制导武器的思辨及毫米波寻的制导技术在空-地弹中的应用

鹰扬北京 现代空 一 地 制导武器 主要包括空射巡航 导弹 、 防区外空一地导弹 、 通用战术空一地导 弹 、 专用战术空一 地导弹和制导炸弹这五大 类 , 以下笔者将把它们统称为 “ 现代空一 地 弹 ” 。 在这里 , “ 地 ” 的概念是与 “ 天 ” 相对 的 , 既包括陆地和岛屿 , 也包括江河湖泊和海 洋 。 所以 , 本文中所说的 “ 现代空一地弹 ” 概 念也包括空射的反舰 、 反潜制导武器 。 早在第二次世界大战 中 , 早期空一 地弹 主要采用无 线电指 令制导 即被投人 实战使 用 年 月 , 美国海军的 一 “ 天鹰 ” 攻 击机首次使用 一 “ 白星眼 ” 滑翔式电视 制导炸弹攻击了北越 目标 , 次年美国空军又将 “ 宝石路 ” 半主动激光制导炸弹投放到越南 战场进行使用鉴定 , 这是现代空一地弹的首次 实战使用 。 自此以后 , 空一地弹在几乎被用于 每一场局部战争和作战行动 , 发挥着越来越重 要的作用 。 在越南战争时期 , 空一地弹因具备寻的能 力和具有高的命中精度 , 曾一 度被称为 “ 灵 巧炸弹 ” 。 但 自从 年 , 美国 政府在其正式文件中首次使用 了 “ 精确制导 武器 ” 这一名称后 , 精确制导武器或 “ 精确制导弹药 ” 川 。 , 的称呼 , 便逐渐取代了 “ 灵 巧炸弹 ” 并沿用至今 。 关于弹药分类的思辨 中国宋代的大文豪苏东坡 曾在 《题 西 林壁 》中写道 “ 横看成岭侧成峰 , 远近高 低各不同 。 不识庐 山真面 目 , 只缘身在此 山 中 ” 。 其中蕴含的哲理以 笔者理解 , 就是我 们在看待一类事物时 , 应首先从宏观 、 顶层 的角度去俯瞰 , 明了这类事物在一个体系 、 一 个系 统 中的标志 、 位置 和作 用 , 此 后 再 “ 深人此 山中 ” 地进行细细品味 。 因此在这 里 , 笔者以是否采用 电子信息技术 , 以及所 采 用 的 电子 信息技 术在弹 药 中的 功 用 为 基 淮 , 首先构建 了如表 所示的弹药 不含枪 弹 体系分类构架 。 笔者构建表 所示弹药分类体系时所遵循 的原则是 包含尽可能广泛的弹药种类 目前 笔者在国内文献中, 尚未见将采用电子信息技术的鱼 雷 、 地雷 、 水雷等明确包含到 或灵巧弹药中 次级分类的并集构成父类的全集 子类之间尽 可能没有交集 。 表中划分灵巧弹药和非灵巧弹 药的依据则是 前者通过采用电子信息技术 , 实现了弹道的可修正 表中的 或者虽然不 能修正弹道 , 但可以 自主搜索和捕获 目标并对 准 目标起爆 表中的 。 而非灵巧弹药既不 能修正弹道 , 也不能 自主搜索和捕获 目标并对 准 目标起爆 , 但有些现代非灵巧弹药同样采用 了电子信息技术 , 主要是采用可编程引信控制 起爆时间 例如瑞士的 高封炮弹 。 实际 上 , 若按电子信息技术的功用或自身弹道轨迹 的修正能力 , 的一些子类还可继续细分 , 但本文不再进行详细讨论 。 在构建表 所示的分类体系时 , 笔者扬弃 了国内一些文献对 “ 制导弹药 ” 注 和 “ 灵 巧弹药 ” 注 的定义 。 本文此后使用的弹药 名称及其内涵都将与表 对应 。 注 祁载康主 编 , 《制 导 弹 药技 术 》 , 《兵 器科 学 与技术 丛 书 》 , 北 京 理工 大学 出版社 , 年 月 注 国 防 科 技 名 词 大 典 兵 器 , 国 防科技名 词 大 典 》总 编 委 会 , 航 空 工 业 出版社 、 兵 器 工 业 出 版 社 、 原子 能 出版社 , 年 月 。 从表 可见 , 包含了各种陆射 、 海射 和空射制导弹药 。 但是 , 空射 即空一地 弹 是其中种类最多 、 发展最快和作战使用最 多的成员。 的特点和作用 对干 区别于非制导弹药 包括非灵 巧弹药和传感器引爆弹药 , 如表 所示 的根本特 征 , 一些国内专业文献 如注 和注 目前的描 述并没有统一 , 而且也未必适用于近年来新出 现的一些 例如网络中心制导弹药 。 为了 更全面 、 更好地适应 当前和可预见未来的 发展 , 笔者认为 宜依据能力上的本质区别 、 而不是实现精确制导的具体思路 、 途径 、 方法 和手段来区别 和非制导弹药 , 因此在本文 中 , 笔者将 定义为 在投放或发射后的弹 道可以朝着降低最终瞄准误差 、 提高最终命中 精度的方向进行修正的所有弹药 。 