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发布时间:2020-06-22 17:17:14

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作者:王强

出版社:人民邮电出版社

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世界现役制导武器全解析·上篇

世界现役制导武器全解析·上篇试读:

前言

PREFACE

导弹自第二次世界大战问世以来受到各国普遍重视,得到很快发展。导弹的使用,使战争的突然性和破坏性增大、规模和范围扩大、进程加快,从而改变了过去常规战争的时空观念,给现代战争的战略及战术带来巨大而深远的影响。导弹技术是现代科学技术的高度集成,它的发展既依赖于科学与工业技术的进步,同时又推动了科学技术的发展,因而导弹技术水平成为衡量一个国家军事实力的重要标志之一。

本书首先简要回顾了制导武器的发展历史,并详细介绍了目前各种制导原理以及各自的特点。书中还对美国、英国、法国、德国、俄罗斯、日本、南非、以色列、瑞典、印度等国家现役的40余种反坦克导弹、空对空导弹及空对地(舰)导弹进行了介绍,包括研制过程、制导方式、性能特点、生产与出口、实战表现等内容。

反坦克导弹是专门用于攻击坦克、装甲车辆的反装甲武器,也可以用于攻击碉堡、工事等固定目标。反坦克导弹的出现,直接导致传统牵引式反坦克加农炮退出历史舞台。特别是单兵反坦克导弹,让原本处于弱势的步兵也有能力挑战号称“陆战之王”的主战坦克。本书的第三章介绍了10种现役反坦克导弹。

空对空导弹是从飞行器上发射攻击空中目标的导弹,具有反应快、机动性能好、尺寸小、重量轻、使用灵活方便等特点。与航空机关炮相比,具有射程远、命中精度高、威力大的优点。它与机载火控系统、发射装置和检查测量设备构成空对空导弹武器系统。空对空导弹的出现,改变了以往空战中双方飞机相互咬尾射击的“狗斗”作战形态,使飞行员可以从视距之外就发动攻击。本书的第四章介绍了14种现役空对空导弹。

空对地(舰)导弹是指从航空器上发射攻击地(水)面目标的导弹,是航空兵进行空中突击的主要武器之一,装备战略轰炸机、歼击轰炸机、强击机、歼击机、武装直升机及反潜巡逻机等航空器。空对地(舰)导弹与航空炸弹、航空火箭弹等武器相比,具有较高的目标毁伤概率,机动性强,隐蔽性好,能从敌方防空武器射程以外发射,可减少地面防空火力对载机的威胁。本书的第五章介绍了16种空对地(舰)导弹。

本书具有图文并茂、浅显易懂的特点,非常适合对制导武器感兴趣的青少年爱好者阅读。

第一章 导弹的发展概况

1 导弹的起源

现代导弹的发源地是第二次世界大战时期的德国。20世纪40年代,德国火箭专家冯·布劳恩(Von Braun)领导的火箭研制组研制成功了两种导弹,分别命名为V-1和V-2。

V-1是一种飞航式导弹,也可以看作是一种无人驾驶飞机,重2200千克,弹长7.6米,最大直径0.82米,翼展5.3米,使用喷气发动机,战斗部装药700千克,以550~600千米的时速航行时航程可达370千米,飞行高度2000米。发射时用弹射器弹射升空,然后导弹按预定弹道自动操纵飞行。

V-2可以称作真正意义上的导弹,具有专门的控制设备,能自动控制飞行速度和弹道,它后来成为美国研制第一代弹道导弹的范本,也是对战后导弹发展影响最大的一型导弹。V-2导弹重约13吨,长14米,最大直径1.65米,战斗部装药1000千克,采用液体火箭发动机推进、惯性制导和无线电遥控制导方式,能以5倍音速(约5400千米/小时)的最大速度飞行,弹道高度80~100千米,射程320~480千米。

1944年,在苏联军队的全面反击下,德军在东线战场节节败退。1944年6月6日,盟军在诺曼底登陆,开辟欧洲第二战场,德军腹背受敌。为挽救败局,德国将这两型新式秘密武器投入了实战。厄运首先降临到英国人头上,1944年6月13日,伦敦的上空呼啸着飞过几个喷着火焰的怪物,随着几声巨大的爆炸声,街道顿时成为一片火海。人们被这突如其来的情景震惊了,没有人知道这是怎么回事。1944年9月6日,法国首都巴黎也遭到V-2导弹的无情轰炸。

虽然V-1、V-2导弹最终也没能挽救纳粹德国失败的命运,但这两种导弹的出现开创了人类战争的“新纪元”,制导武器逐渐成为现代战争的主战武器。V-1导弹正在进行发射前的准备发射架上的V-2导弹

冯·布劳恩(Von Braun)在美国亚拉巴马州马歇尔太空飞行中心的办公室(1964年5月),其身后陈列着“土星”系列运载火箭模型。

冯·布劳恩是美国“抢”到的众多德国科学家之一,他带着他的研究小组和大量有关导弹计划的秘密文件向美国投降,为美国的火箭研制提供了全面协助。1969年7月,他主持研制的“土星5号”火箭运载着著名的“阿波罗11号”飞船,将阿姆斯特朗等3名美国宇航员送上月球,完成了人类第一次登月任务,并带他们平安返回。

