[科普中国]-制导

分类有线制导

有线制导是遥控制导的一种方式，制导站不断跟踪目标，形成制导指令，并将指令通过有线形式传输到制导武器上来控制飞行轨迹，使之击中目标。有线制导系统主要由制导控制装置、光学瞄准镜、操作手柄和控制导线组成。导弹发射后，操作手需用瞄准镜瞄准目标，同时还要跟踪导弹，并从镜内判断出导弹的飞行偏差，用操作手柄产生控制指令不断修正其偏差，导线把控制指令传输给导弹，引导导弹飞向目标。在导弹飞行过程中，传输制导指令信号的导线是悬在空中的，因此受导线强度及其释放速度等因素的约束。

有线制导的优点是设备简单、精度高、抗干扰能力强，缺点是操作难度大，作用距离近。现在先进的有线制导系统将金属导线改为光纤，并增加一部红外测角仪，由它自动跟踪导弹并测出导弹飞行方向与瞄准线的偏角，操作手只需始终用光学瞄准镜的十字线跟踪瞄准目标即可。这种系统不仅操作简单，而且精度高，并提高了射程和抗干扰能力。有线制导一般用于近程反坦克导弹。1

雷达制导雷达制导分为两类：雷达波束制导和雷达寻的制导。

1、雷达波束制导

雷达波束制导系统由载机上的雷达、导弹上的接收装置和自动驾驶仪等组成。载机上的圆锥扫描雷达向目标发射无线电波束并跟踪目标。导弹发射后进入雷达波束，导弹尾部天线接收雷达波束的圆锥扫描射频信号，在导弹上确定导弹相对波束旋转轴（等强线）偏离的方向，形成俯仰和航向的控制信号，通过自动驾驶仪控制导弹沿等强线飞行。等强线是指向目标的，故导弹飞向目标。

2、雷达寻的制导

又称雷达自动导引，分为主动式雷达导引、半主动式雷达导引和被动式雷达导引三种。主动式雷达导引系统由主动式雷达导引头(寻的头)、计算机和自动驾驶仪等组成，整个系统都装在导弹上。主动式雷达导引头发射照射目标的电磁波并接收从目标反射的回波。导引头内的跟踪装置根据回波信号使导引头跟踪目标，同时这个回波信号还形成控制导弹的信号，通过自动驾驶仪控制导弹飞向目标。半主动式雷达导引系统由载机上的雷达，导弹上的导引头和自动驾驶仪等组成。载机上雷达发射照射并跟踪目标的电磁波，导引头接收从目标反射的回波。导引头根据回波信号跟踪目标，同时回波信号形成控制导弹的信号，通过自动驾驶仪控制导弹飞向目标。被动式雷达导引系统由导弹上的导引头和自动驾驶仪等组成。导引头接收和处理目标辐射的无线电信号，根据这个信号跟踪目标并控制导弹飞向目标。有的导弹备有雷达导引头和红外导引头，根据天气情况调换使用。

红外制导红外制导是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射的能量来实现寻地制导的技术。红外制导技术是精确制导武器一个十分重要的技术手段。

红外制导技术分为红外成像制导技术和红外非成像制导技术两大类。

红外非成像制导技术是一种被动红外寻地制导技术，任何绝对温度零度以上的物体，由于原子和分子结构内部的热运动，而向外界辐射包括红外波段在内的电磁波能量，红外非成像制导技术就是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身所辐射的红外能量来实现精确制导的一种技术手段。它的特点是制导精度高，不受无线电干扰的影响；可昼夜作战；由于采用被动寻的方式，攻击隐蔽性好。但它的正常工作受云、雾和烟尘的影响；并有可能被曳光弹、红外诱饵、云层反射的阳光和其它热源诱惑，偏离和丢失目标。此外，红外制导系统作用距离有限，所以一般用作近程武器的制导系统或远程武器的末制导系统。

红外成像制导是利用红外探测器探测目标的红外辐射,以捕获目标红外图像的制导技术,其图像质量与电视相近，但却可在电视制导系统难以工作的夜间和低能见度下作战。红外成像制导技术已成为制导技术的一个主要发展方向。实现红外成像的途径有许多，主要有以下两种：

（1）多元红外探测器线阵扫描成像制导；

（2）多元红外探测器平面阵的非扫描成像探测器（通常称为凝视焦面阵红外成像制导系统）。红外成像探测器从70年代以来已由多元线阵发展到面阵，从近红外发展到远红外。红外凝视焦面阵列探测器的元件数，对近红外已达107个，对于远红外已达105个，探测率已达1012～1014量级。红外成像制导系统的灵敏度和空间分辨率都很高，动态跟踪范围大，可达1500 ～1800，有效作用距离远，抗干扰性好。与非成像制导技术相比，红外成像制导系统具有更好的目标识别能力和制导精度。全天候作战能力和抗干扰能力也有较大改善。但成本较高，全天候作战能力仍不如微波和毫米波制导系统。