注 郭修煌 主 编 , 《精确 制 导 技 术 》 , 《现代 国 防高科技知识 丛 书 》 , 国防工 业 出版社 , 年 月 注 孟 秀云主 编 , 导弹制导 与控 制 系统原理 》 , 北京理工 大学 出版社 , 年 月 。 的作战效能 依据不同的评价模型 , 由命中精度 、 命中概率 、 投射距离等因素综合决定 的一个量值 显著高于非制导弹药 , 通常可以 显著降低摧毁 目标所需要的火力密度 。 因此 , 虽然其成本相对比较高 , 但效费比也更高 。 根 据美国在越南战争中的统计 , 若要摧毁 个典 型的 目标 , 在使用非制导炸弹时作战飞机需出 动 架次 , 总费用为 万美元 而使用 “ 白星眼 ” 时只需要出动 架次 , 总费用 万 美元 —也就是说 , 在达到相同作战效果的情 况下 , 使用 所花的费用可能只有使用非 精确制导武器的 。 在越南战争中 , 最能突 出反映现代空一地弹作战效能的一个战例是摧 毁清化大桥之战 在使用现代空一 地弹之前 , 美军作战飞机已累计为此 出动 多架次 , 投 射了数千吨非制导炸弹及 一 “ 小斗犬 ” 战术空一地导弹 系采用无线电指令制导的早期 空一地弹 , 损失了 架飞机仍未能摧毁该桥 。 年 月 日美军改用 “ 宝石路 ” 一 半主动激光制导炸弹 , 仅一次出动 架 一 “ 鬼怪 ” 重型多功能战斗机便成功炸毁 了该桥 。 在整个越南战争中 , 美军投射的空一 地弹总重超过 万吨 , 但它只占总弹药投射量 的 , 并没有对空一地作战的效果产生决定 性影响 。 在 年的海湾战争中 , 以空一地弹为主 的 初步证明了它对空一地作战效果的决定 性作用 。 以美国为首的多国部队 , 在这场战争 中总共投射了超过 万吨非制导航弹 , 但其平 均命中率只有 而激光制导炸弹的投弹量 虽然只有 吨 , 平均命中率却高达 。 美 军空中力量在此战中共投射了 万枚空一地 弹和 万枚非制导航弹 , 前者只占全部投弹数 表 弹药的分类 尖鳄科技 量的 , 但却摧毁了 以上的 目标 。 在 年北约组织轰炸波黑塞尔维亚族武 装的 “ 周密力量 ” 作战行动中 , 空一地弹的使 用比例首次超过了 —北约组织在为期天的空袭中共投射了 枚航弹 , 其中空一地 弹 枚 , 占 。 此后 , 在 年 月至 月北约组织轰炸科索沃的 “ 联盟力量 ” 作战行 动中 , 所投射的 万余枚航弹中有 枚是 空一地弹 , 比例达 , 这是空一地弹在一场局 部战争中的使用比例首次超过 。 在从 年 月开始的 “ 持久 自由 ” 作 战行动 阿 富汗战争 中 , 截至 到 年 月 底 , 美军一共投射了约 万枚各类航弹 , 其 中空一地弹占 以上 , 使美军空袭的平均命 中率高达 一 在 年的 “ 伊拉克 自 由” 作战行动 伊拉克战争 中 , 从 月 日到 月 日 , 美 、 英共投射弹药 枚 其中美军 枚 , 其中 为 枚 其中美军 枚 , 所占比例为 。 在美军投射的 枚航弹中 , 空一地弹为 枚 其他 是 枚海射 “战斧 ” 巡航导弹 , 占 。 由以上实战统计可见 在现代高技术条件 下的局部战争中 , 以空一地弹为主的 发挥 了不可替代的重要作用 , 其使用比例也在不断 提高 。 中国空军在开展空天一体 、 攻防兼备建 设的过程中 , 应对国外现代空一 地弹的技术开 发与验证 、 型号研制与采办予以特别关注 而 制导技术是现代空一地弹的基础技术和关键支 撑技术 , 在很大的程度上决定了空一地弹的作 战效能 , 我国国防工业应对此保持密切关注 。 制导技术的原理与分类 采用制导技术是 与其他弹药在技术 特征上的根本区别 。 在这里 , “ 制导 ” 的含义 是 “ 导引与控制 ” , 制导技术也就是它采 用的导引技术和控制技术 。 但国内目前对 “ 导 引 ” 与 “ 控制 ” 的划分并未取得一致意见 , 前 述注 、 注 , 以及注 、 注 文献的看法可概括 为 在制导系统中 , 导引分系统的任务是获取 按预定的导引律或任务规划修正 当前弹道所需 要的信息 , 并生成控制指令 控制分系统的任 务是按控制指令驱动执行机构改变 的运 动状态 , 同时稳定和控制 的姿态 。 而注 文献则认为控制分系统的任务只是稳定和控制 的姿态 , 而其余都属于导 引分 系统的任 务 。 在这里笔者将采纳前一种划分 。 