映客游戏直播苹果版:海上飞鹰——小飞猪的博客

海上飞鹰-国产反舰制导系统的进步   

2011-12-08 19:50:37|  分类： 默认分类 |  标签： |字号大中小 订阅

    不久前，有关一篇报道我国反舰导弹军代表的先进事迹的新闻引起大家的注意，通过军代表与广大科技工作者的共同努力，我国反舰导弹的制导系统达到了世界先进水平。

   从文章的相关内容来看，我国反舰导弹已经普及激光惯导，正在完成向光纤惯导系统的转变，这表明我国反舰导弹的制导系统在精度、可靠性、造价都方面都取得长足的进展，这些进展不仅仅局限于反舰导弹领域，并且有力推动了我国制导武器的整体进步。

反舰导弹与传统炮弹最大的区别就是它配备有自己的探测系统，如雷达、红外等，可以自己探测目标，并根据目标的状态对飞行弹道进行修正，这就是反舰导弹的“自导段‘，但是受限于弹体空间及弹上能源供应能力，所以反舰导弹制导雷达的探测能力一般都比较有限，因此如果导弹仅凭自导段飞行的话，就会严重限制其射程，这对于弹上的制导系统来说也是个浪费，所以反舰导弹又增加了一个自控段，就是导弹在发射前从载体得到目标的坐标，然后载舰根据计算获得导弹飞行航线，也就是从载舰到目标的地球大圆弧，，然后导弹发射后，根据自动驾驶仪根据这个航线向相关坐标进行飞行，在预定的时间打开雷达探测目标，然后锁定目标，进行攻击，由于导弹在末段可以根据雷达探测到目标的数据对弹道进行调整，这样就有效的增加了导弹的射程，同时也大大提高导弹的射击精度，我国从前苏联引进的P-15/SS-N-2“河”反舰导弹采用的就是这样的制导系统，在P-15的基础上，我国发展出了上游和海鹰两大反舰导弹系列。但是这种制导系统最大的缺点就在自控段无法对导航偏差做出修正，虽然理论上来讲反舰导弹是按照直线飞行，但是由于飞行路线中导弹的运动、风等气象因素的影响都会对导弹的航迹造成影响，从而让其偏离预定航线，这种现象随着导弹的飞行时间和路线的增加而递增，所以会出现当导弹飞行一定距离之后，打开末制导雷达可能无法探测到目标的情况，因此就限制了导弹的射程，还有一定就是导弹不能转弯，这是因为导弹这样的高速运动物体来讲，它需要较大的转弯半径，转弯半径的增大就会带来航迹误差的等问题。对于直线飞行来说，需要知道导弹的速度、航向及等恣态等信息，而如果转弯曲还需要提供偏航距、航迹角误差、偏流角以及至下一导航点的距离和时间等相关信息，这引起都需要高精度的导航定位系统和快速的数据处理系统，这对于当时的导弹来说，显然是一个不可能的配备，也就无法解决转弯过程中带来的航迹误差问题，所以早期的反舰导弹的弹道是平直的。

硕大的旋转式三联装导弹发射架是我国051型驱逐舰的最明显的外部特征 

中期的051型导弹驱逐舰换装了固定式双联装反舰导弹发射架，可以看见其体积明显缩小 

最新改进的旅大级，采用固定式四联装反舰导弹发射架 

平直弹道虽然解算简单，但是也带来了许多问题，首先就是限制了导弹的发射方向，早期的反舰导弹在舰上布置多采用前向布置，就是对准发射方向，一旦雷达探测到目标后即可发射导弹，由于反舰导弹的体积和重量较大，其发射箱尺寸也非常大，这就造成军舰的舰体过宽，增加军舰的阻力和重量，另外军舰是运动的目标，在许多的情况下并不一定处在军舰的正前方，这样当舰载搜索雷达发现目标后，需要军舰调整舰艏对准目标，这样就容易贻误战机，还有就是由于弹道平直，非常容易被对方推测出载舰的位置，从而迅速发动反击，为了解决这个问题，我国海军在研制国产第一代水面舰艇的时候，采用了旋转式导弹发射架，这样即使是目标不处于军舰的正前方，可以迅速的调转发射架进行攻击，这样在不调转舰身的情况下提供了舰载反舰导弹全向的攻击能力，提高作战灵活性，但是这样做也只是部分解决了问题，并且这种旋转式发射架的体积和重量都十分惊人，军舰上布置和安装、操作都十分困难，特别是旋转导弹时需要较大的运动空间，占据甲板空间较大，我国第一代水面舰艇不得不把上层建筑分为三段来容纳这种导弹发射装置，这样就减少了其他设备安装的空间，另外就是载弹量偏低，即使051型驱逐舰也只能配备2座三联装导弹发射装置，备弹6枚，而稍小的053型护卫舰甚至只有2座双联装导弹发射装置，备弹只有4枚，严重影响了舰艇的持续作战能力，加重了海上补给的频率和负担。一旦发射装置出现故障，那么舰艇就失去了作战能力，更重要的是这种发射装置并没有从根本上解决导弹缺乏中继导航定位系统对射程造成的影响，也没有解决导弹平直弹道容易暴露载舰的问题，所以我国海军在上世纪90年代以后陆续用新型导弹发射装置取代这种旋转式发射架。

