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导弹引信

发布时间:2019-07-02 22:38 来源:未知 编辑:admin

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  导弹引信是利用环境信息和目标信息,在预定条件下控制战斗部在相对于目标最有利的位置或时机起爆或引爆战斗部装药的控制系统,它必须具备安全控制、解除保险,感觉目标、起爆控制四个基本功能。导弹 引信系统由探测目标的传感器、使战斗部爆炸的点火机构和确保安全的保险机构组成,其工作过程的动态性、瞬时性和一次性,构成了其区别于导弹其它系统的主要特点。一个具有良好性能的导弹引信,不仅能保证战斗部以至全弹的安全性,而且能使战斗部充分发挥毁伤目标的威力。

  80年代初期以来,较大规模的局部战争就有四次: (1)1981~1988年的两伊战争; (2)1991年的海湾战争;(3)1999年的科索沃战争;(4)2001年的阿富汗反恐怖战争。 每次战后都对武器性能提出了更高的要求。也正因为如此,导弹引信技术也得到迅速发展,确切地说引信技术发展来自三个方面:

  事实上,(1)和(2)主要体现军事发展的需求、 牵引,是引信发展的必不可少的条件。它使引信的功能不断扩展;(3)主要体现技术发展的推动,也是引信技术发展的充分条件。它使引信的性能不断完善与提高。因此,本文从上述二个方面探讨和阐述国外导弹引信技术的研究与发展。

  引信技术的研究与发展在一些技术先进国家 倍受重视,特别是在引信工作体制、引信抗干扰技术、引信与战斗部配合、引信动态试验与仿真技术、引信新概念和基础理论、引信相关技术、引信发展战略研究等方面均投入了大量的人力和物力,并尽可能地将最新科学技术成就应用在引信的研究设计上。

  引信技术研究投入最大的国家首推美国,据不完全统计,美国的海、陆、空三军大约有16家引信研究机构从事引信技术研究任务,其中哈里戴蒙特引信试验所是美国最大的引信研究中心。根据美国国防物资处DSM预测,引信在美国陆军和国防部一元化管理中,享有很大的优先权。1984~1987财年,每年保持5亿美元基金作为新设施的计划,而到1988年跃升至12亿美元。早在50年代中末期,美国空军导弹发展中心就开展和完成了火箭撬滑轨试验设备的研制工作,并用于验证引信在高速运动情况下的启动特性;60年代初期建立了缩比的动态模拟试验室和光学模拟试验室,用于对靶场飞行试验目标毁伤效果的评定;70年代中期开展并基本完成了对空目标和对地、海杂波的目标及环境特性的建模工作;80年代中期对引信与目标交会建立了计算机数字仿真的数学模型,从而把引信的研究、设计推向一个崭新阶段。

  EMI.E公司是英国的主要引信研究机构。早在60年代初期,该公司作为英国的引信与发展中心,其武器分部在国防部的支持下,建立了引信超声波模拟试验场,由于该试验场仅能模拟电磁波的横波及其使用上的局限性,80年代中期代之以由国防部筹建和控制管理的无线电缩比的动态仿真试验室和引信近场目标特性研究试验室,开展了近场目标特性和引信启动特性的实物、半实物和数字仿真的研究,并成功地把这些试验研究技术应用到“海标枪”、“天空闪光”等导弹的设计定型当中去。通过仿真试验,对导弹引信同战斗部的配合性能,导弹对目标的毁伤概率进行评定,从而把实弹靶试考核的数量减到最小,达到缩短研制周期、节省经费的目的。EMI.E公司武器分部拥有工程技术人员2000余人,除承担本国各种引信研究、设计任务外,还承担北欧各国各种引信的研究任务,在80年代末期,EMI.E公司已成为北欧最大的引信设计中心。

  在导弹引信研究的先进国家行列中,最具有代表的是美国、俄罗斯、英国和法国,其次是德国、意大利和日本。自90年代中期以来,以色列的引信技术研究,也开始崭露头角。

  大体是从二次世界大战结束到朝鲜战争结束期间(50年代中期)。这期间研制的导弹引信研究主要是解决弹目交会时,如何探测到目标,使导弹在不触到目标(对空)或在达到预定的高度(对地)情况下引爆战斗部的问题,以期扩大目标杀伤面积。这期间的引信探测体制多为连续波多普勒、简单的连续波调频和脉冲雷达体制。由于这期间的无线电雷达的干扰手段还处在刚刚萌芽的阶段,故引信的设计主要是考虑解决引信抗导弹的自身干扰(如热噪声和振动噪声)问题,几乎没有任何抗人为干扰的措施。引信的参数设计虽亦考虑到与战斗部的配合问题,但延迟时间多为固定的,并往往同抗振动噪声干扰的惯性积累时间结合在一起。引信的功能仅局限于简单的战斗部起爆控制;引信的设计很少或基本上没有考虑距离截止特性问题。这期间的导弹引信大体上以美国的VT导弹引信、波玛克导弹调频引信、Delta调频引信(对地目标)以及前苏联的SAM21、 SAM22导弹的“黄蜂”(ШМЕЛЬ )引信为代表。

