4.图像匹配制导
图像匹配制导是指通过遥感特征图像把导弹自动引向目标的制导。图像匹配制导,是事先把测得的目标地形或地貌特征,即基准图的信息储存在弹上计算机中。导弹在飞行过程中,弹上的图像遥感装置在预定空域内摄取实际地表特征图像(即实时图),在相关器内将实时图与基准图进行比较。如果实时图与基准图一致,就叫“匹配”,表示导弹是按预定弹道飞行;如果实时图与基准图不一致,就说明不“匹配”,表示导弹的飞行方向有偏差。这时,弹上计算机便会自动算出偏差的大小,导引系统发出修正指令,控制系统改变发动机的矢量,或改变弹翼、尾翼的方向,控制导弹飞回正确弹道。
(二)遥控制导
遥控制导是由设在导弹以外的地面、水面或空中制导站控制导弹飞向目标的制导技术。制导站根据测得的目标和导弹的相对位置和运动参数,形成导引指令发送给导弹,导弹接到指令后,由自动驾驶仪控制导弹飞行,直至命中目标。由于制导站时刻跟踪目标,随时测量目标运动参数,故遥控制导导弹常运用于攻击活动目标。一般遥控作用距离较远,但导引精度随导弹飞行距离的增加而降低,而且易受干扰。按指令传输方式和手段的不同,遥控制导可分为指令制导和波束制导两大类。
1.指令制导
指令制导分为有线指令制导、无线指令制导和电视指令制导。
有线指令制导是通过导线将导引信号(指令)传输给导弹,操纵导弹飞向目标的制导。无线指令制导是将制导指令以无线电波的形式发送至导弹的制导。其跟踪探测系统主要是雷达。无线指令制导在中远程地对空导弹上得到广泛的应用。电视指令制导是利用弹上电视摄像机获取目标信息,由制导站产生指令控制导弹飞向目标的制导。
2.波束制导
波束制导又称驾束制导,是由制导站发射波束照射目标,弹上导引装置控制导弹沿波束中心飞向目标的制导。主要用于地对空、舰对空、空对空和空对地导弹攻击活动目标的武器系统。
(三)寻的制导
寻的制导是导弹自己寻找、跟踪并击毁目标的制导。它利用弹上设备接收目标辐射或反射的能量,如电磁波、红外线、激光、声波等,自动跟踪并导引控制武器飞向目标。寻的制导的主要特点是导引精度不受导弹飞行距离的影响,但制导距离较近,且易受敌方干扰。常用于短程导弹的制导及中远程导弹的末制导,适合打击高机动的运动目标。
寻的制导按接收的能量来源不同分为主动寻的制导、被动寻的制导和半主动寻的制导三种基本类型。
1.主动寻的制导
主动寻的制导是利用弹上装置向目标发射某种能量,并接收目标反射回来的这种能量,形成导引信号,控制导弹飞向目标的制导方式。主动寻的制导的导弹,在锁定目标之后便自动地、完全独立地去攻击目标,具有载机“发射后不用管”的优点,能从任何角度攻击目标,命中精度高。但制导作用距离受到弹上发射机功率的限制,弹上装置复杂。
2.被动寻的制导
被动寻的制导是弹上导引装置接收目标辐射的能量(如雷达波、声波和红外线等),形成导引信号,控制导弹飞向目标的制导。如红外制导的空空导弹,被动寻的制导也具有“发射后不用管”的能力和全向攻击能力,但需要依靠目标辐射能量才能工作。
3.半主动寻的制导
半主动寻的制导是利用制导站向目标发射能量,弹上设备接收目标反射回来的能量,形成导引信号,控制导弹飞向目标的制导。半主动寻的制导的照射能源不在导弹上,弹上设备简单。缺点是需弹外照射设备连续不断地工作。
(四)复合制导
复合制导是在一种武器中采用两种或两种以上制导方式组合而成的制导技术。先进的精确制导武器系统往往采用复合制导技术。
采用复合制导是未来导弹制导系统的发展趋势。它的优点是:可有效地发挥各种传感器的优势;提高精度,减小误差;保持系统的可靠性;抗干扰能力强;降低成本;提高武器系统的快速反应能力等。
二、精确制导技术在军事上的应用
精确制导技术广泛应用于导弹和制导炸弹、炮弹、鱼雷、地雷等武器系统中。其中,导弹是精确制导武器中研制最早、发展最快、种类最多、生产和装备使用数量最大的一类,约占精确制导武器总数的90%以上。
(一)导弹的组成与分类
1.导弹的组成
