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第5章 导弹的结构与主要系统(3)

弹道式导弹的射程指导弹发射点到命中点之间的地面距离。射程指标有最大与最小两项。最小射程是为了适应从同一发射点打击距离不同的目标,以充分发挥导弹射程的作战效果,并覆盖更广阔的敌方面积,但最小射程受到弹头最小再入速度,发动机最小关机时间等技术条件的约束。

在确定最大射程时,考虑到研制实现的困难,应留有余地。最大射程指标有一个范围,一般从设想阶段的方案到实现可能有10%左右的误差,在确定最大射程时应争取有这样的机动范围。

3.命中精度

导弹战斗部的威力和命中精度组合起来构成导弹的杀伤概率。命中精度常用射击密集度或落点散布度表示。命中精度主要由导弹制导系统误差造成。制导系统误差可分为系统误差(或称常值误差)与随机误差(或称偶然误差)两种。系统误差可造成导弹偏离目标某一固定值,经过飞行试验统计可以修正;随机误差则是随机的,它围绕某中心点产生散布,不可能修正。

表示落点散布度通常有两种方法:圆概率误差与公算偏差表示法。

通常将纵向、横向偏差相同的公算偏差叫方概率误差,英文缩写为SEP(SquareErrorofProbability);圆概率误差英文缩写为CEP(CircularErrorofProbability)。

CEP是导弹弹着点落在以目标瞄准点为中心,以CEP为半径(R)圆面积内的概率是50%。

4.突防能力要求

弹道式导弹的突防能力指导弹或弹头到达目标区时不受拦截的能力,可用弹头突防概率,即到达目标区不受拦截的概率表达。弹道式导弹为增大突防能力,通常采取一系列突防措施,在战术指标中提出的突防具体要求,如:

缩短导弹助推段发动机工作时间,或减小向空间红外辐射强度的要求,使对方预警卫星或预警飞机难以发现导弹的定射;

减小弹头有效无线电散射截面的要求.如弹道导弹弹头的散射截面已做到小于0.01~0.02m2,将大大减小反导弹防御系统雷达发现弹头的距离;

采用多弹头,包括真、假弹头和诱饵等,使对方拦截系统饱和并保护真弹头突防;

弹头采用抗核爆或抗击反导战斗部杀伤的加固技术;

弹头增加机动能力。如采用再入机动,使对方限难预测再入弹头的轨迹,以降低被拦截概率。

5.生存能力要求

生存能力指导弹与武器装备,遭到敌方袭击时,能够生存下来,并能按要求实施发射和打击敌方目标的能力。

广义的生存能力应包括导弹与武器装备在地面和空中飞行直至目标的整个范围。由于空中飞行的生存能力主要取决于导弹飞行中的突防能力。

6.作战样式及阵地配置要求

大型导弹武器系统的复杂性,贮存条件的苛刻性,检查测试项目与内容的多样性等,使其所需的测试、检查、维护与检修等所需设备较多,而且本身的体积与质量都很笨大;发射点需要精确定位、定向,到了阵地反应时间又要求快;再加上需要对敌隐蔽、加固防护等特点,在作战使用时要求一定阵地配置来保证。

在目前条件下,陆地机动导弹武器系统可能有两种作战样式:即有依托、采用预先准备的阵地;无依托、采用机动定位定向。阵地配置根据实际情况可能由:技术阵地、待机阵地、临时隐蔽点与发射点等2~4级组成。有时,导弹可以从技术阵地直接到发射点发射,这就是两级;有时,导弹需要由技术阵地-待机阵地-隐蔽点-发射点发射,这是4级阵地。

机动发射的导弹武器系统,平时导弹贮存在中心库(技术阵地)内,弹头弹体分开贮存,定期进行检查测试、维护维修;战时导弹在技术阵地装、测好后,装入能机动的发射装置,与全武器其它机动部分的车辆,处于机动待发状态。这时它们可在战区的各阵地间实施机动、待发与隐蔽。一旦接到发射命令,即可开往发射点实施发射。

潜地导弹设有中心库(技术阵地)、码头、待机区、发射点等阵地。同上述一样,平时在中心库贮存,战时将导弹装入潜艇在海上机动或在预置区待机,接到发射命令,即可驶往发射点发射。

7.反应时间

反应时间主要指导弹在阵地的准备时间及待机时间,包括的时间项目有:

技术阵地完成一发弹检查、测试和装填等的总时间,即全武器系统从贮存状态转为待机状态的时间。

导弹装入发射装置(潜地则为装入潜艇上的发射筒)后允许的待机时间。陆上机动一般为三个月,海上机动一般为半年。

导弹在待机期间,检查测试保持有效的期限,以及完成一次检查测试的时间。在待机阵地可以分几种检查测试,有的检查项目多,时间长;有的检查项目少,时间短,可以分别对待。

发射阵地(或潜艇)完成发射前准备工作的总时间。地地导弹应包括武器系统从第一台车进入发射阵地到导弹发射起飞为止的总时间;对潜地来说,导弹一直垂直地存放在发射筒内,接到发射命令即可开始驰入发射点,在行进中同时进行准备。因此,反应时间可能短。