1977年6月16日,冯·布劳恩在弗吉尼亚州亚历山德里亚去世,被美国航空航天局(NASA)称为“史上最伟大的火箭科学家”。

随着纳粹第三帝国的覆灭,美、苏军队急不可待地攻入柏林,争抢德国先进的武器装备和科学人才。结果,苏联般走了绝大部分的硬件设施,而美国却引渡了大部分德国科学家,这其中就包括“V-2导弹之父”——冯·布劳恩。

美、苏两国获取了德国在导弹方面的技术积累,在大批德国火箭与导弹专家、技术人员的直接参与下,两国的导弹和火箭技术得到了突飞猛进的发展。20世纪50年代以后,近代力学、高能燃料、特种材料、无线电电子技术、电子计算机技术、自动控制、精密仪表和机械技术等科学的发展为制导武器提供了技术基础。另外,美国和苏联两个超级大国间如火如荼的军备竞赛为制导武器的发展提供了充足的“动力”。比如,苏联于1957年10月成功地发射了第一颗人造地球卫星,在世界上处于领先地位。美国为了削减前者在导弹技术方面的优势,从1957年开始,加紧发展中程和洲际弹道导弹,迅速缩小了当时与苏联在导弹方面的差距。

美、苏两国在发展远程战略导弹的同时,也大力发展各种战术导弹。其中以防空导弹最受重视,发展也最快。从20世纪50年代开始,美、苏相继发展并装备了地(舰)对空导弹。此后,美、苏还发展了多种型号的空对空导弹、空对地(舰)导弹、反舰(潜)导弹、巡航导弹及反坦克导弹。与此同时,西方发达国家如英、法、德、意等国也研制了多种类型的导弹,并且在某些领域还处于先进地位。然而,美国和苏联(俄罗斯)是无可争议的导弹强国,代表了导弹技术的先进水平,处于绝对领先地位。

进入21世纪,导弹技术已经发展到第四代、第五代,越来越多的国家拥有导弹并掌握了研制导弹的技术。各类导弹在其技术得到迅速发展的同时,也被用于实战。在海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争以及伊拉克战争中,导弹在战场上大显身手,甚至成为战争的主角。导弹改变了现代战争的模式,如超视距作战、精确打击、零伤亡战争等作战方式让人耳目一新,在这些全新的战争概念中,制导武器起着决定性的作用。

2 洲际弹道导弹发展简史

洲际弹道导弹(Intercontinental Ballistic Missile),通常指射程大于8000千米的远程弹道导弹。它是国家战略核力量的重要组成部分,主要用于攻击其他国家重要的军事、政治和经济目标。

美国和苏联都是从第二次世界大战后开始研制洲际弹道导弹的。1957年8月,苏联首次试射成功第一枚SS-6洲际弹道导弹,美国第一枚洲际弹道导弹“宇宙神”于1959年开始装备。目前,洲际弹道导弹已经发展了五代。

苏联研制的第一种洲际导弹是SS-6,长30米,直径4.5米,重量达254吨,可以携载重达4100千克的百万吨级核弹。由于导弹体积太大、使用的液体燃料不易储存、发射平台易遭摧毁等缺点,SS-6型导弹很快就被淘汰,转而用作航天运载工具。

美国的第一代洲际弹道导弹是“宇宙神”(Atlas)导弹,由通用动力公司负责研制,导弹代号为SM-65。1959年9月定型生产,装备美国空军(共381枚)。1965年退役,被“民兵-Ⅰ”型取代,现用作航天器运载火箭。“宇宙神”导弹全长25.15米,直径3.05米,最大射程12070千米,起飞重量121吨,弹头重2000千克,核弹当量为50万~100万吨。

苏联研制的第二代洲际弹道导弹是SS-7和SS-8。此后,苏联又研制和部署了SS-9、SS-11和SS-133种型号的第三代洲际弹道导弹,解决了以往导弹存在的许多问题。

美国在第二代及第三代洲际弹道导弹的发展上用了数年的时间,并推出了多种型号。“大力神”(Titan)是美国第二代洲际战略弹道导弹,主要用于攻击地面目标,如对方核武器库等,1963年装备美国空军。它是美国核武器库中装备时间最久的一种采用液体火箭发动机的战略导弹,于1987年退役。“大力神”导弹采用惯性制导,战斗部质量3500千克,装有1000万吨级TNT当量的核弹头。最大射程11700千米,命中精度900米,弹长33.5米,弹径3.1米,发射质量149.7吨,发射方式为地下垂直发射。美国“大力神”洲际弹道导弹

全新的固体燃料导弹系列“民兵Ⅰ”(Minuteman)A型和B型推出之后,又推出了“民兵Ⅱ”型,这些导弹进入陆基战略导弹部队服役,并成为主力导弹。“北极星”A-3和“民兵Ⅱ”导弹是第二代导弹向第三代的过渡型。

装备有分导式再入战斗部的“民兵Ⅲ”导弹是美国战略导弹系统中的第三代导弹,1970年开始装备美国空军,是目前美国陆基核力量的主力,计划改进服役到2020年左右。“民兵Ⅲ”导弹采用NS-20全惯性制导式子弹头,每个母弹内装有3枚子弹头,导弹动力装置为三级固体火箭发动机,由地下井发射。根据1993年签署的“美俄关于进一步削减和限制进攻性战略武器的协议”,“民兵Ⅲ”在2003年1月削减为500枚,并拆除Mk12A分导式多弹头,改装Mk21单弹头。射程9800~13000千米,弹长18.26米,弹径1.67米,弹重35400千克,弹头重907千克(Mk12)/995千克(Mk12A),核弹头当量3×17.5万吨(Mk12)/3×33.5万吨(Mk12A)。