导弹是依靠自身动力装置推进,由制导系统导引和控制,将战斗部导向目标的武器。导弹通常由战斗部(弹头)、动力装置(推进系统)、制导系统和弹体四大部分组成。
(1)战斗部。战斗部也就是弹头主要是用来摧毁和杀伤目标的专用装置。战斗部对目标的破坏机理有物理(机械)破坏效应、化学毁伤效应、光辐射杀伤效应、放射性杀伤效应以及其他毁伤效应(如细菌、微生物等)。根据装填物质及使用目的的不同可分为常规战斗部、核战斗部和特种战斗部。
常规战斗部装填普通高能炸药,依据对目标的破坏方式不同,它主要分为杀伤弹头、爆破弹头、燃烧弹头、聚能破甲弹头和子母弹头等。常规战斗部装一般用于战术导弹。
核战斗部装填裂变物质(原子弹)、聚变物质(氢弹)或强辐射低当量聚变物质(中子弹)。TNT当量可以从几千吨到千万吨级。核战斗部通常用于战略导弹。
特种战斗部装填化学战剂(毒剂)、生物战剂(细菌、病毒、遗传工程武器)、光电无源干扰物质(箔条、红外烟幕剂和消光剂等)、燃烧剂以及激光和X射线弹头等。有的战略导弹能释放多个弹头。一枚导弹携带两颗以上的弹头称为多弹头,主要有集束式、分导式和全导式多弹头等。
(2)动力装置。为导弹飞行提供动力的系统是动力装置。发动机是动力装置的关键设备。导弹使用的发动机都是根据喷气推进原理工作的,分为火箭喷气发动机和空气喷气发动机两大类。火箭喷气发动机自带燃烧剂和氧化剂,不需要外界空气助燃,可在大气层外工作,不受导弹飞行高度的限制,主要有液体火箭发动机和固体火箭发动机。空气喷气发动机自带燃烧剂,需要空气中的氧气助燃,只能在大气层内工作,常用的有涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机和冲压式喷气发动机。
(3)制导系统。制导是按选定的规律对精确制导武器进行导引和控制,调整其运动轨迹,直至命中目标。各种制导方式已如前文所述。
(4)弹体。导弹的弹体是把战斗部、动力装置、制导系统和弹翼、舵面连接在一起,构成一个结构紧凑、具有良好的空气动力外形的整体。弹体所用的材料要求具有强度高、重量轻、耐高温等性能。
2.导弹的分类
导弹的种类很多,名称各异,可以从多种角度分类。
(1)按射程分类,可分为近程导弹、中程导弹、远程导弹和洲际导弹。
近程导弹:射程在1000千米以内;中程导弹:射程在1000~3000千米;远程导弹:射程在3000~8000千米;洲际导弹:射程在8000千米以上。
(2)按发射点和目标位置分类,可分为四类。
从地面发射的导弹有地地导弹、地空导弹、地舰(潜)导弹。
从空中发射的导弹有空地导弹、空空导弹、空舰(潜)导弹。
从水面发射的导弹有舰地导弹、舰空导弹、舰舰(潜)导弹。
从水下发射的导弹有潜地导弹、潜空导弹、潜舰导弹、潜潜导弹。
(3)按作战使命分类,可分为战略导弹和战术导弹。它们都有进攻和防御两种使命。
战略导弹——用于遂行战略任务,由国家最高统帅部掌握使用,用于摧毁敌方纵深目标和反击来袭的战略导弹。
战术导弹——用于遂行战役战术任务,由战场指挥员掌握使用,用于袭击敌方兵力集结地,摧毁敌方飞机、军舰、坦克和雷达目标等。
(4)按飞行弹道分类,可分为弹道式导弹和飞航式导弹两类。
弹道式导弹由火箭发动机推送到一定高度后,发动机自行关闭,导弹在空气阻力和地心引力作用下,依靠惯性,沿弹道曲线(抛物线)飞向目标。弹道导弹具有飞行距离远、飞行速度快等特点,故射程较远的导弹大多是弹道式导弹。
飞航式导弹也称巡航式导弹。飞航式导弹靠发动机的推力和导弹的弹翼气动升力在大气层内飞向目标。其最大优越性是能超低空飞行,突防能力强。
(5)按攻击目标分类。按攻击目标分类的导弹如反坦克导弹、反舰导弹、反潜导弹、防空导弹、反辐射导弹等。
(二)精确制导弹药的分类与应用
1.精确制导弹药的分类
精确制导弹药可分为末制导弹药和末敏弹药两类。前者主要有制导炸弹、制导炮弹、制导雷等;后者主要是一些反装甲子弹药。精确制导弹药与导弹的区别在于自身没有动力装置。
