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制导方式专题讲座(7)如何让导弹精确飞向目标——复合制导

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在海湾战争中,美空军在100km外向伊拉克某水电站,间隔2分钟连续发射两枚“斯拉姆”空地导弹(AGM-84E),结果是前者打洞(10m大洞),后者从同一洞穿入摧毁了发电机。该次行动打水电站而未对水坝造成破坏,这个结果令人震惊。“斯拉姆”导弹的制导方式为“惯导+GPS+主动寻的”制导。在飞行末段导航时,操控人员可以通过导引头传输的图像数据进行控制。

“GPS+惯导”组合制导技术发挥了各自的优点,即可以利用GPS的长期稳定性与适中精度,来弥补“惯导”误差随工作时间的延长而增大的缺点。利用“惯导”的短期高精度来弥补GPS接收机在受干扰时误差增大或遮挡时丢失信号等的缺点,使得整个组合制导系统结构简单、可靠性高,具有很高的效费比。

复合制导方式还可用于低成本的精确制导弹药。例如,1999年3月24日晚,两架B-2A各携带16颗908千克重的JDAM炸弹(“GPS+惯导”组合制导),从美国本土的怀特曼空军基地出发,经过15小时飞行和空中加油后到达南联盟预定空域,从12200米高空同时投放所携带的32颗JDAM炸弹,准确命中了预定的各种目标。

采用复合制导的低成本的精确制导弹药

复合制导是在导弹飞行的初始段、中间段和末段,同时或先后采用两种以上的制导方式。其不同传感器之间有串联、并联、串并联等组合方式。我们知道单一的制导系统可能出现制导精度低、作用距离近、抗干扰能力弱、目标识别能力差或不能适应各飞行阶段要求等情况。采用复合制导,可以发挥各种制导系统的优势,取长补短、互相搭配,从而解决上述问题。当然了,组合方式依导弹类别、作战要求和攻击目标等不同而不同。

多模复合制导示意图

我们看一下串联式的复合制导。这种制导是指在导弹飞行不同阶段采用不同的制导体制,这种复合方式的突出优点是可以提高制导距离,增加导弹射程。主要有自主+寻的、自主+指令、指令+寻的、自主+指令+寻的等方式。其中自主+寻的制导方式在反舰导弹中得到广泛应用,如法国的“飞鱼”、美国的“捕鲸叉”、英国“海鹰”等反舰导弹均采用自主+主动雷达寻的制导。

采用自主+主动雷达寻的的英国“海鹰”反舰导弹

并联式复合则是在同一制导段具有多种制导方式,它可以是不同波段的复合(也称为多模复合),也可以是不同种类的复合。例如微波/红外成像、毫米波/红外成像、红外/紫外、主动/被动等。这是俄罗斯“马斯基特”反舰导弹,采用了主动雷达/被动雷达双模复合制导方式,优点是抗干扰和目标识别能力强。

采用主/被动雷达复合制导的俄罗斯“马斯基特”反舰导弹

再看看串并联复合。

串并联复合则是既有不同制导段的复合,又有同一制导段的复合。不同的复合方式具有不同的特点。例如“自主+寻的”复合制导。我们看 美国的“爱国者”—2等中远程防空导弹,就采用了“自主+指令+TVM”的复合制导,事实上射程在50km以上的防空导弹均采用了复合制导。PAC-3系统,采用了惯性制导与主动毫米波雷达寻的末制导的复合制导体制。

采用自主+指令+TVM制导的PAC-2导弹

惯性制导与主动寻的末制导的PAC-3导弹

对于制导武器而言,目前常用的制导方式主要有:卫星制导、自主制导、遥控制导、寻的制导和多模复合制导。看图,还可以进一步细分。

各种制导方式各有优缺点,例如:惯性制导可自主控制,适用于远射程、长时间飞行,但导引精度受惯性器件的影响大,时间越长累计误差越大;指令制导的弹载设备简单,但距离越远导引精度越差;寻的制导,距离越近导引精度越高,适宜打击活动目标,但主动寻的作用距离有限、系统复杂、成本高,半主动寻的还需要地面或机载平台的照射、同时制导多枚导弹困难,被动寻的则取决于目标是否辐射电磁信号。 这些我们在前面已经介绍过了。

导弹的制导方式参照了不少人类或动物的行为方式,以此提高武器的智能和打击精度,这就大大延伸或拓展了人的武功。

我们将这些制导方式形象地小结如下:

遥控制导——惟命是从,准确跑位

寻的制导——自我导引,追踪目标

匹配制导——老马识途,关注过程

惯性制导——独立自主,外扰不侵

卫星制导——天眼定位,精确导航

复合制导——优势互补,同舟共济

下面我们再给出一些基本制导方式的技战性能列表。制导方式列了十几种,性能包括:制导精度、全天候能力、多目标能力、武器系统要求、弹上设备的复杂性和成本。

从系统的观点来看,导弹飞行的各个阶段有不同的特点。若要达到最优控制,需要采用不止一种制导方式,以提高导引精度和摧毁概率。但从工程实现和可靠性看,又不宜采用太多的制导方式复合。因此全面衡量,通常采用一到三种制导方式复合。(作者:付强、傅湘、宋栋益 来源:国防科技大学“科普中国”共建基地)