  该阶段大体在50年代末期到70年代末期。此间可说是导弹引信技术研究的蓬勃发展时期,激光、红外、脉冲、特殊波调频、随机噪声调频和各种复杂波形调制的引信(含主动、半主动式、被动式引信等)应运而生。引信的功能已由简单的起爆控制向炸点精确控制方向发展,干扰手段的产生使引信的研究、设计侧重于下述几点。

  (1)通过雷达波形设计,提高引信固有的潜在抗干扰能力,例如通过提高引信的距离截止特性提高引信抗转发干扰能力;通过采用双通道提高引信对杂波阻塞干扰的识别能力;通过采用增幅抗干扰提高引信对扫频和连续波瞄准干扰的能力……;

  (3)通过调整引信启动延时、天线波束倾角、战斗部破片飞散角及其倾角,提高引信与战斗部的配合效率。

  这期间各种引信波形如雨后春笋般地出现,真可谓“百花齐放”。值得一提的是,噪声调制波形设计热真到了沸沸扬扬的程度,从50年代末直吵到70年代末,相关法、去相关法、反相关法等等,不一而足。事实证明,尽管噪声调制波形具有不模糊的距离截止,然而各种相干接收中的非相关的距离噪声和非锐截止的距离律特性,使这种调制波形只适用于作用距离较小的弹种。因此,到70年代末期,有关噪声调制波形的引信专利基本上销声匿迹了。据资料了解在型号引信中仅有“铜斑蛇”导弹引信采用噪声调频这种体制。

  1)英国的“天空闪光”非全相参的PD引信,延时调整范围为0~100ms;

  (1)引信的抗干扰研究提到议事日程上来, 并通过雷达波形设计提高引信固有的潜在抗干扰能力;引信不同工作体制的研究受到重视;

  (2)引信的功能已由简单的起爆控制上升到精确起爆控制,并开始考虑用制导信息和引信获得的信息实现起爆延时,并开始用天线波束倾角及战斗部飞散角的调整,实现精确起爆控制和提高引战配合效率。从有关专利文献看,已出现截击雷达引信的雏形;

  (3)引信试验设备和仿真手段进一步完善。概括该阶段的发展,可谓是积极、活跃、遍地开花。

  进入80年代以来,导弹引信的发展进入第三阶段。因此,近20年来导弹引信研究发展的情况实际是第三个阶段发展的情况。

  回顾20年来导弹引信技术的发展,由于受军事发展需求牵引和科学技术发展推动的强烈影响,导弹引信技术处于迅速、稳健、全面发展的新时期,新技术、新概念层出不穷。

  70年代中期到80年代中期是苏、美军备竞赛的激烈时期。激烈的军备竞赛为各种导弹武器的研制提供了需求牵引,与其同时,科学技术的进步,尤其是在能源科学、电子技术、航天技术、材料科学、激光技术和电子计算机等技术方面的迅速发展,为导弹武器的发展提供了技术发展的推动力。而导弹武器系统的发展又推动和促进了引信技术的发展。这期间导弹引信技术的研究发展受到下述几个方面的强烈影响:

  .自60年代末期以来,由于巡航导弹的出现 和飞机低空突防能力的增强以及日益严重的电子 干扰环境,使引信朝着进一步提高引信的低空作战性能和抗干扰能力的方向发展。引信的低空作战性能已由70年代的200~300m,降低到80年代的50~30m。据报导,90年代改进的海响尾蛇导弹引信可以攻击5~10m掠海飞行的目标。为获得良好的低空作战性能,除采用锐截止的纳秒脉冲距离门外,还把距离跟踪技术用于对地、海杂波自动跟踪,通过引信和高度表的一体化设计和对海杂波的自动跟踪,实现对引信距离截止门的自适应调整,使引信信号通道自动地免受地海杂波的干扰。在抗干扰方面,为抗界外干扰和增大引信的不模糊工作距离,引信的调制波形已由单一简单调制波形向多种复合调制发展。在多传感器的引信中,已经出现主/被动复合、微波与红外、毫米波与激光复合等引信,信息融合技术在引信中开始得到应用。

