簡介
尋的制導體制又稱自動導引制導體制,是指飛彈能夠自主地搜尋、捕獲、識別、跟蹤和攻擊目標的制導方式,這是制導武器系統最主要的現代制導體制。尋的制導是通過裝在飛彈上的導引裝置接收目標輻射或反射信號後,發出控制信號將飛彈引向目標,適合打擊運動目標。尋的制導系統是由裝在彈體上的導引頭、指令計算機和飛彈控制裝置等組成。導引頭是尋的制導系統的關鍵,它感受目標輻射或反射的電磁波,自動測量目標的運動參數。指令計算機接受參數後,形成制導指令。控制裝置對指令進行適當變換,驅動飛彈的飛行方向,直至命中目標。
尋的制導飛彈在整個戰術飛彈領域中占有重要的地位,由於它的自主性好、火控系統簡單、制導精度高等優點,在空中發射的飛彈中幾乎全部採用尋的制導方式。在地空飛彈武器系統中,為了提高機動性、快速性、火力強度、攻擊多目標和抗干擾能力,也越來越多地採用尋的制導方式。
尋的制導體制可以根據能源所在位置不同,分為自主式、半自主式和被動式3種;亦可按照能源的物理特性分為微波和毫米波的、紅外的、雷射的、電視的等幾種。
根據能源所在位置分類
主動式
主動式尋的制導是在彈頭上裝有信號發射機和接受機。發射機發射雷射、紅外線、雷達波或聲波等信號照射目標,接受機接受目標反射的信號,從而引飛彈體命中目標。這種系統在鎖定目標之後便自動地、完全獨立地去攻擊目標,因此以這種方式制導的飛彈具有“發射後不管”的能力。但這種系統加重了武器的重量,而且價格昂貴。因此,主動式尋的制導一般只適用於作末段制導。如法國的“飛魚”,我國的C-802反艦飛彈就採用了末段雷達主動式尋的制導方式。
半主動式
該制導方式是用彈外的信號發射器發射信號,照射或選定目標,彈上的信號接受機接受目標反射的信號,引飛彈體命中目標。與主動式尋的制導相比,它的最大優點是不需要增大武器的重量和尺寸,就可以大大增加攻擊目標的威力。半主動尋的制導有雷達半主動尋的制導和雷射半主動尋的制導兩種。如美國的“霍克”地空飛彈採用雷達半主動尋的制導,“海爾法”反坦克飛彈、“銅斑蛇”制導炮彈和多數制導炸彈則採用雷射半主動尋的制導。
被動式
這種制導系統是在彈頭上裝有信號接受器,信號接受器接受到目標發射或輻射的信號後,引飛彈體命中目標。這是一種便宜而有效的制導方式。通信衛星的電波、噴氣發動機的尾煙、艦艇煙囪的熱流等都可能成為這種制導武器的“嚮導”。比如反輻射飛彈就是雷達被動尋的制導的飛彈,魚雷則採用聲波被動尋的制導。近距離的防空飛彈、空空飛彈和空地飛彈大多也採用這種制導方式,如我國的“前衛一號”攜帶型單兵防空飛彈,採用的就是紅外被動尋的制導方式,“前衛一號”射程5公里,有效射高4公里,飛彈飛行速度1.8馬赫,性能與美國的“毒刺”單兵防空飛彈相當。
按照能源的物理特性分類
微波尋的制導
微波尋的制導裝置主要工作在3cm以上頻段,分為微波主動尋的制導、微波半主動尋的制導和微波被動尋的制導。
微波主動尋的制導
在這種制導方式下,尋的裝置全部在飛彈上,即飛彈上裝有主動式導引頭。該導引頭髮射出的電磁波對目標照射,照射信號一旦從目標反射回來,就被導引頭的接收機接收,導引頭根據接收信號確定飛彈與目標的相對位置與速率,形成導引規律所需要的控制指令,進而控制飛彈飛行,直至命中目標。
微波半主動尋的制導
在微波半主動尋的制導中,用來照射目標的照射信號不是由飛彈上產生,而是由飛彈外的發射點產生,該發射點可以是地基、空基、艦基等。飛彈上的導引頭接收目標的反射回波,輸出導引規律所要求的信息,形成控制指令,控制飛彈飛行。
微波被動尋的制導
在這種制導方式下,飛彈上的接收機以目標本身輻射的電磁波或自然界的電磁波在目標上的反射能量為工作信息,按照導引規律的要求形成控制指令,將飛彈引向目標,並最終命中目標。
毫米波尋的制導
毫米波尋的制導工作在毫米波段,波長在1mm至10mm之間。毫米波尋的制導中,目前主要採用的是毫米波被動尋的制導,而毫米波主動尋的制導和毫米波半主動尋的制導實用的不多。
從原理上講,任何溫度高於絕對零度的物體都會有微弱的毫米波輻射,所以在毫米波被動尋的制導中通常需要藉助彈載高靈敏度毫米波輻射計來測量目標和背景的毫米波輻射能量差異,再由計算機完成兩者間的對比識別,從而實時地對目標信息提取和定位,並給出控制指令。
毫米波尋的制導的突出優點是既避免了電視、紅外製導的全天候工作能力較差的弱點,又能獲得較微波尋的制導的精度高、抗干擾能力強的優勢。再者,它體積小,質量輕,很適應於小型飛彈使用。