苏联第四代洲际导弹装备了分导式多弹头,如SS-17导弹有4枚弹头,SS-18导弹有10枚以上弹头,SS-19导弹有6枚弹头,SS-20中程弹道导弹有3枚弹头,从而使一枚洲际导弹可以攻击多个目标。美国第四代洲际导弹的特点是可以打击导弹发射井和坚固目标,如“和平卫士”导弹和“民兵Ⅲ”导弹。

目前,俄罗斯已经研制和部署了第五代洲际弹道导弹,如单弹头的SS-25公路机动洲际弹道导弹;能突破拦截系统的“白杨”-M洲际弹道导弹和RS-24多弹头洲际弹道导弹。而美国也发展出铁路机动“和平卫士”洲际导弹和另一种小型公路机动导弹系统。随着俄罗斯导弹命中精度和当量的进一步提高,美国的洲际导弹部队可能还要增加机动弹道导弹力量。“民兵Ⅲ”弹道导弹发射瞬间

3 空对空导弹的历史

最早的空对空导弹是在第二次世界大战期间德国研制的X-4空对空导弹,采用无线电指令制导方式,它已经具备空对空导弹的主要技术特征,如能够由飞机进行发射、能够自动制导,采用固体火箭发动机等。该导弹1944年投入使用,与当时的V-2导弹同属于世界最先进的武器。70年过去了,空对空导弹已经发展到第四代,世界各国研制、退役与在役的空对空导弹已经有上百种型号,累计生产量大约20多万枚,成为战术导弹的庞大家族。

第一代红外空对空导弹典型产品是美国的AIM-9B“响尾蛇”、俄罗斯的K-13等导弹,20世纪50年代中期开始装备部队。这种导弹采用鸭式气动布局、3通道控制、单元非致冷硫化铅红外探测器,红外探测波段为1~3微米,用超小型电子管放大器进行信号处理,后方探测距离小于10千米,攻击距离在目标后方2~3千米的很小的范围内。

第一代采用雷达制导的空对空导弹典型产品是美国的“麻雀”Ⅰ型空对空导弹,它采用雷达波束制导,只能在目标后方锁定攻击,攻击范围很小。

第二代红外空对空导弹代表产品有美国的AIM-9D“响尾蛇”、法国的“马特拉”R530、俄罗斯的R-60T等,最早于20世纪60年代开始装备部队。这些导弹仍然采用鸭式气动布局,采用致冷型硫化铅探测器,提高了探测灵敏度;采用晶体管电路进行信号处理,使得导弹重量减小、可靠性和寿命大为提高;引信则采用红外近炸引信。

典型的第二代雷达制导空对空导弹有美国的“麻雀”3A(AIM-7E)导弹、英国的“火光”导弹等,它们采用转动翼的气动布局、连续波半主动雷达制导,虽然这类导弹的攻击包线有所扩大,但是仍然只能在目标后半球进行攻击或者迎头拦截小机动目标,而涉及的基本技术已经奠定了发展中程拦射空对空导弹的基础。

第一代和第二代空对空导弹的可靠性较差,实战效果差强人意。比如在越南战场上投入使用的“麻雀”3A导弹,命中率仅为10%左右。法国“马特拉”R530(上)和俄罗斯R-60T(下)空对空导弹

第三代红外空对空导弹典型产品有美国AIM-9L“响尾蛇”、以色列的“怪蛇”3等导弹。20世纪80年代初开始装备,采用鸭式气动布局、采用锑化铟致冷探测器,这种探测器具有更高的灵敏度,工作波段为3~5微米,能够探测目标尾气流的红外辐射;同时它可以采用激光或无线电等主动近炸引信,能够实现全向攻击,虽然它的攻击区扩展到目标前半球,但是前向攻击距离仅2~3千米,实战使用意义不大,而侧向攻击能力确实有很大提高。第三代红外制导空对空导弹主要用于歼击机的空战格斗,在多次局部战争中显示了它们的作战威力。

20世纪90年代,改进的红外制导空对空导弹(俗称“三代半”)相继被开发出来,如美国的“响尾蛇”AIM-9M导弹和俄罗斯的R-73导弹,它们采用扫描探测技术或红外多元探测技术、数字处理技术、激光主动近炸引信或无线电主动引信,实现了对目标的全向攻击,同时具有抗红外干扰的能力;其中值得一提的是俄罗斯的R-73空对空导弹,它采用二元锑化铟致冷探测技术、大离轴角跟踪技术、5通道控制,采用可控扰流碗实现推力矢量控制,变结构飞行控制技术等;在20世纪90年代,改进后的第三代红外空对空导弹已经广泛投入使用。进入21世纪,虽然发达国家已经推出第四代红外制导空对空导弹,但由于“三代半”导弹的价格比第四代红外制导空对空导弹便宜很多,能够对抗红外诱饵干扰弹,制导精度高,对目标的毁伤能力相当强,性价比很高,所以,“三代半”红外制导空对空导弹目前仍然是各国空军的主战武器。

