基本介紹
分類,有線制導,雷達制導,紅外製導,精確制導,雷射制導,發展歷程,美國,蘇聯,系統組成,精確制導技術,制導率,三點法,追蹤法,比例導引法,
分類
有線制導
有線制導是遙控制導的一種方式，制導站不斷跟蹤目標，形成制導指令，並將指令通過有線形式傳輸到制導武器上來控制飛行軌跡，使之擊中目標。有線制導系統主要由制導控制裝置、光學瞄準鏡、操作手柄和控制導線組成。飛彈發射後，操作手需用瞄準鏡瞄準目標，同時還要跟蹤飛彈，並從鏡內判斷出飛彈的飛行偏差，用操作手柄產生控制指令不斷修正其偏差，導線把控制指令傳輸給飛彈，引導飛彈飛向目標。在飛彈飛行過程中，傳輸制導指令信號的導線是懸在空中的，因此受導線強度及其釋放速度等因素的約束。
有線制導的優點是設備簡單、精度高、抗干擾能力強，缺點是操作難度大，作用距離近。現在先進的有線制導系統將金屬導線改為光纖，並增加一部紅外測角儀，由它自動跟蹤飛彈並測出飛彈飛行方向與瞄準線的偏角，操作手只需始終用光學瞄準鏡的十字線跟蹤瞄準目標即可。這種系統不僅操作簡單，而且精度高，並提高了射程和抗干擾能力。有線制導一般用於近程反坦克飛彈。
雷達制導
雷達制導分為兩類：雷達波束制導和雷達尋的制導。
1、雷達波束制導
雷達波束制導系統由載機上的雷達、飛彈上的接收裝置和自動駕駛儀等組成。載機上的圓錐掃描雷達向目標發射無線電波束並跟蹤目標。飛彈發射後進入雷達波束，飛彈尾部天線接收雷達波束的圓錐掃描射頻信號，在飛彈上確定飛彈相對波束旋轉軸（等強線）偏離的方向，形成俯仰和航向的控制信號，通過自動駕駛儀控制飛彈沿等強線飛行。等強線是指向目標的，故飛彈飛向目標。
2、雷達尋的制導
又稱雷達自動導引，分為主動式雷達導引、半主動式雷達導引和被動式雷達導引三種。主動式雷達導引系統由主動式雷達導引頭(尋的頭)、計算機和自動駕駛儀等組成，整個系統都裝在飛彈上。主動式雷達導引頭髮射照射目標的電磁波並接收從目標反射的回波。導引頭內的跟蹤裝置根據回波信號使導引頭跟蹤目標，同時這個回波信號還形成控制飛彈的信號，通過自動駕駛儀控制飛彈飛向目標。半主動式雷達導引系統由載機上的雷達，飛彈上的導引頭和自動駕駛儀等組成。載機上雷達發射照射並跟蹤目標的電磁波，導引頭接收從目標反射的回波。導引頭根據回波信號跟蹤目標，同時回波信號形成控制飛彈的信號，通過自動駕駛儀控制飛彈飛向目標。被動式雷達導引系統由飛彈上的導引頭和自動駕駛儀等組成。導引頭接收和處理目標輻射的無線電信號，根據這個信號跟蹤目標並控制飛彈飛向目標。有的飛彈備有雷達導引頭和紅外導引頭，根據天氣情況調換使用。
紅外製導
紅外成像制導是利用紅外探測器探測目標的紅外輻射,以捕獲目標紅外圖像的制導技術,其圖像質量與電視相近，但卻可在電視制導系統難以工作的夜間和低能見度下作戰。紅外成像制導技術已成為制導技術的一個主要發展方向。實現紅外成像的途徑有許多，主要有以下兩種：
（2）多元紅外探測器平面陣的非掃描成像探測器（通常稱為凝視焦面陣紅外成像制導系統）。紅外成像探測器從70年代以來已由多元線陣發展到面陣，從近紅外發展到遠紅外。紅外凝視焦面陣列探測器的元件數，對近紅外已達107個，對於遠紅外已達105個，探測率已達1012～1014量級。紅外成像制導系統的靈敏度和空間解析度都很高，動態跟蹤範圍大，可達1500 ～1800，有效作用距離遠，抗干擾性好。與非成像制導技術相比，紅外成像制導系統具有更好的目標識別能力和制導精度。全天候作戰能力和抗干擾能力也有較大改善。但成本較高，全天候作戰能力仍不如微波和毫米波制導系統。
精確制導
最初出現的精確制導技術主要包括有線指令制導、微波雷達制導、電視制導、紅外非成像制導、雷射制導等，利用這些制導技術研製的精確制導武器易受各種氣候及戰場情況的影響，抗干擾能力差；而正在發展的新的精確制導技術途徑如紅外成像制導、毫米波制導、合成孔徑雷達制導、雷射成像制導、以及雙色紅外、紅外與毫米波複合、多摸導引頭等制導技術成為目前精確制導武器制導系統主要的發展方向，具有廣泛的套用前景。
