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激光制导武器的发展分析论文pdf

发布时间:2019-06-29 19:13 来源:未知 编辑:admin

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  第37卷,增刊 红外与激光工程 2008年9月 Infraredand V01.37 Laser Supplement Engineering Sep.2008 激光制导武器的发展分析 马锐 (东北电子技术研究所,辽宁锦州121000) 摘要:激光制导武器在现代战争中发挥着越来越重要的作用。介绍了激光制导武器的发展历程 以及装备的研制、改进情况,指出了在现代战争中发展激光制导武器的优势和重要性,重点探讨了 几种激光制导武器的性能及其特点,最后论述了激光制导武器的发展动向与分析。 关键词:激光制导武器; 发展分析 中图分类号:TN97文献标识码:A ofthelaser Developmentanalysis guidedweapon MARui 121000,China) (NortheastResearchInstituteofElectronicTechnology。Jinzhou Abstract:Thelaser moreandmorerolesinthewar of guidedweaponplays today.Theprocess and inall overtheworldandits ofthelaser countries development guidedweaponequipments modificationaredescribed.The and ofseveralLaser techniqueperformanceproperties guidedweapon seekersare the trendand ofthelaser arediscussed. guided analyzed;anddevelopmentanalysis weapon words:Laser Key guidedweapon;Developmentanalysis 0引言 1激光制导 激光制导技术是目前国外导弹、炸弹和炮弹普遍 激光制导是用来控制飞行器飞行方向,或引导兵 器击中目标的一种激光技术。激光制导与其它制导种 采用的制导技术,是以激光为信息载体,把导弹、炮 类相比具有结构简单、作战实效成本低、抗干扰性能 弹或炸弹引向目标而实施精确打击的先进技术。精准 好、命中精度高等优点。不足的是受大气及战场条件 是激光制导武器的鲜明特点,由于激光的单色性好, 影响较大,不能全天候工作等12】。 光束的发散角小,敌方很难对制导系统实施有效干 1.1原理 扰,因而它具有了其他制导方式无法匹敌的优势。所 激光制导的基本原理是:利用激光器发射激光束 以,当激光制导武器攻击固定或活动目标时,命中率 照射目标,装于弹体上的激光接收装置则接收照射的 极高。此外激光还可与红外、雷达、GPS等实现复合 激光信号或目标反射的激光信号,计算出弹体偏离照 制导,更有利于提高制导精度和应付各种复杂的战场 射或反射激光束的程度,不断调整飞行轨迹,使战斗 环境,从而发挥全天候作战的优势。文中就激光制导、 部沿着照射或反射激光前进,最终命中目标。 发展动向、发展分析等作进一步的研究和探甜¨。 1.2制导方式 收藕日期l2008-07-09 作者■介l马锐(1955.)。男,吉林农安人,高级工程师,主要从事光电技术研究。Email:L 增刊 马锐:激光制导武器的发展分析 267 激光制导方式主要有半主动寻的式和主动寻的 GBU.11MB、GBU一12A/B,“宝石路”II有 式两种。