注 赵承庆 , 姜毅编著 , 《火箭导 弹式 器 系统概论 》 , 北 京理 工 大 学 出版 社 , 年 月 注 刘兴 堂主编 , 《导 弹制 导控制 系统 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、 MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1713872773478_2与仿真 》 , 西 北 工 业 大 学出版社 , 年 月 注 过 崇伟 , 郑 时镜 , 郭振 华编 著 , 有冀导 弹 系统 分析 与设计 , 北 京航空航天大学出版社 , 年 月 。 完整的空一地弹的制导 系统应包括 探测 与处理系统 、 弹上程序装置与导航系统以及控 制指令生成与执行系统 。 若将空 一地弹与有人 而空档案、 、 红外 、 激光寻的制导或复合式寻的制导 。 此外 需要注意的是 , 导引头本身完全被包含在空一 地弹制导系统的导引分系统中 , 但是采用同样 导引头的空一地弹 , 其导引律和控制方式并不 一定相同 , 也就是说它们所采用制导技术也 并不相同 。 但从约定俗成的角度 , 笔者在本 文中仍将采用 “ 制导技术 ” 的提法 实际上只 是导引技术 。 驾驶飞机类比 , 则其制导系统相当干飞机上的 火力控制系统 、 导航系统和飞行控制系统 。 不 过 , 空一地弹的制导系统并不一定全部安装在 弹上 —其中导引分系统可能会有一些部分是安装在制导机上 , 但控制分系统必定全部安装 在弹上 。 对 制导方式的分类 , 现在国内仍然 没有形成统一看法 。 前述注 文献中按 在 制导过程中是否与外界发生信 自 、 交换构建一级 分类 , 按制导信息获取的来源和方式进行二级 和更低级分类 , 构建了基本的制导技术体系构 架 。 笔者根据实际情况修改了这一构架 , 结果 如上图所示 。 图中笔者填充深色的是在现代空一地弹上 已有求可能应用的制导技术 带浅色填充的是 笔者该文献所构建的构架基础上添加的 , 但舍 去了未见单独使用的紫外寻的制导 。 由该图可见 , 绝大多数制导技术在现代空 地一弹上都有应用 。 为了保证现代空一地弹的作战效能和作战 适用性 , 对其制导系统基本要求一般包括 制 导精度高 、 对 目标的鉴别能力强 、 抗干扰能力 强 、 准备时间短 、 可靠性高等 。 引头分别工作在雷达波段 、 红外波段 、 激光波 段和可见光波段 按导引头基本工作方式的不 同 , 寻的制导可分为主动式 、 半主动式和被动 式 。 对于主动式寻的 , 导引头发射电磁波 , 并 接收发射波照射到 目标后的反射波 对于半主 动式寻的 , 导引头只接收电磁波照射到 目标后 的反射波 , 而 电磁波的发射由弹外导引源完 成 对于被动式寻的 , 导引头只接收目标自然 辐射的电磁波或反射 自然界的 电磁波 。 在现 代空一地弹中 , 雷达寻的制导涵盖了这三种方 式 , 激光寻的制导有半主动式也有主动式 , 而 红外寻的制导和电视寻的制导都是被动式 。 在按工 作波段划分的各种寻的制导技术 中 , 电视寻的制导在国外先进空一地弹中已很 少单独采用 , 新研制的空一地弹多采用雷达 、 毫米波寻的制导技术的特点 毫米波寻的制导技术是雷达寻的制导技 术的一种 。 采用毫米波寻的制导技术的空一地 弹 , 其导引头工作在毫米波波段 。 毫米波的理论波长范围为 一 毫米 , 理 论频率范围为 一 吉赫 。 美国电子电气工 程师协会 定义的毫米波波段频率范围是 一 吉赫 。 该波段有四个在大气中传播衰 减较小的窗 口频段便于制导等应用 , 其中心频 率分别为 、 、 和 吉赫 , 频带宽度分 别为 、 、 、 吉赫 。 前两个窗口频段分 别被称为 波段 、 波段或 毫米波段 、 毫米 波段 本文所采用的电磁波段名称均依照我国现 行的国家标准 。 毫米波的波长比传统雷达寻的制导常用的 厘米波段短 , 比光一 电寻的制导使用的红外 、 寻的制导用激光和可见光波段长 。 所以 , 毫米 波寻的制导也 自然地兼有光电寻的制导和厘米 波雷达寻的制导的一些优点 与光电寻的制导 相比 , 其角度和 或距离分辨力较低 , 但全天 候作战能力强 与厘米波雷达寻的制导相比 , 其作用距离较短 、 全天候作战能力较弱 , 但有 可能实现更高的分辨力 。 目前 , 实际应 用 的毫米波寻的制导包括 主动毫米波雷达寻的制导和毫米波辐射计寻的 制导 。 