有效應(yīng)對多種類目標(biāo)的引戰(zhàn)配合技術(shù)途徑分析*

張斌

(北京電子工程總體研究所，北京　100854)

?

有效應(yīng)對多種類目標(biāo)的引戰(zhàn)配合技術(shù)途徑分析*

張斌

(北京電子工程總體研究所，北京100854)

摘要：防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)為有效攔截多種類目標(biāo)，對引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)提出了很高要求。一是需要充分提高引信對目標(biāo)的可靠探測能力，增強(qiáng)戰(zhàn)斗部的毀傷能力，在制導(dǎo)引信一體化設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)突破；二是要求依據(jù)目標(biāo)近場散射特性及易損特性的特點(diǎn)，對相關(guān)分系統(tǒng)提出設(shè)計(jì)要求。兩方面協(xié)同努力才能保證從系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的最佳毀傷效果。

關(guān)鍵詞：引戰(zhàn)配合；目標(biāo)散射特性；目標(biāo)毀傷特性；復(fù)雜交會(huì)條件

0引言

引信戰(zhàn)斗部配合技術(shù)的最終目的是保證武器系統(tǒng)對目標(biāo)實(shí)現(xiàn)最大程度的毀傷。隨著近年來各種飛機(jī)及攻擊性武器的快速發(fā)展，防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)對付的目標(biāo)種類越來越多，目標(biāo)的隱身特性及低易損性措施不斷增強(qiáng)，導(dǎo)彈與目標(biāo)的交會(huì)狀態(tài)十分復(fù)雜，并且可能存在一些十分不利于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)毀傷的交會(huì)條件。因此，為了圓滿完成防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)有效攔截并摧毀目標(biāo)的艱巨任務(wù)，必須密切跟蹤所需應(yīng)對典型目標(biāo)的相關(guān)特性，不斷探索防空導(dǎo)彈引信戰(zhàn)斗部系統(tǒng)的最新技術(shù)途徑，積極發(fā)展協(xié)同設(shè)計(jì)及多信息融合的設(shè)計(jì)理念，使防空導(dǎo)彈引戰(zhàn)配合技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越性發(fā)展[1-3]。

1多種類典型目標(biāo)近場散射特性及毀傷特性分析

1.1多種類典型目標(biāo)近場散射特性分析

對于引信戰(zhàn)斗部系統(tǒng)而言，在彈目遭遇末端能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)的可靠探測，是保證最終實(shí)現(xiàn)引戰(zhàn)配合效果的基礎(chǔ)。彈目遭遇末端的目標(biāo)探測與目標(biāo)的近場散射特性密切相關(guān)，目標(biāo)的近場散射特性又與目標(biāo)的幾何形體、材料特性及導(dǎo)彈與目標(biāo)的交會(huì)條件密切相關(guān)，因此需要針對不同類型的目標(biāo)，并結(jié)合具體的彈目交會(huì)條件，對目標(biāo)近場散射特性進(jìn)行分析。

目前，防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)所應(yīng)對的多種類目標(biāo)，從大類劃分可以分成飛機(jī)類目標(biāo)、導(dǎo)彈類目標(biāo)兩大類。飛機(jī)類目標(biāo)與導(dǎo)彈類目標(biāo)的幾何特性相差很大，幾何特性的差異必然造成其電磁散射特性的巨大差異，因此引信對飛機(jī)類目標(biāo)的啟動(dòng)特性要明顯不同于對導(dǎo)彈類目標(biāo)的啟動(dòng)特性。即使是同一類別的目標(biāo)，散射特性也有很大的不同，如隱身飛機(jī)與非隱身飛機(jī)存在明顯差異，臨近空間超高速飛行器與其他導(dǎo)彈類目標(biāo)相比也有其特殊性，因此需要從不同方面分析目標(biāo)的近場散射特性[4]。