8.作战使扇环境要求

气象环境:包括大气温度一般为-35~40℃;相对湿度,一般为98%;大气中含有的各种腐蚀成份;地面平均风速、最大风速,能见度,雷、电、雨雪等要求。

地理条件:包括使用的海拔高度,一般为2500米以内,发射点场坪地质要求。

海情:潜地导弹还要求明确发射时的海情级别,一般不大于五级海情。

9.其它要求

根据作战使用需要,提出操作使用方面对导弹武器系统的功能要求,如检测的项目与内容;指控、发控、安控、通信、时统以及作战效果预示等方面的要求。

作战效果预示。任何武器打出去后,都希望了解摧毁效果,导弹武器也一样。根据导弹的具体情况,目前可以通过遥测进行弹道预示、实时预报落点。给出导弹是否按正常程序完成飞行的情况。为了了解打击效果还可通过卫星侦查与探测(核探测),显示目标被摧毁的情况。

技术途径与方案,这本是研制单位职权范围,对于某些方察,如推进剂方案,地面指控及测试发控方案等都涉及使用,使用方根据作战需求可以提出具体方案性的要求。

导弹的制导系统

导弹制导系统的任务是控制导弹以一定的准确度命中目标。多数情况下,制导系统是以导弹为控制对象的自动控制系统。它的作用犹如人体上的神经系统起着感觉和控制的作用。为了控制导弹能准确地飞向目标,制导系统一方面需要测量目标和导弹的相对位置,根据不同导引规律,确定导弹的飞行航迹;另一方面还需要保证导弹能沿上述确定的航迹稳定地飞行。

一、什么是制导系统

制导系统分为导引系统和控制系统两部分。导引系统的任务是测量目标和导弹的坐标位置并形成控制指令,而控制系统的任务是执行导引系统给出的指令,通过舵机和操纵系统偏转舵面改变导弹的姿态,从而产生导弹需要的力和力矩,保证导弹沿理想的航迹稳定飞行。

导弹制导系统的任务是控制导弹以一定的准确度命中目标。多数情况下,制导系统是以导弹为控制对象的自动控制系统。

二、制导系统的组成

制导系统是导引系统和控制系统的总称。制导系统通常按照导弹的运动分成俯仰、偏航、滚转三个通道,有些导弹滚转通道不进行控制,还有一些小型导弹,如反坦克导弹、肩射短程地空导弹等,滚转方向采用强制自旋,而俯仰和偏航通道则合为一个通道来处理。

制导系统的组成,其主要部分如下。

测量装置。测量导弹和目标的运动参数。例如,惯性制导系统中安装在稳定平台上的加速度计、指令制导系统中设在地面站的雷达、自动寻的系统中的导引头等都是测量装置。

程序装置。用在自主制导系统中。例如,惯性制导系统中的预定弹道的存储装置、巡航导弹中的预定地形匹配的数字地图及预定弹道的存储装置等都是程序装置。

解算装置。将测量装置测得的信息经计算和变换后,形成控制指令并输送给控制系统。

测量装置测出导弹和目标的运动参数,通过解算装置确定出其偏差并形成修正航迹的指令信息,输送给控制系统。如果导弹是程序制导,则测量装置仅测量出导弹的实际运动参数,而导弹的理想运动参数由程序装置给出,这两组运动参数通过解算装置进行比较,得出导弹的实际运动与理想运动之间的偏差并形成修正的控制指令信息,输送给控制系统。由此可以看出,导引系统的功能是测量导弹和目标的相对运动参数,并根据所选定的导引规律形成控制导弹运动的指令信息。

控制系统的功能:一是根据本身敏感装置得到的信息稳定导弹的运动姿态,使导弹始终处于良好的受控状态;二是根据导引系统送来的控制指令信息,控制导弹按所需要的弹道飞行。所以,控制系统的主体又常称为自动驾驶仪。

制导系统通常是按照导引系统的特点来分类的,也即按照产生导引信号的来源来分类。现在一般分为三大类:自主式制导系统、遥控式制导系统和自动寻的式制导系统。

1.自主式制导系统

在这种制导系统中,控制导弹飞行的导引信号的产生,不依赖于目标和指挥站(地面的或空中的),而仅由导弹本身安装的测量仪器来测量物体、地球或宇宙空间的物理特性,从而决定导弹的飞行航迹。例如根据物体的惯性,测量导弹的运动加速度来确定导弹飞行航迹的惯性导航系统;根据宇宙空间某些星体与地球的相对位置来进行导引的天文导航系统;根据预先安排好的方案控制导弹飞行的方案制导系统;以及根据目标附近的地形特点导引导弹飞向目标的地图匹配制导系统等。自主式制导系统的特点是它不与目标或指挥站发生联系,因而不易受到干扰。这种系统制导的导弹,一旦发射出去,就不能再改变其预定的航迹,因而单用自主式系统制导的导弹不适于攻击活动目标。