典型的第三代雷达制导空对空导弹有美国的“麻雀”3B(AIM-7F)、英国的“天空闪光”、俄罗斯的R-27等导弹,采用单脉冲半主动雷达导引头,具有前向拦截能力、一定的抗干扰能力和下视下射能力。

21世纪初期,新一代空对空导弹开始陆续投入使用,典型的第四代红外空对空导弹产品有美国AIM-9X、欧洲的ASRAAM和IRIS-T、以色列的“怪蛇”4/5等导弹。这类导弹由于采用了红外成像探测、发射后截获和推力矢量控制等方面的技术,因而具有良好的跟踪性能、较高的抗干扰性能、很高的机动性和灵巧的发射方式,攻击区域有很大扩展,具有对付第四代歼击机的格斗能力。

典型的第四代雷达制导型空对空导弹有美国的AIM-120导弹、欧洲的AMRAAM导弹(先进中距导弹)、以色列的DERBY导弹、俄罗斯的R-77导弹和法国的MICA导弹。这类导弹外形为正常式气动布局,采用了指令、惯性制导和雷达主动末制导的复合制导方式,嵌入式弹载计算机中安装了复杂的软件系统,具有射后不管能力,能够超视距全向攻击目标,并且具有多种抗干扰措施和灵活的发射方式;具有对付多种飞机的拦截能力,是今后一段时期的空战“杀手锏”。然而,这类武器系统在使用时也必须提高飞机的敌我识别能力,否则弄不好便可能误伤己方飞机。AIM-9X空对空导弹

第二章 导弹的制导方式

1 惯性制导

定义

惯性制导(Inertial Guidance)的最早应用是第二次世界大战末期德国的V-2导弹。

惯性制导系统通常由惯性测量装置(陀螺仪)、计算机、控制器等组成。惯性测量装置包括测量角运动参数的陀螺仪和测量平移运动加速度的加速度计。计算机对这两者所测得的数据进行运算,获得运动物体的速度和位置。导弹的计算机所发出的控制指令,直接送到执行机构控制导弹的飞行姿态,或者控制发动机推力的方向、大小和作用时间,将导弹引导到目标区内。按照惯性测量装置在运动体上的安装方式,惯性制导系统可分为平台式和捷联式两类。

原理

平台式惯性制导系统的测量装置装在惯性平台的台体上,平台则安装在导弹上。按所建立坐标系的不同,它又分为空间稳定平台式惯性制导系统和本地水平平台式惯性制导系统。前者的台体相对于惯性空间是稳定的,用以建立惯性坐标系,它受地球自转和重力加速度的影响,需要补偿;后者台体上的加速度计输入轴所构成的基准平面能始终跟踪运动物体所在的平面,因此加速度计不受重力加速度的影响,这种系统多用于沿地球表面做接近等速运动的运动物体,如飞机、巡航导弹等。惯性平台能隔离运动物体角运动对测量装置的影响,因此测量装置的工作条件较好,并能直接测到所需要的运动参数,计算量小、容易补偿和修正仪表的输出,但重量和尺寸较大。

捷联式惯性制导系统的陀螺仪和加速度计直接装在运动物体上。这种系统又分为位置捷联和速率捷联两种类型。位置捷联惯性制导系统采用自由陀螺仪,输出角位移信号;速率捷联惯性制导系统采用速率陀螺仪作为敏感元件,输出瞬时平均角速度向量信号。由于捷联式惯性制导系统的敏感元件直接装在运动物体上,振动较大,工作的环境条件较差并受其角运动的影响,必须通过计算机计算才能获得所需要的运动参数。这种系统对计算机的容量和运算速度要求较高,但整个系统的重量和尺寸较小。

特点

1.惯性制导不需要中继控制,通过导弹对自身飞行状态的测定来控制飞行路线,而这个路线是在发射时预先设定好的,所以,单纯使用惯性制导的导弹可以发射后不需要操纵者控制而自动飞向目标,俗称“射后不管”。惯性制导系统的核心元件——陀螺仪

2.惯性制导系统的优点是抗干扰性强、隐蔽性能好、不受气象条件限制。

3.惯性制导导弹只能攻击预先设定的固定目标,对运动目标无能为力,除非增加其他制导方式来辅助搜寻目标。

4.惯性制导系统的精度不是很高,导弹在飞行过程中只是根据自身对方位的判定,尽量沿着预设路线前进。这有点像盲人,他看不见路,只是按照自己的记忆向前走,所以精度比较低。而且,随飞行时间(射程)的增加,各种计算和测量误差逐渐累积,制导精度会越来越低。因此,工作时间较长的惯性制导系统常采用其他制导方式来修正其积累的误差。

发展

现代导弹很少采用单一制导系统,经常使用多种制导相结合的制导方式,但其中通常都少不了惯性制导,因为它是一种廉价省事的制导方式。如美国“战斧”巡航导弹使用地形匹配制导、GPS制导和惯性导航相结合的复合制导系统;“鱼叉”反舰导弹是采用惯性制导和末段雷达制导,使用惯性制导把导弹发射到目标附近之后,雷达寻的启动,确认目标的具体位置来攻击。早期的洲际弹道导弹大多采用惯性制导系统