目前激光制导武器中大都采用半主动激光制 导方式,即导引头(它安装在弹上,被用来自动跟踪 目标并测量弹的飞行误差)与激光照射装置分开配置 于两地,前者随弹飞行,后者置于弹外。激光照射器 用来指示目标,故又称激光目标指示器。导引头通过 BLU一113等普通航空炸弹加装制导装置和稳定尾翼 接收目标反射的激光,引导导弹飞向目标。 改造而成,且都采用半主动激光制导,因此具有较高 (1)半主动式激光制导。半主动式激光制导系 的命中精度。 统的工作过程是:激光目标指示器装在车、船或飞机 KAB一500L是第一种俄制激光制导炸弹,整体外 上,发射激光束为制导武器指示目标,弹上的激光导 形与美制“宝石路”炸弹相似,其激光寻标套件能用 引头接收目标反射的激光信号,并跟踪目标上的激光 来修改自由落体炸弹,但它没有“宝石路”的弹体前、 光斑,引导制导武器飞向激光光斑,最终命中目标。 后大型稳定控制翼,运动路径由尾翼的控制面{牵制。 半主动式激光制导广泛应用于武器的制导系统中,如 之后俄罗斯在激光制导炸弹的基础上发展了电子光 激光制导炸弹、激光制导导弹、激光制导炮弹等,是 学制导,研制成功了KABl500系列精确制导炸弹, 制导武器中制导精度最高的。 具备了自主目标跟踪能力。特别是KAB一1500L/Kr 激光波束制导作为半主动式激光制导方式又叫 精确制导炸弹,重达1500kg。 激光驾束制导,其工作过程是:激光照射器先捕捉并 美国雷锡恩公司设计的“宝石路”Ⅳ作为新型精 跟踪目标,给出目标所在方向的角度信息,然后经火 确制导炸弹(NPGB),于2007年装备了“狂风”、“鹞” 控计算机控制弹体发射架,以最佳角度发射导弹,使 及“台风”战斗机。 它进入激光波束中(进人波束的方向要尽可能与激光 (2)激光制导导弹。利用激光制导装置将导弹 束轴线的方向一致)。弹体在飞行过程中,弹上激光 引向目标的武器系统,主要用于反坦克、空对舰和空 接收机接收到激光器直接照射到弹上的激光信号,从 对地作战。 中处理出制导所需的误差量,即弹体轴线与激光束轴 例如,美国陆军的“海尔法”空地反坦克导弹、 线的偏离方向和大小,并将这个误差量送入弹的控制 美国空军的AGM一65E“小牛”激光制导空地导弹、 系统,,由控制系统控制弹的飞行方向和姿态,始终 法国的AS.30L激光制导型空地导弹、俄罗斯的 保持弹与激光照射光束的重合,最终将战斗部引导于 X一25ML、X.29L以及以色列的直升机载“猎人”等。 目标上。 . 美国“海尔法”激光制导导弹就是半主动激光寻 (2)主动式激光制导。这种制导方式是将激光 的导弹的典型代表,主要用于攻击坦克、各种战车、 照射器和目标寻的器都装在弹上,由激光照射器发射 雷达等地面军事日标。 激光,目标寻的器接收目标反射回的激光信号,再通 海尔法导弹由激光寻的头和导弹主舱组成。夜间 过弹上控制系统将弹体引向目标。 发射试验证明,黑夜并不影响海尔法导弹的攻击能 1.3制导武器 力。此外,如果有多个目标指示器同时照射几个不同 激光制导武器主要有:激光制导炸弹、激光制导 目标,则海尔法导弹能够以高于1次/s的速率进行 导弹和激光制导炮弹等。 重复发射以攻击这些目标。 (1)激光制导炸弹。激光制导炸弹命中率比手 海尔法导弹主要装备于美国休斯公司研制的阿 控投放无制导的普通炸弹高200倍,比计算机投放无 帕奇先进武装直升机,用于攻击各种坦克、战车及雷 制导炸弹命中率提高50倍,把航空炸弹的命中精度 达站等地面重要军事目标。训练和实战都显示出这种 m,提高到34m。 从原来的圆周误差90~100 导弹具有强大威力和较高的性能。 采用激光束主动寻的制导方式的系统还有美国 “宝石路”(Paveway,又称“铺路”)激光制导 炸弹是目前世界上生产数量最大的精确制导炸弹系 的“马伐瑞克”和法国的AS30导弹等。 列,“宝石路”已经发展了I、II、ⅡI3代,而且每 AS30导弹是一种用于攻击硬点目标的空对地导 代都有多种型号,如“宝石路”I有GBU.10MB、弹,强有力的240 kg高爆炸力弹头,确保这种导弹 268 红外与激光工程:激光探测、制导与对抗技术 第37卷 甚至可击毁重型装甲目标。