直升機(jī)主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)研究

摘 要： 直升機(jī)低空作戰(zhàn)時(shí)易受各類地空/空空武器的攻擊， 針對(duì)近距發(fā)射的RPG和抗干擾能力越來越強(qiáng)的導(dǎo)彈， 在傳統(tǒng)的紅外誘餌彈、 激光定向干擾等“軟殺傷”手段之外， 亟需具備“硬殺傷”能力的主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)。 為了研究直升機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)， 對(duì)國(guó)外直升機(jī)主動(dòng)攔截系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)進(jìn)行了分析， 在此基礎(chǔ)上， 針對(duì)直升機(jī)主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)研制過程中所需解決的來襲威脅實(shí)時(shí)探測(cè)告警技術(shù)、 高精度攔截火力控制技術(shù)、 精準(zhǔn)控制、 快速響應(yīng)的攔截彈藥設(shè)計(jì)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞： 主動(dòng)攔截； 威脅告警； 攔截火控； 微型彈藥

中圖分類號(hào)： TJ760

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

文章編號(hào)： 1673-5048（2024）05-0019-06

DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2024.0142

0 引 言

直升機(jī)憑借著低空、 超低空的優(yōu)勢(shì)， 以空中猛烈的火力、 對(duì)裝甲目標(biāo)發(fā)起隱蔽攻擊的優(yōu)點(diǎn)， 在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上起到日益突出的作用。 但是， 由于直升機(jī)飛行高度低、 飛行速度慢、 防護(hù)裝甲能力弱、 紅外和雷達(dá)特征明顯， 在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下， 極易遭受各類地面防空兵器和近距空空導(dǎo)彈的攻擊， 其中便攜式防空導(dǎo)彈、 空空導(dǎo)彈和火箭助推榴彈（RPG）是直升機(jī)面臨的主要威脅。 采用紅外誘餌彈等“軟殺傷”手段， 雖然可在一定程度上降低載機(jī)被擊落的風(fēng)險(xiǎn)， 但隨著紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈抗干擾能力越來越強(qiáng)， 來襲導(dǎo)彈突破軟殺傷防御的概率大幅增加， 同時(shí)， “軟殺傷”對(duì)于RPG等威脅是完全無效的。 因此， 研發(fā)能夠?qū)硪u威脅進(jìn)行硬殺傷的主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)， 進(jìn)而形成軟硬殺傷結(jié)合的防御體系， 對(duì)于提升直升機(jī)在復(fù)雜對(duì)抗戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的作戰(zhàn)生存概率具有十分重要的意義。

1 直升機(jī)主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)最先應(yīng)用于坦克等裝甲車平臺(tái)［1］。 該系統(tǒng)通過在坦克上加裝特定的傳感器、 武器等， 使用攔截彈等“硬殺傷”方式對(duì)來襲威脅進(jìn)行攔截、 摧毀， 有效提升坦克平臺(tái)的生存能力。 目前， 該系統(tǒng)在坦克等裝甲車平臺(tái)上的應(yīng)用已較為成熟， 具有代表性的坦克主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)包括俄羅斯的“競(jìng)技場(chǎng)”（見圖1）， 美國(guó)的“ IAAPS”“戰(zhàn)利品”“獎(jiǎng)杯”（Trophy）系統(tǒng)等。

收稿日期： 2024-08-19

作者簡(jiǎn)介： 魏靖彪（1974-）， 男， 河北保定人， 正高級(jí)工程師。

*通信作者： 孫毓凱（1977-） ， 男， 黑龍江哈爾濱人， 工程師。

與機(jī)載主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)相比， 坦克主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)對(duì)攔截距離、 探測(cè)精度等的要求都更低， 因此， 坦克主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)路線無法直接應(yīng)用于機(jī)載場(chǎng)景。 基于以上原因， 美國(guó)、 以色列等國(guó)家近些年來相繼開始了機(jī)載主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)的研制工作， 并在直升機(jī)等平臺(tái)上對(duì)主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)的有效性和可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。 較具代表性的直升機(jī)主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)包括“Flicker”、 直升機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（HAPS）、 智能末端防御管理系統(tǒng)（Smart D2）等。