1.1.1非隱身飛機(jī)類目標(biāo)與導(dǎo)彈類目標(biāo)近場散射特分析

非隱身飛機(jī)類目標(biāo)與導(dǎo)彈類目標(biāo)的近場散射特性無論是信號強(qiáng)度、信號持續(xù)時(shí)間、還是信號起伏特性，兩者都有明顯的差異，而引戰(zhàn)系統(tǒng)的工作特點(diǎn)是具有很強(qiáng)的“瞬時(shí)性”、“不可修正性”，對導(dǎo)彈類目標(biāo)常常需要在不足1 ms的時(shí)間內(nèi)完成目標(biāo)的探測及戰(zhàn)斗部的引爆，對飛機(jī)類目標(biāo)則需要在探測到目標(biāo)后經(jīng)過適當(dāng)?shù)难舆t引爆戰(zhàn)斗部以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的高效毀傷。因此，引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)首先對不同類別的目標(biāo)必須區(qū)別對待，才能實(shí)現(xiàn)引戰(zhàn)配合的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對有限質(zhì)量戰(zhàn)斗部的充分利用。

除了考慮不同類別目標(biāo)的差異外，還需要考慮交會(huì)條件對目標(biāo)近場散射特性的影響，特別是對于導(dǎo)彈類目標(biāo)，不同交會(huì)狀態(tài)對目標(biāo)回波特性的影響更為嚴(yán)重。圖1是典型大交會(huì)角條件下導(dǎo)彈與導(dǎo)彈類目標(biāo)的交會(huì)示意圖，可以看出，由于導(dǎo)彈類目標(biāo)一般可以看作桿狀物體考慮，因此超前脫靶方位引信天線探測視場相對于目標(biāo)照射角很小，目標(biāo)回波信號強(qiáng)度較弱且目標(biāo)穿越引信探測視場的時(shí)間短，不利于引信的啟動(dòng)，而滯后脫靶方位則明顯有利于引信對目標(biāo)的可靠啟動(dòng)。圖2是同一個(gè)導(dǎo)彈類目標(biāo)脫靶量2 m時(shí)在不同脫靶方位條件下回波信號強(qiáng)度的對比圖，可以看出對于導(dǎo)彈類目標(biāo)，交會(huì)條件的不同會(huì)對目標(biāo)探測產(chǎn)生較大的差異，并且由于導(dǎo)彈類目標(biāo)幾何尺寸小、飛行速度快，對引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)精度要求很高，因此必須準(zhǔn)確把握不同交會(huì)條件下的目標(biāo)散射特性，引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)中必須考慮交會(huì)條件因素的影響。

圖1　典型大交會(huì)角條件下彈目交會(huì)示意圖Fig.1　Encounter sketch map of typical big　　　 encounter angle condition

圖2　某典型導(dǎo)彈類目標(biāo)不同脫靶方位時(shí)回波信號對比圖Fig.2　Contrast of scattering characteristics for one　　　missile target in different miss azimuths

1.1.2隱身飛機(jī)目標(biāo)近場散射特性分析

隨著隱身飛機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，隱身飛機(jī)的近場散射特性也越來越引起人們的關(guān)注，以F-22戰(zhàn)斗機(jī)為代表的第4代戰(zhàn)斗機(jī)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中大量使用了復(fù)合材料，同時(shí)使用大量的特種吸波材料和在關(guān)鍵部位涂以吸波涂層，并對外形進(jìn)行精心的隱身幾何設(shè)計(jì)和應(yīng)用熱屏蔽技術(shù)，使第4代飛機(jī)具有很好的雷達(dá)、紅外探測隱身特性。

F-22戰(zhàn)斗機(jī)表面的關(guān)鍵部位，如機(jī)翼前緣、垂尾、進(jìn)氣道唇口及其管道、天線艙內(nèi)腔等都涂以吸波材料，駕駛艙覆蓋金屬薄膜，以減小雷達(dá)信號反射強(qiáng)度。涂層厚度因部位而異，一般為0.5～2.5 mm，某典型部位可使3 cm波長的反射信號減少15～20 dB。由于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料能顯著減小機(jī)翼變形，因而可減小飛機(jī)作機(jī)動(dòng)動(dòng)作時(shí)的雷達(dá)反射截面積(radio cross section,RCS)。武器內(nèi)置或保形外掛、傾斜配置雙垂尾，都是一些降低可探測性的有效措施。研究表明，與常規(guī)進(jìn)氣道相比較，采用機(jī)翼遮擋的雙斜切進(jìn)氣口和s形管道可使RCS減少50%左右;采用吸波材料和吸波涂層更可以顯著減少RCS。第4代戰(zhàn)斗機(jī)通過選擇特殊外形降低RCS值。例如，機(jī)頭采用棱邊，使照射的雷達(dá)波大部分向其他方向散射;利用彎曲的進(jìn)氣道，使雷達(dá)波經(jīng)過多次反射而照射不到發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片；飛機(jī)上的反射邊緣、機(jī)翼、尾翼、進(jìn)氣口及各種艙門的邊緣都設(shè)計(jì)為平行于前緣2個(gè)方向，使反射雷達(dá)信號的方向數(shù)減到最少等。

