正文 第7章 航空科技3(1 / 3)

十八、導彈電子係統

安裝在導彈上用來完成一種或多種功能的整套電子設備。導彈電子係統的一般功用是測量導彈本身的坐標,接收和變換遙控製導指令,測量目標相對於導彈的坐標和運動參數,按一定的導引規律形成能夠修正導彈飛行的控製指令,形成引爆導彈戰鬥部的單次引爆指令。導彈電子係統還廣泛用於導彈的測控、遙測、目標探測和數據傳輸等方麵。它的工作波段為微波、紅外和可見光等電磁波段。

導彈電子係統主要包括:遙控指令製導用的無線電控製儀,自動尋的製導用的雷達導引頭、紅外導引頭、激光導引頭,地形匹配製導用的雷達地形相關器,景像匹配製導用的雷達區域相關器,引爆導彈戰鬥部用的無線電引信,測量導彈外彈道用的應答機,導彈遙測用的傳感器和遙測發射機。

(一)無線電控製儀也稱無線電遙控應答機。由收發天線、指令接收機、譯碼器、應答發射機等組成。它接收地麵(艦船、飛機)製導站發射的詢問信號、連續和單次控製指令。譯碼器完成信道譯碼、信源譯碼和詢問信號的識別並形成指令電壓,送給自動駕駛儀或引信,以控製導彈的飛行或進行引信末級解鎖和引爆參數控製。無線電控製儀識別出己方的詢問信號後產生應答信號,不斷地發回製導站。

(二)雷達導引頭利用雷達技術實現導彈自動尋的製導的係統。它利用目標反射或輻射的電磁波能量來探測目標,根據導引規律的需要形成控製指令,引導導彈去攻擊和命中目標。雷達導引頭工作在厘米波和毫米波波段。

按照能量輻射源的位置,雷達導引頭分為主動式、半主動式和被動式,又可由任意兩種方式組成複合雷達導引頭,以提高尋的製導係統的作用距離、精度和抗幹擾性能。雷達導引頭能與紅外導引頭、激光導引頭或電視導引頭組成複合製導係統。

(三)紅外導引頭實現導彈自動尋的的光電製導係統。

它利用目標的紅外熱輻射自動探測和跟蹤目標。實用的工作波段有近紅外(2~3微米)、中紅外(3~5微米)和遠紅外(8~14微米)。紅外導引頭通常由光電位標器、信息處理電路和伺服係統組成。紅外導引頭首先在空空導彈上得到應用。由於探測靈敏度、抗背景幹擾、信息處理、跟蹤角速度等方麵不斷得到改進,應用範圍已擴大到各種戰術導彈。紅外導引頭與雷達導引頭相比,具有較強的抗幹擾能力,而且結構簡單、體積小、重量輕、精度和可靠性高,但在雲雨天氣作用受到限製。

(四)電視導引頭用電視攝像機作為探測目標敏感元件的尋的製導設備。電視導引頭通常由光學係統(光學整流罩、望遠鏡頭)、電視攝像機、電視跟蹤器、伺服係統等組成。它能測出目標視線對光軸的偏差,利用伺服原理自動對準目標並形成製導指令。另一種電視導引頭是把錄取的目標電視圖像信號經微波發射機轉發給控製中心,形成製導指令再發回導彈,引導導彈去攻擊目標。

這種應用稱為電視指令製導。

(五)激光導引頭工作在可見光或紅外波段的自動尋的的光電製導設備。激光導引頭分為半主動式(激光器位於地麵或飛機上)和主動式(激光器位於導彈內)兩種。

(六)雷達地形相關器即地形匹配製導係統,是利用地麵高低起伏特征進行相關運算以實現導彈定位和製導的係統,由高分辨率脈衝雷達高度表、彈載計算機、基準高程數字地圖和軟件係統組成。利用地貌特征景像圖作為實時數字地圖和基準數字地圖時,稱為景像匹配製導係統。導彈用主動式圖像雷達或毫米波成像輻射計(或紅外成像輻射計)錄取地貌特征景像圖,相應構成雷達區域相關器或成像輻射計相關器。景像匹配製導可用於導彈的中製導,但更多地用於彈道導彈和巡航導彈的末製導。

(七)無線電引信也稱無線電近炸引信或雷達引信,是導彈與目標交會時利用目標反射信號或輻射的電磁波引爆導彈戰鬥部的設備。它由天線、發射機、接收機、信號分析器和安全執行機構組成。按照輻射源的位置,無線電引信分為主動式、半主動式、被動式與複合式。

