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“侦察射弹”由普通的照明弹改造而来,重0.9千克,长153毫米,装有数码相机、透镜系统、降落伞、自毁装置和4节电池。使用时由81毫米迫击炮发射,因为这是美国陆军目前广泛装备的一种火炮。查尔斯还在研究用60毫米、107毫米迫击炮以及40毫米榴弹发射器发射。通常“侦察射弹”被发射到距地550~700米高度,在预定时间引爆4克黑色炸药来打开弹尾,弹出降落伞和数码相机,然后以大约8.5米/秒的速度下落,这时数码相机将对下方长183米、宽122米的条形区域成像,平均17秒可以拍摄、处理和传送一幅数字图像,总共可向地面站传回四五幅图像,因为在下落到距地约90米时,由于地面干扰的影响,地面站此后就接收不到信号了。为了防止落入敌人手里,“侦察射弹”在落地一刹那将启动自毁装置。
出于成本方面的考虑,查尔斯精心选择了一款民用相机,并进行了某些必要的改造,例如使它能够承受炮弹发射时高达10 000g的重力加速度。这种相机在阴天、黄昏等弱光条件下也能成像,在夜晚则与照明弹结合使用,它所提供的高分辨率图像可显示地面上的人员,只不过是黑白的而不是彩色的,因为黑白图像所占的文件空间较小,传送更快。
在下落过程中,降落伞发生旋转通常是由于伞面下方的气流不规则地流向伞沿而导致的,而“侦察射弹”的降落伞有4个均匀分布的孔,可以疏导伞面下的气流,所以不会像普通降落伞那样旋转或抖动,可为图像采集和传送提供稳定的环境。
以往,士兵若想知道山后的情况,首先要向指挥部提出申请,指挥部再通过卫星或“全球鹰”无人机拍下相应区域的图片传给他们。有了“侦察射弹”后,士兵要做的只是瞄准,把它发射出去,接下来等着在便携式计算机上接收图片就行了。“侦察射弹”成本很低,只1 200美元左右,而且有可能降到700美元。
“战术发射”2003年,美陆军在麻省理工学院发起一项“士兵设计竞赛”活动,征集各种非武器设计方案,以解决士兵在阿富汗和伊拉克作战时,战术侦察力不足、信息传输不及时等问题。获得第一名的是“战术发射”侦察弹,设计者是4名来自机械工程系和航空航天系的学生,他们赢得了5 000美元奖金。
在赫菲茨的眼里,“战术发射”实际上是一种简易的航空侦察系统,由小型火箭和地面站组成,适合由单兵携带使用。火箭有两种形式:一种可以重复使用,大小和一个网球筒差不多,里面装有数码相机和降落伞;另一种供一次性使用,长130毫米,重0.2千克,没有降落伞,单价约1 000美元。地面站以便携式计算机为基础,配有天线、接收机以及专用软件。使用时,火箭由霰弹筒斜向上发射出去,最高可到达距地面约100米处。此时数码相机从不同角度对目标区成像,同时将图像不断传送到地面站,传送距离最远为1千米。地面站自动接收并拼接图像,在一两分钟内即可提供一幅完整的对目标区的俯视图。操作人员可以放大俯视图中任何感兴趣的区域,以进一步了解情况。据赫菲茨介绍:“从发射到结束浏览的整个过程不会超过5分钟,而操作人员可以在不到1小时内学会如何使用。”目前,该系统正在接受美国空军保护战斗实验室的作战使用评估,有望成为驻伊美军的新装备。
“加农炮发射侦察器”从名称上看该弹似乎专门由加农炮发射,其实迫击炮和榴弹炮也可作为它的发射平台。
该侦察弹采用普通炮弹的弹体,其工作过程分发射、弹射、拖曳和下落四个阶段,其中前三个阶段均处于上升弹道期间。在弹射阶段,时间引信将按预定时间启动,引爆少量炸药打开弹尾,之后小型阻力伞弹出,并依次将相互连在一起的翼伞和负载舱拽出弹体。负载舱还通过一根细长的拖线和弹体相连,因此在拖曳阶段负载舱和翼伞不会自由滑翔,而会在弹体的牵引下继续升高。此时弹体如同放风筝的人,负载舱和翼伞就是越飞越高的风筝。在理想情况下,当负载舱和翼伞达到最高点时将恰好在目标区上空,此时拖线将被摩擦装置切断,然后翼伞吊着负载舱按螺旋式轨道下降,摄像机开始成像,并通过无线电发射机将图像传回地面站。下降轨道之所以呈螺旋式,是由于翼伞的伞面为梯形,产生的浮力不平衡所致。