前者在原理上与广泛使用的主动厘米波 雷达寻的制导相同 , 后者是一种被动寻的制导 方式 , 但与传统的被动雷达寻的制导有本质区 别 , 它探测的是 目标与背景 自然辐射的毫米波 能量差 , 而不是 目标为完成探测 、 制导 、 通信 等功能发射的电磁波 , 在原理上与红外寻的制 下图 典型的现代寻的制导装里 导引头 的基 本结构和功能 传感器 寻的制导技术的原理与分类 寻的制导是指空 一 地弹 利 用 弹载传感器 导引头 捕获 目标辐射或反 射的某种特征能 量 , 并按预定的导 引律形成相应的控制指令来 修正 自身的弹道 。 按导引头工作波段的不同 , 寻的制导可分为雷达寻 的 制导 、 红外寻 的制 导 、 激光寻的制导和电视寻的制导 , 它们的导 信信号处理机机机 制导处理机机 尖端科技 导和电视寻的制导类似 。 虽然在理论上 , 毫米波雷达导引头也可以 采用与厘米波导引头相似的半主动或被动工作 方式 , 但其作用距离有限 , 而且实际用于 目标 探测 、 外部制导和通信的毫米波辐射源 目标极 少 , 且其辐射难以截获 , 故迄今为止实用的被 动探测装置都是毫米波辐射计 。 毫米波辐射计 优于红外导引头之处是除 了可以通过温差鉴别 目标外 , 还可以在绝对温度相同的情况下 , 利 用物体对 自然界毫米波反射率的不同导致的亮 度温度差别 , 准确地鉴别出金属 目标与非金属 目标 。 但毫米波辐射计的作用距离极为有限 , 目前主要用于 , 大多数采用了毫米波雷达 导引头的 都只采用主动方式工作 。 目前已 有多种 采用了主动毫米波雷达和 或毫米 波辐射计 , 但如前所述的制导定义可知 , 只能 称之为 “ 寻的 ” 而不是 “ 寻的制导 ” 。 毫米波寻的导引头容易通过采用宽带技术 实现高距离分辨力 因为其频率高 、 窗口 须带的带 宽很大 、 采用窄波束实现高角度分辨力 因为 在天线孔径大小一定时 , 波束的宽度与其频率成反 比 , 即频率越高 , 波束越窄 , 并且其制导装置可 以做得更轻小 因为雷达系统器件的尺寸与其工作 波长成正比 , 即波长越短 , 器件的尺寸也越小 。 毫米波寻的制导的一个显著优势是抗杂波 和抗有源干扰能力强 , 这是因为 窗口频段的带宽大 , 故选择工作频率 的范围大 窄波束带来的好处 。 第一是使照射 的区域变小 , 由背景产生的杂乱回波影响因此 减弱 第二使波束不易被敌方电子侦察设备截 获 第三使干扰波束只有直接对准毫米波辐射 源时才能产生大的作用 只在近距离上使用 , 使有源干扰也只 能在近距离上起作用 。 由于具有以上 固有优势 , 毫米波寻的制 导技术可以较好地满足空一地弹朝着小型化和 轻型化 、 提高 目标鉴别力 、 命中精度和高抗干 扰能力方向发展的要求 , 是一种具有广阔应用 前景的制导技术 。 在与其他寻的制导方式综合 使用时 , 毫米波导引头能使空一地弹在复杂的 战场环境中具有更高的使用 灵活性 。 它能保证 空一 地弹具有全天候作战 、 抗烟雾干扰和抗红 外伪装能力 , 这在只采用红外 、 激光和电视寻 的制导时是难以实现的 。 实现毫米波寻的制导需要解决的特有关键 技术主要有两个 一是导引部件低成本设计与 制造技术 , 二是高分辨力信息处理技术 。 波波波波波波波波波波波波波波波波波长 毫米 编 司司司厂 丫 气冲 血 吉赫赫赫赫兴兴 一厂 公’一 日 、 甘 、八十十 卜一一月 一卜 一 一一一仁一衬 报斗斗斗斗 —礴子刁斗斗胡‘ 同同同同同同同同同同同同同同同同、、 、 、盛州州入入势势例、、 八八八以以 枯 、 吉赫 八吉吉吉吉吉吉吉众众 几 乃刀 砚 、一一 卜一一 曰 —弓一 斗一斗 一一一咔 州卜利舟书十弓咔刁、一 卜卜 一奋 子 盏州州州州州州州州州州哥哥 月 、 梦 几 月创尸尸乙乙 ’’肠 洲洲势势匕匕 义义绳绳 百赫 甘 、广们 飞 、 犷卜卜卜卜 卜‘‘ 曰目目目目目目目目目衅 咋、 才 日队队队队队队队队队队队队队队卜‘ 二斌 , 笋二书二卜已匕 丰 , 斗一斗一卜争味碑碑碑碑碑碑碑碑碑碑碑碑碑碑碑碑碑碑碑碑碑卜 屯‘己斗 一未 一 洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲洲 不不不磊事事事 频率 吉赫 上图 毫米波的大气传播特性 图中的四个 “ 波谷 ” 就是毫米波辐射在大气中传播时的窗口频带 。 “ 波 峰 ,, 频带也有应用 例如可用于近距通信 , 可以比较有效地防止被截获和窃听 。 下图 世界上第一种采用奄米波寻的制导的空一地弹 — 一 “ 黄蜂 ” 结构剖视注释图 。 该导弹的 设计要求之一是可以多弹连射以对付装甲集群 , 设计装载方式是多联装 “弹巢 ” 类似航空火箭弹发射器 〕。 