以上隱身飛機(jī)所采取的隱身措施，將隱身重點(diǎn)多放在鼻錐方向±45°范圍內(nèi)，主要是防前下方雷達(dá)的探測,而其上部對雷達(dá)波的反射要強(qiáng)得多。對于引信戰(zhàn)斗部系統(tǒng)，更需要考慮的是目標(biāo)的近場散射特性。引信在彈目遭遇段對目標(biāo)的探測主要是側(cè)向探測，并且360°范圍的脫靶方位使得引信從不同的方位角度照射目標(biāo)，大部分交會(huì)狀態(tài)應(yīng)當(dāng)已經(jīng)避開了鼻錐方向±45°的范圍?？梢哉J(rèn)為隱身飛機(jī)采取的隱身措施對引信的影響不如對雷達(dá)的影響嚴(yán)重，但隱身飛機(jī)采取的隱身措施也造成了其近場散射特性對照射角度敏感且起伏劇烈，因此必須重點(diǎn)考慮多種交會(huì)狀態(tài)下目標(biāo)近場散射特性的差異。如果不同交會(huì)狀態(tài)下目標(biāo)近場散射差異很大，會(huì)造成引信對目標(biāo)的啟動(dòng)特性差異很大，在引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)中則必須考慮不同交會(huì)狀態(tài)帶來的影響[5-6]。

因此，對于隱身飛機(jī)，從引信戰(zhàn)斗部系統(tǒng)的角度考慮，引信天線探測視場對目標(biāo)的照射傾角不宜過小，并且應(yīng)當(dāng)盡可能使導(dǎo)彈從有利于引信啟動(dòng)的脫靶方位脫靶，才能有效提高引信對目標(biāo)啟動(dòng)的可靠性，減少啟動(dòng)點(diǎn)的散布。

1.1.3臨近空間目標(biāo)近場探測技術(shù)初探

超高速飛行的臨近空間目標(biāo)，飛行速度快，幾何尺寸小，導(dǎo)彈與目標(biāo)交會(huì)時(shí)的相對速度可以達(dá)到3 000～8 000 m/s的覆蓋范圍。高速目標(biāo)與稀薄大氣的相互作用，還將產(chǎn)生高溫尾跡和等離子鞘套等復(fù)雜光電現(xiàn)象，目標(biāo)與環(huán)境特性復(fù)雜。因此，目標(biāo)的精確探測及高效毀傷都具有很大的難度。

由于導(dǎo)彈與目標(biāo)交會(huì)時(shí)的相對速度很高，目標(biāo)長度不超過5 m，目標(biāo)外形與以往導(dǎo)彈類目標(biāo)也存在明顯的差異。如果采用傳統(tǒng)的引信近距離探測、延遲時(shí)間調(diào)整或頻率定角啟動(dòng)的引戰(zhàn)配合方式，對引戰(zhàn)配合的設(shè)計(jì)精度要求極高，引信作用距離需要大幅度提高，依靠現(xiàn)有的技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)。因此，采取的技術(shù)途徑一般是采用殺傷增強(qiáng)裝置作為毀傷裝置，采用具備較遠(yuǎn)距離精確測距、測速功能的激光測距裝置或太赫茲頻段的微波導(dǎo)引頭控制起爆點(diǎn)，通過在彈目遭遇時(shí)形成覆蓋一定范圍的慢速拋撒的破片幕實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的毀傷。這種情況下，目標(biāo)散射特性的研究不完全是傳統(tǒng)的近場體目標(biāo)特性，但又與雷達(dá)、導(dǎo)引頭的遠(yuǎn)場不同(數(shù)km以上距離)，同時(shí)還要考慮高溫尾跡和等離子鞘套等因素的影響，因此臨近空間狀態(tài)下引戰(zhàn)系統(tǒng)所面對的典型目標(biāo)散射特性研究是一個(gè)全新的課題，需要進(jìn)一步開展深入研究[7-8]。