  .战术弹道导弹和反弹道导弹的发展及其在战争中日益显示的重要作用,以及弹目交会速度的增大和对引信同战斗部配合效率的提高及微计算机的迅速发展,使引信向最佳起爆的引信方向发展。引信的功能已由精确起爆控制向最佳起爆控制、最佳起爆方式控制和最佳起爆方向控制扩展。

  战术弹道导弹TBM(含战略导弹)由于在现代战争中所具有的特殊地位和作用,其研究和发展受到各国的高度重视,目前已发展到第三代。如美国的“潘兴2Ⅱ”、俄罗斯的S221、S222、S223等。

  中东战争、两伊战争和海湾战争证明TBM发挥了重要作用。在1981~1988年两伊战争中,伊拉克共发射了361枚“飞毛腿2B”导弹,伊朗则发了271枚。其中1988年2~4月爆发了二战后持续时间最长、发射数量最多、作战效果最大、影响最为深远的第五次TBM“袭城战”。在52天的时间里,伊拉克向伊朗发射了189枚“飞毛腿2B”导弹,其中135枚击中首都德黑兰,造成1700多人死亡和8200多人受伤,伊拉克实现了以炸求和的目的。

  由于以最小能量弹道飞行的远程弹道导弹再入时的弹倾角很小,弹道导弹发展初期,要求引信具有高精度的定高起爆控制能力和高瞬发度及耐大冲击的触发引信。然而,随着反弹道导弹(ATBM)技术的发展和对TBM的拦截成功,出于攻防的需要,除了上述要求之外,要求导弹引信向提高突防能力和提高作战效能的方向发展。具体要求:

  2)引信的工作具有隐藏性(或采用无线)释放诱铒频率信号(或假频率信号);

  4)采用子母弹头引信和末敏弹引信,并使引信工作在不同体制和不同工作频率上。

  为提高突防能力,引信技术研究发展的重点是在干扰情况下,提高引信作用的可靠性,防止引信因干扰而“早炸”。从查阅的有关专利文献看,为提高引爆精度,这期间已出现利用感受弹头速度和姿态角信息实现起爆点自适应调整和GPS技术用于精确爆高的报导。为提高抗干扰能力,而采用几种引信复合的形式。

  a)两种不同工作体制的串联复合,如脉冲调制的引信同连续波调频引信的复合,以减小引信的“早炸”概率;

  b)两种不同雷达引信的串联复合再同抗电子干扰的近炸引信(如惯性过载引信)或触发引信进行并联复合;

  在这期间,高精度的母弹开舱引信和子弹引信得到迅速发展,以提高突防能力和对目标的毁伤能力,一个母弹可以抛撒上百个子弹头。子弹头可以是末敏灵巧引信弹头、云爆引信弹头和对机场跑道破坏力极强的侵彻引信弹头,上述三种弹头引信在最近20年内得到迅速发展。早在80年代中期美国Proc.IEEE就报道了一种既可以由火箭弹、火炮抛撒也可由战术弹道导弹、空2地导弹抛撒的灵巧弹药的末敏引信,用于杀伤地面目标。

  90年代中期,美国、德国、法国、瑞典等国分别研制成炮射的“萨达姆”、“灵巧155”、“ACED”、“BONUS”等灵巧引信,并已批量生产和装备,仅美国1998年对“萨达姆”的采购量达73000发,总经费为18.9亿美元。

  目前美国研制的第三代云爆弹战斗部,其爆炸威力是同等质量TNT的9~10倍。它对软目标具有很大的破坏作用,是一种大面积杀伤武器。当导弹飞至预定目标时,通过母弹引信开舱适时地将其抛出,云爆弹在调整姿态装置的作用下接近目标,燃料抛撒引信在预定高度引爆战斗部,将炸药沿半径方向抛散,形成饼状云雾,与其同时,云雾爆轰引信也被抛撒出,经一定延时后,云雾爆轰引信引爆抛散形成的云雾,使之爆轰。

  由于TBM弹头的再入速度大,RCS小,再入弹头飞行角变化大,弹道难以预测以及摧毁弹头必须要引爆弹头,因此,对ATBM武器系统的制导精度和引战配合要求提出了很苛刻的要求。可以这样说,反战术弹道导弹比反飞机目标难得多,在某些方面甚至比反洲际弹道导弹(ICBM)还难些。因此,反弹道导弹的发展把引信技术的研究推向一个崭新的阶段。