制导炮弹、制导炸弹等末制导弹药武器系统通常由弹头、弹体、弹上制导系统、弹上电源等构成,一般无动力系统,但少数装有大射程的助推器。如美国研制的XM782型X—ROD火箭增程末制导贫铀穿甲弹,在其弹上传感器探测到目标后,弹上火箭助推器立即点火使炮弹加速,同时利用传感器修正弹道使之准确命中目标。这种炮弹最大有效射程在10千米,不带助推器的炮弹射程仅为2.2千米。末敏子母弹药也无动力系统,但都装有子弹药抛撒器。
2.精确制导弹药的应用
(1)制导雷。制导雷是在普通地雷、水雷上加装制导系统即成为制导雷。制导雷是一种把自毁破片技术、遥感技术和微处理技术结合在一起的新型雷。其基本原理是根据目标产生的物理场(如坦克、舰船等自身产生的声音、震动、热辐射、磁场等)来启动雷体战斗部使之爆炸。它使地(水)雷由一种完全被动的防御性武器变成能主动攻击目标的新型火力。一般将制导雷分为三类:第一类是反坦克、反装甲车辆和直升机的制导地雷;第二类是执行反潜、反舰任务的制导水雷;第三类是执行反卫星的太空雷。
(2)制导炸(航)弹。制导炸弹是在普通炸弹的基础上,加装制导装置后即为制导炸弹。它没有动力装置,是由飞机投掷时给予的势能和初速滑翔飞行,在制导系统的作用下,自动修正偏差,控制导弹准确命中目标。制导炸弹是对地面目标实施精确打击的重要武器。
(3)制导炮弹。制导炮弹是由地面火炮发射,弹丸带有制导装置的炮弹的总称。打击对象主要是远距离的坦克、装甲车和舰艇等点状目标。目前,炮射制导炮弹主要有激光制导炮弹、毫米波制导炮弹和红外寻的制导炮弹等。
三、精确制导武器的作战特点
精确制导武器与传统武器相比,主要特点表现在以下几个方面:
(1)命中精度高。“一打就中”,一枚导弹就能摧毁一个目标已不再是神话。不论是导弹还是精确制导弹药,不论是战术导弹还是战略导弹,都有很高的命中精度。
(2)作战效能高、效费比高。精确制导武器的效能是用精度、威力、射程、效费比、可靠性、全天候作战能力等主要战术技术性能指标来衡量的。虽然单发(枚)武器成本较高,但由于其具有较高的直接命中率、威力大、可靠性好,使用后加快了战争进程,因而作战效能好。就效费比而言,常规武器也是无法与之相比的。
(3)自动化程度高。随着电子技术的发展,高性能的毫米波制导系统、红外探测器以及计算机的采用,精确制导武器能够完全依靠弹上的制导系统自主地捕捉、跟踪和击中目标,不需要人工或其他辅助设备进行干预,具有“发射后不用管”的自主制导能力。
此外,精确制导武器还具有较高的机动能力和较强的全天候作战能力,以及射程远、速度快、打击威力大等特点。
第三节航天技术
航天技术又称空间技术,是一项探索、开发和利用太空以及地球以外天体的综合性工程技术。航天技术在军事领域里主要是用以完成军事侦察、通信、预警、监测、导航、定位、测绘和气象测报等各种军事航天任务。
一、航天技术的组成
航天技术主要包括运载火箭技术、航天器技术和航天测控技术。
(一)运载火箭技术
1.运载火箭的组成
运载火箭是由多级火箭组成的航天运载工具。运载火箭主要由动力系统、控制系统、箭体组成。
运载火箭所用的动力装置是火箭喷气发动机。按使用的燃料不同,分为固体燃料火箭发动机和液体燃料火箭发动机。
控制和无线电测量系统的作用是接收来自测控网和内部系统的修正信号,控制火箭的飞行姿态,使火箭稳定地飞行,适时控制多级火箭点火和实现航天器与火箭的分离。
箭体由航天器舱、仪器舱、推进剂舱、动力装置舱等组成。箭体必须具有良好的空气动力外形,具有高质量的内部空间,采用具有足够强度的结构和材料。
2.各国的运载火箭
前苏联于1957年10月4日,用由洲际导弹改装的运载火箭“东方”号将世界上第一颗人造卫星送入近地轨道。尔后,在1965年前苏联研制出“质子”号大型运载火箭,随后,前苏联又在“质子”号运载火箭的基础上,发展出一种推力更大的“能源”号运载火箭,总起飞重量为2400吨,可将100吨载荷送入近地轨道,是目前世界上起飞质量和推力最大的火箭,曾将前苏联的“暴风雪”号航天飞机成功地送上天。此外,前苏联或俄罗斯的运载火箭还有“联盟”号、“闪电”号。