2011年9月， 以色列拉斐爾公司研發(fā)的直升機(jī)主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)“Flicker”進(jìn)行了首次實(shí)彈測(cè)試， 如圖2所示。 “Flicker”系統(tǒng)可對(duì)來襲的RPG和便攜式防空導(dǎo)彈進(jìn)行攔截毀傷， 從而保護(hù)直升機(jī)免遭其攻擊。 該系統(tǒng)通過聲學(xué)、 光學(xué)以及雷達(dá)傳感器迅速識(shí)別來襲威脅， 探測(cè)到目標(biāo)后， 直升機(jī)可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行高精度瞄準(zhǔn)， 并通過新型武器發(fā)射器發(fā)射攔截彈， 在距直升機(jī)盡可能遠(yuǎn)的位置上命中并摧毀目標(biāo)。 “Flicker”在測(cè)試中表現(xiàn)良好， 可準(zhǔn)確識(shí)別來襲的RPG并發(fā)射攔截彈， 攔截彈精準(zhǔn)命中目標(biāo)并使其完全失效。

2015年， 美國(guó)Orbital ATK公司展示了第一款可裝備于直升機(jī)上的主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)（HAPS）， 如圖3所示。 HAPS系統(tǒng)可用來攔截RPG和單兵便攜式防空導(dǎo)彈， 該系統(tǒng)可識(shí)別來襲威脅， 發(fā)射攔截彈并對(duì)攔截彈進(jìn)行制導(dǎo)， 引導(dǎo)攔截彈到達(dá)攔截點(diǎn)， 然后引爆戰(zhàn)斗部毀傷來襲威脅。 該過程耗費(fèi)時(shí)間不超過1 s， 并且爆炸點(diǎn)距離直升機(jī)有足夠的安全距離， 可保證直升機(jī)不會(huì)受到RPG和導(dǎo)彈破片的傷害。

近幾年， BAE公司針對(duì)直升機(jī)主動(dòng)攔截開展了一系列相關(guān)技術(shù)的研究， 包括三維先進(jìn)告警系統(tǒng)（3D AWS）、 智能末端防御管理系統(tǒng)（Smart D2）、 任務(wù)生存力系統(tǒng)（Mission Survivability）。 其中， “Smart D2”系統(tǒng)能夠?qū)硪u威脅進(jìn)行評(píng)估和排序， 并基于威脅評(píng)估結(jié)果生成相應(yīng)的防御策略， 能夠?qū)φT餌彈、 攔截彈等進(jìn)行統(tǒng)一管理， 從而有效識(shí)別和防御戰(zhàn)場(chǎng)來襲威脅。 “Smart D2”系統(tǒng)組成如圖4所示。

綜合來看， 直升機(jī)防御系統(tǒng)朝著智能化、 綜合化、 層次化方向發(fā)展， 主要技術(shù)趨勢(shì)表現(xiàn)在以下幾方面：

（1） 導(dǎo)彈告警方式由紫外導(dǎo)彈告警向紅外/激光告警綜合、 由單一被動(dòng)告警向主被動(dòng)復(fù)合告警方向發(fā)展；

（2） 工作方式從分散的人工操作對(duì)抗向智能化多手段協(xié)同對(duì)抗方向發(fā)展；

（3） 能與直升機(jī)上已有防御資源融合， 對(duì)抗手段從釋放各類干擾的軟對(duì)抗向軟硬殺傷一體化多層次防護(hù)方向發(fā)展；

（4） 使用具有制導(dǎo)能力的攔截彈藥， 可快速精準(zhǔn)響應(yīng)制導(dǎo)指令， 對(duì)目標(biāo)進(jìn)行破片殺傷， 且彈藥具有小型化、 低成本的特點(diǎn)。

