利来合伙人静电引信探测技术:导弹关键时刻的“火眼金睛”

导弹飞行过程中,利来合伙人主要依靠激光、无线电、红外等探测方式对目标进行远距离探测;引导导弹到达目标附近后,必须在引爆时刻前对目标进行准确识别,进行有效打击,这就需要依靠导弹关键时刻的火眼金睛——静电引信探测技术。

为什么导弹需要火眼金睛

进入21世纪后,军事斗争已经进入一个崭新的时代。在陆、海、空、天等多维作战空间里,各种高科技武器纷纷登上战争的舞台并大显神通。随着现代化战争作战方式的改变,制空权已成为赢得战争的关键,高速飞行、低空作战及反探测能力强的空中武器系统成为各国发展的重点。

敌军使用隐身飞机技术为作战飞机量身定做了隐身衣。隐身飞机利用几何外形设计和吸波材料涂层等技术,削弱其声、光、电、磁等各种物理特性,使其可探测性大大降低。例如美国的B-1B战略轰炸机,由于吸波材料和外形结构设计等隐身技术的使用,其雷达反射截面仅相当于B-52的1%,F-22战斗机的雷达反射截面积只有F-15战斗机的1/80。

典型的隐身飞机(图片由作者提供)

复杂的声、光、电、磁等战场干扰环境就是敌军使出的障眼法。高价值空中飞行器具有更强的防御能力,利用其自身的无线电、激光等干扰系统使得其战场生存力得以保证。

红外干扰弹和箔条干扰弹(图片由作者提供)

敌军的隐身飞机技术和各种干扰技术的大量使用,不仅会对导弹的远距离探测产生影响,同时也对导弹引信的近距离探测提出了严峻的挑战。因此,对于导弹的近距离探测而言,导弹引信仅具有耳聪目明的能力并不足以应对敌军各种妖魔鬼怪法力的不断提升,必须拥有火眼金睛才能够在关键时刻识别出敌人的真面目并对其进行有效打击。

什么是导弹的火眼金睛

无论妖怪伪装的多好,其自身携带的妖气无法掩盖,也就逃不过一双火眼金睛。对于敌军的飞机目标而言,其飞行过程中所携带的静电荷产生的物理场就是它的妖气,而能够识别这些妖气的静电引信探测技术就是导弹的火眼金睛。

空中飞行的飞机会由于感应电荷充电、空气粒子电荷转移充电、沉积静电充电以及喷流作用充电等方式积累大量电荷,为避免电荷的不断积累对飞机安全造成影响,飞机会通过机翼等部位安装的放电刷对电荷进行泄放。机身携带的静电荷将在飞机周围形成静电感应场,飞机放电刷的放电过程将在周围空间产生电磁辐射场。飞机周围形成的静电场和其放电刷的辐射电磁场均可作为探测信号对飞机进行探测。

静电引信探测技术是利用目标自身荷电产生的物理场对目标进行探测的一种被动式探测体制,具有很好的反隐身和抗干扰能力。静电引信探测技术是解决目前近炸引信遇到的隐身目标探测和人工干扰问题的一种有效解决途径。

静电引信探测技术就是导弹关键时刻的火眼金睛。

导弹的火眼金睛是如何工作的

导弹的火眼金睛——静电引信探测技术包括两只眼睛:静电感应场探测技术和放电辐射场探测技术。

静电感应场探测技术利用静电目标周围的静电感应场进行探测。由于带电目标周围存在静电感应场,导弹的探测电极上会形成感应电荷,交会过程中,电场变化引起探测电极的感应电荷发生变化,电荷从取样电阻流过形成感应电流,通过检测感应电流即可获得弹目交会过程中电场的变化信息,从而对目标进行识别。

交会过程中静电探测器探测到的目标信号波形包含多个特征值。可以对这些特征值进行判断,从而排除云雾、雨雪、闪电等自然干扰信号。根据这些特征值还能够判断出最佳起爆时刻。

通过布设多个电极组成电极阵列,静电感应场探测可以实现对目标较高精度的测向,从而为导弹提供目标方位信息,提高导弹的工作效能。研究表明,静电探测的测向精度能够达到±12°。

放电辐射场探测技术是利用放电刷放电电磁辐射场进行探测。飞机放电刷的放电电流呈现出规律的脉冲形式,快速变化的脉冲电流会在周围空间产生电磁辐射,放电过程所产生的电磁辐射频谱非常稳定。因此,飞机放电刷的辐射电磁场也可作为探测信号对飞机进行探测。

利用飞机放电刷的放电电磁辐射信号进行探测,具有探测距离较远、反隐身、抗干扰能力强等优势。飞机放电刷电磁辐射场探测器对空中放电目标的探测距离能够达到50 m以上,响应时间小于0.1 ms。

拥有火眼金睛的导弹如何同时做到耳聪目明

导弹的火眼金睛——静电引信探测技术具有很好的反隐身和抗干扰能力,同时具备对目标的精确测向能力,但目前还不具备精确测距能力。将静电探测体制与其他探测体制复合,能够综合各自的优势,保证导弹在拥有火眼金睛的同时还能够做到耳聪目明。

以静电-无线电复合探测体制为例,静电探测与无线电探测复合使用时,静电探测器首先处于工作模式,无线电探测器处于静默状态,不发射信号,当弹体进入目标电场的作用范围时,静电探测器识别确认为真实目标,启动无线电探测器工作,提高引信的抗人工干扰性能。

在无线电探测器与静电探测器同时处于工作状态时,通过两者信息相与的方式,利用无线电探测获取与目标之间的距离、静电探测器测量目标方位,当弹体处于最佳起爆位置时,给出起爆指令,从而实现目标的炸点精确控制,提高毁伤效能。研究表明,静电探测电极和无线电收发天线电磁兼容特性良好。

总的来说,静电引信探测技术包括静电感应场探测技术和放电辐射场探测技术,静电感应场探测能够准确获得目标方位信息,同时具有很好的反隐身及抗干扰性能。放电辐射场探测可以在较远距离准确的探测到目标,并且具有很好的反隐身性能。静电引信探测体制通常与其他探测体制复合使用。(作者系中国航天科工二院二部工程师)

(责编:赵竹青、吕骞)

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