精确制导最初出现的精确制导技术主要包括有线指令制导、微波雷达制导、电视制导、红外非成像制导、激光制导等，利用这些制导技术研制的精确制导武器易受各种气候及战场情况的影响，抗干扰能力差；而正在发展的新的精确制导技术途径如红外成像制导、毫米波制导、合成孔径雷达制导、激光成像制导、以及双色红外、红外与毫米波复合、多摸导引头等制导技术成为目前精确制导武器制导系统主要的发展方向，具有广泛的应用前景。

激光制导利用激光获得制导信息或传输制导指令使导弹按一定导引规律飞向目标的制导方法。

1．激光驾束制导：激光接收器置于导弹上，导弹发射时激光器对着目标照射，发射后的导弹在激光波束内飞行。当导弹偏离激光波束轴线时，接收器敏感偏离的大小和方位并形成误差信号，按导引规律形成控制指令来修正导弹的飞行。

2．激光半主动式自动导引：使用位于载机或地面上的激光器照射目标，导弹上的激光导引头接收从目标反射的激光从而跟踪目标并把导弹导向目标。

3．激光主动式自动导引：激光照射器装在导引头上。这种激光制导的自动化程度高，但实际上还没有应用到反坦克导弹上。

4．激光传输指令制导：用激光脉冲代替红外半自动指令制导中用来传输控制指令的导线。弹上接收机用激光接收器。激光脉冲经编码后发射出去，如采用哈明码(一种能自动纠错的码)对激光脉冲进行编码。

激光波束方向性强、波束窄，故激光制导精度高，抗干扰能力强。但是0.8—1.8微米波段的激光易被云、雾、雨等吸收，透过率低，全天候使用受到限制。如采用10.6微米波段的长波激光，则可在能见度不良的条件下使用。

激光制导是60年代才开始发展起来的一种新技术。目前已出现激光半主动制导和激光驾束制导的空对地、地对空导弹以及激光制导航空炸弹。激光驾束和激光半主动制导已应用于反坦克导弹技术中。

发展历程制导炮弹的发展要追溯到东西方两大阵营冷战时期，早在20世纪70年代美国等西方国家为了对付苏联咄咄逼人的坦克优势，最早将制导技术运用在炮弹上。北约国家大量装备1 55毫米榴弹炮，弹药通用化程度，在抗击预想中的苏联坦克集群进攻中，这些火炮只能靠面积射击。这种炮击对于大批飞快冲击的装甲集群，毁伤效果极差，因为155毫米炮弹不直接命中是不可能摧毁坦克的。虽然l 55毫米炮弹在坦克两米以内爆炸可能掀翻坦克或炸断履带，但是弹着落到这样的距离内概率极低。于是，美国军方设想制造末导炮弹，提高对机动目标的命中率。2

美国马丁·玛丽埃塔公司于20世纪70年代初开始秘密研制末制导炮弹，1977年12月9日，在白沙靶场进行试验，从接近最大射程处射来的导弹，击中了一辆作为靶标的报废M-47坦克。炮弹命中炮塔左侧上方，爆炸将车内设施一扫而光。舱盖被掀掉，车内零部件从舱口飞出>中上天空。美国军方对试验效果非常满意，于20世纪80年代初将该弹定型生产并装备部队，取名为“铜斑蛇”。

“铜斑蛇”炮弹由155毫米榴弹炮发射，采用激光半主动寻的制导方式，是世界上最早的末制导炮弹，主要用于攻击集群坦克或装甲目标。全套武器系统由火炮、制导炮弹和激光指示器等组成。炮弹全长1．372米，弹径1 55毫米，弹重62千克，战斗部为6．4千克。最大射程20千米，最小射程4千米，最大飞行速度每秒600米。全弹分为导引段、弹头段与控制段，控制段前后各有弹翼，可稳定弹体旋转(6～18转/秒)，并提供侧向机动效果。炮弹发射后，弹翼会以后掠20。自动弹出，弹道前段与普通炮弹一样靠惯性飞行。在激光指示器的作用下，炮弹前部的激光导引头接受从目标反射的激光信号，导引炮弹准确飞向攻击的目标。该制导炮弹命中概率达80%以上。

北约的一个1 55毫米榴弹炮连装备有6门炮，用“铜斑蛇”炮弹以每分钟6发的正常射速进行齐射时，能在4分钟内消灭将近一个装甲团的所有装甲车辆。如果用普通榴弹，即便数个炮兵连以火力急袭，也难以阻止同样规模的装甲部队。2

苏联与此同时，苏联丝毫没有怠慢，KPT设计局几乎在同一时期也着手研制。在吸取美国经验的基础上，于20世纪80年代中期生产并装备了“红土地”(Krasnop01)。由I 52毫米火炮发射，弹长1300毫米：弹重50千克，其中战斗部重20．5千克；射程22千米，命中概率达90%，对坦克目标的激光照射距离5千米以内，照射持续时间6～1 5秒。由于苏联的152毫米炮射程普遍小于北约的155毫米炮，因此，苏联在设计“红土地”时，炮弹采用火箭增程以超越北约炮兵射程。由于增加了增程火箭发动机该炮弹长度大，在运输和储存时分为两部分。2

