防空反导导弹九日谈（8）“自我鞭策奔向目标”

来源：互联网 2024-11-10 22:04:14 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们

防空导弹武器使用的制导武器技术十分广泛，各种制导体制具有不同的特点，有的简单经济，有的精密准确，有的能对付多目标，有的能适应复杂的目标环境。今天重点讲寻的制导体制。

寻的制导是利用目标辐射或反射的能量（如微波、毫米波、红外、激光、可见光等），由弹上探测制导设备测量目标导弹的相对运动参数，按照一定的导引方法形成制导指令，引导导弹自动飞向目标。

按照有无照射目标的能量源以及能量源的位置，寻的制导可分为主动寻的制导、半主动寻的制导和被动寻的制导三种基本方式。在寻的制导系统中导引头接收的目标辐射和散射能量，可以是光、电、热和声等多种形式。因此导引头的类型也多种多样，根据寻的制导所利用的电磁波波段不同，可将寻的制导分为射频制导和光学制导两种主要类型。以射频寻的制导为例：

从频段划分的角度来看，射频频谱覆盖了30MHz~300GHz的广阔区域。射频制导技术因具有全天候、全天时、测量精度高和作用距离远等特点而备受青睐，在精确制导武器中得到了广泛运用，并主要工作在微波段或毫米波段，在精确制导领域常称为微波/毫米波制导技术。

电磁波频谱示意图

寻的制导导引头接收无线电波的来源不外乎三种情况，既可能是由弹上雷达（如导引头本身）向目标辐射后再反射回来的，也可能是由其它地方专门的雷达（如地面制导雷达）向目标辐射后再反射回来的，还可能是由目标直接辐射出来的。根据这三种不同的目标信息来源，可以对应地将射频寻的制导分为主动式、半主动式和被动式寻的三种制导方式。

(a) 主动式 (b) 半主动式 (c) 被动式

射频寻的制导的三种方式

1.微波寻的制导

微波是指频率范围为300MHz～30GHz的电磁波，它覆盖了大部分雷达频段。微波制导是利用装在导弹上的设备接收目标发射或反射的微波，实现对目标的跟踪并形成制导指令，引导导弹飞向目标。微波寻的制导可以分为主动制导、半主动制导和被动制导体制。

微波寻的制导目前被广泛使用，其特点是具有全天候性能，作用距离远。微波寻的制导的工作频谱范围主要在厘米波段，例如工作波长为2cm或3cm。战术导弹上的微波寻的头天线口径长度（口径线长度与工作波长之比）较小，空间分辨力较低，跟踪精度及下视能力受到一定限制。

（1）微波主动制导

主动寻的制导依靠弹上寻的制导装置向目标照射电磁波，并由其接收机接收目标反射回的部分电磁波，利用回波信息完成对目标的搜索、捕获、识别和跟踪。主动寻的制导的一个突出特点就是“发射后不管”，其导引头实际上是一部完整的雷达系统，既有接收机又有发射机，能够在一定空域内自动完成对目标的搜索、截获、跟踪直至拦截。导弹越接近目标，对目标的分辨能力越强，命中精度越高。但由于导弹质量、尺寸等因素的限制，弹上寻的制导装置发射的信号能量不可能像地面雷达那么高，作用距离不可能很大，主要维持在10km量级，所以主动寻的制导主要应用于精确制导武器的末制导。

微波主动导引头主要包括收发一体的天线、伺服稳定平台、发射机、接收机和信号处理机等。

微波主动式导引头原理框图

空中威胁越来越具备多目标、多方位、多层次的饱和攻击特征，只有“打了不管”的主动寻的制导技术，才能实现数弹齐发，以密集火力应对饱和攻击。因此，主动寻的制导已经成为现代战争对导弹制导技术发展的必然要求，并广泛应用在诸多防空、反舰导弹中。典型的有，德国MFS-90地空导弹采用脉冲多普勒体制的主动导引头，工作在Ku波段，作用距离为10km~15km；法国SAAM舰空导弹采用Ku段主动雷达导引头，有效射程10km。法国“飞鱼”系列反舰导弹采用X波段主动雷达导引头，并使用单脉冲测角体制，搜索距离大于15km。