此外,由于采用激光制导 段惯导加末段半主动激光制导:引信:触发引信;战 斗部:高爆炸药,重240 技术,“心明眼亮”的导弹可以对某一选定舰船进行 kg:动力装置:2台两级推 攻击。即使该舰船混杂在其他舰船之中,或躲藏在无 力固体火箭发动机:弹重:520kg;弹长:3.65m; 000mlTl。 法发射掠海飞行器的狭窄水域,一旦碰上激光制导的 弹径:342mm;翼展:l 导弹,就只好自认倒霉,必定在劫难逃。 以色列在引进美国“宝石路”型激光制导炸弹的 AS30导弹主要装备在美洲虎、幻影F1和幻影基础上,分别开发出了多种激光制导炸弹。例如,以 2000飞机上。除法国空军外,也有其他一些国家的色列飞机工业公司开发了“怪兽”(格里芬)、“断头 武装力量装备了这种导弹。法国军方为AS30型导弹 台”和“下一代激光制导炸弹”(NGLGB)。其中只 配备一种机动性更强的激光指示器吊舱,确保飞机以 有“怪兽”在以色列空军正式服役,并向印度等多国 900 km/h的速度在300m以下低空飞行时仍可在离 出口。该导弹是以色列技术最成熟的激光制导炸弹。 目标8km远处发射导弹。 AS30L型导弹的另一特点是具有目标自动锁定用模块化尾部组件和头锥部件的传统激光制导炸弹 功能。因此,只需向目标的大致方位发射,然后按锁 设计。现在已经发展为GPS/INS和激光制导的双模 定程序作战,并由吊舱的激光指示器为末端制导照明 炸弹。 目标。 以色列的“马帕茨”导弹以及由美国马丁.马丽 法国空军装备的AS30L激光制导导弹。该弹采埃塔公司和瑞士厄利空.皮尔勒公司联合研制的 用与AS30完全相同的正常式气动外形布局,除弹翼、 ADATS防空反坦克系统。 尾舵和内部舱段结构保持不变外,主要改进之处是头 部加装半主动激光导引头和相应的制导计算机,增加 导装置和电视导引头,命中精度在3rn左右,射程达 了1个激光导引头舱,其后为原来的3个舱段:战斗 到60km。丹尼尔公司正在研制名为“闪电”的制导 部舱、发动机舱和尾部控制舱。该激光导引头可与波 炸弹,它与“猛禽”II一样具有120km的最大射程, 长k=1.06 同时又与以色列的“蜥蜴”一样可以选择激光制导、 Inn的任何机载或地/海基激光照射器配合 使用。目标反射回来的激光能量通过整流罩后,由陀 GPS/INS制导或红外成像导引头,其中激光或红外制 螺稳定的反射镜反射到探测器上,由探测器测量出导 导时的命中精度为3m。 弹速度矢量与瞄准线旋转角速度矢量之间的角偏差, 瑞典的Rb70型防空导弹,制导波束由工作波长 产生出比例导引指令。导引头的视场很大,即使在瞄 为O.98 lJm的脉冲砷化镓半导体激光器产生。 准精度较差和强侧风情况下,也能截获目标。后舱段 内部结构有所改变,取消了无线电指令接收机,加装 和专门用于打击低空飞行目标的肩射式“尾刺” 横滚陀螺仪、电磁铁、电磁舵机、4片燃气扰流片等。 (Stinger)导弹等,也都属于激光驾束式制导导弹。 该弹的翼展、舵展和弹径均与AS.30相同,但头部整 韩国研制中的新一代XK一2主战坦克将配备由以 流罩由金属变为透光材料,形状由尖变钝,故弹长缩 短到3.65m。 弹。这种导弹重13kg,采用半主动激光寻的制导技 该弹采用中段惯导加末段半主动激光制导体制, 术,可以从隐蔽的地方发射,能摧毁8km距离内的 ’ 载机在发射导弹之后可立即作机动飞行,在此过程中 重型装甲目标或直升机目标。 由机载激光照射吊舱保持对目标的自动跟踪和照射, (3)激光制导炮弹。激光制导炮弹也是一种重 直到命中该目标。因此,同采用无线电指令制导的 要的激光制导弹药,与激光制导炸弹类似,一般采用 AS30导弹相比,不要求载机飞行员操纵飞机并始终半主动寻的制导方式,即在标准炮弹头部安装激光导 目视瞄准、跟踪目标,从而减轻了飞行员的工作负担, 引头。 