1.2典型目標(biāo)毀傷特性分析

本文主要以F-22隱身飛機(jī)為例，分析目標(biāo)低易損性特性能力提高的途徑，從而明確防空導(dǎo)彈為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)毀傷需要進(jìn)一步采取的改進(jìn)措施。

F-22戰(zhàn)斗機(jī)為了追求高的生存能力，必然會(huì)進(jìn)行低易損性設(shè)計(jì)。通過目前得到的相關(guān)資料，F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機(jī)的低易損性設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1) 機(jī)體結(jié)構(gòu)

F-22的機(jī)體主結(jié)構(gòu)為多路承力結(jié)構(gòu)，單路失效不會(huì)發(fā)生致命影響，材料選擇上重點(diǎn)考慮了增強(qiáng)斷裂韌性，受到?jīng)_擊時(shí)不易發(fā)生斷裂。機(jī)翼設(shè)計(jì)采用鈦合金主梁，輔梁和蒙皮采用復(fù)合材料，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以使機(jī)翼被擊中后仍有相當(dāng)?shù)氖Ｓ鄰?qiáng)度。

(2) 燃油系統(tǒng)及周圍干艙

F-22的燃油系統(tǒng)由與機(jī)翼、機(jī)身成為一體的8個(gè)整體油箱和供油組件構(gòu)成。在不超過1個(gè)供油油箱失效的情況下，通過交叉供油可以實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常供油，因此可以保證1個(gè)供油油箱失效時(shí)飛機(jī)可以完成任務(wù)，2個(gè)失效時(shí)可以安全返航。機(jī)上裝有機(jī)載惰性氣體發(fā)生裝置，油箱內(nèi)油面上的空間被惰性氣體占據(jù)，使氧氣含量低于9%，即使油箱被擊中也不易引發(fā)油氣混合物爆炸。油管安裝在油箱內(nèi)部，以降低被擊中的概率。

(3) 飛控系統(tǒng)和附件系統(tǒng)

F-22的大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)和控制電子設(shè)備為雙余度和三余度設(shè)計(jì)，構(gòu)成模塊和傳感器在座艙周圍空間分布式布置。2臺發(fā)動(dòng)機(jī)分別帶動(dòng)1套附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)獨(dú)立的液壓和電力系統(tǒng)，而單獨(dú)1套液壓和電力系統(tǒng)即可控制飛機(jī)。

(4) 內(nèi)埋武器艙

F-22飛機(jī)在通常作戰(zhàn)模式下，其武器完全實(shí)現(xiàn)內(nèi)埋，內(nèi)埋武器艙內(nèi)的導(dǎo)彈具有高能固體燃料推進(jìn)劑和高爆戰(zhàn)斗部裝藥，一旦被引爆將對飛機(jī)造成災(zāi)難性的破壞。只能利用機(jī)身周圍結(jié)構(gòu)和武器艙門提供一定保護(hù)和盡可能降低火工品敏感性。

(5) 防火系統(tǒng)

F-22的油箱與相連的隔艙分開，油箱周圍的干艙有排風(fēng)手段，可防止油氣積聚達(dá)到可引爆的濃度。關(guān)鍵的可燃液體管路在通過可能起火的區(qū)域時(shí)采用鈦管或鋼管，并有屏蔽措施。發(fā)動(dòng)機(jī)和APU(auxiliary power unit)艙內(nèi)裝有光學(xué)火警探測系統(tǒng)，可探測到烴燃料燃燒產(chǎn)生的紫外線。發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)放氣管路處裝有過熱探測系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)艙與周圍隔艙之間的防火墻可承受1 093 ℃火焰達(dá)15 min，主起落架艙和后翼身連接艙內(nèi)裝有滅火裝置。