由於目標輻射的毫米波能量很弱,所以探測距離較近,加之目前毫米波元器件的發展尚未成熟,故限制了毫米波尋的制導的廣泛套用。不過,毫米波尋的制導己開始用於一些飛彈中,且作戰效果不錯。
紅外尋的制導
紅外尋的制導己廣泛套用於各類飛彈武器系統上。它是利用裝在飛彈上的紅外探測器,即紅外導引頭來識別、捕獲和跟蹤目標輻射的紅外能量來實現尋的制導的。
紅外尋的制導分為紅外非成像尋的制導(或稱紅外點源尋的制導環口紅外成像尋的制導兩大類。目前,紅外成像尋的制導發展很快,套用越來越多。
紅外點源尋的制導
紅外點源尋的制導是一種被動尋的制導方式。
實現紅外點源尋的關鍵部分是紅外點源尋的器,即紅外點源導引頭。它主要由紅外光學系統、調製器、光電轉換器、誤差信號放大器及角跟蹤系統等部分組成。用於探測目標的高溫部分,如飛機發動機的尾噴口與噴射流、艦艇的煙囪等。在尋的制導中完成對目標的搜尋、識別和跟蹤,並引導飛彈攻擊和擊毀目標。應該指出,從原理和理論上講,任何點源目標都有一個共性,即比起背景是一個張角很小的物體,這樣可以利用空間濾波等背景鑑別技術,把目標從背景識別出來。
紅外點源尋的制導是目前飛彈尤其是戰術飛彈最常用的尋的制導方式之一。其優點是:制導精度高、攻擊隱蔽性好,同時比紅外成像尋的制導經濟、實用。但是只能提供目標的方位信息,不能提供距離信息,易受曳光彈、紅外誘餌、陽光和其它熱源干擾。
紅外成像尋的制導
紅外成像尋的制導是發展中的新型紅外尋的制導方式。在尋的制導中,它利用紅外成像導引頭獲得目標紅外圖像,其圖像同電視圖像相似,具有很好的可視性,從而完成對目標的探測、識別和定位等。紅外成像導引頭主要由多元實時紅外成像器和視頻信息處理器組成。
紅外成像尋的制導最突出的優點是具有高解析度的目標識別能力,甚至可以識別出目標的薄弱部位,故制導精度高,具有全天候工作能力和抗干擾能力。當然,隨之而來的缺點是技術複雜、成本高。目前,紅外成像尋的制導己進入實戰套用階段。
電視尋的制導
電視尋的制導一般作為飛彈武器系統的末制導。由於制導是利用目標的反射可見光信息,所以也是一種被動尋的制導方式。電視制導控制系統主要由電視攝像機、光電轉換器、誤差信號處理器、伺服機構、飛彈控制系統組成。飛彈對準目標方向發射後,在尋的制導中,電視攝像機拍攝目標和周圍環境圖像,從有一定反差的背景中自動提取目標,並藉助跟蹤波門對目標實施跟蹤。當目標偏離波門中心時,隨之產生偏差信號,形成導引指令,並輸出驅動伺服機構的信號,使攝像機光軸始終對準目標,同時自動控制飛彈飛行。
電視尋的制導具有制導精度高,可對付超低空目標(如巡航飛彈)或低輻射能量的目標,可工作在廣闊的光譜波段,有強烈的抗無線電干擾的能力,體積小、質量輕、耗電低,適用小型飛彈等突出優點。因此,是精確制導武器的發展方向和熱點,獲得了廣泛套用。但電視尋的制導方式也有不足之處,主要是對氣象要求高,在霧雨天氣和夜間不能使用。此外,由於它屬於被動尋的制導方式,所以使飛彈武器的射程受到了很大限制。
雷射尋的制導
雷射尋的制導是由彈外或彈上的雷射束照射在目標上,彈上的雷射尋的器利用目標漫反射的雷射,實現對目標的跟蹤和對飛彈的控制,使飛彈飛向目標的一種制導方式。按照雷射源所處位置不同,雷射尋的制導又可分為雷射主動尋的制導與雷射半主動尋的制導。
雷射主動尋的制導
在這種制導方式下,雷射源和雷射尋的器均設定在彈上。當飛彈發射後,能主動尋找被攻擊目標,是一種發射後不管的制導方式。由於雷射源設備大而笨重,因此,目前難以用於實戰。但是,這種制導方式很有吸引力,是雷射尋的制導的發展方向。
雷射半主動尋的制導
雷射半主動尋的制導是目前套用最廣泛、技術最成熟的一種雷射尋的制導方式。在這種制導方式下,雷射源放在彈外載體上,而雷射尋的器放在彈上。
系統主要由彈上尋的系統、彈外載體及安置在載體內的雷射目標指示器構成。彈上尋的系統是其核心部分一般由雷射探測器、放大及邏輯運算器、信息處理器、指令形成裝置和陀螺平台組成。
雷射半主動尋的制導中,雷射目標指示器向被攻擊的目標發射雷射束為飛彈指示目標,光學接收系統接收並匯聚目標反射的雷射束能量通過雷射探測器轉換成電信號;放大器把信號放大,並經邏輯運算產生誤差信號,於是便測出了目標所處的位置及飛彈飛行偏離;這樣信號處理器依據角誤差信號求出糾正飛彈偏離的導引信息;指令形成裝置依據導引信息產生導引控制指令,操縱飛彈沿著正確的彈道飛向目標,直至命中目標。雷射尋的制導的突出優點在於:制導精度高、抗干擾能力強和可用於複合制導。