1概述
巡飞弹是一种新型智能弹药武器装备，可在指定区域上空长时间巡逻飞行，利用弹载光电有效载荷对区域进行侦察、监视，并将探测到的信息通过数据链回传，可显著提高作战人员及武器系统的实时战场态势感知能力，为武器系统快速摧毁威胁目标提供相关信息。攻击型巡飞弹还可利用弹载杀伤载荷对探测到的威胁目标快速实施摧毁。
2巡飞弹发展现状
2.1美国弹簧刀系列
美国是最早研制巡飞弹的国家之一，无论是在研制水平，技术成熟程度、还是在装备的规模、数量、种类和实战经验上，都处于世界领先地位。其典型的代表为弹簧刀系列巡飞弹。其中，弹簧刀-300无人机是一款小型攻击型巡飞弹，系统包括巡飞弹、发射筒、地面控制台和背包组成。以电池驱动电动马达及螺旋桨为动力。可以进行单兵携带，快速部署发射，用来侦查和打击堡垒和移动装甲车辆，也可以放入火箭车发射筒里集群发射。
弹簧刀-300无人机基础参数，长610mm，重量为2.7kg，空中盘旋时间15min，散布精度小于1m，最大飞行高度4500m，最大飞行速度160km/h，最大航程不超过30km，爆炸后有效杀伤半径为14~20m。
步兵巡飞弹的作战示意图
2.2以色列英雄系列
以色列“英雄”（HERO）系列巡飞弹是以色列UVision公司研制生产的一型系列化的巡飞弹产品。HERO-120型是其中的便携式、模块化、可定制的巡航武器系统，HERO-120具有独特的空气动力学结构。能够在人口稠密的城市地区或边远地区对中程目标（车辆、坦克、混凝土防御工事和人员）进行精确打击。该弹专门配备了轻巧、紧凑、高度机动的单兵背包结构，续航时间超过1小时，巡航范围可达40km，因此可由前线部队独立操作，精确打击各种角度的时间敏感目标。HERO-120具有低声学、视觉和热量特征以及全向稳定的昼夜跟踪功能，通过先进的数据链和实时智能处理，提供关键的态势感知。它提供先进的中止和任务重置功能，提供了一系列全新的作战可能性。
Hero-120是反坦克任务或其他战略目标的理想选择，是最大的短距离系统。它携带一个3.5kg的弹头，可以承受60min的延长飞行时间。
2.3英国火影巡飞弹
火影巡飞弹由卡车一类的平台发射，安装有弹出式弹翼，通过一台“汪克尔”转子发动机提供动力。火影巡飞弹采用非制冷红外成像导引头和高速数据链，可以“人在回路中”控制巡飞弹精确攻击目标。火影巡飞弹最初配用5—10kg的杀爆战斗部，未来可能采用多用途战斗部。
火影系统为英军提供了低成本却相当有效的打击手段。其巡飞能力对打击时间敏感目标很有优势，因为一旦要对上述目标进行攻击，从基地发射巡航导弹或派出攻击机等方式，往往时间上不占优势，还会增大被对方拦截和干扰的几率。而火影类似于守株待兔的巡飞打击样式，降低了攻击反应时间，打击的自由度空前提高。
英国火影巡飞弹，设计质量低于200kg，长约4m。前掠式弹翼在发射前折叠在弹体背部，翼展4m，采用二级动力系统，发射后抛弃助推发动机。巡飞弹的射程150km，并能以每小时185—250km的速度巡飞10h。
3巡飞弹关键技术
3.1目标图像的实时搜索跟踪技术
巡飞弹要完成侦察、监视及打击目标的作战任务就必须具有优良的目标实时搜索跟踪技术。目标搜索时，导引头的视场需足够大，要在尽可能大的侦察区域内搜索目标，提高导引头搜索目标的能力；目标跟踪时，要求导引头的视场范围小、鲁棒性好、并且抗干扰能力强。
导引头在搜索目标与跟踪目标时要在两种不同的视场要求下顺利完成转换，实时的进行搜索跟踪，并且向地面控制台传递导引头的实时图像，大小视场转换时目标容易丢失、成像质量会下降会影响搜索跟踪的性能。导引头成像及视场问题是极其关键的，对巡飞弹的作战性能有很大影响。
某型号导引头
由于战场背景环境复杂、太阳辐射角度变化等因素会引起的目标与背景对比度等特性的变化，采集的实时图像存在一定的几何畸变。目标图像的实时跟踪算法有以下研究难点。
背景的复杂多样性；目标与背景的对比度等特性会随着天气情况、太阳辐射角度变化等因素而发生改变。
模板图与实时图存在一定的几何失真，如何快速实时地对信号进行处理。针对目标图像的实时搜索跟踪技术，融合比较现有的相关跟踪、光流法跟踪、波门跟踪、基于特征的跟踪等多种目标跟踪方法的跟踪效果与特性，找到适用性更强、跟踪效果更好的目标跟踪算法，并对算法进行完善，完成对目标的稳定实时跟踪，在射前锁定攻击模式下，跟踪软件通过控制系统传递的目标图像位置信息，进行跟踪，实时解算出图像上目标的位置角度偏差。