雷射制導
利用雷射獲得制導信息或傳輸制導指令使飛彈按一定導引規律飛向目標的制導方法。
1．雷射駕束制導：雷射接收器置於飛彈上，飛彈發射時雷射器對著目標照射，發射後的飛彈在雷射波束內飛行。當飛彈偏離雷射波束軸線時，接收器敏感偏離的大小和方位並形成誤差信號，按導引規律形成控制指令來修正飛彈的飛行。
2．雷射半主動式自動導引：使用位於載機或地面上的雷射器照射目標，飛彈上的雷射導引頭接收從目標反射的雷射從而跟蹤目標並把飛彈導向目標。
雷射波束方向性強、波束窄，故雷射制導精度高，抗干擾能力強。但是0.8—1.8微米波段的雷射易被雲、霧、雨等吸收，透過率低，全天候使用受到限制。如採用10.6微米波段的長波雷射，則可在能見度不良的條件下使用。
發展歷程
制導炮彈的發展要追溯到東西方兩大陣營冷戰時期，早在20世紀70年代美國等西方國家為了對付蘇聯咄咄逼人的坦克優勢，最早將制導技術運用在炮彈上。北約國家大量裝備1 55毫米榴彈炮，彈藥通用化程度，在抗擊預想中的蘇聯坦克集群進攻中，這些火炮只能靠面積射擊。這種炮擊對於大批飛快衝擊的裝甲集群，毀傷效果極差，因為155毫米炮彈不直接命中是不可能摧毀坦克的。雖然l 55毫米炮彈在坦克兩米以內爆炸可能掀翻坦克或炸斷履帶，但是彈著落到這樣的距離內機率極低。於是，美國軍方構想製造末導炮彈，提高對機動目標的命中率。
美國
馬丁·瑪麗埃塔公司於20世紀70年代初開始秘密研製末制導炮彈，1977年12月9日，在白沙靶場進行試驗，從接近最大射程處射來的飛彈，擊中了一輛作為靶標的報廢M-47坦克。炮彈命中炮塔左側上方，爆炸將車內設施一掃而光。艙蓋被掀掉，車內零部件從艙口飛出>中上天空。美國軍方對試驗效果非常滿意，於20世紀80年代初將該彈定型生產並裝備部隊，取名為“銅斑蛇”。
“銅斑蛇”炮彈由155毫米榴彈炮發射，採用雷射半主動尋的制導方式，是世界上最早的末制導炮彈，主要用於攻擊集群坦克或裝甲目標。全套武器系統由火炮、制導炮彈和雷射指示器等組成。炮彈全長1．372米，彈徑1 55毫米，彈重62千克，戰鬥部為6．4千克。最大射程20千米，最小射程4千米，最大飛行速度每秒600米。全彈分為導引段、彈頭段與控制段，控制段前後各有彈翼，可穩定彈體旋轉(6～18轉/秒)，並提供側向機動效果。炮彈發射後，彈翼會以後掠20。自動彈出，彈道前段與普通炮彈一樣靠慣性飛行。在雷射指示器的作用下，炮彈前部的雷射導引頭接受從目標反射的雷射信號，導引炮彈準確飛向攻擊的目標。該制導炮彈命中機率達80%以上。
北約的一個1 55毫米榴彈炮連裝備有6門炮，用“銅斑蛇”炮彈以每分鐘6發的正常射速進行齊射時，能在4分鐘內消滅將近一個裝甲團的所有裝甲車輛。如果用普通榴彈，即便數個炮兵連以火力急襲，也難以阻止同樣規模的裝甲部隊。
蘇聯
與此同時，蘇聯絲毫沒有怠慢，KPT設計局幾乎在同一時期也著手研製。在吸取美國經驗的基礎上，於20世紀80年代中期生產並裝備了“紅土地”(Krasnop01)。由I 52毫米火炮發射，彈長1300毫米：彈重50千克，其中戰鬥部重20．5千克；射程22千米，命中機率達90%，對坦克目標的雷射照射距離5千米以內，照射持續時間6～1 5秒。由於蘇聯的152毫米炮射程普遍小於北約的155毫米炮，因此，蘇聯在設計“紅土地”時，炮彈採用火箭增程以超越北約炮兵射程。由於增加了增程火箭發動機該炮彈長度大，在運輸和儲存時分為兩部分。
系統組成
制導航彈通常採取電視光學制導(根據光學圖像引導)、熱視制導(根據可視或紅外光線弓1導)、雷射制導(根據目標反射光束引導)、慣性制導、衛星制導等方式。
