對再入飛行器精確制導(dǎo)的探討

郭鵬鵬 汪先運

摘 要：由于再入飛行器根據(jù)類型的不同，應(yīng)用的領(lǐng)域也就不一樣，但是他們的總體技術(shù)特點還是相近的，文章由主體、控制、探測三個技術(shù)主體出發(fā)探討目前精確制導(dǎo)技術(shù)方面的研究狀況，希望能為我國的再入飛行器精確制導(dǎo)方面提供新的啟迪。

關(guān)鍵詞：飛行器；導(dǎo)引頭；制導(dǎo)控制

中圖分類號：V448.35 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）32-0071-01

1 再入飛行器精確制導(dǎo)目前的發(fā)展現(xiàn)狀

新的時代，先進的科研技術(shù)成為各國軍事和經(jīng)濟發(fā)展的最有利保障，做為經(jīng)濟與軍事的超級大國——美國最先開展了再入飛行的大規(guī)模試驗比如艦載偵打一體遠程無人攻擊機早在2011年開始美軍相繼完勝X-47B、 HTV-2、 AHW的試驗。為盡快解決離遠程快速精確打擊的實戰(zhàn)需要，使離遠程快速精確打擊得到系統(tǒng)的解決，保證維護這一領(lǐng)域的霸主地位，美國國防更是緊鑼密鼓開展了一體化高超聲速（IH） ，建立了THAAD導(dǎo)彈防御系統(tǒng)后又新增2.91億美元改為增程型THAAD系統(tǒng)。我國也不甘示弱 再次高超音速飛行器試飛測試也進行之中，新型的打擊飛行器被可以攜帶核彈頭或常規(guī)的彈頭飛行于大氣層邊緣據(jù)分析可以通過美國的增程型THAAD導(dǎo)彈防御系統(tǒng)。

2 再入飛行器的特點

現(xiàn)在的局勢技術(shù)已經(jīng)開始由機械化想信息化轉(zhuǎn)移。由近距離打擊向遠程控制發(fā)展，在提高飛行器的軍事性能的過程就是精確制導(dǎo)技術(shù)的得發(fā)展過程。再入飛行器的特點正是迎合了這一時代軍事需要，它主要有以下特點。

2.1 航程遠、速度快

美國DARPA初代的計劃是2025年的高超聲速巡航飛行器在小于2 h的時間可以打擊16 700 km以外的任何目標，我國的東風26（DF-26）再入飛行器據(jù)美國《自由燈塔》報道中，至少 3 540 km的射程的中遠程導(dǎo)。我國的WU-14的飛行速度可以達到10 Macr，美國的HTV-2高超音速飛行器可以達到20 Macr高超音速。

2.2 高精度

在實戰(zhàn)的海灣戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭上看，精確制導(dǎo)武器的高精度是驚人的，可以實現(xiàn)具體目標的精確打擊，其精度可以精確具體的精度和緯度，確定到哪一座樓房或樓層，對斬首行動是一個飛躍式的進步。

2.3 適應(yīng)性強

再入飛行器的打擊對象廣泛，現(xiàn)今的飛行器多為多段控制的飛行器，更是性非線性的目標，環(huán)境對再入飛行器影響相對減弱，所以對水面艦艇、戰(zhàn)斗機、直升機等運動目標的跟蹤、與打擊能力增強，鎖定目標后，及時目標轉(zhuǎn)彎或改變速度也可以自行修正，改變運動的軌跡實現(xiàn)精確打擊的效果。

2.5 抗干擾能力協(xié)戰(zhàn)模式

隨著雷達等防御系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展的成熟，對飛行器的實戰(zhàn)化的實戰(zhàn)性提出了新的要求，暴漏目標，沒有眼睛的結(jié)果就是烈日下的貓頭鷹只能是挨打，為了加強抗干擾能力，發(fā)展協(xié)戰(zhàn)模式太空領(lǐng)域的發(fā)展也日益激烈，你方唱罷我登場，太空領(lǐng)域的爭奪愈演愈烈，空間的爭奪意味著地面的控制。對于飛行器的定位，網(wǎng)絡(luò)化飛行器的對接的連接與對接各國在太空領(lǐng)域的突破也非常之大。所謂道高一尺、魔高一丈，就目前而言，飛行器的抗干擾能力協(xié)戰(zhàn)的發(fā)展超前于防御系統(tǒng)的發(fā)展。