  目前,国外反弹道导弹很多,比较典型的为美国的“爱国者”、“ERINT”增程拦截弹以及俄罗斯的C2300B。“爱国者”导弹分为PAC21、PAC22、PAC23三种。PAC21导弹前期为能够拦截飞机和 近程弹道导弹的SAM2D地2空导弹,1972年由雷 恩公司主承包商进行研制,1976年5月改名为“爱国者”,1982年完成研制。其引信为无线月对“长矛”导弹进行实靶拦截,试验结果只是将控制翼打掉,使其弹道偏离,认为不足于摧毁来袭的TBM。1985年3月对PAC21开始改进,92年完成了PAC22改进工作。改进工作主要包括对战斗部和引信及引战配合的改进,采用M818E无线电引信,增加了前向探测天线波。双波束天线使引信具有拦截导弹和飞机的两种功能。为改善拦截TBM时的引战配合效率,将战斗部的质量由原来的68.2KG增大到84KG,其破片重量由2克增大至45.6克。1991年的海湾战争就是“爱国者”PAC22比较成功地拦截了“飞毛腿2B”导弹, 轰动了世界。PAC23主要是从制导和雷达系统改进以增大拦截远程SS220TBM导弹的能力。弹上采用“终端强迫制导系统PIF,其作用是在与目标遭遇前1s内启动PIF制导系统,对终端制导误差进行修正,使脱靶量由5m减小到1m。据有关资料所述,PAC23对其引信和战斗部进行了改进,但未见具体详细报导资料。

  ERINT主要由一个固体火箭发动机和一个 非爆炸性的功能杀伤弹头,采用直接碰撞方式摧毁目标。弹头的前端有一个安装在万向支架上的毫米波雷达导引头,其后面是一种独特的单轴稳定控制系统。该系统由240个只有猎枪子弹头大小的固体发动机组面,并均匀地分布在弹体周围,飞行中按照弹上计算机的控制指令,脉冲式地点火工作,不断地修正拦截弹道,以便在最后寻的过程中,使拦截弹直接命中目标。ERINT的另一显著特点是在制导舱的后部装有一个杀伤增强装置,以增加对目标的碰撞面积,以防止拦截弹不能直接命中目标。杀伤增强器由高能炸药和钨球散弹组成。该装置的起爆由导引头测量至目标的距离,并通过计算机计算和控制最佳起爆点。起爆时,钨球形成园盘形的杀伤区,园盘的半径略大于拦截弹的最大脱靶量。这实际上是动能杀伤(KKV)弹同GIF(Guidanceintegratedfusing)概念引信的密切结合。在这里引信侧向探测器不见了,代之以前向探测的导引头及最佳爆算法。

  据文献报导,“1988年俄国装备部队的‘C2300B’反飞机反导防空导弹系统是世界上第一研 制出来的高效能的陆军反飞机反导防空导弹系 统[8]。按其在反导弹方式下的作战性能,‘C2300B’防空导弹系统至今在俄国内或在俄国外均无与之相比的同类系统”。根据介绍,“C2300B”导弹的一大特点是采用定向战斗部及所谓“全公 式的引战配合”,为此需要进行目标脱靶方位识别及“全公式”的,也即考虑相对速度矢量、破片动态飞散角及目标类型的引信启动规律。与上述的GIF概念有些类似,为了使定向战斗部破片飞散方向对准目标,需要导引头测量目标相对导弹的脱靶方位,并在导弹与目标遭遇前0.2s时间内控制导弹滚动,完成导弹定向战斗部主飞散方向对准目标的滚动。为此,必须对目标的脱靶方位进行识别。采用这种引战配合方案确是世界上一大创举,看似削足适履,使系统复杂化,但也看出俄国人是何等重视引战配合的问题。具体实施过程是:在与目标遭遇前0.5~2s时,弹上产生导弹滚动指令,以保证在战斗部爆炸时,战斗部破片飞散场最大密度方向与目标方向重合,(目标脱靶方位由导引头给出)。遭遇前0.3s时接通导弹近炸引信,然后引信通过对目标检测发出引爆战斗部指令。按照上述介绍的情况,引信还应存在侧向检测的功能,所不同的是充分利用了制导信息,可说是一种初级阶段的GIF概念引信。

  可以这样说,弹目交会速度的增大以及反弹道导弹对引战配合的刻求,导致了GIF新概念引信的产生及引信的发展。

  GIF概念最早出现在美国1996年和1997年的DefenseTechnologyAreaPlan。该概念不同于国内通常所说的“充分利用制导信息和引信自身获得的信息相结合的制导与引信一体化设计的概念。GIF技术概念导致了以往引信通用的目标侧向探测和起爆延时算法,向通过主动制导系统对目标进行前向检测获得的作用距离等信息,进行处理而预测目标起爆瞄准点的预测算法的转化,从而可以方便地与瞄准战斗部相配合,使战斗部自适应目标起爆,达到提高对目标毁伤效果的目的。因此,美国国防部(DOD)认为GIF系统同现存的引信系统及制导与控制的引信相比,可使战斗部对目标的毁伤效率增加20~30%。

