【华西军工】自杀式无人机——低成本精确制导武器|无人机_新浪财经

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美国总统拜登今年3月16日宣布将向乌克兰提供8亿美元额外军事援助，其中包括100个“弹簧刀300”巡飞弹。此后陆续提供了多批，数量已经达到400枚。4月21日美国又宣布了新一轮对乌克兰8亿美元军事援助，其中包括121套“凤凰幽灵”巡飞弹，据称该弹是美国专门为乌克兰研制的定制版。巡飞弹是无人机技术和弹药技术有机结合的产物，可看作是“自杀式无人机”，或者是“可以飞行并锁定目标的手榴弹”。

► 无人机+弹药=自杀式无人机

“自杀式无人机”是一种可以在空中执行巡逻飞行并执行情报侦察、目标指示、信息中继、区域封控、精确打击和毁伤评估等作战任务的新型弹药。与传统无人机相比，“自杀式无人机”它可以像常规弹药一样由多种武器平台发射或投放，可配用到各军兵种，能快速进入作战区域，突防能力强，战术使用灵活。与常规弹药相比，它又多出一个“巡飞弹道”，留空时间长、作用范围大，可发现并攻击隐蔽的时间敏感目标。与巡航导弹相比，它成本低(不到其1/10)、效费比高，“弹簧刀”300单价仅6000美元左右，同时尺寸小、雷达截面积小、隐身能力较强，能承受极高的过载。与电视侦察弹相比，它侦察时间长、面积大，发现目标的概率大。与制导炮弹相比，它能根据战场情况变化，自主或遥控改变飞行路线和任务，对目标形成较长时间的威胁，实施“有选择”的精确打击，并实现弹与弹之间的协同作战。

► 数据链设备、有效载荷和测控系统非常重要

自杀式无人机通常由弹体结构、制导设备、动力推进装置、控制设备、电气设备、数据链设备和有效载荷( 战斗部、侦察设备、电子干扰设备等)等组成。其工作原理一般为：由装载平台发射后，在飞行中展开弹翼和尾翼，发动机适时开始工作，巡飞弹按程序控制向目标区域飞行，到达目标区域上空后，巡飞弹按照一定策略进行巡逻飞行，并按指令完成相应战斗任务。

无人机测控系统是地面操控人员对无人机进行实时控制的信息通道，测控系统的性能和规模在很大程度上决定了无人机的作战能力。一般而言，测控系统包含地面指挥控制站、地面数据终端和机载数据终端。地面操控人员在实时监控无人机各项参数的基础上，通过地面控制站“操控”无人机飞行，控制无人机的飞行状态，包括无人机的飞行速度、高度、转弯、掉头等动作。同时，安装在无人机上的各种载荷设备要执行相应的侦察或打击任务，也要地面操控人员通过地面控制站下达任务指令。地面人员还可以清晰地看到无人机侦察到的各种图像包括打击效果。

► 自杀式无人机改变了什么？

美军正式配装的巡飞弹，已经具备双向数据链传输、昼夜间搜寻攻击目标能力；多联装连续发射和多枚弹分别攻击能力。最轻型的“弹簧刀”300型可由单兵背囊携带作战，可以对10千米以内的目标进行超视距立体精确打击，威力大约相当于普通手榴弹。

1. 它开创了自主搜寻、隐身超视距立体精确打击方式。今后小分队、无人机、无人艇也能对防空反导、指挥通信、装甲集团、港口基地、后勤枢纽等重要目标形成巨大威胁，作战方式正在发生改变，战争中以小博大将更多出现。

2. 依托信息技术提升，作战能力会不断出现大幅度提升。如自主搜寻、昼夜通用，隐身突防，蜂群作战能力等方面都会出现质的飞跃。

3. 巡飞弹成本降低，可用最小代价获取最大战果。飞航弹体可系列化、通用化，搜寻导引可模块化，战斗部针对不同用途区分设置，使整个兵器小型化、低成本、强适用。

4. 美国目前强力推动巡飞弹使用，这也有利于中国无人机产业发展并扩大市场份额。

► 投资建议

从俄乌战争来看，未来作战的关键点之一是掌握制信息和制电磁权，提高建设“透明战场”的能力。因为有了图像识别技术，现在的战场已经变成了全透明战争。包括巡飞弹、隐身无人侦察机、察打一体无人机等在内的信息化装备将扮演更加重要的角色。