3 再入飛行器精確制導(dǎo)的分析與探討

3.1 主體技術(shù)

再入飛行器的綜合性則須從多段控制、單機性能等方面來提升，太高整體構(gòu)思，從科學(xué)、合理的頂層性能出發(fā)，合理分配，既要整體相依，又要增強獨立性能，做到全體性能優(yōu)化

3.1.1 協(xié)戰(zhàn)模式技術(shù)探討與分析

實現(xiàn)信息化化作戰(zhàn)，以現(xiàn)有裝備為基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的在天技術(shù)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)信息框架，并考慮技術(shù)更新與完善對信息框架的影響，實現(xiàn)陸、海、空的“一體化作戰(zhàn)信息體”。在信息體系框架內(nèi)進行各飛行器的需求分析包括各飛行器的協(xié)作及鏈接網(wǎng)絡(luò)需求的分析。于此同時要充分考慮需要同步、一致的數(shù)據(jù)鏈標準，“一體化作戰(zhàn)信息體”中不同的信息平臺的通訊協(xié)議要規(guī)范化，大幅度增強小環(huán)信息頻率以提高效率，提升一體化打擊能力。

3.1.2 實戰(zhàn)化制導(dǎo)技術(shù)探討與分析

在世界歷史上，軍事競賽的事例是不難查找的，二戰(zhàn)后蘇、美的軍備競賽中，蘇聯(lián)因為過度的軍事開支成為了經(jīng)濟的重大包袱，導(dǎo)致了經(jīng)濟的發(fā)展過慢。所以在制導(dǎo)成本和體制上我們上必須探索和分析。傳統(tǒng)的方法是成本中一半費用用在導(dǎo)彈從最高點下落至目標這一階段的導(dǎo)引頭這一截獲、跟蹤目標的核心部件在。隨著科技的發(fā)展現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)開始進入微機電系統(tǒng)（MEMS），轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^測量飛行器的慣性，自動的運算出飛行器速度、位置等和末制導(dǎo)方式的結(jié)合，注重考慮現(xiàn)有衛(wèi)星信息的全面綜合利用，提升制導(dǎo)技術(shù)，并大大節(jié)約傳統(tǒng)制導(dǎo)方法的成本。

3.1.3 約束指標與多段控制技術(shù)

再入飛行器飛行時在總體設(shè)計、動力、電氣、載荷與環(huán)境、氣動、結(jié)構(gòu)、彈道、姿控、制導(dǎo)等總體專業(yè)中都要緊密耦合曾強把關(guān)、輻射和牽引作用，再入飛行的實現(xiàn)，需要合適的攻角（速度矢量V在縱向?qū)ΨQ面上的投影與導(dǎo)彈縱軸之間的夾角）才可以進行再入飛行，攻角影響射程，而考慮到控制和實現(xiàn)一般在職正負10 °之間。要保證攻角的相對穩(wěn)定和速度的穩(wěn)定，對氣動特性的要求就非常的嚴格，攻角過大

修正能力會大幅度下降，再入攻角會影響彈道參數(shù)，對防隔熱的影響也打打增強——特別是再入的初始階段。與攻角對應(yīng)的舵偏量要采用基于最大舵偏下的保守設(shè)計。為保證飛行軌跡滿足每一項約束指標的要求，而且需要一體化協(xié)調(diào)優(yōu)化就要總體規(guī)劃設(shè)計，同時為適應(yīng)環(huán)境影響和變化，適應(yīng)非線性的要求進行對端控制，減少對結(jié)構(gòu)參數(shù)和飛行動力的依賴，對增強修復(fù)補償?shù)牟淮_定因素的波動是一個有效科技手段。