总之,与前两种弹相比,“加农炮发射侦察器”在减速设计上有两个独到之处:一是负载舱从弹体弹出后仍通过一根细长拖线与弹体相连,二是翼伞伞面被设计成梯形,这两项均能延长电视摄像机在目标区上空的工作时间。
边飞行 边侦察
对于上述在降落期间才开始采集信息的侦察弹来说,存在的问题是可能“漏掉”飞行中的目标,如射程为500米时,有可能对100米处的目标视而不见。因此,以色列最近推出两种侦察弹,它们从发射后就开始采集目标信息,边飞边将沿途的“风景”尽收眼底。但这类侦察弹存在另一个问题:飞行中的抖动或旋转会严重影响侦察器件的工作。
该样弹与标准40毫米榴弹具有相似的装填、发射和飞行方式,但为了扩大内部空间,其长度和重量分别增加了37毫米和60克,达到164毫米和310克。该弹的侵彻头,它实际上就是一种钢制长钉,长25.4毫米,可依靠弹体飞行时的惯性穿入混凝土、砖石或木头结构的墙壁,最大侵深为16.5毫米。为了防止碰撞时所产生的巨大冲击和高频振动会影响甚至损坏侦察器件及电子元件的性能,样弹采取了两项措施:一是在头部设置前、后两个挤压区,里面是铝材料制成的蜂窝状结构,可以有效消解冲击力;二是在侦察器件及电子元件的两侧安装减振装置,以阻止振荡波的通过。出于降低成本的考虑,样弹的侦察器件、无线电发射机和电源均选用了民用产品。侦察器件为Marshall电子公司的V-X009-PCB-6.5彩色电视摄像机,仅重26克,直径33毫米,长30毫米,不过图像分辨率只有240线,只能勉强满足实用要求。无线电发射机工作频率为433.25兆赫兹,功率100毫瓦,可在方圆400米范围内传送图像。DL123锂电池由于能量密度高而入选,三节一组提供9伏电压,重量约66克,在弹内占据一个直径37毫米、长36毫米的柱形空间。
目前,国防高级研究计划局对“榴弹发射成像弹系统”的研究已进入第二阶段,主要是通过优化设计来提高其性能,同时考虑为其安装不同的侦察器件,如微光电视、热像仪以及声、震动、气象、化学传感器,以扩展其用途。
大有可为
侦察弹可以在战场上承担各种战术侦察任务,包括为小规模地面部队探测和监视地面目标,为炮兵或舰队攻击地面目标提供火控支持,或用于战斗毁伤效果评估等。侦察弹的拿手好戏是越过建筑物、山丘或丛林等查探敌情,而这正是军方对其寄予厚望之处,因为战场上的士兵常被这些障碍挡住视线,无法知道前面究竟有没有敌人。题图是美海军为“炮射侦察系统”设想的一幅应用场景:一艘军舰缓缓靠岸,岸上横着一座小山,现在需要知道的是小山后面有什么?于是,一门203毫米舰炮对着山上方发射了一枚侦察炮弹,炮弹越过小山后越飞越高,到达最高点时从弹尾弹出降落伞,降落伞拖着炮弹缓缓落向地面,此时弹内的摄像机开始拍摄,无线电发射机则同步将图像发送到舰上的地面站。根据地面站显示的图像,舰上人员就能对小山后面的情况一目了然。
除战场侦察外,侦察弹还能用于生化探测、气象监测甚至电子干扰等,其实做到这些并不难,只要加装或换装相应的侦察器件就可以了。
侦察弹的优势主要体现在四个方面。第一是可以避免人员伤亡,符合当前侦察技术发展的无人化潮流。第二是便于携带和操作,任何士兵只要稍加训练,学会装填和发射炮弹以及简单的计算机操作,就可在战场上使用。第三能迅速提供侦察结果,因为侦察弹可以就地发射、快速到位和实时传回信息,所以整个过程最多耗时几分钟,短的甚至不到一分钟。第四是廉价,目前侦察弹都按一次性使用而设计,每枚至多数千美元,少则数百美元。与侦察弹最具可比性的当属小型或微型无人机,它们都具有安全、简单、快速和廉价的特点。区别在于一架无人机可重复使用,而且可连续侦察多个目标区,而一枚侦察弹只能对某一目标区实施侦察。不过小型或微型无人机易受风或其它干扰影响,有时在飞行途中会“随风而逝”,侦察弹则严格按弹道飞行,绝对是“指哪儿到哪儿”。侦察弹无疑是对现代战场侦察手段的有益补充,甚至是最佳选择。
侦察弹目前在技术上正日趋成熟,相关研究主要集中在优化性能、提高可靠性和降低成本等方面,而从各国的研究势头和重视程度看,它们在战场上一展身手已经指日可待。