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    激光制导武器

    2006-03-21 飞达光学网

          制导武器在现代战争中起着极为重要的作用,到目前为止,采用激光技术的制导方式主要为激光半主动寻的制导和激光架束式制导。这两种制导方式都离不开目标指示器。几种典型的激光制导武器,包括制导导弹、制导炸弹和制导炮弹。 
          德国于第二次世界大战期间研制并装备部队的V1导弹和V2导弹是世界上最早出现的远程制导武器,而在战争快要结束时问世的XH7型反坦克导弹则是最早出现的近程制导武器。从那时起,制导武器经历了几乎比任何其他武器系统更高的发展速度。英国皇家军事科学院的研究人员甚至认为,制导武器在相当大的程度上影响着当前国防政治、国际战略与战术,并有可能预示着载人攻击机和现代主战坦克概念行将结束。且不说这一论断是否正确,但可以肯定的是,现代制导武器的确是决定战争胜负的重要因素之一,1990-1991年的海湾战争就是很好的明证。当今没有任何一个国家或任何一名武器系统开发人员可以忽略对制导武器的研究。 
          目前已发展的制导系统种类繁多,相应地出现了不同的分类方法。以制导导弹为例,有的根据导弹发射点和目标的位置分类(如导弹发射点在地面而目标在空中的地对空导弹);有的根据打击目标进行分类(如以坦克为主要目标的反坦克导弹);也有的根据飞行模式分类(如一次加速然后进入滑行状态的发射――滑行式导弹);还有的则根据制导武器系统分类(如依靠弹上导引头自动跟踪目标的寻的式导弹)。 
          在上述分类方法中,尤以第一种和最后一种用得较为普遍。按照第一种分类方法,制导导弹以往被分为地对地导弹,地对空导弹,空对地导弹和空对空导弹,其中“地”包括陆地和海面,而“空”过去主要指普通飞机。 
          随着制导技术的发展,上述概念需要加以拓宽。例如,潜艇既可从水下发射导弹,也可以成为导弹的攻击目标。而“空”,除普通飞机外,还可能是遥控导航系统,绳系平台,直升机,滑翔机,反导弹导弹乃至卫星和宇宙飞船。 
          按制导系统分类,制导导弹主要可分为寻的式和视线式两种,寻的式制导导弹结构包括寻的头或导引头、导弹战斗部、动力装置以及控制装置。寻的头实际上是一种目标自动跟踪装置,引导战斗部寻向目标,制导导弹的工作依赖于目标辐射或反射信号,根据信号源的不同,寻的式制导又有被动寻的、主动寻的和半主动寻的之分。如果寻的头所探测的是目标本身的辐射,或对自然界存在的某种辐射的反射,则称之为被动寻的式制导导弹,很显然,雷达站和通信站就是被动寻的式制导武器的理想目标,有一种称为“百舌鸟”的雷达制导空对地导弹就是采用这类制导方式的一个典型例子。除此之外,喷气发动机的尾管及轮船的烟囱等也是易受被动寻的式制导武器攻击的目标。 
          不难理解,探测器性能对于被动寻的制导来说极为重要,近年来,随着焦平面阵列,电荷耦合装置(CCD)等红外探测与记录器件的发展及图像传感技术走向实用化,被动寻的式制导已成为当前制导领域重要课题之一。 
          如果信号源不是目标本身,而是装在导弹上的目标照射器或目标指示器,则属于主动寻的式制导。由目标反射的能量被导弹寻的头探测,不断发射,不断探测,从而实现导弹对目标的跟踪,直到击中目标为止。这种制导系统一般来说,结构比较复杂,价格昂贵,通常用于复合制导的最后阶段,即当其他方式的制导已将导弹引导到和目标距离较近时,再改用主动寻的制导。 
          如果辐射源既不是目标本身,也不是安装在导弹上的目标照射器,而是另外的可见光,红外或无线电波源,导弹上的纯被动传感器接收由目标反射的信号,从而实现对目标的跟踪,则系统称为半主动寻的式制导。半主动寻的制导的最大优点是不需要增加导弹本身的体积,重量和复杂性,便可大大提高照射到目标上的能量,从而实现小型化,远距离精密制导。半主动寻的式制导早期曾使用雷达作为目标照射器,近几年来则广泛采用工作在红外波段的激光器,它是激光制导的一种主要方式。 
          视线式制导则主要分为视线驾束制导和指令视线制导,后者又包括人控指令视线制导,半自动指令视线制导及自动指令视线制导三种方式。至于驾束制导,顾名思义,是指导弹处在某种辐射束中飞向目标。早期的辐射束为雷达波,而现代驾束制导系统中的辐射束则主要采用激光束。因而,视线架束式制导方式是激光制导的另一种主要方式。 
          目标指示器用于对目标进行精确定位,这在军事上无疑是十分重要的,如果无法在一定距离以外对要打击的目标进行精确定位,那么就只能有两种替代方法:要么与目标足够靠近,以确保能够准确击中它;要么就采取某种地毯式的饱和轰炸,或在大范围内盲目炮击。当目标本身也具有攻击能力时,过于接近目标显然是非常危险的,并会导致高的伤亡率;盲目轰炸或炮击则需要消耗大量的武器弹药,而对摧毁预定目标却未必有效,因而要求发展智能化武器,以便对特定目标精确定位,激光目标指示器就是这类装置中的重要组成部分。 
          在智能化导弹系统中,来自目标指示器的已编码激光指向靶标,由目标反射的激光脉冲向各个方向上散射,并被安装在导弹头部的目标搜索器探测,引导导弹准确地击中并摧毁目标。这里,激光束的编码是非常关键的,只有目标搜索器才能识码。光束编码的另一个优点是可以同时识别或指示同一区域的几个不同目标,它们各自具有不同的编码,以防相互干扰。 
          激光目标指示器的核心部件是激光器。目前 ,在激光半自动寻的式制导系统中,使用最多的是工作在近红外波段的Nd:YAG激光器。脉冲宽度在10纳秒左右,脉冲频率10-20赫兹,脉冲能量取决于目标与指示器和导弹发射平台的相对位置,指示器光学系统,导引头光学系统以及现场大气对光束的透过率等因素。


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