除直升機(jī)主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)之外， 美國(guó)和歐洲在大型飛機(jī)、 戰(zhàn)斗機(jī)平臺(tái)上， 也開展了主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)的探索研究［2］。 2019年， 美國(guó)研發(fā)了先進(jìn)精確殺傷武器系統(tǒng)（APKWS）。 同年， 歐洲的多家公司聯(lián)合展示了HK-DAS系統(tǒng)， 該系統(tǒng)擬裝備于未來的“暴風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)。 此外， 美國(guó)還開展了“游隼”空空導(dǎo)彈（Peregrine）、 “微型自衛(wèi)彈藥”（MSDM）、 “小型先進(jìn)能力導(dǎo)彈”（SACM）等微型彈藥的研究， 以期通過低成本的小型/微型彈藥實(shí)現(xiàn)對(duì)來襲威脅的攔截摧毀。 但總的來說， 相關(guān)研究的進(jìn)度和成熟度明顯落后于直升機(jī)主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展。

2 直升機(jī)主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 來襲威脅實(shí)時(shí)探測(cè)告警技術(shù)

對(duì)來襲威脅的探測(cè)告警是實(shí)現(xiàn)直升機(jī)主動(dòng)攔截的前提。 直升機(jī)面臨的典型威脅包括RPG、 紅外彈等， 此類威脅多由地面人員、 防空設(shè)施或者低空飛行的直升機(jī)、 無人機(jī)等發(fā)射， 全程近地飛行。 直升機(jī)在下視條件下， 對(duì)威脅發(fā)現(xiàn)十分困難， 且受地面雜波的影響， 容易出現(xiàn)虛警。 為解決以上問題， 需要從告警體制選擇和威脅檢出算法等方面進(jìn)行突破。

目前， 機(jī)載威脅探測(cè)告警主要包括被動(dòng)紫外、 被動(dòng)紅外、 脈沖多普勒雷達(dá)主動(dòng)探測(cè)， 以及被動(dòng)紅外與主動(dòng)雷達(dá)結(jié)合的復(fù)合探測(cè)等多種方式。

其中， 被動(dòng)紫外體制利用導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)輻射的日盲紫外信號(hào)進(jìn)行探測(cè)， 由于導(dǎo)彈/RPG紫外波段輻射強(qiáng)度相對(duì)較弱， 且該波段大氣透過率低， 導(dǎo)致紫外告警距離近， 通常小于4 km， 無法覆蓋典型防空導(dǎo)彈的射程。 紫外告警雖然避開了太陽(yáng)輻射的干擾， 具有名義上的低虛警率， 在簡(jiǎn)單戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下有優(yōu)勢(shì)， 但在城市和復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)背景下， 由于高溫目標(biāo)的影響， 造成紫外告警虛警率較高。

被動(dòng)紅外體制利用導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)輻射的紅外輻射信號(hào)進(jìn)行探測(cè)， 探測(cè)距離遠(yuǎn)， 通常大于6 km； 可以利用導(dǎo)彈/RPG尾焰的光譜特性、 導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)特征等剔除虛警， 實(shí)現(xiàn)較低的虛警率。 與被動(dòng)紫外一樣， 被動(dòng)紅外也無法獲得目標(biāo)的三維態(tài)勢(shì)。

脈沖多普勒雷達(dá)體制利用來襲導(dǎo)彈/RPG的速度多普勒效應(yīng)進(jìn)行探測(cè)， 具有極低的探測(cè)虛警率； 但是存在主動(dòng)輻射電磁波， 易暴露載機(jī)目標(biāo)， 以及連續(xù)探測(cè)功耗大、 發(fā)熱量大、 大視場(chǎng)范圍搜索無法滿足實(shí)時(shí)性要求等問題。