2.自动寻的式制导系统

这种制导系统是依靠导弹上的设备直接感受目标辐射或反射的各种电磁波(如无线电波、红外线、可见光等)来测量目标和导弹的相对位置并形成导引信号,控制导弹自动飞向目标。这种制导系统适于攻击活动目标。自动寻的式制导系统按照信号的来源可分为主动式、半主动式和被动式自动寻的制导系统;按信号的物理特性又可分为红外、电视、激光及雷达式自动寻的制导系统等。自动寻的式制导也称为自动导引系统。

3.遥控式制导系统

在这种制导系统中,导引信号由设在导弹以外的指挥站发出,这种指挥站可以设在地面、舰船,也可以设在空中(如飞机上)。它测定目标和导弹的相对位置,通过人与计算装置形成导引信号,然后发送给导弹,控制导弹飞向目标。显然这种系统适合于攻击活动目标。遥控式制导系统按照遥控信号的传输方式可分为波束制导系统和指令制导系统。

三、对制导系统的要求

对制导系统的主要要求:制导精度要高,对目标的分辨力要强,反应时间应尽量短,控制容量要大,抗干扰能力强和有极高的可靠性及良好的可维修性等。

1.制导精度

制导精度是制导系统最重要的指标。因为如果制导精度很低,便不能把导弹的有效载荷(如战斗部)引向目标,完不成摧毁目标的任务。制导精度通常用脱靶量来表示。脱靶量是指导弹在制导过程中与目标间的最短距离。导弹的脱靶量不能超出其战斗部的杀伤半径,否则,导弹便不能以预定概率杀伤目标。76

提高制导精度的主要途径是制导系统中采用高精密度的测量器件,采用微电子器件和数字技术也为提高制导精度提供了有效的保证。

2.对目标的分辨力

当被攻击的目标附近还有其他目标时,制导系统对目标必须有较高的距离、角度分辨能力。距离分辨力是制导设备在同一角度上对不同距离目标的分辨能力,一般用制导系统能分辨出两个目标的最小距离来表示。角度分辨力则是制导系统在同一距离上,对角度不同目标的分辨能力,一般用制导系统能分辨出的两个目标与观测点连线间的夹角表示。

制导系统对目标的分辨力主要由其传感器的测量精度决定。要提高系统对目标的分辨力,必须采用高分辨能力的目标传感器。

3.反应时间

反应时间,一般说应由C3I系统和制导系统的性能决定。但对攻击活动目标的战术导弹,则主要由制导系统决定。当制导系统的搜索探测设备对目标识别和进行威胁判定后,立即计算目标诸元并选定应攻击的目标。制导系统便接受被指定的目标,对目标进行跟踪,并指令转动发射设备、捕获目标、计算发射数据、执行发射操作等。此后,导弹才从发射设备射出。制导系统执行上述操作所需的时间称为反应时间。随着科技的发展,目标的速度越来越快,由于难以实现在远距离上对低空目标的搜索、探测,因此制导系统的反应时间必须尽量短。提高制导系统反应时间的主要途径是提高制导系统准备工作的自动化程度。例如,使跟踪、瞄准自动化,发射前测试自动化等。

4.控制容量

控制容量是对防空、空空导弹系统的主要要求之一。它是指制导系统能同时观测的目标和制导的导弹数量。在同一时间内,制导一枚或几枚导弹只能攻击同一目标的制导系统称为单目标信道系统;制导多枚导弹能攻击多个目标的制导系统称为多目标、多导弹信道系统。单目标信道系统只能在一批(枚)导弹的制导过程结束后,才能发射第二批(枚)导弹攻击另一目标。因此,空空和防空导弹多采用多目标、多导弹信道系统,以增强导弹武器对目标入侵的防御能力。

5.抗干扰能力和生存能力

抗干扰能力和生存能力是指遭到敌方袭击、电子对抗、反导对抗和受到内部、外部干扰时,制导系统保持其正常工作的能力。对多数战术导弹,要求的是抗干扰能力。为提高制导系统的抗干扰能力,一是采用新开发的技术,使制导系统对干扰不敏感;二是使制导系统的工作具有突然性、欺骗性和隐蔽性,使敌方不易觉察制导系统是否在工作;三是制导系统采用几种模式工作,一种模式被干扰时,立即转成另一种模式。

四、控制系统

导弹飞行轨迹的改变是通过控制作用在导弹上的总的作用力来实现的,即改变总的作用力的大小和方向。导弹在大气中飞行时必然受到重力G、发动机的推力P和空气动力R的作用,这些力的合力F就是导弹上受的总的作用力。要控制导弹的飞行弹道,就必须控制总作用力的大小和方向,但重力G是我们无法改变的,因此只有改变空气动力和推力。

1.空气动力控制

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