2 半主动雷达制导

定义

半主动雷达制导(Semi-Active Radar Homing,SARH)是中远距离空对空导弹、地对空导弹和反舰导弹常用的一种制导形式。半主动雷达制导导弹本身不能发射雷达波,只装有被动的雷达信号接收装置,需要根据载机雷达跟踪目标时从目标反射的雷达回波信号来调整飞行方向,找到并击毁目标。

原理

机载雷达对搜索范围内的空域进行搜索,截获目标雷达回波后,目标的方位角和高度等信息在显示器显示出来,飞行员根据这些基本情况判断是否对目标持续跟踪。雷达转入对目标的跟踪后,就会按照一定的刷新速率生成目标的各种信息,完成发射导弹所需要的前期探测任务。如果需要发射导弹进行打击,飞行员即可发射半主动雷达制导空对空导弹。与此同时,机载雷达会持续性地对目标进行照射(也就是锁定目标),半主动雷达制导空对空导弹的导引头截获到目标反射的雷达回波后,沿此回波方向飞行。

一般来说,半主动雷达制导导弹有两个雷达接收天线:位于导弹前部的头部天线和导弹后部的尾部天线。头部天线接收载机雷达照射目标后被反射的雷达回波信号;尾部天线接收载机雷达的基准信号,与目标回波信号进行合成处理后形成制导信号,以此控制导弹的飞控系统,使导弹更准确地追踪目标。半主动雷达制导原理示意图

特点

半主动雷达制导导弹在飞行的过程中需要持续接收目标的雷达回波,这就要求载机在发射导弹之后必须一直保持雷达对目标进行照射。这大大限制了载机的战术机动灵活性,也给了对方反击的机会,并且使载机无法进行猛烈的战术机动以躲避敌方的反击。发射半主动雷达制导导弹之后,如果载机发现敌方也有导弹来袭,要么在不中断对己方导弹制导的情况下进行机动躲闪,这会大大增加敌方导弹命中的概率;要么立刻中断对己方导弹的制导进行规避,这虽然能暂时保全自己但是会丧失命中敌机的机会。

现代战争对战斗机提出了同时攻击多个目标的战术性能要求。如果机载雷达天线是平板缝隙天线,只能对一个目标进行搜索跟踪和制导,发射半主动雷达制导空对空导弹后,雷达就必须为导弹制导提供持续性照射,大大限制了雷达进行其他工作的能力,比如搜索和跟踪新的目标。因此,半主动雷达制导空对空导弹在多目标接战中无法方便使用。随着相控阵雷达技术的逐渐成熟,许多现代战机装备了有源(或无源)相控阵雷达,具备了多目标跟踪能力,从根本上解决了这个问题。

发展

半主动雷达制导经历了几十年的发展完善,新一代半主动雷达制导系统已经与复合制导系统有效结合,不仅具备很强的抗电子干扰的能力,而且还具备了多目标跟踪和攻击能力。例如美国海军的SM-2“标准”防空导弹采用了末段半主动雷达制导,导弹飞行初始段和中段采用惯性制导,在末段才打开雷达回波接受装置准备对目标进行追踪。这使得导弹攻击的隐蔽性大大增加,给目标留下的规避打击时间变得很短暂。另外由于导弹只需要发射平台的雷达系统在末段为其提供目标的精确坐标数据,而不需要像早期半主动雷达制导系统那样一次只能全程引导一枚导弹攻击目标,这使得雷达可以同时引导多枚导弹跟踪/攻击多个目标。

实例

半主动雷达制导系统设计比较简单,成本相对低廉,有比较高的可靠性,是所有导弹制导技术中比较成熟的一种。自20世纪50年代美国空军AIM-7“麻雀”空对空导弹服役以来,世界各国相继推出了十几种半主动雷达制导导弹,部分型号如下:

· 苏联R-27(北约编号AA-10)空对空导弹

· 法国“马特拉”Super 530空对空导弹

· 美国雷声公司MIM-23“鹰式”(HAWK)地对空导弹

· 苏联SA-6、SA-12地对空导弹

· 美国“标准”SM-1/SM-2防空导弹

· 苏联SA-N-3舰对空导弹

· 英国“海镖”(Sea Dart)舰队区域防空导弹

· 以色列“加百列”(Gabriel)反舰导弹法国“马特拉”Super 530空对空导弹英国“海镖”(Sea Dart)舰队区域防空导弹

3 主动雷达制导

定义

主动雷达制导与半主动雷达制导的基本概念很接近,两者都是利用目标反射回来的雷达波作为导引的依据。两者之间最大的不同点在于半主动雷达制导的雷达波是由发射导弹的载具,譬如飞机或者是船舰,负责发射雷达波。主动雷达制导则是由导弹本身携带发射信号的雷达,不需要依靠其他的载具协助。

主动雷达导引导弹在发射前会由发射的载具设定雷达开启的时间,如果是发射的同时雷达就已经开启,那么导弹就可以利用自己发射的雷达波去追击目标,达到射后不管的目的。

如果目标距离较远,导弹会在飞行一段距离之后才将雷达打开,发现目标之后,继续以自己发射的雷达波追踪目标。

原理

与半主动雷达导引头只有雷达回波接收机不同,主动雷达导引头同时安装了弹载雷达发射机和接收机,相当于导弹自身具备了独立搜索和锁定目标的能力。弹载雷达受发射机体积和功率、雷达天线尺寸等限制不可能达到机载火控雷达的探测范围,有效追踪距离更低一些,公开资料显示大多在20千米左右。