飞行控制段 毫米波导引头 毫米波 寻的制导技术的发展与应用 毫米波寻的制导技术的研究是从 世纪 年代末到 年代初开始的 。 年 , 美国休斯 飞机公 司 今雷声公司 按美国空军武器实验室 授予的 “ 大面积反装甲弹药 ” 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 , 开始研制采用 波段主动毫米波雷达 被动毫 米波辐射计双工 作方式导引头的 一 “ 黄蜂 ” 专用 战术空一 地导弹 反装 甲 , 这是世界上第一种采用毫米波寻的制导 的现代空一地弹 。 休斯飞机公 司完成了该弹的 设计和制造 , 并进行了挂飞试验和试射 , 其中 导引头从 年开始试验 , 而导弹在 年 月的试验中直接命中了坦克编队中预先指定的 一辆坦克 , 在世界上首次证实了毫米波寻的制 导的可行性 。 该导弹导引头的特点是利用主动 雷达工作方式实现高距离分辨力 , 在靠近 目标 时还利用辐射计工作方式减少角闪烁效应 导 引头接收的目标毫米波辐封不会产生干涉现象 , 提高角分辨力和命中精度 。 该导弹最后因战技 指标不合格和成本过高而在 年 月被终止 研制 , 但其毫米波导 引头技术得到了继承 、 转 移应用和进一步发展 。 “ 黄蜂 ” 导弹导引头存在的一个主要问题 是采用离散器件 , 价格昂贵 。 世纪 年代中 期 , 考虑到半导体集成电路技术和毫米波器件 技术取得的长足进步 , 美国国防部再次提出将 毫米波技术用于灵巧弹药 、 实现在复杂的背景 中探测和鉴别 目标 。 年 , 美国国防预先研 究 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 局 即 和美国三军联合实施了 “ 微 波 毫米波单片集成电路 ” 研究与开发 项 目 , 其工作频率为 一 吉赫 , 覆盖了毫米 波段的前两个窗 口频段 。 该项 目经过两年左右 的规划 , 于 年 月正式启动 , 经过四个阶 段的研发 , 到 年左右结束时已成功地开发 出了可批量制造的砷化稼 阮 高频功率放 大器和超过 种固态芯片 , 与采用硅器件相比 有效地降低 了尺寸 、 重量 、 功耗和成本 建立 和充分发展 了计算机辅助设计 、 制造 、 试验能 力 开发 了完整的高生产率制造设备 实现了 可买得起 、 可批量生产和可靠的微波 毫米波 前端部件和子系统的开发 目标 。 工 项 目突 破了毫米波单片集成和混合集成技术 , 极大地 推动了毫米波技术的发展 , 使各种试验性的主 动毫米波雷达 被动毫米波辐射计不断涌现 , 最终促成了毫米波寻的制导技术的实用化 。 而空档案如 。 、。、 、刊 表 采用毫米波寻的制导技术的空一地弹 迄今为止 , 世界各国已研制的 、 采用毫米 波寻的制导技术的主要空一地弹如表 所示 。 由表 可见 , 采用毫米波寻的制导技术的 空一地弹都是 世纪 年代末到本世纪初才投 人使用的 。 目前的毫米波导引头大多工作在 波段 , 只有少数工作在 波段 。 由此可见 , 近 年来毫米波寻的制导技术的应用正逐步增多 , 而 波段导引头是 目前的主流产品 。 若不考虑与其他寻 的制导技术的复合 , 表 中英国的 “ 硫磺石 ” 导弹代表了现役空 一 地弹毫米波寻的制导技术的最高水平 。 该导 弹是世界上首次 实际投人 使用的 、 采用 波 段主动雷达导引头的空一地弹 , 表明欧洲在有 关设计和制造技术方面都已经达到实用化水 平 。 该导引头可对 目标进行二维成像并 自主 选择优化的 目标瞄准点 , 其中对于坦 克装 甲 车辆 目标 , 该瞄准点位于炮塔座圈附近 。 该 导 引头还具有地形探测和 回避功能 , 使 “ 硫 磺石 ” 导弹可在一定地形下保持距地面等高 度飞行 , 其研制者一一欧洲导弹 公 司导 引头 分部因此称之为 “ 双模 ” 导引头 。 在 年 月 日至 日进行的实弹打靶试验中 , 英 国皇家空军共发射了 枚 “ 硫磺石 ” , 其中 枚在导 引头 自主选择的优化瞄准点附近直 接命中目标 , 包括经过伪装的 目标 。 在灵巧弹药领域 , 毫米波寻的传感器的其 他应用对象主要是地一空导弹和反装甲弹药 , 主要的产品如下页表 所示 。 表 所示灵巧弹药的投产和装备时间与表 大致相同 , 进一步说明了毫米波寻的 寻的制 导技术是近年来的新兴应用 结合表 还可看 出 , 美 、 英等西方军事大国在 年之后研制 生产的毫米波导引头或寻的传感器正过渡到以 波段为主 。 