受益标的：航天彩虹生产“彩虹”无人机，中国电科54所在无人机测控领域已有30多年的研发生产经验，航天电子子公司航天飞鸿专业从事无人机系统研制。

► 风险提示

自杀式无人机发展不成熟、订单低于预期等。

正文

1.巡飞弹——低成本的精确制导武器

1.1.巡飞弹是什么？

巡飞弹是无人机和传统弹药的结合体，可看作是具备精确制导功能的自杀式无人机。巡飞弹是无人机技术和弹药技术有机结合的产物，可由多种平台投放，是一种可以在空中进行巡逻飞行并执行情报侦察、目标指示、信息中继、区域封控、精确打击和毁伤评估等作战任务的新型弹药。巡飞弹按功能可分为攻击型巡飞弹和侦察型巡飞弹，欧美军事发达国家在最初开始发展巡飞弹时主要集中在具有侦察、监视及毁伤评估能力的侦察型巡飞弹，随着其发展，各国将重心主要放在了攻击型巡飞弹。攻击型巡飞弹可以看作自杀式无人机，其有效载荷包括各种战斗部，通过自身的制导设备在目标区域上方执行任务，此外还可以通过数据链系统接收侦察型巡飞弹或其他信息系统提供的目标指示信息，实现对特定目标的精确高效毁伤。

巡飞弹通常由弹体结构、制导设备、动力推进装置、控制设备、电气设备、数据链设备和有效载荷( 战斗部、侦察设备、电子干扰设备等)等组成。其工作原理一般为，巡飞弹由装载平台发射后，在飞行中展开弹翼和尾翼，发动机适时开始工作，巡飞弹按程序控制向目标区域飞行，到达目标区域上空后，巡飞弹按照一定策略进行巡逻飞行，并按指令完成相应战斗任务。

巡飞弹可用于多个兵种，具备多种突出优势。20世纪90年代，美国启动了“洛卡斯”、“快看”、“前沿区域支援弹药”等项目，拉开了巡飞弹的研究序幕。进入21世纪，美国、以色列、俄罗斯和英国在巡飞弹领域开展了大量的研究工作，应用涉及陆、海、空三军的多种武器系统。巡飞弹有许多优越之处——与无人机相比，它可以像常规弹药一样，由多种武器平台发射或投放，可配用到各军兵种，能快速进入作战区域，突防能力强，战术使用灵活。与常规弹药相比，它多出一个“巡飞弹道”，留空时间长、作用范围大，可发现并攻击隐蔽的时间敏感目标。与巡航导弹相比，它成本低(不到其1/10)、效费比高、尺寸小、雷达截面积小、隐身能力较强，能承受极高的过载。与电视侦察弹相比，它侦察时间长、面积大，发现目标的概率大。与制导炮弹相比，它能根据战场情况变化，自主或遥控改变飞行路线和任务，对目标形成较长时间的威胁，实施“有选择”的精确打击，并实现弹与弹之间的协同作战。

1.2.巡飞弹包括哪些结构件？

巡飞弹弹体内部主要包括导引头、定向战斗部、处理器和数据链、北斗导航接收机、电池、功率调节电路、电动马达、推进式螺旋桨等，类似由火箭弹改进的简化版巡航导弹。以几款典型巡飞弹为例，美国的拉姆巡飞弹采用小型涡轮喷气发动机、固体助推器、多模式战斗部和空／地延时三模式引信、自主目标识别装置和激光雷达导引头，利用GPS／惯性系统进行导航，利用双向数据链路进行战场信息传输。英国的火力阴影巡飞弹可换装不同的导引头和战斗部，目前采用的是 5～10 kg 高能爆破战斗部和安装在前端的红外导引头，导引头除了可以进行制导以外还可以通过双向数据链传回数据和图像，执行“情报、监视、目标捕获和侦察”(ISTAR) 任务。