提高了飞机的作战生存力,在作战性能水平上是一个 例如,美国研制的“铜斑蛇”激光制导炮弹,是 飞跃,进入第三代超音速多用途空地导弹范畴。 一种155mm口径的炮弹,采用半主动激光制导,配 km:最大速 基本战术技术性能:最大射程:10 备了激光追踪器、陀螺仪、自动驾驶仪、控制系统、 100 度:1.5Ma;使用高度:61~6m:制导系统:中 主翼和控制尾翼。它由制式155H11TI榴弹炮发射,射 增刊 马锐:激光制导武器的发展分析 程4--一20 km。在飞行中,它能追踪由激光密码照亮 Maverick是一种精确空对地导弹,携带有多弹头及引 的目标,并自动导向目标,然后以锥形装药弹头摧毁 导头变量,可用于打击移动或静止的小型或坚固目 m命中率达到80%以上。 目标,命中精度0.4~0.9 标;装甲车;面对空导弹基地;重要目标(如舰船、 与铜斑蛇类似的装置是原苏联研制的“红土地” 港口设施和通信中心)。该导弹具有发射后不管 激光制导炮弹。它既可以由老式的152mm2S3M自 行火炮系统及152mmD一20牵引式火炮发射,也可以取逃离,或打击另一个导弹跟踪的目标【31。 适应新式的152mm2S5及2S19自行火炮系统。 (2)法国采购“海尔法”II反坦克导弹。2008 红土地的最大射程为18km,其主要任务是反坦 年3月1日,美国洛克希德·马丁公司于2008年2月 克,但也可用于对付其他具有较高军事价值的目标, 4日宣布,法国困防部已与美国政府就采购该公司的 如火炮、防空武器和坚固筑垒的阵地等。在一次试验 “海尔法”II激光精确制导反坦克导弹事宜签订了协 km/h 中,首发152mm红土地炮弹命中14km远处以36 议。法国采购该反坦克导弹以配用于其装备的、由欧 速度运动的坦克,在另一次试验中,利用一台定位指 洲直升机公司生产的“虎”式武装侦察与攻击直升机。 示器,间隔30S相继攻击3个不同目标。 洛克希德·马丁公司代表“海尔法”系统有限责 俄罗斯研制的155mm炮弹。用自行榴弹炮发射 任公司进行该合同的所有工作。根据与多国欧洲联合 mm激光寻的式制导炮弹。炮弹长 武器合作组织签订的合同,在洛克希德·马丁公司的 Krasnopo/I.M155 955 km。 mm,重43kg,射程17 帮助下,欧洲直升机公司已开始在其位于法国马里尼 以色列研制的“拉哈特”(LAHAT,激光导引安的工厂内将“海尔法”II反坦克导弹集成在“虎” 攻击炮弹)。它是以色列航空工业公司(IAI)下属式武装侦察与攻击直升机上。地面试验已于2007年 MBT子公司应现代装甲车辆作战需求的不断发展而 10月开始,飞行试验计划于2008年3月开始。 研制的。该导弹采用半主动激光制导,可从隐蔽阵位 “海尔法”II反坦克导弹已集成于许多直升机平 发射,对付重型装甲目标的最大射程可达8km,命 台上,包括陆军列装的波音公司AH一64“阿帕奇”直 中精度极高。目标的指示既可由发射坦克直接照射, 升机和贝尔公司OH一58D“基奥瓦勇士”直升机;海 也可由其它坦克、直升机、无人机或前线侦察员间接 军陆战队列装的贝尔公司AH—l“眼镜蛇”直升机;. 完成。 海军列装的西科斯基公司SH一60“海鹰”直升机、英 “拉哈特”可用于各种105mm和120mm火炮, 国列装的“阿帕奇”直升机;“虎”式直升机;美国 而且,该导弹还全面兼容如“半人马座”、AMX.10RC空军列装的“捕食者”无人机和“收割机”无人机。 或“斯崔克”机动火炮系统等轻型装甲战车上配备的 挪威和瑞典也将“海尔法”II反坦克导弹应用于执行 有高效炮口制退器的105mm轻型低后坐火炮。该导 海岸防御任务。 弹的改进型甚至可由老式106mm无后坐力炮发射。 (3)以色列航宇工业公司推出“激光制导网络 中心战”新概念。