系统组成制导航弹通常采取电视光学制导(根据光学图像引导)、热视制导(根据可视或红外光线弓1导)、激光制导(根据目标反射光束引导)、惯性制导、卫星制导等方式。

激光制导系统主要由搜索设备、光学系统和电子线路构成。激光器发射光线照射目标，接收器接收反射激光束并判定其方向，确定炸弹瞄准目标的误差，然后向导引头下达必要的校正指令，炸弹的自导弹头能够根据气流方向，通过头部安定面定位，同时，上下左右移动来调整角度。自导弹头由不受机械损害的整流罩来防护，特制的整流罩能让激光束自由通过，却会通过配一个光敏感指示盘，由4个扇形座构成，由自导弹头轴垂直线固定，经凸透镜聚焦后的反射激光束通过整流罩后，落在指示盘上，落点与目标相对位置一致，如果光束落在左下方，自导头就会“明白”目标在当前航线的右上方，电子设备就会向全动式尾翼下达相应信号指令，进行调整。

电视或热视制导系统目标定位原理与激光制导系统大致相同，由制导航弹弹头上装配的摄像头拍下地面目标的景象，经飞行员从视频显示器上锁定目标图像后，投掷炸弹，炸弹会根据锁定目标与导引头实时拍摄下的目标景象进行对比，判定方向、距离和误差，然后自动调整，以准确命中目标，唯一的区别就是处理的不是激光反射信号，而是可见光或红外光形式的色调鲜明的对比影像。2

精确制导技术精确制导技术涉及的内容广泛，是一项综合多种现代高新技术的应用技术。研究的主要内容包括弹载精确探测、信息支援综合利用和高精度导引控制技术。其中弹载精确探测技术主要用于对目标精确探测、识别和跟踪；信息支援综合利用技术是利用信息支援保障系统提供的信息，对目标进行定位和识别；高精度导引控制技术利用精确探测系统和信息支援保障系统提供的目标信息以及弹上设备和其他外部信息提供的导弹位置和运动状态信息，采用先进的控制和制导控制方法，确保武器精确命中目标。

精确制导技术在军事上的直接应用产生了精确制导武器。精确制导技术与精确制导武器的关系好比“认知”与“实践”的关系，相辅相成、相互促进。

(1)精确制导武器是精确制导技术的实例化。精确制导技术在军事领域的直接应用产生了精确制导武器，精确制导技术是精确制导武器的核心技术，它支撑着精确制导武器在复杂环境下全天时、全天候作战。另外，正所谓“一代头，一代导”，精确制导技术的每次突破性发展都会带动精确制导武器的更新换代。

(2)精确制导武器是精确制导技术发展的动力。精确制导武器在实战中的应用，不断检验精确制导技术的先进性、实效性，并结合新的战场环境和作战要求，向精确制导技术提出新的、更高的要求，为精确制导技术的发展指明了方向。另外，精确制导武器的大发展，也促进了反精确制导武器的快速发展，从而给精确制导技术提出了新的挑战。因此，可以说精确制导武器为满足实战需要所提出的新课题，是推动精确制导技术向前发展的不竭动力。3

制导率从理论上讲，可以有很多条甚至无数条弹道保证导弹与目标相遇，但实际上对每一种导弹只选取一条在特定条件下的最佳弹道，所以导弹的弹道不能是任意的，而是受一定条件的限制，有一定的规律，这个规律就是制导规律，也称导引规律或导引方法。在导弹飞行过程中，导引方法决定导弹和目标或导弹、目标和制导站之间的运动学关系。在自动导引中常用的导引方法有以下几种：三点法、前置角法、追踪法、平行接近法和比例导引法等。3

三点法三点法要求控制导弹沿瞄准线飞行，即制导站、导弹以及目标三点在一条直线上，故称为三点法。三点法导引是遥控制导体系下的主要导引律，在指令制导和波束制导中大量应用，在一些复合制导导弹的中制导段也常常采用。三点法导引的主要优点是技术实施简单。3

追踪法追踪法是控制导弹轴或速度矢量时刻指向目标的一种导引方法。弹轴指向目标称为姿态追踪法，速度矢量指向目标称为速度追踪法。前者的特点是容易实现，一般测量弹目线与弹轴的夹角。后者在制导过程中导弹速度矢量与弹目线重合，一般测量速度矢量与弹目线的夹角。3

比例导引法比例导引法是要求控制导弹速度矢量转动角速度与弹目线转动角速度成比例的一种导引方法，该比值称为导航比。比例导引法是介于追踪法和平行接近法之间的一种导引方法，导航比取1时，它就是追踪法，当导航比趋于无穷大时，则是平行接近法。比例导引法的特点是：导弹跟踪目标时，总是使导弹向着减少视线角速度的方向转动，尽量使导弹的导引弹道平直，从而对付机动目标。3