GLMAV巡飞弹核心部件包括主板电路、传感器、光学元件和无线通讯。欧洲的圣·路易法德联合研究所2015年推出的一款全新概念的巡飞弹产品GLMAV巡飞弹，GLMAV弹体的头部为反射棱镜和光学CCD摄像机，摄像头上的CCD传感器通过反射棱镜将接收到的侦察图像分割，从而可实现垂直或侧面对地观察。CCD摄像机之后是巡飞弹的导航系统，其中包括惯性导航系统，它采用MEMS微机电技术制造，同时在惯导系统上还集成了运动、旋转和磁场传感器，能够不断计算GLMAV的位置、方向和速度。传感器之后是整个GLMAV巡飞弹的“大脑”——主板电路，它采用嵌入式计算机结构，使用基于Linux内核开发的实时操作系统，主要用于操控传感器、无线通讯、弹体控制执行机构、自动驾驶和监控系统等。此外这款巡飞弹还有独立的通讯系统，它在弹体内内嵌全向天线，可以向地面站传输巡飞弹CCD摄像机拍摄的视频信号。

图7GLMAV巡飞弹

巡飞弹末段制导以小型成像激光雷达为主。攻击型巡飞弹需要在飞行末段对目标发起攻击，因此需要集成能够引导巡飞弹飞向目标直至命中的制导装置/导引头。尽管巡飞弹的射程可以达到几十甚至上百千米，但是它通常需要迂回搜索，因此导引头只需要在实际关注的直径为几或十几千米的范围内能够有有效探测、识别、跟踪目标即可。中段和巡飞段多采用GPS/惯性制导，而巡飞段探测和末段制导采用最为广泛的是激光雷达导引头，此外还可以采用半主动激光、红外成像等其他制导方式或由上述制导方式组合而成的双模/多模制导方式。

1.3.巡飞弹的应用

美国航空环境公司生产的“弹簧刀”巡飞弹于2008年开始研制，2012年美军将其大量用于阿富汗战争。 “弹簧刀”是一种筒式发射、快速部署、可伸缩、便携式系统，有“弹簧刀300”和“弹簧刀600”两个型号。“弹簧刀”300重量仅2.5公斤，射程10公里，续航时间15分钟，巡航速度每小时100公里，威力相当于40毫米自动榴弹，采用破片杀伤战斗部，主要用于对付步兵。“弹簧刀”600型是2020年航空环境公司推出的新型号，重达23公斤，射程40公里，续航时间超过40分钟，采用穿甲战斗部，主要对付装甲目标，威力相当于“标枪”反坦克导弹。

“弹簧刀”300是为常规和特种作战部队提供的一种背包式、快速部署、自主巡航式的精确打击武器，用于打击战场移动阵地或基地固定防御阵地的超视距目标。它可以手动或自动操作，其体积小、电池电机驱动，飞行静音，即使在非常近的距离内也难以探测、识别和跟踪。“弹簧刀”300为操作员提供实时视频和目标坐标上的光标，用于信息收集、定位或特征/对象识别，可以从各种空中、海上和地面平台发射。

弹簧刀600代表下一代小型远程攻击无人机，具有高精度光学瞄准跟踪能力和超过40分钟巡航察打时间。该机配有新的RSTA和精确打击能力，具有反装甲弹头可对抗更大防护力强的轻型装甲目标。弹簧刀600采用高性能光电/红外（EO/IR）传感器套件和精密飞行控制系统，允许在更大对峙距离下精确攻击超视距目标，不需要外部雷达或红外监测引导。该机可以用人工便携式触摸屏火控平板操作，能执行跨陆地、海上或空中攻击的多种任务。

“黑翼”巡飞弹于2015年首次展示，是“弹簧刀”系列的制造商航空环境公司的另一款产品，它属于是“弹簧刀”300的潜射版本，重量和尺寸与“弹簧刀”300相似，重量1.8千克，配备光电/红外传感器，可全天作战。它拥有一个惯性/GPS自动导航系统和一个安全数字数据链来维持与潜艇的通信。为了能装进潜艇发射管中，该无人机有两个跨度为27英寸的可弹出式机翼，由电动马达驱动的推进螺旋桨提供动力，可以从水下潜艇和无人水下航行器发射。