  定向战斗部的发展和引战配合最佳方向的控制,要求引信向二次起爆引信技术发展。例如,对园柱形分瓣定向战斗部,要求引信提供两次方位信息以实现对战斗部两次起爆控制。第一次方位信息起爆战斗部侧向均匀排列的某一线性聚能槽,切开战斗部的壳体,使其分瓣;第二次起爆与线性聚能槽相对应的侧向线性传爆系列。第二次起爆的信息应符合对目标的自适应延时的要求。两次起爆控制实现了战斗部对目标毁伤最大的最佳方向控制。从某种意义上讲,“C2300B”引信也是一种二次起爆控制引信。

  半导体量子阱(QWL)和大光学腔双异质(LOC2DH)半导体激光器阵列的发展[6],半导体砷化镓激光器功率的提高和激光引信无与伦比的抗电子干扰的能力以及较无线电雷达引信易于实现方位识别的优点,在近距格斗和中远程先进的空空导弹中,激光引信受到重视并得到发展,几乎80%~90%的空2空导弹配备激光引信。例如,在80~90年代,英国研制的先进近距AIM2132、以色列的怪蛇24、俄罗斯的AA211、AA212、美国的先进中距空2空导弹AIM2120A以及AIM29M、AIM29N、AIM29P3的猎鹰AIM24H、“西北风”等空2空导弹无一不是采用激光引信。据专家对国外反坦克导弹引信的统计,其主要型号也几乎是清一色的激光引信。

  空2地导弹和反辐射导弹推动了区分地面背景和识别目标的反辐射和空2地导弹引信的迅速发展,同时也出现了如钻地弹所用的耐大冲击过载的智能引信。钻地弹引信,是90年代研究发展的一种新引信,主要用于空2地弹、航弹等,用以攻击敌指挥控制中心、机库等加固的地下目标,它要求战斗部具有极强的侵彻能力。1999年美国轰炸我国驻南联盟大使馆就使用了这种引信。据报导,美国研制的BLOCKIV战斗部,能穿透3~4.5m厚的钢筋混凝土。引信在经受严酷的冲击 环境后,仍能识别目标空穴,并在目标内部可靠起爆。目前Morterola公司研制的联合编程引信JPF的后继型HTSF是一种硬目标智能引信,可精确敏感三个方向的5~10000g的加速度,信号处理器可计算瞬时钻地深度,引信可敏感并计算地下空穴,通过预编程实施在任何与空穴相关的位置起爆。

  在反舰导弹和便携式导弹引信中,为提高对目标的命中概率,出现了先触发后近炸最佳作用方式控制的引信。

  综上所述,在近20年的时间内,由于军事需求牵引和相关技术的发展推动,还出现了许多新概念引信,如:弹道修正引信、软件无线电引信、虚拟引信与仿真、GIF引信、GPS引信、基带雷达引信、MEMS引信等,不一而足。这些概念不仅说明了该时期导弹引信技术的迅速、全面发展,同时也为今后导弹引信技术的研究发展奠定了良好基础

  目标传感器检测目标,点火电路输出点火电力,电动雷管点火并与起爆管、传爆药管连接,最后使战斗部起爆。斜向表示起爆管,这表示起爆管偏离传爆药管处在断路状态,即便电动雷管点火,也不能传爆到传爆药管。该状态称为非备战状态。(四个基本功能:安全控制、解除保险,感觉目标、起爆控制)

  在引信中与火药并连的还有断路机构,可以保护保险性和爆炸性。该机构一般要有一定的质量和大小,影响了引信的小型化和减轻质量。针对这种现状,提出了采用电子保险与解保装置技术代替断路机构,采用微电子机械系统使引信的保险机构超小型化。

  最近出现了一种称为电子保险与解保装置(ESAD)的新型引信。该引信采用爆炸金属片起爆(EFI)技术,取消了过去的切断火药机构。爆炸金属片起爆装置相当于过去引信中的电动雷管,利用1000V以上的高电压起动,不用一次炸药即直接起动二次炸药,比原来引信使用电动雷管更钝感。因此可以不要断路器等机构。