因此,现代的主动雷达制导通常会与其他制导方式相结合,例如,美国AIM-120系列空对空导弹就是惯性中段制导加主动雷达末段制导。AIM-120导弹在攻击不同距离目标时使用不同的制导方式:近距离攻击时,发射后雷达马上开机,采用全程主动雷达寻的的攻击方式;中远距离攻击时,采用惯性制导+主动雷达寻的的攻击方式。主动雷达制导原理示意图

与半主动雷达制导导弹不同,主动雷达制导导弹并不需要载机的机载雷达进行持续的照射引导,仅需要载机的机载雷达每隔一段时间刷新一次与目标交汇的预定坐标点数据。这个数据信息可以通过机载雷达直接上传给导弹,也可以通过载机的数据链发送至导弹的弹载单向数据链。导弹接收到预定交汇点坐标后,就将其对应至惯性制导系统的坐标系,导弹就按照惯性制导系统的引导独立朝此坐标飞行。

特点

主动雷达制导空对空导弹攻击中远距离目标时,其中段飞行不像半主动雷达制导导弹那样随着目标机的机动而机动,而是以更加科学的弹道飞行。一般空对空导弹的固体火箭发动机只有几秒的工作时间,发动机熄火后导弹靠惯性飞行,因此导弹末段的能量储备对于导弹能否命中机动目标有着很大影响。主动雷达制导导弹在中段飞行时只需要大致朝向预定拦截点,并不需要实时按照比例导引率跟踪目标,就有了更多的战术空间去优化自己的弹道。比如在发射初段,火箭发动机推力较大的时候,导弹并不直冲着目标飞行,而是首先爬升,这样就将火箭发动机宝贵的能量储存成了重力势能,等到了末段导弹再俯冲加速追击目标。这时即便火箭发动机已经熄火,导弹的能量依然比较充足,很大程度上避免了半主动雷达制导导弹的先天缺陷。因此即便采用同样的火箭发动机,主动雷达空对空导弹的有效射程都要大于半主动雷达制导导弹。

发射主动雷达制导导弹后,载机的火控雷达不用持续性地照射目标,只需每隔一段时间对目标数据进行一次刷新,生成新的预定拦截点并由数据链传给导弹就可完成攻击任务,因此载机可以机动灵活地打击其他目标或者进行搜索任务。在与敌机空战时,载机遭到攻击需要进行战术规避机动,可以暂时放弃对目标的跟踪,导弹也不会因为失去雷达照射而脱锁,而是按照上一次刷新的预定拦截点飞行。等导弹到达预定的拦截点后就完全独立,脱离载机的引导,启动自身雷达搜索并且攻击目标。这让导弹保持命中率的同时,大大提高了载机的战场生存能力。

主动雷达制导空对空导弹一般具有30~40千米的有效射程,而其本身的主动雷达导引头的工作距离只有20千米左右。也就是说,载机只需要负责导弹有效射程三分之一左右的制导任务,剩下的时间可完全不用管理导弹,这让载机进行多目标接战和攻击成为可能。AIM-120中程空对空导弹攻击末段,击中靶机

实例

主动雷达制导技术应用非常普遍,世界上有十多个国家生产的数十种导弹在攻击末段采用主动雷达制导方式。

欧盟(法国、德国、意大利、西班牙、瑞典和英国):

·“流星”(Meteor)空对空导弹

法国:

·“飞鱼”(Exocet)反舰导弹

德国:

·“鸬鹚”(Kormoran)反舰导弹

印度:

·“阿斯特拉”(ASTRA)空对空导弹

以色列:

·“德比”(Derby)空对空导弹

日本:

· 80型、91型空对舰导弹

· 81型地对空导弹

· 88型地对舰导弹

· 90型舰对舰导弹

· 99型空对空导弹

· 03型、11型防空导弹

俄罗斯:

· R-172、R-37远程空对空导弹

· R-77、R-27中程空对空导弹

· Kh-31反舰导弹

· Kh-15、Kh-59、Kh-25空对地导弹

· KSR-5、KSR-2、Kh-22、Kh-35反舰导弹

·“菊花”(Khrizantema)反坦克导弹

· S-400防空导弹

· P-500“玄武岩”、P-700“花岗岩”、P-270“白蛉”、P-800“缟玛瑙”、3M-54“俱乐部”反舰导弹

南非:

· R-Darter空对空导弹

瑞典:

· RBS-15反舰导弹

美国:

·“鱼叉”(Harpoon)反舰导弹

· AGM-114L“长弓地狱火”(Hellfire)空对地导弹

· AIM-54“不死鸟”(Phoenix)空对空导弹

· AIM-120 AMRAAM空对空和空对地导弹

· RIM-174 Standard ERAM防空导弹法国“飞鱼”反舰导弹发射时的连续画面瑞典RBS-15反舰导弹瑞典RBS-15反舰导弹

4 被动雷达制导

定义

被动雷达制导导弹本身只安装头部雷达天线,仅仅依靠目标反射的雷达信号来跟踪目标。

特点

这种制导方式优点是隐蔽性强,不易被敌机发现,并且导引系统结构也比较简单,具有“射后不管”的能力。

被动雷达制导导弹通常用来攻击电磁辐射特征较明显的目标:如地面雷达、预警机、通信设施等。如果对方采取一定反制手段,如突然关机,导弹的命中率会受到较大影响。所以这种制导方式在空对空导弹中使用不普遍,多用于反辐射导弹。