從以上F-22的低易損性設(shè)計(jì)可以看出，飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，多個(gè)分系統(tǒng)都采取了多余度設(shè)計(jì)，并且采取了多種防護(hù)措施。因此，如果要實(shí)現(xiàn)對此類目標(biāo)的有效毀傷，一是需要重點(diǎn)分析目標(biāo)的易損部位，使得引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)能夠保證戰(zhàn)斗部殺傷物質(zhì)命中易損部位的概率盡可能提高；二是盡可能增加戰(zhàn)斗部的毀傷威力，最終實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)毀傷效果的增強(qiáng)。

1.3交會(huì)條件對目標(biāo)毀傷特性的主要影響分析

目標(biāo)毀傷特性分析評估時(shí)，殺傷元素命中目標(biāo)的狀態(tài)是決定目標(biāo)毀傷效果的關(guān)鍵因素，其中殺傷元素與目標(biāo)的碰撞角是決定命中狀態(tài)關(guān)鍵因素，而碰撞角又是與彈目交會(huì)條件密切相關(guān)的。

殺傷元素產(chǎn)生洞穿、引爆等毀傷作用與碰撞角關(guān)系密切，在一定的破片速度條件下，碰撞角越小越有利于侵徹目標(biāo)。對于需要實(shí)現(xiàn)引爆毀傷效果的目標(biāo)，破片引爆速度極限更是與破片的碰撞傾角有很大的關(guān)系。圖3是殺傷元素相對于目標(biāo)的碰撞角示意圖及碰撞角與某種典型目標(biāo)引爆概率的關(guān)系曲線，碰撞角越小，實(shí)現(xiàn)引爆毀傷所需要的極限速度就越低。

根據(jù)以上分析，引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮彈目交會(huì)條件是否處于有利于目標(biāo)毀傷的狀態(tài)，否則即使是殺傷元素能夠命中目標(biāo)，也很難實(shí)現(xiàn)有效毀傷目標(biāo)。特別是如果碰撞角非常小，則發(fā)生跳彈現(xiàn)象的概率將大幅度提高，嚴(yán)重降低了對目標(biāo)的毀傷程度。

圖3　碰撞角定義及碰撞角與引爆概率關(guān)系示意圖Fig.3　Definition of impact angle and its relation to detonation probability

2適應(yīng)多種類典型目標(biāo)的引戰(zhàn)配合技術(shù)發(fā)展途徑

2.1多信息融合高精度引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)

多信息融合實(shí)現(xiàn)高精度引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)，是目前應(yīng)對多種類目標(biāo)的一種有效手段。

以采用側(cè)向窄波束探測無線電引信加雙聚焦束戰(zhàn)斗部的引戰(zhàn)系統(tǒng)為例，由于所對付的目標(biāo)既包括導(dǎo)彈類目標(biāo)又包括飛機(jī)類目標(biāo)，如果對于不同類型的目標(biāo)，引戰(zhàn)配合不進(jìn)行分類設(shè)計(jì)，引戰(zhàn)配合效率將明顯降低，戰(zhàn)斗部的雙聚焦束也不能得到充分利用，因此引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)明確提出根據(jù)目標(biāo)類別信息實(shí)現(xiàn)分類設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想。

由于導(dǎo)彈類目標(biāo)的幾何尺寸小，速度快，對于引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)而言還帶來2方面的不利因素：①引信啟動(dòng)后能夠保證戰(zhàn)斗部破片束擊中目標(biāo)的延遲時(shí)間允許范圍縮小，稱之為“延遲時(shí)間冗余范圍”減小(即引信啟動(dòng)后，戰(zhàn)斗部聚焦束命中目標(biāo)頭部所需延遲時(shí)間與命中目標(biāo)尾部所需延遲時(shí)間之差)；②在交會(huì)角大的交會(huì)條件下，2個(gè)極限脫靶方位，即“超前”與“滯后”2個(gè)脫靶方位上的“延遲時(shí)間冗余范圍”的重合區(qū)間很小，甚至沒有重合區(qū)間。相對速度越大，交會(huì)角越大，上述不利因素的影響就越明顯。這2方面不利因素要求引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)具有很高的設(shè)計(jì)精度。

根據(jù)上述難點(diǎn)和特點(diǎn)，為保證最大限度地利用戰(zhàn)斗部殺傷威力，引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)確定了以下設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

