灵巧弹药 军工

11.2.2 末制导炮弹结构与组成
高林生近况    1.末制导炮弹的组成
    末制导炮弹由发射药筒(或药包)和制导炮弹组成,其中发射药筒的结构与作用和普通炮弹相同,在此不再赘述。在发射时装有不同的发射装药便可得到不同的攻击范围。制导炮弹部分一般由下述几部分组成:
    1)弹体结构:由弹身和前、后翼面连接组成的整体;
    2)导引舱:由导引头部件、整流罩、馈线、传感器等组成;
    3)电子舱:由自动驾驶仪、信号处理器、时间程序机构、滚转角速率传感器等组成;
    4)控制舱:由机械类零件,如舵机、热电池、气瓶、减压阀等组成;
    5)弹药助推段:包括引信、战斗部、助推发动机、闭气减旋弹带、底座等。
    末制导炮弹发射后开始阶段与普通炮弹相同,首先沿曲线弹道飞行,当末制导炮弹进入制
导段瞬间,导引头就立即获取目标信息,经信号变换、处理、辨识和选择,得出目标的坐标和运动参数,然后与弹丸运动参数比较,形成导引指令,传输给控制系统,最终通过舵机带动舵面来控制末制导炮弹的飞行,使它命中预选的目标。对于带有助推装置的末制导炮弹,则还有助推增程飞行阶段。
2.末制导炮弹的结构与作用
    下面以美国155mm“铜斑蛇”末制导炮弹为例来说明末制导炮弹的结构与作用。
    美国155mm“铜斑蛇”末制导炮弹是一种精密制导的反坦克炮弹,该弹用于155mm榴弹炮,可首发命中远距离活动目标。该弹由制导段、战斗部段和控制段三部分组成,如图11-10所示,图中A为制导段、B为战斗部段、C为控制段。
    在“铜斑蛇”末制导炮弹的中部有4片弹翼呈十形,尾部有4片尾翼(控制舵)亦呈十字形。弹翼是提供升力的主要部件,主要目的是提高制导炮弹的射程。尾翼是由冷气式气动舵机驱动的旋转振动舵,主要用来提供控制力以改变飞行弹道,并保证稳定作用。气动舵机的压力源是高压冷气瓶。铬酸盐钝化
    弹翼和尾翼都是可以折叠的,发射前收入控制段弹身的缝隙内,发射出炮管后尾翼首先展开,并保证飞行稳定,在达到弹道最高点时,弹翼展开以增加滑翔距离(20%)。
    该弹弹身的长细比为8.85,弹头为圆头锥形,有利于减小飞行时的头部阻力。激光导引头由位标器和电子舱两部分组成,在位标器中有光学系统、探测器及其前置放大器,还有陀螺及其驱动的元件。电子舱中有信息处理电路、陀螺驱动电路、解码电路和程序控制电路。位标器为陀螺—光学耦合型式,结构简单,性能良好。
    光学系统的主要部分和探测器均固定在弹体上,陀螺只稳定一小块反射镜。探测器均固定在光学系统的后主面上。导引头输出视线角速率信号和支架角信号。
  在电子舱中装有8块圆片形电路板,其间用一条电缆连接。在电子舱前壁上,固定有横滚速率传感器。电路板中央留有战斗部爆炸后形成的金属破甲射流通道。
    该弹采用破甲战斗部,利用聚能射流击毁目标。战斗部为圆柱形,在壳体内装有成型装药,前部有铜制药型罩,后部有引信和保险装置。控制舵为圆柱形外壳,前部设置4片弹翼,后部设置4片尾翼。舱中前部装有高压冷气瓶作为舵机的动力源,后部装有舵机和电池
组。在控制舱的后部设有弹底外套滑动闭气环,用以承受发射时的火药气体压力,并起密封作用。
11.2.3 末制导炮弹作用原理
    末制导炮弹是用末段制导将弹丸引向目标的,而末制导的实现方法有主动式和半主动式两种。
    1.主动式末制导炮弹工作原理
    主动式末制导炮弹是根据侦察通信指挥系统或C4I系统提供的目标位置和运动状态检查弹药、装定工作程序和发射诸元、装弹、发射。
    在膛内,炮弹靠发射时的冲击作用激活工作程序用电池,工作程序开始工作。同时滑动闭气弹带密封火药燃气,降低弹体转速。
    以正常式布局的末制导炮弹为例,末制导炮弹飞出炮口后,首先张开舵翼,引信解除保险,进入无控段飞行。在接近弹道顶点时,激活弹上热电池、滚转速率传感器和舵机,开
始滚转控制,约在1秒内停止弹体转动,在飞过弹道顶点后,导引头解锁启动,弹翼张开,进入滑翔飞行。
    在距攻击目标只有2~3km时,导引头开始搜索、捕获目标,末制导炮弹按导引规律跟踪目标,控制末制导炮弹飞向目标,引爆战斗部,毁歼目标。
    图11-11给出了主动式末制导炮弹的工作程序及弹道示意图。
    图11-12是“灰背隼”末制导及其飞行弹道示意图。它装有主动毫米波导引头,能在大多数气象条件下用来探测运动/固定目标。由主动毫米波制导系统、舵面、电子仪器、成型装药战斗部、保险和解除保险装置及尾翼组成。
    其工作过程是:当末制导飞出炮口后便展开尾翼,战斗部解除保险、弹出舵面,制导系统进入寻的状态。导引头扫瞄有效作用范围300m×300m,在此范围内的任何装甲目标一旦被发现就被锁定,成型装药战斗部能攻击坦克和装甲目标的顶部。
半主动末制导炮弹工作原理如图11-13所示:
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poco图客    用激光器指示目标,而制导炮弹上的导引头则通过从目标反射回来的激光确定目标的位置,并经控制舵修正其飞行弹道,从而最终将炮弹导向目标。由于末制导炮弹上并不携带用于指示目标的激光器,故称为半主动式。
1.前沿观察员指示目标浙江树人大学学报
    由前沿观察员(单兵)携带激光指示器,当发现目标后照射目标,并将地形特点、目标方向和运动速度通知火炮,要求发射制导炮弹。当弹丸飞行在弹道下降段时,一般在10~15s之间即可击中目标,这种方法简单易行。
    通常用一辆吉普车,同时搭载几名警戒通讯兵,在距目标3km左右的位置处选择视界开阔的制高点,并隐蔽地安置激光器,它可以有效地配合处于20km后方的火炮单个坦克或装甲目标。
2.无人驾驶飞机指示目标
    无人驾驶飞机上安装激光指示器,同时装有电视摄像机、红外线监视装置等。无人驾驶飞机由后方控制车上人员远距离控制,当飞机到达目标区上空时发出激光束照射目标,由
于目标指示器的光轴与电视摄像机的光轴平行,因而发现目标后即可发射制导炮弹。
    鉴于无人驾驶飞机的体积小,飞行速度高,不易被敌方火炮击毁,同时炮兵的指挥人员可通过电视和红外监测装置直接观察目标,因而比采用前沿观察员的方法为好。
3.直升机指示目标
    在攻击型直升机上安装激光器,同时安装光学和红外线监测装置等。因为直升机较无人驾驶飞机易于受到敌方高射火炮的攻击,所以直升机应处于敌火炮有效射程以外的上空照射目标。
    当激光指示器瞄准目标后给出信号,火炮发射炮弹。在末制导炮弹飞向目标的过程中,激光指示器不断向目标发射激光。弹上激光导引头接收到目标反射回来的激光能量后,制导装置便产生控制指令,并通过舵机使导弹的控制舵偏转,从而改变导弹飞行方向,纠正弹道,引导制导炮弹飞向目标。
  先由激光指示器照射目标,炮手根据激光指示器编码和目标距离,通过弹上的激光编码选取孔和定时器开关装定激光编码和定时器,然后将炮弹装入炮膛发射。利用弹体向前运动
的加速度使弹上惯性开关和电源接通,开始工作,定时器启动并同时释放尾翼。
    此时,由于作用在尾翼上的加速度负载使尾翼仍收拢在尾翼槽内,弹上的滑动闭气带卡入,炮弹与滑动闭气弹带之间作相对滑动,“铜斑蛇”炮弹以20r/s出口转速飞出炮口,然后,在离心力的作用下打开尾翼,进入无控弹道飞行。当它飞越弹道最高点附近,定时器将弹翼展开
    在该弹进入目标区后,定时器启动激光导引头开始工作,导引头接收目标反射的激光回波,陀螺测出弹体在飞行中的偏移量,再由传感器将偏移量转换成相应的比例导引指令送给舵机,操纵尾翼,控制“铜斑蛇”末制导炮弹飞行,使其最终准确命中目标。
清教主义11.2.4 末制导炮弹的制导系统
      末制导炮弹能够引导和控制炮弹根据目标运动情况按选定导引规律飞行目标的软硬目标系统称为制导系统。 制导系统以末制导炮弹体为控制对象,包括导引子系统和控制子系统。
      其中,导引系统通常由弹体、目标位置运动敏感器和导引计算机组成,其功能是测量
相对目标的运动偏差,按照预先设计好的导引规律,由导引计算机形成导引指令。该指令通过弹上控制系统控制末制导炮弹运动。
      末制导炮弹姿态控制系统一般由姿态敏感元件、控制计算机和伺服机构组成,其主要功能是保证末制导炮弹在导引指令作用下沿着要求的弹道飞行,保证末制导炮弹的姿态稳定,不受各种干扰影响。
1.激光导引技术
      利用激光获得导引信息或传输导引指令,使末制导炮弹按一定导引规律飞向目标的导引方法。激光波束方向性强,波束窄,所以激光制导精度高,抗干扰力强。它通过用激光器向目标发射激光波束之际,同时用对激光敏感的探测器敏感目标反射回来的激光束,导引末制导炮弹飞向目标。
      激光的波长是毫米波的千分之一,激光束的散角是毫弧度级,因而目标分辨率很高,导引终点误差可达0.5~1.0m,能同时分别命中两个相隔仅l0m,甚至靠得更近的目标。
2.毫米波导引技术
      利用毫米波获得导引信息或传输导引指令,使末制导炮弹按一定导引规律飞向目标的导引技术。毫米波是波长为1~l0mm的电磁波,用于末制导炮弹的毫米波波长多为8mm和3mm(或2mm),介于微波和红外线之间。毫米波器件尺寸小,质量轻,抗干扰能力强,制导精度高,并能比较容易地实施对多目标的攻击。
      末制导炮弹采用毫米波导引的原因是全天候性能好,有较强的穿透云层和雾的能力;战场环境适应性好,可以在尘埃和浓烟下工作;毫米波传感器不仅能测得目标的方位,还能测得目标的距离和速度。
3.红外导引技术
      利用目标和背景的红外辐射能量的差异,提取目标信息并加以处理,以确定目标相对于导引头视轴的角偏移,产生导引信号,将末制导炮弹导向所要攻击的目标。人们通常指的红外制导系统,绝大多数就是指这种被动式自动导引系统。任何物体只要它的温度高

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