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一枚导弹的各个分系统是如何运作的(四)“要想打得准,先要看得清”——制导系统

来源:科普中国-军事科技前沿2020-07-24 09:06

  出品:科普中国

  作者:鸿爪雪梨

  策划:武玥彤

  监制:光明网科普事业部

一枚导弹的各个分系统是如何运作的(四)“要想打得准,先要看得清”——制导系统

  导弹与普通武器的根本区别,在于导弹具有制导系统,所谓制导系统,可在飞行过程中,收集各种信息,确定导弹和目标的相对位置,并分析偏差,引导导弹向沿着预定的弹道飞向目标。导弹的命中精度取决于制导系统的技术水平,制导系统在导弹设计中有及其重要的地位。

  制导系统从功能上讲,包括引导和控制两部分。引导系统通过探测装置确定导弹与目标点、与发射点的相对位置,利用复杂的算法转化为指令信息,传递给控制系统。而控制系统则直接操纵导弹,迅速而准确的执行引导系统命令,使得导弹姿态发生变化,达到调整方向和角度的目的。

  各类导弹由于用途、目标、射程等不同,具体的制导设备差别较大,一般来说,导弹的控制系统都在弹上,但引导系统则有可能部分在弹上,部分在地面控制位。根据引导系统是否需要导弹本身之外的信息,制导系统可分为非自主制导和自主制导两大类。

  当利用目标特性作为引导源时,必须能准确的从背景中发现目标,因此要求目标本身的物理特性与其背景或周围其他物体的特性有明显对比。如军舰、喷气式飞机、坦克等目标,有较大的热辐射;雷达站、无线电站等则是比较明显的电磁辐射源。

  有些导弹像蝙蝠一样,自行向外释放辐射,跟据接受的反射信息判断目标方位,具有“发射后不管”的能力;但这种系统加重了武器的重量,而且价格昂贵,因此,主动式寻的(即寻找目的)制导一般只适用于作末段制导;如法国的“飞鱼”,我国的C-802反舰导弹就采用了末段雷达主动的制导方式。有些导弹需要地面人员或地面控制站持续照射或跟踪目标信号,以引导导弹命中目标,它的最大优点是不需要增大武器的重量和尺寸,如“海尔法”反坦克导弹就是采用激光照射的方式引导。还有一部分导弹,以目标本身的辐射特征为引导,一直跟随目标飞去,近距离的防空导弹、空空导弹和空地导弹大多采用这种制导方式。

一枚导弹的各个分系统是如何运作的(四)“要想打得准,先要看得清”——制导系统

图1 各种寻的式非自主制导的原理示意(图片来自网络)

  另外,遥控制导也是非自主制导的一种常见方式。与可以主动寻找目标的制导体制相比,遥控制导顾名思义可以在导弹发射后,保持对导弹的引导能力,使地面的指挥信息及时传递到弹上,采用遥控制导的方式,指挥人员可以在导弹的飞行途中改变攻击目标,转而打击预先输入的后备目标,或者按外部平台提供的目标坐标进行重新瞄准,从而实现了极高的发射和打击灵活性。遥控制导方式的精度较高,弹上制导设备相对简单,但其精度随导弹和控制站的距离增大而降低,且容易受外界干扰。

一枚导弹的各个分系统是如何运作的(四)“要想打得准,先要看得清”——制导系统

图2 采用无线电指令制导的俄罗斯SA-N-9近程舰空导弹(图片来自网络)

  无论是跟踪目标特性还是接受遥控指令,导弹均需要在飞行过程中接受外界信息,均属于非主动的制导方式。实际上,对于很多射程较远的导弹,在发射初期,不一定需要一直对目标进行跟踪,这个时候,主动制导就显得很有价值。所谓主动制导,是指导弹在发射前已经预先设置好了飞行计划和轨迹,导弹在飞行过程中就根据实际情况与自身预设情况作对比来微调偏差,不再接受己方或目标的信息输入。

  可以看出,寻的制导、遥控制导和主动制导三种制导方式各有特点,当对制导系统要求较高时,如导弹必须击中很远的目标或必须增加远距离的目标命中率时,可以把这几种方式组合起来,如在导弹飞行的初始阶段用自主制导,导弹按照预定的计划飞到打击区域一定距离内,之后切换遥控制导,比较精确的将导弹引导至目标附近,最后转换为寻的制导,实施精准打击。通过复合制导的方式,既可以增大制导系统的作用距离,而且也可以较为经济的方法提高制导精度。

一枚导弹的各个分系统是如何运作的(四)“要想打得准,先要看得清”——制导系统

图3 战斧巡航导弹第四代(Block IV)(图片来自网络)

战斧四代既在发射前将拟定任务计划、地形与影像等数据输入导弹程序,同时换装了卫星数据链,能在飞行中途更改攻击目标

  军事小百科:目前主流的导弹的制导方式主要分为自主制导、寻的制导、遥控制导以及复合制导等四大类。自主制导用于打固定目标,导弹按照预设的计划飞行,过程中的调整与变轨均是为了达到预定位置;寻的制导根据目标的物理特征而种类多样另,共同点在于利用目标特性进行跟踪并打击;遥控制导类似遥控飞机,导弹可接受地面指挥的实时操作,而复合制导则是几种制导方式的组合,以取长补短,更好的提高导弹精度。

[ 责编:蔡琳 ]
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