(1) 飛機(jī)類目標(biāo)與導(dǎo)彈類目標(biāo)分別進(jìn)行延遲時(shí)間優(yōu)化設(shè)計(jì)，對于系統(tǒng)無法識別的目標(biāo)，按導(dǎo)彈類目標(biāo)選擇延遲時(shí)間。

(2) 延遲時(shí)間優(yōu)化設(shè)計(jì)必須引入目標(biāo)類型及探測跟蹤制導(dǎo)系統(tǒng)可測量的彈目交會(huì)狀態(tài)相關(guān)信息，延遲時(shí)間的調(diào)整必須采用準(zhǔn)連續(xù)變化的方式，從而提高高速交會(huì)條件下的引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)精度。

圖4為戰(zhàn)斗部聚焦破片束命中部分典型目標(biāo)的效果示意圖?？梢钥闯?，由于引戰(zhàn)配合延遲時(shí)間設(shè)計(jì)可根據(jù)導(dǎo)彈與目標(biāo)的交會(huì)條件進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，目標(biāo)毀傷效果得到的幅度提高。即使是長度2～3 m的導(dǎo)彈類目標(biāo)，戰(zhàn)斗部雙聚焦束同時(shí)命中目標(biāo)的概率也很高，有效保證了對目標(biāo)的毀傷效果。

除了利用制導(dǎo)控制、雷達(dá)探測系統(tǒng)提供的相關(guān)彈目交會(huì)相關(guān)信息之外，隨著引信探測技術(shù)及數(shù)字化引信技術(shù)的不斷發(fā)展，引信自身也可以提供較為準(zhǔn)確的彈目距離信息、脫靶量信息及脫靶方位信息，更有利于在導(dǎo)彈與目標(biāo)的最后交會(huì)時(shí)刻準(zhǔn)確控制戰(zhàn)斗部的引爆時(shí)間，更好地做到引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性。

2.2相關(guān)分系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)對目標(biāo)的最佳毀傷效果

武器系統(tǒng)攔截目標(biāo)的最終目的是真正有效地摧毀目標(biāo)，因此除了引信戰(zhàn)斗部系統(tǒng)盡可能地提高自身的能力之外，相關(guān)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮引信戰(zhàn)斗部系統(tǒng)的需求。

圖4　幼畜空地導(dǎo)彈及哈姆反輻射導(dǎo)彈目標(biāo)命中示意圖Fig.4　AGM and HARM's statuses when hitting targets

制導(dǎo)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)是制導(dǎo)精度與目標(biāo)有效毀傷的綜合考慮，兩者兼顧才能達(dá)到武器系統(tǒng)有效攔截目標(biāo)的最終目的。在不能實(shí)現(xiàn)直接碰撞目標(biāo)的情況下，有些時(shí)候進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠脤?dǎo)引是有利于目標(biāo)毀傷的。如果在系統(tǒng)制導(dǎo)精度滿足戰(zhàn)斗部威力半徑的條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)彈以高概率落入有利于引信啟動(dòng)及目標(biāo)毀傷的脫靶方位區(qū)域，則能夠極大地提高對目標(biāo)的毀傷概率。

另一種通過制導(dǎo)控制系統(tǒng)改善引信戰(zhàn)斗部系統(tǒng)毀傷效能的途徑，是在彈道設(shè)計(jì)時(shí)就考慮在彈目遭遇時(shí)能夠提供良好的彈目遭遇狀態(tài)。例如，如果是采用高速破片殺爆戰(zhàn)斗部，希望彈目遭遇時(shí)交會(huì)角不要過大。但對于采用直接碰撞并配有殺傷增強(qiáng)裝置輔助殺傷的導(dǎo)彈，則希望交會(huì)角越接近90°越好，否則即使制導(dǎo)精度很高，也難以達(dá)到良好的毀傷效果。

2.3實(shí)現(xiàn)真正意義上的制導(dǎo)引信一體化設(shè)計(jì)

制導(dǎo)引信一體化的真正含義是導(dǎo)引頭完成制導(dǎo)任務(wù)后，在彈目遭遇的最后階段擔(dān)當(dāng)起引信的職責(zé)，成為一個(gè)真正的引信。而不是引信、導(dǎo)引頭設(shè)備各自存在，只有部分結(jié)構(gòu)或電源、信號處理部分共享。