  爆炸金属片起爆装置的结构,由用树脂隔离铜箔的层压基板、中间空的圆筒和钝感的二次炸药组成。对电桥加高电压时,因电桥蒸发,电桥部分的树脂飞散,树脂直接撞击钝感的二次炸药,使二次炸药点火传爆,最终启动战斗部。采用电子保险与解保装置不需要断路装置,因此可以小型化。不过对应高压电路的开关等较大,装配这些的控制器很大。因此利用爆炸金属片起爆装置的小型化可以对应多种结构设计。

  近年来正在研究针对目标的种类和方向等形成最有效攻击目标的碎片战斗部。其方法之一是在战斗部上设多个起爆点,针对目标选择起爆点,使最有效的碎片指向目标。这种战斗部使用原来的引信有困难,可以有效利用爆炸金属片起爆技术。

  最近微加工技术除半导体制造外还逐渐推向其它领域。称为微电子机械系统的该技术现在正实用于加速度表和陀螺仪等精密机械。目前美国正在研究电子机械系统技术在引信上的应用。单兵便携式武器为便于进行巷战,要求弹头具有在空中起爆功能。作为未来的单兵装备武器,正在开发在引信上采用微电子机械系统技术。

  在微电子机械系统加工技术中引人注意的是加工更高级的三维造形物技术。作为引信的微电子机械系统加工技术,目前美国正在开发深层活性离子刻蚀(DRIE)工艺和莱加工艺。如图7所示,莱加工艺是组合X射线刻印、电铸和模塑等,用来制作宽深比大的部件的工艺方法。

  除军事工业外,其它很多领域都在研究应用微电子机械系统技术,其加工技术等正迅速发展。利用这些微电子机械系统的引信目前虽没有实用于导弹的实例,但采用这种半导体制造技术可以实现小型化和批生产,今后在集束式导弹、子母弹等的引信上一定会发挥作用。

  (1)工作原理 无线电引信是利用目标和导弹无线电场的变化进行工作的引信。

  (2)分类 按照工作原理和所用设备的不同,无线电引信可分为脉冲式、调频式、多普勒式和噪声式等几种; 按照无线电信号来源的不同,无线电引信又可分为主动式、半主动式和被动式 3 种。(舰空导弹采用无线电引信,主要是主动式多普勒无线电引信。这种引信的工作原理和多普勒雷达的工作原理相似。由于导弹和目标间存在相对运动,进而产生多普勒信号)

  多普勒信号的幅度与导弹到目标的距离和目标有效反射截面积等有关。导弹到目标的距离越小,多普勒信号的幅度越大;目标有效反射截面积越小,多普勒信号的幅度越小。 多普勒信号的持续时间与目标的几何尺寸、导弹相对于目标的运动速度、引信天线方向性图的宽度等有关。 目标几何尺寸越大,则信号的持续时间越长; 导弹的相对速度越大,则信号的持续时间越短; 引信天线方向性图的宽度越大,则信号的持续时间越长.无线电回波信号经接收、比较和选出之后,就获得了多普勒信号. 该信号还要经过放大和解算,只有当信号的频率、幅度和持续时间均达到设定范围之内时,无线电引信才将引爆战斗部。

  红外线引信是利用目标辐射或者漫反射的红外信号进行工作的光学引信. 红外线引信的工作原理是: 当导弹接近目标时,引信接收机接收来自目标的热辐射信号,经过光电转换、放大和信号处理后,启动执行装置,适时引爆战斗部.

  红外线引信通常分为主动式和被动式两种; 按照结构类型分为单通道和双通道红外引信. 舰空导弹常采用被动式、双通道红外线) 主要特点

  红外线引信的主要优点是: 较容易实现具有很强方向性的光学探测场,能够较准确地控制战斗部起爆的位置; 具有较强的抗干扰能力,不受外界电磁场和静电场的影响. 其主要缺点是: 在大气中衰减比较大,尤其是在雨、雾、雪等恶劣天气条件下,其使用受到很大的限制; 由于被动式红外线引信依赖于目标的热辐射,所以其使用范围也受到一定的限制.

  单通道红外线引信主要特点是: 结构比较简单; 具有很高的方向性,适用于引爆定向作用的战斗部. 但抗干扰能力弱,特别是在太阳光或云层反射光产生的背景情况下,将影响引信的正常工作,甚至引起引信的错误引爆.双通道红外线引信的出现解决了单通道引信的缺点。双通道引信的两个通道的组成和工作原理基本相同,两个通道的红外接收机接收不同方向的红外信号. 其中第一通道的执行装置称为辅助执行装置; 第二通道的执行装置称为主执行装置. 引爆的信号有助执行装置产生,但主执行装置的作用受辅助执行装置控制,两个通道的红外接收机的张角不同. 导弹在跟踪目标的过程中,目标和导弹都在运动,因而目标视线与导弹纵轴的夹角在不断地变化. 太阳相对于导弹的方向是固定不变的,因此,眼光和其它背景干扰不能使两个通道的接收机在一定时间间隔中相继工作. 所以,双通道红外线引信能够抗阳光等背景干扰

  ( 1) 工作原理 激光引信是一种新型非触发引信,它是利用激光束探测目标的光学引信.