反辐射导弹又称反雷达导弹,是指利用敌方雷达的电磁辐射进行导引,从而摧毁敌方雷达及其载体的导弹。

在电子对抗中,反辐射导弹是对雷达硬杀伤最有效的武器。现役的空地反辐射导弹,通常用于攻击选定的目标。发射前要对目标进行侦察,测定其坐标和辐射参数。发射后,导引头不断接收目标的电磁信号并形成控制信号,传给控制机构,使导弹自动导向目标。在攻击过程中,如被攻击的雷达关机,导弹的记忆装置能继续控制导弹飞向目标所在的位置。

实例

应用被动雷达制导方式的典型代表是美国的AGM-88“哈姆”反辐射导弹,曾多次用于实战,其作战效果良好。被动雷达制导原理示意图美国空军F-16战斗机发射AGM-88“哈姆”反辐射导弹

5 无线电指令制导

定义

无线电指令制导是指利用无线电波,将地面(或舰载)制导雷达的飞行控制指令传送至导弹,控制导弹接近目标,进而追击或拦截,并在适当的距离引爆战斗部摧毁目标。对于无线电指令制导的导弹而言,一旦遥控指令受到敌方电子干扰的压制或欺骗,导弹的制导将中断,从而失去目标。

原理

无线电指令制导是利用无线电传输指令的遥控制导,制导站由目标跟踪雷达、导弹跟踪雷达、解算装置、指令发射天线组成,工作过程如下:目标跟踪雷达发现目标后,将目标的方位、距离、速度等信息输入计算机;导弹发射后,导弹跟踪雷达把导弹的运动参数也输入计算机,计算机算出制导指令,再经过指令发射天线传给导弹。弹上接受机将指令转换成导弹的控制信号,引导其飞向目标。

这种制导方式的跟踪探测系统主要是雷达,因此优点是作用距离远、制导精度高;如果采用相控阵雷达,则可以同时对付多个目标。在制导过程中需要连续进行跟踪和指令传输,所以易受电子干扰和反辐射导弹的袭击,还需采用多种综合抗干扰措施来配合。

实例

无线电指令制导方式多用于中、远距离的防空导弹,如俄罗斯的“萨姆”-2、S-300防空导弹等。S-300防空导弹系统的雷达车S-300防空导弹发射车

6 电视遥控制导

定义

电视制导是指利用电视摄像头获得目标图像信息,形成制导指令,控制导弹飞向目标的技术。按所摄目标的辐射或反射光的不同,可分为可见光电视制导、红外电视制导及激光电视制导。按工作方式可分为电视遥控制导和电视寻的制导。

电视遥控制导可分为两种。一种是弹上电视摄像头摄取的图像传输到制导站(地面或载机),制导站的操纵人员根据电视图像确定目标,发出遥控指令,控制导弹飞向目标;另一种是电视摄像头不装在导弹上,而装在飞机或车辆上,用以捕获与跟踪目标。操纵人员根据电视信息发出无线电指令,控制导弹飞向目标。

原理

电视遥控制导系统是早期的电视制导系统,借助人工完成识别和跟踪目标的任务。它由装在导弹上的电视摄像机、电视发射机、发射天线、指令接收天线、指令接收机、自动驾驶仪以及装在载机上的电视接收天线、电视接收机、计算机、指令发射机、发射天线等组成。导弹上的电视摄像机将所摄取的目标图像用无线电波发送到载机,飞机上操纵人员得到目标的直观图像,从多个目标中选取需要攻击的目标,然后用无线电指令形式发送给导弹,通过导弹上的自动驾驶仪控制导弹,使它跟踪并飞向所选定的目标。

导弹发射后,其头部的电视摄像机不断地将目标及其周围环境摄取下来,把信号发回制导站。制导站的电视接收机将图像显示出来,导弹操纵员调整目标图像至荧光屏十字线中心的过程,就是向导弹发出指令的过程。若荧光屏上的十字线中心对准目标图像,导弹就会准确命中目标。这种制导方式可使制导站对攻击情况一目了然,在多目标的情况下,便于操纵员选择最重要的目标进行攻击。

实例

AGM-130是美国在GBU-15模式制导滑翔炸弹基础上发展的防区外空对地导弹,采用电视或红外成像+双数据传输装置制导方式,具有远距离投放能力和强杀伤力。在美英对伊拉克的空袭中,美国空军第一次在实战中使用AGM-130导弹。AGM-130空对地导弹

