HOJ导引头就已经集成到美军的一线作战飞机上,军方曾将其安装到小直径炸弹2(SDB II)上进行过测试。
2020年12月,在美国空军开展的“金帐汗国”协同弹药演示中,美国空军研究实验室(AFRL)对雷神公司的GBU-53/B SDB II“风暴锤”进行了改进,加装了由SARA公司和AFRL共同研发的HOJ导引头,它可以用于收集战场信息。此外,弹上还集成了武器间通信用的软件定义无线电和预装了协同算法的处理器。这种经过改进的SDB II被也称为协同型小直径炸弹(CSDB)。
美军埃格林空军基地空军试验中心的F-16战斗机翼下挂载了4枚协同型小直径炸弹,弹头上安装了SARA公司研制的HOJ导引头,注意弹体上的AFRL字样,即美国空军研究实验室的缩写
一架F-16战斗机在弹药演示中投放了两枚CSDB滑翔炸弹,这两枚炸弹迅速建立起了相互通信,它们的导引头探测到了一个GPS干扰器。然而,根据任务规划软件预先加载的预定交战规则(ROE),GPS干扰器并不是这两枚炸弹优先级最高的目标;因此,这两枚CSDB滑翔炸弹协同确定了另外两个优先级最高的目标。由于炸弹上的软件加载不当,协同制导指令未能发送到炸弹上的制导系统。在没有更新目标位置的情况下,炸弹击中了一处故障安全的目标。
这种直径6英寸(152毫米)的HOJ导引头可能会像GBU-54型激光JDAM制导炸弹上的DSU-38/B激光导引头那样,很方便地安装到JDAM-ER滑翔炸弹配用的Mk 82航弹的弹尖上,因为它采用了美军的标准接口。不过,具体的集成时间尚不清楚,合同只透露了HOJ导引头的生产预计将在2025年10月1日前完成。从SARA公司主页公开的图片来看,HOJ导引头除了可以集成到JDAM-ER滑翔炸弹上之外,还可以集成到SDB I和SDB II上,这似乎意味着HOJ导引头也能够安装到GLSDB上。不过,现在还不知道SDB II是否也会提供给乌克兰。毫无疑问的的是,一旦这些安装了HOJ导引头的滑翔炸弹被提供给乌军,将极大地提高乌军以硬杀伤手段消灭俄军电子战系统的能力。
同样采用GPS/INS制导的空投型小直径炸弹之所以取得成功,其实并不是抗干扰能力强而是其制导系统在GPS信号受到干扰后会自动切换到INS制导;再加上乌军战斗机为了避开俄军的防空导弹往往采用低空急跃升的方式投弹,虽然使其射程大幅缩短却也减少了INS制导带来的累积误差,也造就了它不怕干扰而且打击精度高的好名声