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1.8 导弹引信系统抗干扰分析

1.8.1 引信概况

引信是指按感知的目标信息或按时间、指令等预定条件来控制战斗部适时起爆的弹上装置,其工作可靠性和抗干扰能力决定着武器系统作战任务的成败。

1.引信的功能

引信的基本功能如下:

(1)保险。保证导弹在储存、运输、搬运等勤务处理操作和发射前的准备、发射,直至导弹与目标交会前,引信均不会爆炸和起爆的战斗部。

(2)解除保险。引信在预定的发射、飞行环境条件下,按照预先规定的环境信息、弹上、机上或地面的控制指令,使引信从安全状态转换为待发状态。

(3)起爆战斗部。引信按预定的起爆方式可靠、完全地起爆或者引燃战斗部。

2.引信的组成

引信由发火控制系统、爆炸序列、安全系统和能源装置四大部分组成。

(1)发火控制系统。发火控制系统由信息传感装置、信号处理装置和执行装置组成。信息传感装置用来感知目标信息或目标处的环境信息,也可接收来自制导系统或地面遥控站的指令。当然在探测和接收目标信息、指令信息的同时,还将接收环境干扰和人工干扰的信息。信号处理装置的任务是对信息传感装置输出的信号加以处理,排除各种干扰的影响,并在导弹与目标交会过程中确定战斗部的最佳炸点和最佳起爆方向;然后适时向执行装置输出启动信号,使执行装置激发爆炸序列的第一级火工品并使其发火。

(2)爆炸序列。爆炸序列由感度递减、威力递增的火工品组成,用于将发火控制系统输出的激发信号加以转换和放大。第一级火工品(又称首发火工品)将目标探测装置输出的力、电、光等形式的激发信号转换成爆轰冲击波后,由导爆药和传爆药将它有控制地放大,并按预定方式完全地起爆战斗部。

(3)安全系统。安全系统由环境传感器、信号处理与控制器和能量隔断件组成。安全系统必须在正常的发射飞行环境下解除保险,所以它要设置环境传感器来感知导弹的发射和飞行环境。另外,它也可以从制导系统获得工作指令。

(4)能源装置。能源装置的用途是为发火控制系统、安全系统和爆炸序列第一级火工品的工作提供能源。空地导弹引信大多采用弹上电源供电的工作方式,故引信系统自身不带电源。

3.引信的分类

选择引信要考虑目标特性及作战环境条件的影响,根据某一典型、特定的弹目交会条件和目标特性而设计的固定延时,不可能在每次实际发射时都能达到最佳炸点控制这一目的。作战环境条件主要是指电磁环境、气象环境,以及战场上可能出现的一些实际条件。以反舰导弹为例,敌我双方舰上都装载有各种电子设备或电气设备,如导航、通信、火控等设施以及大功率电机等,还有各种各样的人工干扰。这些设备随时都在发射各种波长的电磁波,有可能对机电式触发引信造成危害。为此,通常采用能防静电和射频的电雷管,同时对电子线路采取各种保护措施。

为了尽可能地杀伤目标,导弹可装有多种引信,如空空导弹往往同时使用触发引信和近炸引信,还可能有自毁定时器,以分别适用于不同的相遇情况。当导弹直接撞击目标时,触发引信起爆战斗部,杀伤目标;当导弹在目标附近飞过时,近炸引信起爆战斗部,杀伤目标;当导弹脱靶时,自毁定时器可使战斗部自爆,炸毁导弹。一般情况下,导弹直接相撞和脱靶的情况较少,大多数情况是导弹在目标附近一定距离内飞过。因此,空空导弹近炸引信性能在实战中将起主要作用。

航空弹药中常用的引信有触发引信、指令引信、近炸引信、周炸引信和时间引信等。

(1)触发引信。触发引信是指引信利用自身开关或传感器,感知导弹头部碰击目标过程中产生的形变、反作用力,或战斗部侵彻目标过载等信息而作用的引信;主要装配于在目标表面或侵入目标内部爆炸的战斗部。触发引信分类方法有多种,按作用时间可分为瞬发触发、触发延时和自适应作用等多种方式。从导弹头部或战斗部碰击目标到爆炸序列最后一级传爆药爆炸所经历的时间称为引信的瞬发度。一般规定,瞬发度小于1 ms的称为瞬发引信,瞬发度大于1 ms的称为触发延时(延期)引信(瞬发度为1~5 ms的称为短延时引信,大于5 ms的称为长延时引信)。自适应引信是指通过自身过载传感器感知战斗部侵彻过载信号来判断最佳炸点的一类新型引信。

(2)指令引信。指令引信是指根据控制与制导系统解算的位置,实现在目标空域上方开舱、空爆的一类引信,主要用于杀爆战斗部以及子母战斗部开舱。

(3)近炸引信。近炸引信是指利用引信自身探测器或目标自身产生的物理场来探测目标的一类引信,常用的有红外近炸引信、无线电近炸引信和激光近炸引信3种。

红外近炸引信一般都有两个不同角度的光学接收系统。当目标临近时,两个接收光学系统会依次接收来自目标的红外信号;在满足确定的几何关系的情况下,可以判断目标和导弹的相对位置,适时起爆战斗部。因为红外近炸引信的适用范围常受到限制,近年常用的引信是无线电近炸引信和激光近炸引信。