主被動(dòng)復(fù)合探測(cè)體制通常采用被動(dòng)紅外與脈沖多普勒雷達(dá)結(jié)合的復(fù)合探測(cè)體制， 能夠同時(shí)兼顧紅外遠(yuǎn)距離和雷達(dá)高精度跟蹤定位的特點(diǎn)， 具有紅外/雷達(dá)引導(dǎo)確認(rèn)模式下的極低虛警率和對(duì)近處威脅的快速反應(yīng)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)， 是未來實(shí)時(shí)探測(cè)技術(shù)發(fā)展的主要方向。

而在威脅檢出的算法方面， 紅外弱小目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈/RPG檢出的有效技術(shù)， 但面對(duì)復(fù)雜的機(jī)載下視背景， 目標(biāo)容易淹沒在噪聲之中， 難以被準(zhǔn)確檢測(cè)； 同時(shí)， 各種干擾容易給模型帶來大量的虛警。 現(xiàn)有的紅外弱小目標(biāo)檢測(cè)方法一般通過頻域或時(shí)域方法對(duì)圖像背景進(jìn)行預(yù)處理實(shí)現(xiàn)背景抑制， 提高圖像信噪比， 然后采用自適應(yīng)閾值分割法、 熵閾值分割法、 直方圖分割法等分割算法對(duì)圖像進(jìn)行分割， 得到潛在目標(biāo)點(diǎn)［3］。 為進(jìn)一步提高模型的泛化性能， 使其能夠適應(yīng)更多的復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景， 研究者們采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［4-5］等深度學(xué)習(xí)模型構(gòu)建紅外目標(biāo)檢測(cè)的高性能分類器。 考慮到導(dǎo)彈/RPG等威脅目標(biāo)的紅外圖像獲取難度較大， 可基于通用的紅外圖像數(shù)據(jù)集或由直升機(jī)光電系統(tǒng)的紅外圖像組成的數(shù)據(jù)集來實(shí)現(xiàn)模型的預(yù)訓(xùn)練， 然后在導(dǎo)彈/RPG的紅外圖像組成的數(shù)據(jù)集上實(shí)現(xiàn)模型的微調(diào)。 在機(jī)載環(huán)境中， 有限資源的嵌入式硬件平臺(tái)難以適應(yīng)復(fù)雜的分類器， 因此可以通過網(wǎng)絡(luò)量化、 網(wǎng)絡(luò)壓縮、 網(wǎng)絡(luò)剪枝等方法實(shí)現(xiàn)模型輕量化［6］， 也可以采用FPGA和GPU等專用芯片實(shí)現(xiàn)在線加速［7］。 此外， 可設(shè)計(jì)低復(fù)雜度和高描述能力的特征提取方法， 利用人工智能的方法對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練， 挖掘目標(biāo)的本質(zhì)特征及其與場(chǎng)景干擾等的固有差異， 同時(shí)可采用多幀聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)［8］， 在多幀中通過距離、 速度、 角度、 加速度以及功率等多維特征進(jìn)行關(guān)聯(lián)， 與非平穩(wěn)的雜波虛警進(jìn)行鑒別， 從而區(qū)分雜波虛警與真實(shí)目標(biāo)， 剔除虛假目標(biāo)。

2.2 高精度攔截火力控制技術(shù)

與傳統(tǒng)的機(jī)載火控任務(wù)不同， 主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)火控解算所需處理的導(dǎo)彈、 RPG等目標(biāo)， 具有尺寸小、 速度高等特點(diǎn)， 對(duì)攔截彈的脫靶量要求極為苛刻， 因此， 火控解算必須在攔截彈發(fā)射時(shí)， 為攔截彈提供高精度的參數(shù)。 同時(shí)， 隨著威脅距離接近， 攔截態(tài)勢(shì)變化劇烈， 攔截時(shí)機(jī)難以精準(zhǔn)把握， 稍有偏差則可能攔截失敗。 因此， 高精度攔截火力控制是主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)研制過程中所需突破的關(guān)鍵技術(shù)。 為提高火控解算精度， 從威脅信息準(zhǔn)確性、 攔截決策準(zhǔn)確性、 攔截火控解算準(zhǔn)確性三方面進(jìn)行攻關(guān)。