從目前的技術(shù)發(fā)展趨勢看，相控陣微波導(dǎo)引頭可以是未來真正實(shí)現(xiàn)制導(dǎo)引信一體化的技術(shù)途徑。它可以在完成導(dǎo)引頭探測跟蹤目標(biāo)的任務(wù)之后，根據(jù)彈目交會(huì)條件，將無線電探測波束變換為具備一定傾角和照射范圍的側(cè)向窄波束探測視場或前向?qū)挷ㄊ綔y視場，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的近場探測，為引戰(zhàn)配合的實(shí)現(xiàn)提供硬件基礎(chǔ)。

另一種制導(dǎo)引信一體化模式是采用紅外導(dǎo)引頭情況下，與導(dǎo)引頭共伺服、共口徑復(fù)合設(shè)計(jì)激光探測裝置。這種模式非常適用于高速、超高速條件下，在彈目遭遇段有效實(shí)現(xiàn)測量導(dǎo)彈與目標(biāo)的相對速度及距離。

制導(dǎo)引信一體化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，不僅減少硬件設(shè)備空間，而且為引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)中的信息利用提供了更多條件。特別是在利用圖像識別技術(shù)有效判別目標(biāo)的要害部位方面，提供了一種很好的技術(shù)途徑，非常有利于提高目標(biāo)毀傷概率[9-10]。

2.4探索多體制、智能化毀傷模式的應(yīng)用

為了更好地提高引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)的有效性，大力發(fā)展多體制復(fù)合智能化的毀傷系統(tǒng)也是今后引戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要方向。例如，除了繼續(xù)完善定向戰(zhàn)斗部技術(shù)之外，瞄準(zhǔn)式戰(zhàn)斗部的研制也需要深入進(jìn)行。采用了智能化毀傷模式的戰(zhàn)斗部，引戰(zhàn)配合設(shè)計(jì)將不僅考慮提供戰(zhàn)斗部引爆的控制信息，而且要根據(jù)目標(biāo)要害部位、彈目交會(huì)條件等信息，向戰(zhàn)斗部提供智能化調(diào)整工作狀態(tài)的控制指令，實(shí)現(xiàn)針對不同目標(biāo)、不同交會(huì)條件，選擇最佳的毀傷模式[11-12]。

3結(jié)束語

為了在新的挑戰(zhàn)面前保持防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)對多種類目標(biāo)的攔截毀傷能力，引信戰(zhàn)斗部系統(tǒng)承擔(dān)著非常重要的責(zé)任。為此，引信戰(zhàn)斗部系統(tǒng)自身必須實(shí)現(xiàn)跨越式的發(fā)展。引信戰(zhàn)斗部配合技術(shù)要不斷探索最新發(fā)展思路，采用先進(jìn)的目標(biāo)探測和高效能毀傷技術(shù)，不斷與其他相關(guān)分系統(tǒng)密切配合、協(xié)同發(fā)展，通過提高與創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)對多種類目標(biāo)的致命毀傷。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳繼華，谷良賢，龔春林，等.目標(biāo)特性在導(dǎo)彈引戰(zhàn)配合仿真中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)仿真，2010，27(7)：43-47.

WU Ji-hua，GU Liang-xian，GONG Chun-lin，et al.Application of Target Characters in Missile Fuze-Warhead Coordination Simulation[J].Computer Simulation，2010，27(7)：43-47.

[2]樊會(huì)濤.第五代空空導(dǎo)彈的特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)[J].航空科學(xué)技術(shù)，2011(3)：1-5.

FAN Hui-tao.Characteristics and Key Technologies of the Fifth Generation of Air to Air Missiles[J].Aeronautical Science & Technology，2011(3)：1-5.

[3]傅常海.導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部對復(fù)雜目標(biāo)毀傷效能評估研究綜述[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2009，21(19)：5971-5976.

FU Chang-hai.Assess Damage Effectiveness for Warhead to Complex Targets[J].Journal of System Simulation，2009,21(19)：5971-5976.

[4]陳俊吉，李建周，郭陳江，等.復(fù)雜目標(biāo)的近場RCS估算[J].計(jì)算機(jī)仿真，2009，26(2):39-40.