美国已援助乌克兰多款巡飞弹，俄罗斯2021年也已接装“蜂群”KUB-BLA巡飞弹。美国总统拜登3月16日在白宫发表公开讲话，宣布向乌克兰提供8亿美元的额外军事援助，其中包括100个“弹簧刀300”巡飞弹，该型号巡飞弹售价约6000美元，与大型军用无人机所发射的价值15万美元的“地狱火”导弹相比价格便宜得多，同时具有较强的杀伤力。截至目前，美国已向乌方提供“弹簧刀”300系列和600系列总计400余个巡飞弹。此外，美方还向乌方提供了一款名为“凤凰幽灵”的巡飞弹，合计121套。美方称这款巡飞弹是专门针对乌克兰对抗俄罗斯而快速开发的，目前尚无公开信息。俄罗斯方面在2021年12月便大规模接装了可对敌发动“蜂群”进攻的KUB-BLA（立方体）巡飞弹，在与乌克兰的战争中也出现了这款巡飞弹的身影。

1.4.中美俄多国具备巡飞弹研制能力

中国至少有10款巡飞弹，性能不输“弹簧刀”。除美俄外，包括中国在内的多个国家也具备巡飞弹研制能力，其中中国在2012年就开始研究类似“弹簧刀”系列的巡飞弹，即CH-901单兵巡飞弹。目前中国至少有10款类似“弹簧刀”这样的巡飞弹，包括航天科技集团研制的CH-901，航天科工集团的CM-501X和CM-501XA，高德红外公司研制的S570，希德防务研制的蓝鹭-30和蓝鹭-100，中天公司研制的单兵版ZT-5、拖车滑轨弹射版ZT-25以及车载箱式发射版的ZT-60等。

电科集团具备巡飞弹“蜂群”系统，单次可发射200枚。中国电科集团电科院研制的无人机“蜂群”系统采用48联装发射，该系统可通过多辆发射车，一次可发射200架无人机，形成庞大的蜂群，具备精确编队，变换队形，对地察打，精确打击的多种任务能力，使打击效果倍增。航天科技集团研制的CH-901巡飞弹便可采用集装箱“蜂群”式发射模式。

1.5.中电科54所：无人机测控领域主力院所

测控数据链和地面站是无人机行业核心技术，中电科54所是该领域主力院所。无人机测控车载站是无人机系统的重要组成部分，可应用于无人机系统的遥控、遥测、侦察信息的传输，以及跟踪测角、测距等功能，实现对无人机的远距离实时操控和侦察信息的实时获取。地面站是无人机驾驶员获取和感知无人机飞行状态，并对无人机进行操控的地面支持设备，测控数据链则是保障无人机和地面站的数据通讯，确保无人机在视距和超视距飞行时全程处于可控范围，实现安全可靠飞行的必要手段。

中国电科54所作为我国无人机测控数据链和地面站的主要制造商，具有强大的技术实力和技术优势，翼龙、彩虹-4等无人机就是采用54所的CT400系列产品测控的。2017年7月我国量产型察打一体无人机“彩虹5”首飞，在首飞试验全过程中，中国电科54所研制的上下行双向测控链路信号稳定、图像传输清晰，完美实现了对“彩虹5”无人机第一次飞行的监视和控制，成功护航“彩虹5”首飞。

54所与顺丰展开合作，其无人机测控系统同样适用民用领域。2018年，五十四所作为无人机测控系统的国家队，与顺丰大型物流无人机运营企业丰鸟航空共同开展了大型物流无人机通用测控数据链、通用地面站等行业技术标准的制定。此外双方还将共同推进大型物流无人机通用测控数据链、通用地面站的研发和示范应用，联合建设飞行测试走廊，开展常态化物流作业，为相关技术和设备的推广应用积累数据和打造示范效益。

2.“弹簧刀”生产商——航空环境公司

Aerovironment（航空环境公司）1971年成立于加州，主营业务为小型战术无人机、巡飞弹以及高空伪卫星等产品的研发生产，其小型战术无人机主要包括“美洲狮”系列、“渡鸦”系列和“黄蜂”系列，合计占营收的59.72%。巡飞弹包括“弹簧刀”300、“弹簧刀”600和“黑翼”巡飞弹，合计占营收的22.10%。

“弹簧刀”在阿富汗战场显露锋芒，美国已向乌方提供400个“弹簧刀”。航空环境公司的“弹簧刀”系列巡飞弹最早由美国陆军运用在阿富汗战场上，2012年底，美国军方提供了75架“弹簧刀”到阿富汗战场上。截至美军在阿富汗战场行动结束，总共部署了超4000架“弹簧刀”巡飞弹。俄乌战争以来，美国对乌克兰进行了多次军事援助，累计提供已达400个“弹簧刀”系列巡飞弹。