雷射制導系統主要由搜尋設備、光學系統和電子線路構成。雷射器發射光線照射目標，接收器接收反射雷射束並判定其方向，確定炸彈瞄準目標的誤差，然後嚮導引頭下達必要的校正指令，炸彈的自飛彈頭能夠根據氣流方向，通過頭部安定面定位，同時，上下左右移動來調整角度。自飛彈頭由不受機械損害的整流罩來防護，特製的整流罩能讓雷射束自由通過，卻會通過配一個光敏感指示盤，由4個扇形座構成，由自飛彈頭軸垂直線固定，經凸透鏡聚焦後的反射雷射束通過整流罩後，落在指示盤上，落點與目標相對位置一致，如果光束落在左下方，自導頭就會“明白”目標在當前航線的右上方，電子設備就會向全動式尾翼下達相應信號指令，進行調整。
電視或熱視制導系統目標定位原理與雷射制導系統大致相同，由制導航彈彈頭上裝配的攝像頭拍下地面目標的景象，經飛行員從視頻顯示器上鎖定目標圖像後，投擲炸彈，炸彈會根據鎖定目標與導引頭實時拍攝下的目標景象進行對比，判定方向、距離和誤差，然後自動調整，以準確命中目標，唯一的區別就是處理的不是雷射反射信號，而是可見光或紅外光形式的色調鮮明的對比影像。
精確制導技術
精確制導技術涉及的內容廣泛，是一項綜合多種現代高新技術的套用技術。研究的主要內容包括彈載精確探測、信息支援綜合利用和高精度導引控制技術。其中彈載精確探測技術主要用於對目標精確探測、識別和跟蹤；信息支援綜合利用技術是利用信息支援保障系統提供的信息，對目標進行定位和識別；高精度導引控制技術利用精確探測系統和信息支援保障系統提供的目標信息以及彈上設備和其他外部信息提供的飛彈位置和運動狀態信息，採用先進的控制和制導控制方法，確保武器精確命中目標。
精確制導技術在軍事上的直接套用產生了精確制導武器。精確制導技術與精確制導武器的關係好比“認知”與“實踐”的關係，相輔相成、相互促進。
(1)精確制導武器是精確制導技術的實例化。精確制導技術在軍事領域的直接套用產生了精確制導武器，精確制導技術是精確制導武器的核心技術，它支撐著精確制導武器在複雜環境下全天時、全天候作戰。另外，正所謂“一代頭，一代導”，精確制導技術的每次突破性發展都會帶動精確制導武器的更新換代。
(2)精確制導武器是精確制導技術發展的動力。精確制導武器在實戰中的套用，不斷檢驗精確制導技術的先進性、實效性，並結合新的戰場環境和作戰要求，向精確制導技術提出新的、更高的要求，為精確制導技術的發展指明了方向。另外，精確制導武器的大發展，也促進了反精確制導武器的快速發展，從而給精確制導技術提出了新的挑戰。因此，可以說精確制導武器為滿足實戰需要所提出的新課題，是推動精確制導技術向前發展的不竭動力。
制導率
從理論上講，可以有很多條甚至無數條彈道保證飛彈與目標相遇，但實際上對每一種飛彈只選取一條在特定條件下的最佳彈道，所以飛彈的彈道不能是任意的，而是受一定條件的限制，有一定的規律，這個規律就是制導規律，也稱導引規律或導引方法。在飛彈飛行過程中，導引方法決定飛彈和目標或飛彈、目標和制導站之間的運動學關係。在自動導引中常用的導引方法有以下幾種：三點法、前置角法、追蹤法、平行接近法和比例導引法等。
三點法
三點法要求控制飛彈沿瞄準線飛行，即制導站、飛彈以及目標三點在一條直線上，故稱為三點法。三點法導引是遙控制導體系下的主要導引律，在指令制導和波束制導中大量套用，在一些複合制導飛彈的中制導段也常常採用。三點法導引的主要優點是技術實施簡單。
追蹤法
追蹤法是控制飛彈軸或速度矢量時刻指向目標的一種導引方法。彈軸指向目標稱為姿態追蹤法，速度矢量指向目標稱為速度追蹤法。前者的特點是容易實現，一般測量彈目線與彈軸的夾角。後者在制導過程中飛彈速度矢量與彈目線重合，一般測量速度矢量與彈目線的夾角。
比例導引法
比例導引法是要求控制飛彈速度矢量轉動角速度與彈目線轉動角速度成比例的一種導引方法，該比值稱為導航比。比例導引法是介於追蹤法和平行接近法之間的一種導引方法，導航比取1時，它就是追蹤法，當導航比趨於無窮大時，則是平行接近法。比例導引法的特點是：飛彈跟蹤目標時，總是使飛彈向著減少視線角速度的方向轉動，儘量使飛彈的導引彈道平直，從而對付機動目標。