威脅信息準(zhǔn)確性的提高主要從當(dāng)前威脅狀態(tài)估計(jì)和威脅軌跡預(yù)測(cè)兩方面著手。 為了獲得連續(xù)、 穩(wěn)定的來襲導(dǎo)彈位置、 速度等信息， 可采用交互式多模型（IMM）、 alpha-beta濾波等方法對(duì)威脅點(diǎn)跡進(jìn)行處理。 威脅軌跡預(yù)測(cè)是基于當(dāng)前和此前的威脅運(yùn)動(dòng)狀態(tài)， 對(duì)目標(biāo)未來各個(gè)時(shí)刻的位置進(jìn)行預(yù)測(cè)。 來襲紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈通常具備較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)能力， 要精確實(shí)時(shí)地獲取導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)加速度幾乎難以實(shí)現(xiàn)， 如何對(duì)來襲導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)是進(jìn)行攔截決策前的一個(gè)重要問題。 針對(duì)威脅軌跡預(yù)測(cè)， 目前典型的解決思路是將其視為一個(gè)基于時(shí)序數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)問題， 并采用交互式多模型（IMM-EKF） ［9］、 長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM） ［10］等方法進(jìn)行處理。 另一種解決思路則是考慮到來襲導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)并非完全隨機(jī)， 而是以一定的制導(dǎo)律接近載機(jī)， 因此采用了制導(dǎo)律辨識(shí)［11-12］的方法對(duì)目標(biāo)軌跡進(jìn)行預(yù)測(cè)。

攔截決策是攔截彈武器系統(tǒng)的“眼睛”和“大腦”。 主動(dòng)攔截系統(tǒng)根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和攔截彈藥的武器情況實(shí)時(shí)解算攔截窗口和投放指令， 在避免攔截窗口沖突、 多目標(biāo)火力分配沖突的前提下， 實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)精準(zhǔn)攔截。 文獻(xiàn)［13］采用二分法與彈道遞推結(jié)合的方法獲得攔截窗口近界、 遠(yuǎn)界等發(fā)射參數(shù)。 由于在攔截策略的生成過程中反復(fù)使用彈道遞推， 運(yùn)算量較大， 難以滿足主動(dòng)攔截的實(shí)時(shí)性需求。 考慮到攔截策略的制定過程就是載機(jī)平臺(tái)與來襲威脅不斷博弈的過程， 因此可采用強(qiáng)化學(xué)習(xí)的思路進(jìn)行解決［14-16］。 文獻(xiàn)［17］針對(duì)機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)的空中平臺(tái)， 提出了一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的載機(jī)平臺(tái)智能機(jī)動(dòng)策略和攔截彈發(fā)射策略， 以提升發(fā)射空空導(dǎo)彈攔截來襲導(dǎo)彈的勝率和效率。 而將強(qiáng)化學(xué)習(xí)應(yīng)用于直升機(jī)主動(dòng)攔截決策， 類似的應(yīng)用尚未見報(bào)道。 針對(duì)直升機(jī)難以通過機(jī)動(dòng)方式擺脫來襲威脅的特點(diǎn)， 可構(gòu)建高保真的導(dǎo)彈-直升機(jī)載機(jī)-干擾彈間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系模型， 針對(duì)不同場(chǎng)景下的導(dǎo)彈來襲情景和制導(dǎo)方式， 進(jìn)行仿真推演， 并基于采用的攔截彈發(fā)射策略最終的對(duì)抗結(jié)果， 通過自學(xué)習(xí)機(jī)制， 形成可靠、 準(zhǔn)確的攔截決策模型， 同時(shí)可采用專用芯片以進(jìn)一步提升攔截決策的效率， 以滿足主動(dòng)攔截的強(qiáng)實(shí)時(shí)性需求。 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的攔截策略生成如圖5所示。

