波束制导系统

波束制导系统

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概述

        beam-riding guidance system ,利用电磁波束将运动物体导向目标的制导系统,称驾束制导系统,多用于导弹系统中。形成控制导弹行误差信号的设备装在导弹上,控制点可在地面、舰或飞机上。由控制点发射连续跟踪目标运动的圆锥形描波束,这种波束可以是雷达波束也可以是激光波束。因此这种波束兼具种作用:跟踪目标和引导导弹。指挥站无需测量导弹运动参数,导弹上的装置能自动测定导弹偏离波束旋轴的位置(角度),并依此形成制导指令,执行机构据制导指令调整导弹的飞行方向,使导弹始终沿波束转轴飞行,直至命中目标。

种类

  雷达波束制导,雷达波束制导是利用制导站雷达发射的波束来引导导弹飞向目标的制导方式。由于雷达发射的定向波束较窄,圆锥波束宽度仅在2度以内,而且跟踪低空高速目标时波束移动很快,导弹不容易进入波束,或者进入后也容易被快速移动的波束甩掉。所以制导站通常采取一个雷达天线同时发射两个宽窄不等的同轴波束的方式来进行制导。宽波束用来导引导弹首先找到雷达波束,然后进入宽波束,最后引导导弹进入窄波束,用窄波束制导导弹攻击目标。

  激光波束制导,激光波束制导是由激光器瞄准目标并不断发射激光束,导弹发射后,由导弹上的激光接收器接受制导站发射的激光束,并导引导弹飞向目标。如美国“打击者”反坦克导弹就采用了激光波束制导。

原理

  利用电磁波束将运动物体导向目标的,又称驾束制导系统,多用于导弹系统中。形成控制导弹飞行误差信号的设备装在导弹上,控制点可在地面、舰船或飞机上。由控制点发射连续跟踪目标运动的圆锥形扫描波束,这种波束可以是雷达波束也可以是激光波束。当导弹飞行偏离波束中心时,导弹上坐标方位仪即测出偏离的大小和方向,产生相应的控制信号,使导弹回到波束中心附近。波束制导系统分为单雷达和双雷达波束制导系统两种。

  ①单雷达波束制导系统:这种系统用同一台雷达跟踪目标和引导导弹,采用三点法制导规律,使导弹保持在目标和控制点的联线上。这种系统的优点是弹上设备简单,缺点是攻击过程中雷达需要一直照射目标,并只能采用三点法制导规律。若目标速度较大或在导弹接近目标时弹道弯曲严重,则需要导弹产生很大的法向加速度;当目标机动较大时,导弹容易脱离波束而失去控制。

  ②双雷达波束制导系统:采用两台雷达,一台跟踪目标,一台接收经过计算机处理后的跟踪信号引导导弹飞行。这种系统采用三点法或前置量法制导规律。当导弹飞行距离变化时,在计算机中可以形成线前置量信号,并可进一步将线前置量信号变为角前置量信号。采用前置量法可以使导弹攻击快速目标,但双雷达波束制导系统需要修正两波束不平行的瞄准误差。
  为使导弹发射后能可靠地进入波束,需要在导弹上装稳定系统,以控制导弹稳定飞行;还需要选择合适的发射角发射,以防止导弹不能进入波束或穿过波束。在开始转入波束控制时,导弹控制系统应能较快地消除初始偏差,使导弹尽快稳定在波束中心附近。为了防止导弹脱离波束而失去控制,初始阶段采用宽波束制导;远距离时采用窄波束制导以提高精度。
  采用波束制导系统的导弹能有效地攻击地面静止和缓慢变化的目标。早期的地空导弹,特别是舰用导弹几乎全都用它作为单一制导方式,后已较少采用。

组成

  波束制导系统按功能可分以下三个部分

测量装置

  用以测量导弹和目标的相对位置或速度(包括角度、角速度等)。攻击活动目标时,通常用雷达或可见光、红外、激光探测器;攻击地面固定目标时,用加速度表、陀螺仪等组成惯性测量装置,也有用电视或光学等测量仪器的。