世界各国在研和计划研制的其他新型空一 地弹 , 例如英国 、 法国和瑞典的 “ 未来地面 作战导弹 ” 下 通用战术空一地导弹 、 英 国的 “ 特定远程精确攻击效果 ” 陀 周 战 术空一地弹 防区外空一地导弹和法国的 “ 模 块化空地武器 ” 八 制导炸弹都把主动 毫米波雷达导引头作为其导 引头选择之一 毫米波导引头还被考虑用来改进现役的空一地 弹 , 例如美国在 “ 杰达姆 ” 制导炸弹 的 直接攻击弹药可买得起的导引 头组件 改进项 目中 , 就将主动毫米波雷达导 引头作为选择之一 。 除了前述灵巧弹药采用的毫米波寻的传感 器或导引头外 , 还有一些并未投人实际使用的 毫米波导引头 。 如下下页表 所示 。 综上所述 , 自 世纪 年代末期至今 , 尤 其是最近几年来 , 毫米波寻的制导技术在空一 地弹上的应用已经成为一个热点 。 毫米波寻的制导技术的发展趋势与未来应用前景 从应用发展趋势上看 , 空一地弹的毫米波 导引头将从现在的以 波段为主 , 逐步过渡 到以 波段为主 , 以在保持一 定全天候能力 的同时获得更高的分辨力 。 但真正 实现这 点 的前提之一 是 波段导 引头的制造技术和成 本能够满足批量生产的要求 , 即 导引头的 生产质量应有保证 批量生产的同一种导 引 头的性能应该一致 用 户可以承受导引买的 出厂单价 。 从 目前情况看 , 笔者认为毫米波 下图 世界上第一种实用的 波段主动毫米波雷达寻的制导 空一地弹 — “ 硫磺石“ 的导引头 。 右图 “硫磺石 ” 专用战术空一地导弹 反装甲 的内部结 构 。 “ 硫磺石 “ 导弹的另外一个特色是具有很强的多目标交战 能力 , 最多允许连续发射 枚导弹攻击不同的目标 因此可对 付装甲集群 。 尖端科技 表 其他一些采用毫米波寻的或毫米波寻的制导技术的灵巧弹药 寻的的工 作波段进一步拓展到 吉赫或 吉赫的可能性不大 , 这是 因为在这两个窗 口 频段内 , 毫米波寻 的传感器器件的生产成本 不 易降低 , 导 引头的作用距离太近 , 而且物 体在此波段的毫米波辐射有限 , 辐射计不 易 检测到坦克装甲车辆等金属 目标 。 为全面判断毫米波寻 的 寻 的制导技术 的发展趋势 , 笔者在这里采用 “ 邻近类比 ” 和 “ 相似类比 ” 思路 , 即认为毫米波寻的制 导技术的未来发展方向与光电寻的制导和厘 米波雷达寻的制导技术有相似 又 因 的 雷达导 引头相当干有人驾驶战斗机上的火控 雷达 , 故假定后者采用的某些先进技术也可 能应用于雷达导引头 。 由此 , 结合对国外毫 米波寻的制导技术研究的 了解 , 以及传统雷 达寻的制导 、 光电寻的制导和机载火控雷达 领域所应用的新技术 、 取得的新发展 , 笔者 列出 了毫米波寻的 寻的制导技术一些发展方 向 , 如下页表 所示 。 笔者认为 可支持表 所遵循思路的技术 事实很多 , 在这里举几例与空一地弹寻的制导 技术有关的 在航空领域 , “ 合成孔径 ” 技术原本只用 于机载侦察与监视 、 遥感和火 控雷达 , 称之 为 “ 合成孔 径雷达 ” 刚 技术 , 但现在该技术的应 用 范围 已拓展到红 外和激光领域 , 形成 了所谓的 “ 合成孔 径红 外 ” 八 和 “ 合成孔径激光 ” 技 术 。 因此 , 虽然 技术在厘米 波主动雷达导引头上尚未真正实 用化 , 表 仍将其列为寻的制导 通用技术 。 此外 , 表中所列的真 实波束和 也是首先在前述机 载雷达中应用的 。 在航空领域 , 相控阵 技 术原本只 用干机载侦察与监 视 、 遥感和火控雷达 , 但 目前有 些 国家 已经 为空一 地弹和空一 空 弹上研制出相控阵导引头 , 并已 经或即将在空一地导弹 如 日本新 型空一舰导弹 , 以及 中距空一空 导弹 如日本 一 改型 和地一空导弹 如美国 “低成本巡航导弹防御 ” 计划 中应用 。 在航空领域 , “脉冲多普勒 ” 技术早先只用干机载侦察与监视雷达和火控 雷达 , 空一地弹和空一 空导弹的传统雷达导 引 头都只采用 圆锥扫描或单脉冲工 作方式 , 但 现在 , 波段脉冲多普勒雷达导引头 已在第 四 代空一空导弹上得到成熟 、 广泛地应用 , 而 “ 爱国者 ” 一 已采用了脉冲多普勒毫米波 导引头 。 在航空 领域 , “ 低 可 截获概率 ” 技术原本只 用于机载火控雷达 , 但现 在在空 一 地弹 上也 得到 了应用 , 例如瑞典的 一 反舰导弹的雷达导引头 , 以及英 国 法国的 “ 风暴之影 ” “ 斯卡尔普 ” 防 区外空一地导弹的无线电高度表等 。 