  ( 2) 分类 按照激光信号来源不同,激光引信可分为主式和半主动式两种; 按照结构形式的不同,可分为固定透镜式、扫描式和脉冲式等 3 种.

  ( 3) 主要特点 激光引信的主要特点是: 具有极窄的波束、很强的方向性和单色性等特征,能够精确控制炸点位置,并提高引信抗背景辐射影响和抗电磁场干扰的能力,有利于战斗部有效地杀伤目标; 但这种引信的缺点是易受雨、雾、雪等恶劣天气条件的影响.舰空导弹目前多采用的是主动式脉冲激光引信. 这种引信主要是通过调制器产生调制脉冲激励激光器发射激光脉冲,通过光学发射系统汇聚成一定形状的激光束. 当激光束遇到目标时,返回到引信的部分漫反射光由接收光学系统接收汇聚,后进入光学探测器转变为电信号进入放大器,再由放大器将放大的信号送到距离选通器. 同时,调制器输出的调制脉冲通过延时电路,也送到距离选通器作为开门信号. 只有从预定距离内的目标漫反射回来的激光脉冲所产生的电信号才能通过距离选通器.距离选通器输出的信号经过放大和处理后,启动执行装置,进而到达传爆级引爆战斗部.

  不同型号舰空导弹引信类型: 海响尾蛇导弹:触发引信+非触发引信(雷达引信); 海麻雀型导弹:触发引信+非触发引信(雷达引信); 主动雷达制导舰空导弹(SA-N-9):触发引信+非触发引信(雷达引信)

  空空导弹在引信方面,一般都配备近炸引信,触发引信和自毁装置。近炸引信又分被动、半主动和主动 3 种形式。在现有的近 70 种空空导弹中,大部分是红外引信和雷达引信,而小部分是激光引信。

  反舰导弹所攻击的目标绝大多数是非装甲目标,采用半穿甲战斗部可以实现在舰艇内部爆炸。为了保证“内爆”,应配置触发延期引信,延期时间由战斗部的质量、撞靶速度、战斗部舱段的位置及舰船的吨位和结构等因素确定,一般控制战斗部进入目标内部3~4M时起爆。

  一些反舰导弹采用复合引信技术,引信具有两套不同作用原理或作用方式的发火控制系统,引信以触发延期作用为主。当导弹未命中目标时,触发延期机构的敏感装置不作用,引信另一套发火控制系统的敏感装置觉察导弹飞越舰船信息,信号经处理后及时接通引信发火电路。有的反舰导弹引信直接利用弹上制导系统的探测装置作为发火控制系统的敏感装置,如意大利的“火星Ⅰ”,当导弹未命中目标,且从目标上空飞过时靠无线电高度表给出引信发火信号

  早期的反辐射导弹多采用无线电近炸引信,另外,反辐射导弹还采用被动导引头与电视和红外导引等复合制导技术。

  新型反辐射导弹普遍采用激光近炸引信。由于激光近炸引信具有良好的抗干扰能力,所以哈姆、响尾蛇和阿拉姆等新型反辐射导弹都采用激光近炸引信。

  除便携式导弹常用的电容引信外,导弹近炸 引信大体有无线电引信、激光引信、红外引信三种。

  尽管激光和红外技术迅速发展,但由于全天候和易受云雾干扰的限制,以及无线电雷达引信技术的成熟性及在性能上的优点,在导弹引信中保持着发展势头,特别是在中、低空导弹和攻击地面和水面目标的导弹引信中。

  无线电雷达引信的工作体制由其调制波形决定。自70年代以来,单一调制波形引信的发展已臻于完善,波形设计理论和实践证明,伪随机码0/π调相、脉冲和相干脉冲多普勒、随机噪声等调制波形是一种比较好的引信调制波形,能够获得锐截止和不模糊的距离律特性,但随着工作波段的提高,上述几种单一调制波形呈现出较大不足,例如,伪随机码0/π调相体制,由于多普勒频率增高,受辛普逊效应影响及采样定理的限制,难以获得很高的相关与不相关峰值比和大的不模糊工作距离。同时,由于距离特性的非绝对截止和非相关噪声的存在,限制了这种单一调制波形在低空、超低空和空2地、地2地导弹中的应用。单一的脉冲调制,尽管纳秒脉冲技术已成熟,可获得绝对截止的距离律特性,但难以获得速度信息。对于相干PD系统虽既可获得距离和速度及锐截止的距离律特性,但随着载频和多普勒频率增高,受取样定理限制,难以获得较大的不模糊工作距离,于抗干扰不利。对于随机噪声调制波形,虽可获得不模糊的距离截止,但固有的不相关距离噪声影响,限制了在作用距离较大导弹引信上的应用。