攔截火控解算的準(zhǔn)確性主要考慮機(jī)載平臺(tái)誤差的消除。 直升機(jī)平臺(tái)在空中執(zhí)行攔截任務(wù)過程中， 受平臺(tái)機(jī)動(dòng)規(guī)避和平臺(tái)震動(dòng)等因素影響， 來襲威脅和已發(fā)射攔截彈相對(duì)載機(jī)態(tài)勢(shì)變化劇烈， 造成載機(jī)慣導(dǎo)和彈載慣導(dǎo)的對(duì)準(zhǔn)誤差增大， 從而影響攔截彈制導(dǎo)控制精度， 造成脫靶現(xiàn)象。 為消除該偏差， 可通過載機(jī)同時(shí)獲得攔截彈和目標(biāo)的位置信息， 并基于三者的相對(duì)位置關(guān)系消除相應(yīng)的偏差。

reinforcement learning

2.3 精準(zhǔn)控制、 快速響應(yīng)的攔截彈藥設(shè)計(jì)技術(shù)

直升機(jī)遭遇的威脅具有近距突發(fā)的特點(diǎn)， 來襲的威脅從發(fā)射到命中載機(jī)僅需不到10 s的時(shí)間， 這對(duì)主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間提出了很高要求， 作為影響系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 攔截彈藥必須在極短時(shí)間內(nèi)完成姿態(tài)調(diào)整并對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。 同時(shí)， 由于來襲威脅相對(duì)于傳統(tǒng)的飛機(jī)、 坦克等作戰(zhàn)目標(biāo)來說體積很小， 攔截彈藥必須具備極高的控制精度才能保證其盡可能準(zhǔn)確地飛向目標(biāo)直至實(shí)現(xiàn)彈目交匯。 因此， 精準(zhǔn)控制、 快速響應(yīng)的攔截彈藥設(shè)計(jì)是主動(dòng)攔截需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

為實(shí)現(xiàn)攔截彈藥的精準(zhǔn)控制和快速響應(yīng)， 主要從攔截彈藥的氣動(dòng)布局選型、 控制方式選型、 制導(dǎo)體制選型等方面著手進(jìn)行攔截彈藥設(shè)計(jì)。

導(dǎo)彈常用的氣動(dòng)布局主要分為正常式、 鴨式、 無翼無舵式等［18］。 正常式氣動(dòng)布局的彈翼在彈身中段， 舵面處于導(dǎo)彈質(zhì)心之后的彈身尾段， 較大射程上保證了飛行的穩(wěn)定性和飛行末端的靈活性， 舵面與彈翼所產(chǎn)生的操縱力方向相反， 但該種氣動(dòng)布局方式下， 導(dǎo)彈的反應(yīng)能力較差。 鴨式布局舵面位于導(dǎo)彈質(zhì)心之前的彈身頭部， 彈翼位于彈身后部， 響應(yīng)速度較快、 升阻比大、 舵面效率高， 操縱機(jī)構(gòu)安裝較為方便， 但舵面偏轉(zhuǎn)時(shí)引起的下洗會(huì)對(duì)尾翼造成滾動(dòng)干擾。 無翼無舵式?jīng)]有專用舵面， 其尾翼既當(dāng)翼面， 又當(dāng)舵面， 結(jié)構(gòu)和發(fā)射裝置簡(jiǎn)單， 過載特性較好， 具有較高的舵面效率， 但隨著飛行馬赫數(shù)的變化， 氣動(dòng)力非線性化嚴(yán)重。 氣動(dòng)布局的選擇需綜合考慮直升機(jī)主動(dòng)攔截防護(hù)時(shí)攔截彈藥具備的飛行加速快、 射程近、 飛行時(shí)間短等特點(diǎn)。