采用无线电指令制导的俄罗斯“SAM-2”防空导弹

(2)微波半主动制导

半主动寻的制导系统的电磁波能量来自地面、军舰或飞机上的制导站。由制导站的照射雷达向目标发射电磁波，导弹上的接收机一边接收目标的回波信号，一边接收制导站的照射信号。照射信号作为基准信号，经两种信号比较处理提取出目标的位置和距离数据，然后由弹上计算机算出导弹飞行误差，控制飞行弹道。

半主动式导引头主要包括天馈系统、尾部接收机、头部接收机、信号处理机和一个用以控制头部天线的跟踪环路。由于照射雷达的功率和天线都较大，所以半主动寻的制导的作用距离比主动寻的制导远，且弹上制导设备简单、成本低。半主动寻的制导最大缺陷是照射雷达要始终对准目标、所以易遭敌方反辐射导弹的攻击。为减少反辐射导弹攻击的可能，照射雷达将采用一种低功率、宽频带、低旁瓣、编码脉冲调制形式的低截获概率雷达；未来实现攻击多个目标，照射雷达将采用时序转换波束照射多个目标技术，使之能给多枚导弹提供中段制导。如美国的“不死鸟”空空导弹（广义上讲空空导弹也可归属为防空导弹），照射雷达采用时序转换波束的方法同时制导6枚导弹攻击6个空中目标。

微波半主动导引头原理框图

目前已有20多种战术导弹装有半主动式雷达导引头。早期的半主动式雷达导引头采用非相干脉冲体制，抗干扰性能和低空抗杂波能力较差，已被逐渐淘汰。以目标的多普勒频率为检测对象的连续波半主动雷达导引头可以在地物杂波环境中有效地探测目标，而且设备简单、成本低、导引精度较高，因此是半主动寻的制导体制采用较多的方式，20世纪60年代以后出现的美国“改进霍克”、“不死鸟”和“标准”、原苏联“萨姆”-6、英国“天空闪光”和“海标枪”以及意大利“阿斯派德”导弹等都采用连续波半主动导引头，有效地应对了低空或中低空飞机突防、施放电子干扰的空袭机群和入侵舰艇等的威胁。其中，“标准”导弹是美国海军装备最多的中远程舰空导弹，美国海军1969年装备SM-1导弹，采用X波段全程半主动雷达寻的导引头，1979年装备的SM-2仍采用半主动雷达寻的导引头，1981年装备的增程型SM-1和增程型SM-2采用惯导＋指令＋半主动雷达复合制导，导引头仍为半主动雷达体制，没有大的变化。

采用全程半主动微波寻的制导的美国“霍克”导弹

（3）微波被动寻的制导

被动寻的制导系统本身并不辐射电磁波，只是接收目标辐射或反射的电磁波来实现对目标的搜索、捕获和跟踪。其关键部件是高灵敏度、宽频带的接收机和宽频带的天线，能够在很宽的频率范围内工作，能探测各种微波辐射源，同时具有良好的选择能力，能从接收到的不同辐射源发来的合成信号中分选出想要捕获的目标信号。

被动寻的制导技术主要应用于反辐射导弹中，被动寻的导引头主要包括天线及馈线、辐射计、信号处理及误差提取电路、角跟踪回路等。

微波被动导引头原理框图

2.毫米波寻的制导

从微波时代开始以来，人们用了近50年时间才取得一项重要突破——进入与微波具有同样前景的毫米波频谱区域。毫米波的波长为1cm~1mm，其频率范围在30GHz~300GHz之间，毫米波介于微波和红外波段之间，兼具微波全天候和红外分辨率高的优点，是精确制导武器较为理想的可选波段之一。

与微波导引头相比，毫米波导引头具有如下几个主要优点：

（1）导引精度高

导引精度取决于对目标的空间分辨率。由于毫米波天线波束窄，因此毫米波导引头能够提供极高的测角精度和角分辨率。分辨率高，跟踪精度就高，而且使用窄波束还能使导引头具有一定的成像能力。