  为充分利用上述调制波形优点,克服其不足,按照雷达波形的设计理论,今后引信的工作体制将在上述几种调制波形的基础上,向以下几种复合调制的方向发展:

  如前述,由于大功率激光器件的发展、无与伦比的抗电子干扰能力以及易于实现目标脱靶方位的识别,激光引信有可能成为空2空导弹的首选引信。发展的方向:

  红外引信以其体积小,重量轻及其工作的隐藏性而著称。然而红外引信易受环境背景和锈饵干扰,不能全天候工作,其应用受到某些限制,但红外多元阵列成像技术的发展为红外成像引信发展开拓并创造了条件。美国1996~1997年的防御技术计划,就把红外成像引信列为长期发展的项目,用以实现对目标部位特征识别,提高红外引信抗干扰能力。

  引信是导弹武器终端威力系统的重要组成部 分,能否在复杂干扰环境下获得所需信息是引信能否保持适时启动的重要前提。预计未来引信抗干扰将向下述方向发展:

  a.利用弹目交会中的目标信号的幅谱特征, 通过逻辑判别将目标信息从干扰中提取出来;

  b.利用波形设计理论和优化设计方法,提高引信固有的潜在抗干扰能力;增大调制波形的特征数以增加信号的隐蔽性、信号识别特征,通过对目标的距离、速度和方位的三维选择,将信号从干扰中分离出来;

  c.利用对目标的图像识别,提高对目标部位特征识别能力,积极发展毫米波和激光、红外成像技术;

  d.利用多个不同体制的敏感装置,采用信息 融合技术,将有用信号提取出来。或者采用多个引信的串、并复合,构成复合引信,减少引信的“早炸”或“瞎火”概率;

  e.采用自适应抗干扰技术,即自适应捷变引信技术、自适应变波形、变极化等技术;

  f.发展软件无线电引信,通过自适应改变软件调整引信的工作方式,以避免干扰;

  g.采用技术和战术运用相结合的方法,在引信中加装假频率和诱饵频率装置以及采用无线电“隐蔽”或“静默”技术。

  a.对中、低空导弹引信,充分利用制导提供 的信息,如相对速度信息、AGC、极性误差等信息同引信获得的信息相结合,实现引信弹道封闭、自适应开机,同多模式的战斗部或离散杆式战斗部相配合,实现最佳启爆的自适应调整;

  b.对于中、高空导弹引信,在引战配合上则发展毫米波、激光引信技术同波控技术和微计算机技术相结合,充分利用制导获得的信息和引信信息,如相对速度、相对速度同弹轴夹角,脱靶方位、弹体攻角、航向角、弹速等信息,完成实时运算,实现目标落入方位的识别,同瞄准式或定向爆破的战斗部相匹配,向截击或“智能”化引信方向发展,使引信对弹目交会姿态具有较强的自适应能力;

  c.采用前向探测和侧向探测双波束引信,使引信具有反飞机和弹道导弹的二种功能,实现“全公式化”的引信配合;

  d.对于反弹道导弹的拦截导弹,研制GIF新概念引信,同定向或瞄准式战斗部相配合,使引信向综合引爆技术方向发展。所谓综合引爆技术就是利用制导提供的环境和目标信息,如目标的方位、相对速度、距离及的姿态等,输入弹上智能计算机,进行实时处理,判断决策,确定被拦截目标落入的方位,确定最佳炸点,发出自动布置动能杀伤场的各种动作指令,如瞄准与姿态调整指令、可编程序指令,使战斗部自适应于目标。

  f.密切注意导弹战斗部(如定向战斗部、可瞄准式战斗部、离散杆战斗部等)的发展动向,研 制与之相匹配的引信技术。

  .中国宇航学会特装委员会第九次学术交流会论文集[C]战争、技术与引信———关于引信及引信技 术的发展[A]

  ..无线电引信技术空航天工业部 “八五”航天预先研究发展战略研究报告[R]

  李玉清.过去十年我国面空导弹引信技术发展综合 分析与评估.[R].上海:上海航天技术院802所,1995

  李玉清.国外导弹引信技术研究与发展概况[R].上 海:上海航天技术院802所,1998.08

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