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制导方式专题讲座(3)如何让导弹精确飞向目标——寻的制导

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“有的放矢”是我们非常熟悉的成语,大家都知道这个“的”就是靶子,也就是导弹攻击的目标。

“寻的”的含义就是寻找、追踪待攻击目标。美国“霍克”导弹是采用全程半主动微波寻的制导;美国“红眼睛”地空导弹采用红外寻的制导。

半主动微波寻的制导美国“霍克”导弹

红外寻的制导美国“红眼睛”地空导弹

寻的制导与遥控制导不同的是,遥控制导是由弹外的制导站向导弹发出制导指令,而寻的制导是由弹上的制导系统自己产生制导指令,因此,又叫“自导引”、“自寻的”。也就是导弹自己寻找目标,并瞄准目标飞行。

我们看寻的制导系统的弹上设备,由导引头(探测装置)、自动驾驶仪(控制设备)与弹体(控制对象)组成,如图所示。

寻的制导系统的弹上设备

在寻的制导阶段,导引头发现并跟踪目标,提取目标相对于导弹的位置和运动信息,弹上计算机利用目标信息形成控制信号控制自动驾驶仪,改变导弹飞行姿态。飞行过程中,导引头实时更新目标信息,弹上计算机不断产生新的控制信号控制导弹飞行,直至接近并摧毁目标。

在寻的制导示意图中,寻的制导是由弹上的导引头探测接收目标的辐射或反射能量,自动形成制导指令,控制导弹飞向目标的制导方式。按目标信息的来源,寻的制导可分为主动、半主动和被动制导三种方式。

主动寻的制导方式中,导弹接收的信号,是其自身发射信号照射到目标后的回波。

半主动寻的制导方式中,导弹接收的是地面或其它地方制导站发射信号照射到目标后的回波。

被动寻的制导方式中,导弹接收的是目标所发出的信号。

导弹寻的制导工作原理示意图

如果按传感器类型,或按信息物理特性分,寻的制导又可细分为:雷达寻的制导、红外寻的制导、激光寻的制导、电视寻的制导。

主动寻的可实现“发射后不管”,缺点是受弹上发射功率的限制,作用距离有限,多用于复合制导的末制导。例如,法国的“飞鱼”反舰导弹就采用了末段雷达主动式寻的制导方式。

法国“飞鱼”反舰导弹

发射后不管是一个代表导弹武器先进性的术语。我们知道,子弹和炮弹是打出去就管不了。姜文拍了一部电影《让子弹飞》,也只能是飞到哪儿算哪儿,没法管。前面我们介绍的遥控制导有了重大突破,导弹发射以后还在继续管它的飞行,但射手的安全成了问题。发射后不管武器就解决了这个问题。导弹发射出去后,就让导弹自己看着办,自己追目标。射手躲到安全的地方去。发射后不管的英语原文是“fire and forget”,这样的武器我们给个评语:独立工作能力较强。

我们看半主动寻的。

半主动寻的,优点是弹上设备简单,缺点是依赖外界的照射源,其载体的活动受到限制。例如美国的“ 麻雀”空空导弹系列多采用雷达半主动寻的制导,“铜斑蛇”制导炮弹和多数制导炸弹则采用激光半主动寻的制导。这个图是激光制导炮弹作战示意图。

激光制导炮弹作战示意图

被动寻的同样具有“发射后不管”的特点,弹上设备比主动寻的系统简单,缺点是对目标辐射或反射特性有较大的依赖性,难以应付目标关机的情形。这是采用被动雷达制导的美国“百舌鸟”反辐射导弹。

采用被动雷达制导的美国“百舌鸟”反辐射导弹

下面看寻的制导的制导规律。采用“追踪法”瞄准的寻的导弹,其瞄准点在导弹上,目标瞄准线是导弹和目标之间的连接线,因此追踪法又称“两点法”。因为目标和导弹都在飞行,目标瞄准线在空中移动,同时还绕导弹连续转移方向。如果导弹的飞行方向时刻对准目标,也就是和瞄准线的方向一致,只要导弹比目标飞得快,导弹一定能追上目标。这种瞄准和猎豹追踪羚羊的情况非常相似,因而被称为“追踪法”。

“追踪法”瞄准猎豹追逐羚羊

“追踪法”和“前置角法”是比例导引法的特例。图中是导弹与目标运动关系。比例导引法对弹目关系的约束用导引方程来描述,右边方程的含义是速度矢量转动速率比例于弹目视线角速率。

导弹与目标运动关系

以上介绍的三点法、追踪法、比例导引法都是经典制导规律。(作者:付强、宋栋益、傅湘 来源:国防科技大学科普中国共建基地)