笔者 认为 , 表 所列的技术条 目可划分 为元 器件 、 传感器 、 信息处理和系统综合四 个领域 , 这 四 个领域各 自的主要发展趋势分 述如下 元器件 目前西方国家的 波段的主要器件和部件 集成振荡器 、 放大器 、 混须 器 、 移相 器等 都 已 成熟并投入批生产 , 未来毫米波寻的传感器和 导引头将以此波段为主 , 并将采用单片集成电 路 、 微光机电系统等进一步缩小体积 、 减轻重 量 、 降低成本和提高性能 。 在各类毫米波元器件中 , 目前射频源 主 要包括电真空器件 、 固态器件和其他器件三种 左图 美国国防预研计划局研制的 波段有源相 控阵导引头外形 上图 英国 “ 默林 制导迫击炮弹 毫米 的 主动毫米波雷达导引头 类型 , 当前广泛应用的回旋管属干第一类 , 固 态器件主要是雪崩二极管和耿氏二极管 。 为了 解决 固态器 件功率可能不足 的矛盾 , 目前的 发展方向役是研制新型 大功率固态器件 例 如 氮化稼 器件 , 另一方面是采用功率合成技 术 。 例如 , 美国 已提出一种准光学功率合成 技术 , 可用来制造出更为紧凑的毫米波寻的 传感器和导引头 。 传感器天线 按前文提供的 “ 现代寻的制导装置 导引 头 的基本结构和功能 ” 图 , 传感器主要包括 发射和接收天线及信息处理机硬件 。 目前采用 的毫米波雷达天线主要有反射式天线 、 透镜天 线 、 喇叭天线等 , 固态相控阵天线 , 尤其是共 形固态相控阵天线将是未来主要发展方向 。 此 外 , 前述美国的光控毫米波转向天线结构利用 了基于毫米波与光学方法形成的电子一 空穴等 离子体栅的相互作用 , 放弃了以往采用移相器 和二极管等分离式微小部件的传统方法 , 可提 供灵活而成本较低的相控阵天线 。 信息处理 毫米波寻的 寻的制导技术在信息处理方 面的发展 目标主要是 实现一维 、 二维 、 三维 成像 实现 自动目标识别和瞄准点选择 实现 与其他寻的传感器的信息融合 。 一维成像即高 距离分辨成像 , 二维成像 可采用真实波束 、 、 等方式 , 三维成像可在二维 成像的基础上实现 。 为实现 自动 目标识别 、 瞄 准点选择和多传感器信息融合 , 需采用高速大 容量信息处理机 , 以及基干知识的 、 基 而空档案如 刊 表 其他一些毫米波雷达导引头的研制情况 于模型的 、 人工神经 网络 、 基于 规则推理 扭 时 、 专家系统 曰 等智能处理 方法及其混合 。 系统综合 系统综合方面最重要的发展趋势是主 被 动毫米波寻的与其他寻的制导技术的复合 含 相应的智能信 忽处理技术 。 通过将各种寻的制 导方式复合 , 取长补短 , 将极大地提高空一地 弹的作战效能和作战适用性 。 目前 , 国外先进 空一地弹在这方面的主要应用和发展方向都是 与红外成像寻的复合 , 其次是与半主动激光寻 的和宽带被动雷达寻的复合 。 复合导引头最好 能够采用共孔径方式 , 这样使多个传感器的测 量坐标一致 , 可避免基准校准误差 , 从而提高 跟踪精度 , 同时具有较小的体积和较轻的重 量 , 但采用共孔径设计需要突破共口径传感器 的设计与制造 既能发封毫米波 , 又能接收毫米 波和其他波段辐封 和透波罩的制造这两个技术 关键 , 此外还应采用信息融合处理技术 。 由于毫米波寻的制导兼有光电寻的制导和 厘米波雷达寻的制导的优点 , 具有较强的抗杂 波 、 抗有源干扰能力和其他一些独特优势 , 故 可满足空一地弹朝小型化 、 轻型化 、 全天候 、 高精度方向发展的要求 , 预计其在空一地弹上 的制导应用范围还将进一步扩大 , 并有可能取 代大部分的厘米波雷达导引头 。 今后 , 毫米波 导引头将重点朝着降低成本 、 增大作用距离 、 提高对 目标的鉴别和识别能力的方向发展 , 尤 其是先进技术的应用将使其目标识别能力得到 显著提高 。 加上毫米波导引头固有的轻 、 小特 点 , 预计像 “ 硫磺石 ” 、 “ 联合通用导弹 ” 这 样采用毫米波寻的制导技术的中小型空一地弹 将成为未来空一地弹的一个重要发展方向 , 它 们同时具备高命中精度 高殷伤能力 、 低间接 损伤 、 低成本 、 可大量搭载 、 便于内挂和高密 度外挂等特点 , 可显著提高作战飞机对点 目标 的精确打击能力和出动效率 。 中国毫米波寻的制导技术的发展状况与评价 如前文表 中所示 , 我国已突破 了毫米波 寻的制导技术 , 所研制的 主动毫米波雷达导 引头已投人实际使用 此外 , 用于 的毫米 波辐射计也已经演示验证过 。 