導(dǎo)彈常用的控制方式包括空氣舵控制、 直接力控制、 直接力/氣動(dòng)力復(fù)合控制等。 空氣舵控制利用舵機(jī)控制舵面偏轉(zhuǎn)改變導(dǎo)彈的氣動(dòng)力特性， 操縱彈體姿態(tài)和彈道機(jī)動(dòng)， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 技術(shù)成熟， 但響應(yīng)速度慢、 控制延遲大。 直接力控制利用動(dòng)力裝置直接產(chǎn)生側(cè)向沖量對(duì)導(dǎo)彈姿態(tài)和彈道進(jìn)行改變， 該種控制方式響應(yīng)速度快、 控制延遲小， 可在短時(shí)間提供更高的控制精度， 但姿軌控動(dòng)力裝置屬消耗型控制裝置， 控制時(shí)間短。 直接力/氣動(dòng)力復(fù)合控制在低速段采用直接力控制方式， 加速段利用空氣舵持續(xù)彈道修正， 響應(yīng)快速、 控制精度高， 但該方式在攔截彈藥出膛后低速段的姿態(tài)穩(wěn)定控制難度較大。

攔截彈藥若采用非制導(dǎo)武器， 武器發(fā)射后無法對(duì)其彈道進(jìn)行實(shí)時(shí)修正， 難以保證攔截彈藥與來襲威脅交匯。 為提高對(duì)來襲RPG和導(dǎo)彈這類高速小目標(biāo)的攔截概率， 攔截彈藥采用制導(dǎo)武器。 導(dǎo)彈常用的制導(dǎo)體制包括“架上截獲+全程末制導(dǎo)”體制、 “程序初制導(dǎo)+空中搜索截獲末制導(dǎo)”體制、 “程序初制導(dǎo)+指令中末制導(dǎo)”體制、 “程序初制導(dǎo)+指令中制導(dǎo)+末制導(dǎo)”體制等， 對(duì)比分析如表1所示。 攔截彈藥的制導(dǎo)體制需要在權(quán)衡制導(dǎo)精度、 成本、 尺寸等因素之后確定。

3 結(jié) 論

直升機(jī)低空作戰(zhàn)時(shí)易受各類地空/空空武器的攻擊。 近距發(fā)射的RPG和抗干擾能力越來越強(qiáng)的導(dǎo)彈可突破現(xiàn)有的由紅外誘餌彈、 激光定向干擾等“軟殺傷”手段構(gòu)成的直升機(jī)防御體系， 因此， 亟需具備“硬殺傷”能力的主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)。 美國(guó)、 以色列等國(guó)家已經(jīng)開展了一系列直升機(jī)主動(dòng)攔截防護(hù)系統(tǒng)相關(guān)項(xiàng)目的研究， 并取得了明顯進(jìn)展。

針對(duì)直升機(jī)主動(dòng)攔截的特點(diǎn)和需求， 需要重點(diǎn)突破來襲威脅實(shí)時(shí)探測(cè)告警技術(shù)， 高精度攔截火力控制技術(shù)， 精準(zhǔn)控制、 快速響應(yīng)的攔截彈藥設(shè)計(jì)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

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Development and Key Technologies of Helicopter

Active Protection System

Wei Jingbiao1， Sun Yukai2*， Zhang Hongbo3， 4， Mei Junfeng3， 4，Wang Xing1

（1. Army Aviation Institute， Beijing 101121， China; 2. Unit 32381 of PLA， Beijing 100073， China;

3. Luoyang Institute of Electro-Optical Equipment， AVIC， Luoyang 471000， China;

4. National Key Laboratory of Air-based Information Perception and Fusion， Luoyang 471009， China）

Abstract： Helicopters are vulnerable to a variety of ground-to-air/air-to-air weapons during low-altitude operations. Short-range launched RPGs and missiles with increasingly strong anti-jamming capabilities have posed a great challenge to the traditional “soft kill” protection system composed of infrared decoy bombs and laser directional jamming. Therefore， there is an urgent need for active protection system with “hard kill” capabilities. In order to study the key technologies for implementing helicopter active protection systems， the deve-lopment status and trends of foreign helicopter active interception systems are analyzed. On this basis， key technologies such as the real-time detection and warning technology for incoming threats， high-precision interception fire control technology， precise control and rapid response interception munition design technology are analyzed.

Key words： active protection; threat warning; interceptor fire control; small ammunitions