2008年6月16日,以色列航宇工 2发展动向 业公司(Israel Aerospffce (1)雷神公司的激光制导Maverick(幼畜)导 (network.centricwarfare)新概念。 弹可满足美国空军的紧急作战需求。2007年8月17 laser-guided 日,美国空军表示,雷神公司将重新开始激光制导 据报道,这种概念是建立在各种激光制导武器基 础之上的。在这种新概念指导之下将建立一个系统用 Maverick导弹的生产,满足近距空中支援武器的紧急 作战需求,以最小的附带损害打击高速移动目标。美 于集中来自不同激光指示器的目标,并且分别为这些 国空军目前作战使用的是电视制导和红外制导 目标选择最合适和最可用的武器发动攻击。 Maverick导弹。到目前为止,只有美国海军和海军陆 队I公司MBT导弹分部的销售主管OferDoron 表示,目前的战场上充斥着大量重量越来越轻、价格 战队部署了这种激光制导导弹。激光制导Maverick 导弹经作战验证可在城市环境和近距空中支援任务 越来越便宜的激光指示器,与此同时不断有大量制导 中具备反装甲和反移动面目标的有效性及可靠性。 精度极高的激光制导武器投入现役,这些武器覆盖了 270 红外与激光工程:激光探测.制导与对抗技术 第37卷 不同的射程,并且可选用不同的战斗部,其价格也比 导弹了。 光电制导武器低廉。目前存在的主要问题是要做到实 (3)小型化。由于制导系统是弹头的一部分, 时分配目标并引导合适的武器对其发动攻击。 减小这一部分的体积和重量具有重要意义,它有利于 提高制导武器的机动能力和作用距离,增大弹头的有 3发展分析 效载荷,增强武器的杀伤力。 (4)复合化。复合制导是指采用多种制导方式 激光制导武器的发展趋势:一是智能化;二是远 对制导武器进行制导,当某一种制导方式失效后,另 一种制导方式可以自动接替工作,继续将导弹引向目 41。 程化;三是小型化;四是复合化I (1)智能化。主动寻的器是各类制导武器的追 标。而且,由于复合制导可以采取目标不同的特征值 来判定真假。因此,复合制导还具有一定对真假目标 求目标,要实现主动寻的制导就必须把激光目标指示 器放置在导弹上,并采用激光扫描方式及成像型探测 的分辨能力。在此方面,美军装备的“铺路一l”型激 光制导炸弹采用的就是复合制导。 器实现对目标的搜索和识别,确定目标的要害部位, 进行精确打击,实现智能寻的制导。 (2)远程化。目前的激光半主动寻的制导作用 4结束语 距离一般在10km左右,在现代化武器作战的今天, 这一距离是比较靠近敌人的,对激光发射的安全性很 随着高科技技术的研制和开发,激光制导武器更 不利。 趋完善,在未来现代化战争或局部战争中,激光制导 例如,滑翔炸弹无动力,靠炸弹自身的滑翔翼飞 武器将显得越来越重要了。 行,飞行的距离跟搭载飞机投掷炸弹的高度有很大关 系。通常,高度越高,攻击的距离就越远。由于无动 参考文献: 力激光制导滑翔炸弹攻击距离不会超出20km。这使 得载机不得不靠近目标投掷炸弹,从而使载机极易受 【l】 张翼飞,邓方林.激光制导技术的应用及发展趋势【J】-中国航天, 到保卫目标的防空火力伤害,而防空火力的存在,也 2004.06:41-44. 干扰了飞行员投掷炸弹的精度。所以美俄现在研制了 【212 刘焕松.聪明炸弹;精确制导武器fJ】.国防科技,2004,12:30-32. 一些火箭助推制导炸弹,在激光制导炸弹的基础上, 【3】 张金生,王仕成,徐萍,等.激光制导武器仿真系统设计与研制【J】. 安装火箭助推器,使炸弹能够在敌人防御圈外投掷, 2005.02:59.63. 以保证载机的安全。这使得激光制导炸弹的攻击距离 【4】 刘晶.周晓东,纪淑波.电视制导武器的激光软杀伤分析们.电光与 控制,2005,05:66-69. 大大增加,甚至可达百公里以外,这几乎相当于简易

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