由于缺乏实地了 解国内情况的条件 , 笔者通过查阅公开的信息 和文献 , 大致了解了国内毫米波寻的制导技术 表 空一地弹用毫米波寻的制导技术的一些发展方向 美国洛克希德 · 马丁公司 “ 联合通用导弹 ” 的主 动毫米波雷达 红外成像 半主动激光三模导引头外 形 的研究情况 。 笔者的结论是 目前国内应当尚 未研制出 波段的毫米波雷达导引头 , 而对于 采用相控阵天线 、 技术的毫米波雷 达导引头 , 尚未从研究进人开发阶段 。 根据美 、 英等国通用 的技术成熟度等级 汀 引。 , 概念 , 一项技 术的成熟程度可划分为 个等级 , 如表 所示 。 表 中的 “ 备注 ” 栏将 个等级重新划分为 更为直观的 个等级 。 按照这 个等级的划分 , 表 对 比 了我国空一地弹用毫米波寻的制导的 几项相关技术与国外的等级差距 。 其中 , 考虑 到国外有较多的公开论文和文献可以获得 , 故 对于那些笔者未能找到国内相关论文的技术条 目 , 也假定为国内已进行了基础研究 又由于 我国 目前一些 波段毫米波关键器件仍需要从 国外进 口 , 因此没有对单片集成 、 先进器件等 技术进行对比 。 在 这 里 , 笔 者 尝 试 将 表 的 评 价 进 一 步转化为半定量 的 当量 差 距 评 估 。 年 表 技术成熟度等级的定义和描述 月 , 在法 国 巴 黎举行的 国际雷达会议上 有一 篇论 文 《毫米波雷达的 一 些情况 》 , · · 腼 就 , 列举了二战以来研究过的 种毫米波军用雷达 , 其应用领域包括 了弹药 寻的 。 考虑到该论文的发表时间以及本文所 述的毫米波寻的制导技术实际应用时间 , 可 以认为毫米波寻的技术从提出到真正 实际应 用大约经 历 了 年 。 若按表 所示的 个阶段 平均分配 , 则每个等级大约相当于 年 。 再对 比表 评估的等级 差距 , 可得 出我国单项毫 米波寻的制导技术与国外的差距大多在 年 左右 。 当然 , 这样的当量差距评估还 比较粗 略 , 若要进行更准确的评价 , 则需要 更全面 的技术统计数据或采用其他评价模型 。 由以上评价结果可见 , 我国在空一地弹毫 米波寻的制导技术研究与应用方面与先进国家 相比有很大的差距 , 并且这种差距在技术专业 上是全方位的 。 中国发展毫米波寻的制导技术的建议 笔者认为 , 发展我国毫米波寻 的制导技 尖端科技 曰 日 曰 术 , 应按照建设 “ 空天一体 、 攻防兼备 ” 能 力的建军思想 , 结合我军对空一地弹的具体需 求 , 首先解决毫米波寻的制导空一地弹的有无 问题 , 为我军提供一种符合当前和未来高技术 战争要求的空一地弹型号装备 。 在实践中获得 经验之后 , 再通过渐进式升级改进方式 , 通过 采用更先进的毫米波寻的制导技术 包括与其 他寻的制导技术综合 , 逐步提高其作战效能和 作战适用性 。 发展我国毫米波寻的制导技术 , 应密切跟 踪国外在毫米波寻的制导技术研究和应用方面 取得的新进展 , 找准合适的切人点 , 正确处理 技术先进性和可行性之间的关系 , 既保证有较 高的起点 , 又保证能在一定的时间内研制成功 和投人使用 。 发展我国毫米波寻的制导技术 , 还应做好 统筹规划 , 在保护公平竞争和鼓励创新的前提 下 , 通过总装备部 或军种装备部 和国防科技 工业局的宏观管理与规划 , 在计划性研究与开 发方面避免重复建设 , 从而提高投资效益 、 加 速这项技术的推广应用 。 为提高我国空一地弹用毫米波寻的制导技 术水平 , 笔者建议我国有关部门有针对性地采 取以下措施 加强对先进毫米波器件 、 传感器天线 技术的基础研究 , 并大力将有关技术推向工程 化和产业化 以解决 波段主动雷达导引头的研制 问题为当务之急 , 为我军研制新一代轻型战术 空一地导弹提供技术储备 加强对毫米波雷达成像技术的研究 , 对主动方式以高距离分辨力成像 、 真实波束和 多普勒波束锐化为主 国内机载火控雷达现已具 备真实波束和多普勒波束锐化功能 , 适当加强 对合成孔径 逆合成孔径的研究 , 被动方式以 焦平面阵列成像为主 大力加强毫米波寻的与其他寻的技术 的复合应用研究 以某种成熟的空一地弹作为综合集成 验证弹 , 为我国毫米波寻的制导技术提供演示 验证平台 。 “ 联合通用导弹 ” 三模导引头捕获和跟踪的坦克 目标图像 。 年 该导弹的研制已被终止 , 即将被 新的 “ 联合空一地导弹 , 项目取代 。