(八)紅外引信利用目標的紅外輻射來引爆戰鬥部的光電設備。由光學係統、紅外探測器、放大器、信號分析電路和安全保險執行機構等組成。

十九、無線電跟蹤測量係統

利用無線電波的特性對飛行器跟蹤並測量其飛行軌跡參數的係統。無線電跟蹤測量係統能進行遠距離探測並能測量目標的特性參數,不受氣象條件的限製,而且無線電信道便於傳送多種信息,因此它在航空活動中被廣泛應用於靶場測量、指揮控製、遠程警戒等方麵。它的探測距離、測量精度、抗幹擾性能不斷提高,工作波段越來越寬。各種無線電測量係統所采用的技術雖有很大不同,但基本原理並無多大變化。

無線電跟蹤測量係統用無線電波在地麵和飛行器之間傳遞各種信息。地麵向飛行器發送的信號稱上行信號;飛行器向地麵發送的信號稱下行信號。無線電跟蹤測量係統一般由飛行器上設備和地麵設備兩部分組成。飛行器上的設備是信標機(發送下行信號的發信機)或應答機(包括接收上行信號的接收機和發送下行應答信號的發射機)。地麵設備有發射機、接收機、天線、數據終端、計算機和記錄顯示設備等。它的工作原理是:發射機產生的無線電信號由天線定向輻射到目標所在的空間,再由地麵接收天線接收飛行器轉發或發送的下行信號,經接收機檢測,比較上、下行信號或下行信號的變化,即可測出飛行器相對於地麵測控站的角度、距離和距離變化率等參數,確定飛行器的空間位置和速度。連續進行這樣的跟蹤測量即可得出飛行器的彈道或軌道。測量係統對於各種不同的目標所測量的基本參數是相同的,不過對於有動力作用的飛行器(火箭、導彈、飛機等),測量係統應有瞬時定位和適應速度變化的能力;而對於人造地球衛星和空間探測器一類的航天器,則因軌道變化較為緩慢,一般可用較少參數和較長測量時間來完成測量任務。

無線電跟蹤測量係統主要有脈衝測量係統和連續波測量係統兩類。

(一)脈衝測量係統以測量無線電波在空間傳播的時間間隔為基礎的定位測量係統。它通常由地麵脈衝測量雷達和飛行器上的應答機組成。地麵雷達以很高的射頻功率對準目標發射射頻脈衝,應答機收到脈衝信號後立即應答,向地麵發射應答脈衝,地麵測控站測出發射脈衝時刻與應答脈衝到達時刻之間的時間間隔,就可得到目標至測控站的距離;雷達天線跟蹤應答機信號,指示出目標相對測控站的方位角和俯仰角。

脈衝測量係統分為單站雷達係統(采用以雷達站為基準的極坐標方式來測量距離和角度)和多站雷達係統(以整個係統組合的坐標為基準的三角定位法來測量角度和距離)。後一種係統可獲得高精度數據。

(二)連續波測量係統分為多普勒頻移係統、距離和距離變化率測量係統、相位比較係統和這些係統的多種變化類型。

1.多普勒頻移係統:利用多普勒效應測定飛行器徑向速度,借以測量其飛行軌跡。

2.距離和距離變化率測量係統:也稱為連續波雷達係統,它主要用於人造地球衛星軌道測定。

3.相位比較係統:利用無線電波的相位關係測量角度和角度變化率。這種係統的比相精度取決於兩個天線之間的距離(基線長度)和基線的穩定性。

現代無線電跟蹤測量係統已開始將軌道測量、遙測、遙控、數據傳輸、話音通信綜合在一起,用一個無線電載波傳輸。還建成了跟蹤和數據中繼衛星及其地麵設備所組成的新型航天無線電測量係統,利用兩顆分開約140°經度的衛星和一個地麵控製接收站,就能對多顆低軌道衛星進行全球性的跟蹤測控和數據中繼。為解決高、低軌道衛星間信號的相互截獲和對多顆低軌道衛星的測量、控製等問題,應用了多種新技術。

二十、無線電信標機

在地麵台站或飛行器中提供自身位置信息的無線電電子設備。它由振蕩器、發射機、發射天線和附加設備組成。飛機導航係統中,一個或幾個地麵導航台用規定的頻率發射無線電信標信號(等幅波、音頻調製波或代碼),飛機機上導航設備根據收到的信標信號測出或解算出飛機相對於導航台的方位。飛機不斷測定方位並糾正航向,就可被引導到目的地。飛行器上裝設的無線電信標機的主要用途是:①地麵台站接收飛行器發射的信標信號能及時發現飛行器,測定其相對於地麵台站的方位角或俯仰角,還可用來引導其他設備的天線,使其對準飛行目標;②采用頻率穩定度很高的信標機時,地麵台站接收到的信標頻率減去標稱的信標頻率可得出飛行器運動產生的多普勒頻率,從而測出飛行器相對於地麵台站的徑向速度;③在某些飛行器的信標載頻上調製有反映飛行器狀況的遙測信息,還可以調製識別標記。