7 电视寻的制导

定义

电视寻的制导是电视制导系统的另一种方式,可以主动寻找目标并发动攻击。

原理

导弹从载机上发射后就不再与载机联系,完全依靠导弹上的电子光学系统(电视自动寻的头)自动跟踪目标,并通过导弹自动驾驶仪控制导弹飞向目标。电视寻的制导系统全部装在导弹上,由电视自动寻的头和自动驾驶仪等组成。电视自动寻的头是系统的核心部件,它由电视摄像机、图像信息处理装置、跟踪伺服机构等组成。在外界可见光照射下,外界景物经过光学系统和电视摄像管变为视频电信号,信息处理装置按视频信号的特点判定视场内是否存在目标。无目标时,摄像机中的光学系统反复扫描;有目标时停止扫描并给出目标方位与光学系统轴线之间的偏差信号。跟踪伺服机构根据这个信号调整光学系统,使光轴对准并跟踪目标。与此同时这个偏差信号送入自动驾驶仪,按一定的导引规律控制导弹飞向目标。20世纪80年代以电荷耦合器件代替摄像管,使图像灵敏度和清晰度大为提高。以图像识别系统代替原有的简单图像信息处理装置,在背景比较复杂和目标形成的电平无显著特征的情况下,也能识别目标。

特点

电视遥控制导发射无线电波,易被干扰;电视寻的制导不需要发射无线电波,不易被干扰。电视制导的优点是具有区别目标和复杂背景的能力,便于攻击地面目标,利用目标的图像信息对导弹进行制导,目标难以隐蔽,有较高的制导精度;缺点是作用距离较近,不能获得距离信息,导弹的作用距离受大气能见度的限制,不适于全天候工作,尤其是可见光电视制导只能在能见度较好的情况下使用。

实例

现在使用电视制导方式或者制导方式中含有电视制导功能的导弹有很多,如俄罗斯的KH-59ME电视制导空地导弹、KAБ-500ОД电视制导燃料空气炸弹、以色列拉斐尔公司研制的“金字塔”电视制导炸弹等。KH-59ME电视制导空对地导弹头部的电视摄像机

8 有线制导

定义

有线制导是遥控制导的一种方式,导弹发射后,射手不断跟踪目标,形成制导指令,并将指令通过连接在导弹与控制机构之间的数据线传输到制导武器上来控制飞行轨迹,使之击中目标。有线制导一般用于近程反坦克导弹。

原理

有线制导系统主要由制导控制装置、光学瞄准镜、操作手柄和控制导线组成。导弹发射后,操作手需用瞄准镜瞄准目标,同时还要跟踪导弹,并从镜内观察导弹的飞行偏差,通过操作手柄产生控制指令不断修正其偏差,导线把控制指令传输给导弹,引导导弹飞向目标。

采用这种制导方式的导弹尾部装有一个绕满导线的线管,导弹发射后,一边飞行一边释放导线,就像弹体后面还连着一根细细的“尾巴”。导线的另一端与发射控制装置相连,射手就可以通过导线来传输控制导弹飞行的指令。有线制导原理示意图

特点

有线制导的优点是设备简单、精度较高、抗干扰能力强;缺点是操作难度大,作用距离近。

有线制导方式属于瞄准线制导,发射装置上的传感器和目标必须保持直视接触,中间不能有障碍物遮挡,如果目标突然进入掩蔽物后比如高墙、树丛、房屋等,有线制导就会失效。由于传统有线制导的传感器是与发射装置在一起的,距离目标越远,制导精度越差,所以传统有线制导武器的有效射程通常都在3~4千米以内,很难提高。有线制导导弹发射后,弹体后方的导线清晰可见

实例

著名的有线制导导弹有美国的 BGM-71“陶”式(TOW)反坦克导弹和法国的“米兰”(MILAN)反坦克导弹。BGM-71“陶”式(TOW)反坦克导弹

9 光纤图像指令制导

定义

光纤图像指令制导也简称为光纤制导,也是一种有线制导方式,但其传输导线不再是金属导线,而换成了光纤。光纤图像指令制导导弹(Fiber Optic Guided Missile,FOGM)的头部装有微光电视摄像机或红外成像导引头,尾部有一卷光纤与发射控制装置相连。导弹飞行时光纤从尾部放出,同时导引头的摄像机将拍摄的目标图像传到发射控制装置,控制指令通过光纤传给导弹的制导系统,控制导弹命中目标。由于光纤传输的信息量大、频带宽、功耗低、自身辐射极小,所以光纤制导导弹的目标识别能力强、制导精度高、抗干扰性好。

光纤图像指令制导导弹是一种新型战术导弹,主要用于攻击坦克或低空飞行的直升机。

原理

导弹发射后先爬升到一定高度,然后转入巡航飞行,装在导弹头部的电视(或红外成像)导引头将所“看”到的图像通过连接于导弹与地面控制装置之间的光纤传到地面监视器,射手根据收到的图像信息分析战场情况,并通过同一根光纤向导弹发出控制指令,遥控导弹飞行。一旦发现并识别目标,射手即发出指令让导引头锁定目标,导弹转入自动寻的,直至命中目标;也可由射手通过控制手柄直接操纵导弹飞向目标。

特点

光纤制导通常采用高抛弹道,这样就可以越过战场上大多数的障碍,不容易丢失目标,同时也极大地提高了射程。同时,光纤传输没有信号泄露,容易做到隐身,战场生存能力强,有绝佳的抗干扰能力。至于精度,光纤可以将导弹头部的导引头探测到的图像非常清晰且实时地传输回来,不依赖发射传感器,精度并不随着射程的加大而降低。所以有效射程很大,通常都在10千米以上,德国DASA等公司研制的“独眼巨人”导弹的射程甚至高达60千米。此外,光纤制导导弹的弹道高,导引头视野广阔,在某种程度上还可以用于侦察。

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