子彈會拐彎?雷射制導子彈能自動調整方向類似飛鏢

　　文章來源：科普中國

　　不少動作電影裡有這樣的誇張情節：某個超級殺手槍法超一流，通過擊發時甩動手腕可以讓出膛的子彈在飛行過程中劇烈拐彎，於是子彈像一枚飛彈那樣繞過障礙物，命中躲在其後的敵人。

　　這種幻想技能未來將成為現實。

　　2012年2月初，美國洛克希德·馬丁公司桑迪亞國家實驗室對外宣布研製了一種類似飛鏢的雷射制導子彈 ，長10.16釐米，適用於彈殼直徑為12.7毫米的槍族武器。

　　研究人員稱，該子彈在飛行過程中能自動調整方向，擊中1.6公裡以外的目標。

那麼這種子彈到底神奇在哪兒呢？先要從射擊的原理講起。

　　遊擊隊之歌裡唱到「我們都是飛行軍，每一顆子彈都消滅一個敵人」，而實戰中要達到卻非常難。

　　統計表明，實際戰場中損傷大多數是由炮彈這種面殺傷武器造成的，真正被槍彈擊殺的人員實際微乎其微。

　　這是由兩個因素決定的。第一是隨著射擊距離的增加，子彈的彈道誤差急劇增加。第二是槍彈本身的殺傷半徑太小，往往不會大於彈頭的最大直徑。

　　子彈從槍口被射出後，可以被視為一個賦予初速度的自由落體運動的物體，速度矢量可以分解為垂直方向和水平方向。

　　假設射擊手射擊時槍身平行於水平面，則在垂直方向的速度是從0開始以每秒9.8米的加速度開始增加，直到觸地。

　　按照一般步槍子彈初速度1000米/秒左右計算，子彈在飛行1000米以後，其就要偏離瞄準點4.9米，對比1釐米直徑的子彈，這個距離實在太大了。

　　雖然可以通過修正射擊角度來減少這個誤差，但由於人體對槍械操作並不非常精確，因此這個誤差總是存在，且距離越大，誤差就變得越不可接受。

　　此外子彈在空氣中飛行還會和空氣互相摩擦，子彈頭是一個錐形，重心靠後，空氣對其作用會直接作用在重心上導致子彈翻滾，特別是橫向風速較大時，這種情況就會變得很嚴重。

　　雖然槍械可以使用膛線使子彈沿著軸線進行旋轉平均作用力，但空氣在不同高度、地域的速度和密度不同導致飛行彈道總是存在誤差。

　　這兩個誤差累積起來，就成了子彈的射擊誤差。距離越遠，誤差越大，5000米外狙擊敵人的命中概率甚至要小於百萬分之一，而手槍因為初速慢，射擊散布更大，100米外就比較難以擊中敵人了。

　　戰場可以利用大炮，飛彈等面積殺傷來彌補槍彈的不足，但在對手使用分散隊形或者城市遊擊戰時，往往不能及時使用大炮和飛彈支援或者不能進行無差別攻擊，如果能對子彈進行彈道控制實現精確制導，那步兵分隊的戰鬥力無疑會幾何級數的增長。

　　可以制導的子彈學名叫制導槍彈，就是把飛彈的部件縮小後裝載一個子彈裡，在飛行過程中實現控制，實際上就是一顆微型飛彈。

桑迪亞國家實驗室的制導子彈實彈尺寸和內部結構照片

　　要實現子彈拐彎，需要克服兩個問題：

　　第一是子彈怎樣找到目標？

　　要讓小小的子彈實現擊中一個隱藏在角落裡的人需要極高的制導精度，目前能夠達到這一精度的只有雷射制導技術。

　　因此制導槍彈也普遍採取了這一技術，在槍械上裝上雷射器就可以對目標進行照射，而後槍械上的雷射接收裝置接收目標反射回來的雷射編碼，計算機進行彈道計算，而後子彈發射沿著雷射射線的位置不斷調整子彈飛行軌跡，直到擊中敵人。

　　前面說到的美軍拐彎子彈就是在子彈前端設計一個光學傳感器以探測目標的雷射束。傳感器把信息傳給制導和指揮元件，後者通過中央處理器指揮電磁傳動裝置。傳動裝置則引導微型彈尾，指引子彈擊中目標。

制導子彈的結構示意圖

　　但需要注意的是，子彈在這裡雖然能拐彎，但雷射卻不能拐彎，因此制導槍彈只能實現了高精度射擊，卻不能說完全實現了視線外打擊敵人。

　　當然採取士兵A照射雷射，士兵B射擊目標的方式可以實現這一目標，但士兵A為何不自己打擊目標呢？

制導子彈射擊高速機動目標示意圖

　　第二是子彈怎樣控制轉彎？

　　和飛彈一樣使用矢量噴管是不行的，化學藥品裝藥太小燃燒速率極難控制，因此就只能利用微型彈翼進行控制，但槍彈的出膛速度都是超音速，一般在3馬赫左右。

　　在這樣的高速下，實現大機動轉彎，很可能讓彈頭進入不可控狀態，於是制導槍彈要麼降低出膛速度要麼就不能進行大曲率的拐彎射擊。

　　桑地亞實驗室的子彈聲稱並不依賴慣性測量裝置，而且每秒鐘能夠實現30次變向，但初速只有732米/s，低於大多數子彈速度。實際上如果進行稍大一點曲率的射擊，這個初速還會被迅速降低，直到對人體構不成有效殺傷。

　　此外在一個子彈一般大小的容積內集成幾乎所有飛彈的電子設備並實現大多數飛彈的性能對於微型電子產品的製造工藝要求極高，且控制信號的精度也要大大優於飛彈，世界上沒有幾個國家可以做到這點。

　　雖然存在這些問題，但制導槍彈可以大大增加射擊精度這一特性無疑是十分誘人的，因此必然代表了未來單兵武器的發展方向。未來戰場上，單兵生存率也會受到很大的考驗，也許無人化戰爭的時代就要因此來臨。

　　此外製導槍彈不一定只打擊人體目標，還可以在加大口徑之後對機械目標進行打擊。

　　英國「星光」可攜式防空飛彈系統，可以看到其最上部裝了三顆制導子彈，據稱可以擊穿裝甲車和大多數飛機裝甲

　　例如英國目前發明了一種叫「星光」的可攜式防空飛彈系統，將三個子彈頭鑲在火箭發動機前端，每枚子彈藥長396毫米(15.6英寸)，直徑22毫米(0.87英寸)，重900克(32盎司)，在旋轉的前部彈體有兩塊鴨翼，不旋轉的後部彈體有四塊彈翼。後部彈體也裝有電子部件制導這枚子彈頭。

　　子彈頭由鎢合金製造，裝藥450 克(16 oz)，延期碰炸引信。利用雷射制導飛向目標，可以達到3.5馬赫的速度，據稱目前可以實現擊穿裝甲車前裝甲的作戰效能，對直升機目標也非常有用，但無法擊穿坦克裝甲。

　　然而毫無疑問，這種單兵攜帶的防空武器，在今後對敢於進入人口密集區的飛行區和裝甲目標將造成極大的威脅，那麼再使用大型有人機作戰可能就不再划算了。