3.2 制導(dǎo)技術(shù)

3.2.1 抗干擾的分析與評估

現(xiàn)在的電子偽裝技術(shù)逐步增強，可見光紅外的點源誘導(dǎo)、煙幕等對末制導(dǎo)導(dǎo)引頭的干擾都很強。技術(shù)攻克抗干擾，就要進行目標類型分析，對環(huán)境進行分析并進行合理分配，對指標進行量化評估，以確保導(dǎo)引頭的抗干擾能力的同時，建立起系統(tǒng)的抗干擾評估信息臺和整體體系，保證實戰(zhàn)需求。

3.2.2 定位及自主自適應(yīng)軌跡規(guī)劃技術(shù)

實戰(zhàn)要求再入飛行器具備快速無依托快速發(fā)射的快速定雙天線衛(wèi)星定姿、空中對準技術(shù)技術(shù)還需要進一步的科技創(chuàng)新，利用衛(wèi)星導(dǎo)航，星光導(dǎo)航等多源導(dǎo)航等以及未來的航空航天技術(shù)為再入飛行器提供定位保障。另外要壓縮發(fā)射瞄準的時間實現(xiàn)自行起豎、發(fā)射集多重功能為一體。在約束過程終端情況下區(qū)域目標可實現(xiàn)的情況下，自主更新在線軌跡，實現(xiàn)空中對準，實現(xiàn)與目標的打擊的數(shù)據(jù)鏈接，做到隨時同步的軌道修正?，F(xiàn)在的飛行器都是多飛行器的協(xié)同飛行配合完成任務(wù)并實現(xiàn)多目標任務(wù)，多為偵察彈、攻擊彈或戰(zhàn)斗彈、干擾彈得協(xié)同作戰(zhàn)。紅外末制導(dǎo)不為了避免紅外氣動光學(xué)效應(yīng)，對紅外交班的速度要求較高，在快速下壓時修正橫向位置的同時要進行速度控制飛行器多采用CC 控制。

4 目標探測技術(shù)

飛行器輕、小型化和飛射程的需求需要內(nèi)部空間的壓縮和導(dǎo)引頭的作用距離的加大。現(xiàn)在的細頭錐外形，導(dǎo)引頭的前置安裝空間收到限制，光學(xué)導(dǎo)引頭又必須安裝光學(xué)窗口和雷達導(dǎo)引頭的跟蹤和提供高透波率的天線罩并且要設(shè)計好氣動熱和防隔熱。天線罩與導(dǎo)引頭要一體化設(shè)計以優(yōu)化空間尺寸，實現(xiàn)性能指標。目標探測就是獲取目標特性信息實現(xiàn)識別與跟蹤，具體是通過外形、吸波材料來結(jié)合雷達體制取得隱身散射的數(shù)據(jù)與特性根據(jù)成像原理，實現(xiàn)精確制導(dǎo)，現(xiàn)主要是是艦船識別。純慣性制導(dǎo)的導(dǎo)航精度低且高度通道發(fā)散影響目標精度，慣性衛(wèi)星復(fù)合制導(dǎo)可以充分發(fā)揮傳統(tǒng)、慣性優(yōu)勢?，F(xiàn)在的先進中段制導(dǎo)多數(shù)采用技術(shù)或甚至是取消末制導(dǎo)采用等離子鞘套技術(shù)，并且要增強多體制兼容衛(wèi)星制導(dǎo)的技術(shù)研究，對于復(fù)合多模導(dǎo)引頭研究主要是復(fù)合導(dǎo)引頭的技術(shù)攻克，主被動復(fù)合導(dǎo)引頭主動模式對下視橫向截擊目標的探測與跟蹤，被動模式無預(yù)裝條件下對預(yù)警機信號的分選與識別、激光、紅外成像復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)研究，目標典型部位的識別跟蹤。開展大功率二維相控陣導(dǎo)引頭的工程化研究等實現(xiàn)對隱身目標的遠距離探測。

參考文獻：

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