图像跟踪技术框图
3.2复杂导航制导控制技术
导航系为相应功能的实现提供强⼤的技术⽀撑。现在常见的巡飞弹组合导航系统包括：INS/GPS组合导航系统、惯导/多普勒组合导航系统、惯导/地磁组合导航系统、惯导/地形匹配组合导航系统、GPS/航迹推算组合导航系统惯性导航。
一种基于遗传神经网络GPS/INS组合导航系统原理
巡飞弹的导航制导控制采用复杂的分阶段变参控制。在发射段，由于高发射过载，电子设备处于断电状态，弹体本身不受控制系统的控制；展开段是过渡段，完成弹翼与控制舵的展开，展开后控制弹体稳定，确保弹体能平稳地进人巡飞段；巡飞段的控制与无人机类似。
巡飞弹进人目标区域后，采用巡航飞行控制技术，开始搜索侦察目标，发现目标后开始锁定目标并准备攻击；攻击段采用末端制导控制技术，末制导引入人在回路的捷联末制导，人工参与观察、识别、锁定目标等任务，目标锁定后转人弹上设备自动跟踪。
巡飞弹目标跟踪
巡飞弹在自动跟踪目标的过程中，一旦丢失目标，可通过人工参与重新进行目标搜索与识别，提高命中精度与干扰对抗能力，在巡飞弹打击与毁伤目标的有效性等方面有重大意义，对复杂背景、复杂目标与伪装目标的识别以及非连续场景图像中的目标识别具有高效率高性能。
巡飞弹的工作模式决定了导航制导技术的复杂性。如何在各个工作阶段实时解算目标的位置，引导巡飞弹追踪目标，保证导航定位的精度至关重要。巡飞弹的姿态稳定对于打击目标的命中精度具有重大意义。基于现代控制理论的制导控制方法、自动驾驶仪与导航制导与控制一体化设计、复合制导技术、多信息融合等先进技术对巡飞弹的复杂导航制导与控制性能会有一定的提高。
3.3机翼折叠展开技术
为满足气动升阻特性需求，一般使用较大展弦比机翼，机翼折叠状态必须完全和机身收放为一体，巡飞弹多采用串列翼气动布局。该型布局的升力由前后翼分别产生，重心居于两者之间，避免配平阻力产生，并保证一定的纵向静稳定裕度。
机翼折叠与展开技术是筒射无人机关键技术之一，机翼展开驱动方式主要有燃气制动、电机驱动、弹簧驱动。大多数巡飞弹是基于弹簧转轴式折叠结构，其优点是结构展开时间快，系统响应快，便于飞控控制。
折叠机翼在工作过程中，载荷是随着时间变化的，他们的运动过程存在较大的加速度，需要对折叠机翼进行模态分析，包括折叠机翼完全展开时的个阶固有频率、主振型的计算。折叠翼在完全展开时的模态分析用于验证折叠机翼是否满足基频要求。仿真巡飞弹稳定飞行时，机翼与姿态控制产生之间发生耦合现象。
中国航天科技集团展示的飞鸿-901巡飞弹
还要对于折叠机翼进行动态响应分析，包括折叠机翼展开过程中在翼面垂直方向的动态响应。展开到位时，折叠机翼终止位置结构的冲击响应分析。由于制造工艺上的误差和缺陷，结构链接之间必然会存在间隙，加上机翼翼形比较薄，对整机的刚度、颤振、发散分析也不可忽视。折叠机构不能出现因为变形、震动而发生机构解锁失效，保障飞行安全。
巡飞弹折叠机翼
3.4发射抗过载技术
巡飞弹多采用炮筒发射，需要承受很高的发射过载。这就对巡飞弹内部结构、导引头、动力系统、折叠机构、导航设备、任务载荷等设备抗过载要求很高。
巡飞弹发射后，处在高速滚转运动中，而高速滚转一方面使导航设备和其他控制部件无法正常工作，另一方面使弹体产生偏航运动。因此，在巡飞弹发射后，就必须马上开启减旋机构，使巡飞弹迅速进入稳定爬升阶段。目前普遍采用的减旋装置是弹载翼片，翼片在滚转过程中产生气动力并形成阻尼力矩，能降低或减小弹体自旋的速度。
巡飞弹发射
3.5集群控制技术
智能化集群作战体系架构和相关控制算法日趋成熟和完善，巡飞弹必然从单机执行作战向多机编队协同作战方向发展，形成一定规模的作战集群，通过自主组网实时共享单机信息、任务载荷和外部作战环境信息等，动态完成作战任务编队并遂行多样化战斗任务。强化小型巡飞弹集群编队飞行控制技术研究，形成灵活机动编队，增强集群巡飞弹毁伤效果，提高集群巡飞弹战场生存能力具有重大的现实意义。
巡飞弹集群示意图
4结语
巡飞弹能够实现态势感知、电子对抗、精确打击、高效毁伤和毁伤评估等任务。国内外的弹药领域研究方向主要集中在增程和精确打击两方面，而巡飞弹是弹药领域与无人机相结合的一种新型智能武器系统，智能化、微型化、集群化也是巡飞弹的主要发展趋势，巡飞弹必将是武器系统研制的一个重点方向。
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