CHEN Jun-ji，LI Jian-zhou，GUO Chen-jiang，et al.Prediction of Near-Field RCS of Complex Targets[J].Computer Simulation，2009,26(2):39-40.

[5]張京國，梁曉庚，吳萬芳. 一種隱身目標(biāo)電磁散射特性的計(jì)算方法[J].電光與控制，2008,15(9):1-5.

ZHANG Jing-guo，LIANG Xiao-geng，WU Wan-fang.A Method for EM Scattering Feature Calculation of Stealth Target[J].Electronics Optics & Control，2008,15(9):1-5.

[6]寧超，張向陽，肖志河.隱身飛機(jī)散射特性綜合分析研究[J].制導(dǎo)與引信，2009,30(2):34-38.

NING Chao，ZHANG Xiang-yang，XIAO Zhi-he.Comprehensive Research Study on Scattering Characteristics of Stealth Aircraft[J].Guidance & Fuze，2009,30(2):34-38.

[7]高寵.激光引信的目標(biāo)回波特征仿真[J].航空兵器，2009(5):59-61.

GAO Chong.Characteristics of Laser Beam Scattering from an Object for Laser Fuse[J].Aero Weaponry，2009(5):59-61.

[8]呂華，姚宏寶，陳平. 大視場激光引信目標(biāo)識別方法研究[J].紅外與激光工程，2005,34(4):427-429.

Lü Hua，YAO Hong-bao，CHEN Ping.Target Identifying of Large Visual Angle to the Laser Fuse[J].Infrared and Laser Engineering，2005,34(4):427-429.

[9]劉斌，樊養(yǎng)余.制導(dǎo)引信一體化技術(shù)及其典型應(yīng)用[J].航空兵器，2006(3):33-36.

LIU Bin，F(xiàn)AN Yang-yu.GIF Technology and Its Typical Application[J].Aero Weaponry，2006 (3):33-36.

[10]楊若愚，涂建平，梁謙.一種新型探測技術(shù)在空空導(dǎo)彈近炸引信領(lǐng)域的應(yīng)用探究[J].航空兵器，2013(3):44-47,51.

YANG Ruo-yu，TU Jian-ping，LIANG Qian.Research of a Novel Detecting Technology Applied on the Air-to-Air Missile Proximity Fuze[J].Aero Weaponry，2013(3):44-47,51.

[11]趙晨皓，韓朝超，黃樹彩.引戰(zhàn)配合對反導(dǎo)導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能的影響[J].電光與控制，2010,17(12):5-7,38.

ZHAO Chen-hao，HAN Zhao-chao, HUANG Shu-cai，Effect of Fuze-Warhead Coordination on Operational Efficiency of ATBM Missile[J].Electronics Optics & Control，2010,17(12):5-7,38.

[12]陳辛，掌亞軍.大攻角交會(huì)條件下引戰(zhàn)配合分析[J].航空兵器，2010(1):7-11.

CHEN Xin，ZHANG Ya-jun.Warhead-Fuze Matching Analysis in Conditions of High Attack Angle Encounter，Aero Weaponry，2010(1):7-11.

Analysis of Fuze-Warhead Coordination Technology for Effectively Damaging Multi-Targets

ZHANG Bin

(Beijing Institute of Electronic System Engineering, Beijing 100854, China)

Abstract:In order to intercept multi-targets effectively, more strict requirements are proposed for fuze-warhead coordination design of air defense missile weapon system. For one thing, the reliable detection capability of fuze has to be sufficiently improved, the damage capability of warhead has to be enhanced, and the guidance integrated fuze design has to be innovated. For another, the design requirements of related subsystems have to be proposed according to target near-field scattering characteristics and vulnerability. Only by the collaborative effort of two sides, the optimum damage effect at the system level can be guaranteed.

Key words:fuze-warhead coordination; target scattering characteristic; target damage characteristic；complex encounter condition

中圖分類號：E844；TJ761.1+3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-086X(2015)-01-0039-07

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2015.01.007

通信地址：100854北京142信箱30分箱

作者簡介：張斌(1968-)，女，北京人。研究員，碩士，主要從事引信戰(zhàn)斗部總體設(shè)計(jì)及引戰(zhàn)配合優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。

基金項(xiàng)目：有

收稿日期：2014-03-01；
修回日期：2014-07-31