无线电近炸引信常用的有厘米波和毫米波两类,按照波形特征和调制方式,又可分为连续波调制、脉冲调制、频率调制、噪声调制和编码调制等近炸引信。其原理是由专用引信天线发射电磁波,再由天线接收目标反射的回波;然后经处理判断,在导弹飞行至目标最近的位置,适时给出起爆信号,引爆战斗部。

激光近炸引信的工作原理与无线电近炸引信相似,当光学系统接收到目标反射回来的由引信激光发射器发出的激光信号时,适时给出引炸信号,引爆战斗部;其工作波长为0.85~0.904 μm。

空地导弹近炸引信主要是激光近炸引信,主要用于杀爆、爆破等战斗部;空空导弹目前应用比较多的是无线电近炸引信和激光近炸引信。

1.8.2 引信抗干扰 [9,19]

1.8.2.1 引信干扰技术概述

导弹引信干扰技术是指使对方导弹引信不能正常工作的电子干扰技术,主要分为无线电引信干扰技术和光电引信干扰技术。

1.无线电引信干扰技术

无线电引信干扰技术采用无线电干扰的方法,扰乱或破坏无线电引信正常工作。采用有源干扰时,发射带有目标信息的干扰信号,使引信收到信号后产生误判,在到达引爆距离前起爆。采用无源干扰时,在目标的前方抛撒大量的无源箔条,形成大范围的箔条云,引信收到箔条云反射信号后,误判为目标信号而起爆。

2.光电引信干扰技术

光电引信干扰技术采用光电干扰的方法,扰乱或破坏光电引信正常工作。光电引信干扰分为激光引信干扰和红外引信干扰。

激光引信干扰包括激光引信有源干扰和激光引信无源干扰。激光引信有源干扰通常采用转发式距离欺骗干扰方式,激光干扰机接收到来袭武器引信信号后,转发激光干扰信号,使激光干扰信号在起爆距离前进入引信的接收视场,形成距离欺骗,使引信提前引爆。激光引信无源干扰一般采用阻断式目标欺骗干扰方式,在目标警戒系统的引导下,发射无源干扰物,形成假目标,阻断激光引信与目标之间的光路传输,同时反射激光引信的发射信号,形成有效的目标欺骗。

红外引信干扰是通过红外诱饵欺骗和红外干扰机实现的。实施红外诱饵欺骗时,投放红外诱饵弹,产生强烈的红外辐射,使红外引信提前起爆。红外干扰机则可发出类似飞机发动机喷口及其排气的峰值辐射频谱范围的高强度红外辐射,使红外引信提前起爆。

1.8.2.2 引信抗干扰技术研究

引信是机载导弹武器系统的主要组成部分之一,其作用是在导弹拦截目标的遭遇过程中适时引爆战斗部,以取得毁伤目标的最大效果。然而当存在严重的干扰时,这一重要作战性能将变坏或受到破坏。在现在作战条件下,引信将受到不同型式、不同程度的干扰,要保证其作战性能,必须进行有效的抗干扰研究与设计。保护引信在干扰条件下有效运行是其抗干扰技术研究的本质内容。

引信抗干扰研究分为战术运用与技术措施两方面,两者相辅相成;后者是前者的基础,抗干扰技术的作用只有在良好和灵活的战术运用中,才能得到最大限度的发挥,而战术运用又必须靠抗干扰技术措施来保证。

以无线电引信为例,它受到的电磁干扰通常分为以下3类:

(1)人为有源干扰(压制性和欺骗性干扰);

(2)环境及背景干扰(包括人为无源干扰);

(3)引信自身和导弹其他设备产生的干扰。

导弹无线电引信抗干扰技术就是针对上述干扰特点,研究可能采取的技术措施和手段,使引信在各种干扰条件下,实现其原有的战术、技术性能指标;其中,第三种类型的对抗属于电磁兼容(EMC)研究范畴,本书不予讨论。

在某个时期某种引信系统行之有效的技术措施,并不是任何时候、任何条件下都有效的。在引信抗干扰设计中片面追求抗干扰功能的完备性,并不一定是最优设计方案。引信的抗干扰设计应与抗干扰技术的战术运用相结合,并为其提供有效的技术措施。

在干扰制导系统的同时干扰无线电引信,会得到更显著的干扰效果。为此,干扰方十分重视对无线电引信的干扰,特别是在对制导系统的干扰难以奏效时,干扰武器系统的最后一个工作环节—无线电引信,可能起到事半功倍的效果。基于此,国外十分重视发展引信干扰技术,引信干扰机相继问世,如美国的AN/QRC-400就是对付苏联SAM-2导弹引信的干扰机。可见,引信抗干扰技术是防空导弹武器系统抗干扰技术领域的重要组成部分,绝不能持有导弹引信开机晚、工作时间短,对方不会冒生命危险进行干扰的观点,而必须积极研究引信抗干扰技术。 OAzZik4AQP6sEdN1Y4FR/zLEUqRngVxyw+P2x+y1phqRCjj/n89ZxzEHwsdBBabP

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