（2）抗干扰能力强

毫米波导引头工作频率高，通频带比微波大。由于频谱宽，可以使用的频率多，在接收时不易受敌方干扰；同时毫米波旁瓣可以做得很小，以低功率发射时敌方截获困难，抗干扰能力强。

（3）多普勒分辨率高

由于毫米波的波长短，同样速度的目标，毫米波雷达导引头产生的多普勒频率要比微波雷达要大得多。因此毫米波雷达导引头从背景杂波中区分运动目标能力强，对目标速度鉴别性能好。

（4）低仰角跟踪性能好

由于毫米波段天线的波束较窄，减小了波束对地物的照射面积，可以减小多路径干扰及地物杂波，有利于低仰角跟踪。

（5）具有穿透等离子体的能力

导弹头罩由于气动加热而对空气热电离，使导弹周围形成等离子体，对无线电波会有严重的反射和衰减。而GHz波段以上频率工作的导引头，特别是远高于等离子体频率的毫米波，在传输中的反射和衰减都很弱。

（6）体积小重量轻

毫米波天线尺寸小，元器件尺寸也小，这使得毫米波制导系统体积小重量轻，非常适合做受弹体尺寸限制的弹上末制导系统。

毫米波雷达导引头的主要缺点是，由于大气的吸收和衰减，即使在气候条件较好时，其作用距离也只有10km~20km。毫米波在大气中的传输损耗比微波大，在雨中衰减明显。但与红外线相比，主要优点是能在雨雾烟尘下正常工作，具有准全天候性能。

主动式毫米波雷达导引头可以“发射后不管”，有效应对多目标攻击问题，能够提高移动装载平台的安全系数。其存在的主要问题是，距离目标较近时受目标角闪烁效应影响较大，即复杂目标的多散射中心合成使得目标视在散射中心发生跳动，导致雷达瞄准点漂移，产生严重的测角误差造成目标丢失。被动式毫米波雷达导引头能够有效克服上述不足，削弱目标闪烁噪声影响，提供近距离跟踪精度，其实质是一个测量目标辐射能量的毫米波辐射计，它不发射能量，只接收目标辐射的能量，因此其探测距离也受到了限制。当要求增大作用距离、提高跟踪精度、抑制目标闪烁噪声时，常采用主被动双模式导引头，其工作顺序为主动模式扫描搜索、截获转跟踪、主动跟踪转被动跟踪直到命中目标。

毫米波寻的制导技术的发展始于20世纪70年代，当时毫米波雷达导引头大量采用常规的波导元件，主要研究基本原理的正确性和目标特征数据的记录。80年代重点开展微波集成、单片集成、收发一体化、高功率发射器件等研究和研制工作。自90年代以来，美国的微波毫米波集成电路规划取得了重大突破后，新型高效的大功率毫米波功率源、介质天线、集成天线、低噪声接收机芯片等相继问世，毫米波器件的进步极大地推动了毫米波寻的制导技术的发展。用于各种战术导弹上的毫米波雷达导引头，成为美俄等军事大国的研制热点。

毫米波寻的制导技术发展历程

在对空攻击导弹方面，美国洛克希德·马丁公司研制的“爱国者”PAC-3导弹和英国的主动式“天空闪光”导弹采用的都是毫米波导引头，德国BGT公司和EADS公司联合研制的新型空空导弹采用的是毫米波雷达/红外复合导引头，法国泰雷兹公司的新型空空导弹导引头试验样机采用毫米波/红外双模制导技术，使导弹的抗干扰能力大大提高。

随着目标识别需求的出现，毫米波制导体制已由非相参发展至高分辨一维成像，并正在发展性能更为优越的二维成像制导技术，频段也由8mm向3mm、亚毫米波拓展。目前重点开发指向精度高、反应速度快、便于弹上应用的毫米波共形相控阵成像制导技术，以及实用化混合集成、单片集成的元部件技术。（来源：国防科技大学“科普中国”共建基地）