计算装置

  用以将测量装置所测得的导弹和目标的位置和速度,按选定的导引规律加以计算处理,形成制导指令信号。  以上两个部分可安装在导弹上,也可安装在地面或其他载体上。

执行装置

  用以放大制导指令信号,并通过伺服机构驱动导弹舵面偏转或调整发动机推力方向,使导弹按制导指令的要求飞行,同时对导弹姿态进行稳定,消除外界干扰对导弹飞行的影响。执行装置必须安装在导弹上。

烟幕―波束制导的屏障

  对付波束制导武器的常用办法是对目标进行烟幕保护,即在可能被袭击的目标周围施放烟幕,把目标隐藏在浓浓的烟幕之中。越战期间,在美军首次利用波束制导炸弹取得辉煌战果之后,越方及时使用了烟幕对电厂桥梁等目标进行了掩护。当美军又一次对这些目标进行轰炸时,投下的许多波束制导炸弹面对白茫茫的浓烟就都成了看不见目标的“瞎子”,结果竟没有一枚命中目标。

  烟幕使波束制导武器“变瞎”的原因在于烟幕能对光波产生强烈的散射和吸收。这种散射和吸收有效地遮挡了光波的通道,使“波束目标指示器”难以瞄准目标,也使波束制导武器的“寻的器”无法接收到由目标漫反射回来的引导光波。在这种情况下,波束制导武器自然也就变“瞎”了。

  烟幕保护不仅可用于对付波束制导武器,而且还可以对付其他类型的光学精确制导武器,例如红外制导武器、电视成像制导武器等。但烟幕必须在敌方的光学制导武器来袭之前的适当时间开始施放,还要选择在上风头的必要部位进行。如果在敌方袭击开始时烟幕不浓或不能充分遮掩目标,就会大大削弱其保护作用。因此烟幕保护不仅需要有效的预警系统相配合,而且还需要消耗大量的发烟器材,对于敌人突如其来的袭击很难及时进行有效的防御。

黑化—吸收波束于无形

  波束制导武器之所以能够逞威,关键在于被袭击的目标通常都会对照射波束产生较强的漫反射作用。为了美观,许多建筑物都采用浅色外表,而这恰恰能够对照射波束产生强烈的漫反射,为波束制导武器提供较强的目标指示信号。既然波束制导离不开目标对照射波束的漫反射,那就应当想方设法尽可能地降低目标对波束的漫反射强度。黑化表面是减小漫反射强度的一种有效方法。

  波束制导武器通常使用波长1.06微米的波束作照射光(也有用10.6微米的)。一般建筑物表面对照射光的反射率都比较大,通常在50%左右,白色表面甚至可以达到90%左右。所以,它们很容易成为被波束制导武器打击的目标。如果用对1 .06微米和10.6微米波长的光具有高吸收率低反射率的材料覆盖表面,就可以在很大程度上实现对波束制导武器的“隐形”,使波束制导武器接收不到足够的反射波束,因而也就无法对目标进行准确的袭击。例如,灯黑涂料对1.06微米和10.6 微米光波的反射率只有5%左右。这样微弱的漫反射光就很难被波束制导武器接收到。

  使用黑色材料覆盖表面的方法有多种,既可以用涂料直接涂在建筑物表面,也可以用黑化后的板、片、膜、布等类型的材料临时覆盖(或遮掩)在建筑物表面,同时要注意经常清除黑化面上的尘土,因为尘土会增强漫反射,还要注意经常在黑化面上洒些水,使其保持湿润。湿润的黑化面可以增强对光波的吸收而减少反射,还可以起到散热降温的作用。

镜面―让波束制导脱靶

  波束制导武器寻找目标靠的是从目标漫反射回来的照射波束。因为漫反射是向四面八方进行的,才使得波束制导武器的寻的器随时都能捕捉到由目标反射回来的波束并把攻击方向对准目标。如果在目标的表面使用平面镜进行防护,无论照射目标的波束束来自空中还是地面,平面镜都将对照射其上的波束按反射定律产生集中的定向反射。反射光同样是很窄的光束。波束制导武器的寻的器极难捕捉到它,即使偶然碰到了反射光束,由于互相运动也很快就会错开反射光束而“ 脱靶”。而且由于镜面反射波束的能量集中,寻的器的光学元件在碰到反射光束时也容易被炸毁而失效。

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