052早期也采用了双联装反舰导弹发射架

 改进后也采用了四联装发射架

前面说过导弹的航线实际上是相领航线点确定的地球大圆弧，那么只要知道导弹的实际坐标，那么就可以根据这个位置信息来实时解算飞机理论航线的偏航距，然后控制自动驾驶仪操纵导弹进行航线调整，消除这个偏航距，这样就可以保持导弹在期望的航线飞行，那么就可以有效的延长导弹的飞行距离，同时又能保证一定的航线精度，但是这需要在导弹上增加一个导航定位系统，以便随时得到导弹的实际坐标，上世纪70年代我国研制第一代空舰导弹鹰击-6型，该导弹的射程提高到100公里以上，这样当导弹从载机投放以后，受到载机振动、风及气流等因素的影响，对于导弹的航向精度造成很大影响，原来的单纯以自动驾驶仪为主的自控段控制设备已经不能满足使用要求，因此我国为鹰击-6配备了775甲型多普勒导航雷达，该雷达是国产轰炸机和运输机装备的771型多普勒导航雷达的基础上改进而来的，它与弹载导航计算机构成了鹰击-6在自控段的制导系统，775甲导航雷达由天线、发射机、接收机及频率跟踪器等组成，它的主要利用多普勒频移原理来测量导弹相对地面的速度，同时以一定的倾斜角度向下方发射多个波束，通过接收回波，测量飞机的偏流角，然后这些数据交给导航计算机，在导航计算机中，以初始航向和姿态数据为基础，将这些数据进行积分运算，进行坐标转换定位，从而求出导弹在大地坐标系中三维速度分量，进下经积分解算出导弹的已飞距离和偏听偏航距等信息，再根据载舰和目标的地理坐标进行解算，便可以得出导弹当前的地理坐标位置和到达目标应飞航向、应飞距离和时间等多种导航信息，从而有效的提高导弹在自控段的飞行精度，这样就会鹰击-6的远程飞航打下了坚实的基础，试射结果表明，鹰击-6的射程轻松超过了100公里，通过对相关系统进行改进，其改进型鹰击-61更是达到了200公里，让我国海军航空兵可以从对方水面编队防御火力之外发起攻击，提高海航打击水面目标的能力。775甲多普勒导航雷达及导航计算机是我国反舰导弹第一套自主式导航系统，该系统可以全天候工作，能够在各种地形和复杂气象条件下工作，导航精度也比较高，然而它的缺点也比较明显，首先是系统本身的重量和体积偏大，根据相关资料775甲多普勒导航雷达的重量达到50公斤，这对于载荷有限的导弹来是个不小的负担，并且在狭窄的弹体中布置这样的雷达也是个难题，另外由于雷达需要长时间工作，加上导弹已经有末制导雷达，因此对于弹上的能源供应来说是一个不小的挑战，同时由于雷达向外辐射电磁波，容易被对方电子战系统探测到，从而暴露导弹的行踪，这对于在对方防御范围内进行突防的导弹来说是非常不利的，还有就是其精度仍旧比有限，对于中低速飞行器来说尚可满足使用要求，对于更高速度的导弹就显得力不从心。所以我国最终还是放弃了这套导航系统。

鹰击-6是我国第一型采用中继制导的反舰导弹

鹰击-8系列是我国第一种配备有惯性制导系统的反舰导弹  

有矛必有盾，反舰导弹的发展也促进了舰载防空系统的进步，从上世纪60年代以后，各发达国家陆续装备了新型舰空导弹武器系统、近程防御系统、电子干扰系统以抵御日益增长的威胁，这些武器系统具备射程远、速度快、杀伤能力强、精度高、抗干扰能力强等优点，可以组成覆盖高低、远近、梯次严密的防御体系，对于反舰导弹来说，能否突破这些防御体系是一个重大的挑战，在这种情况下我国海鹰机电研究院开始研制第二代鹰击-8型反舰导弹，这种导弹最大的优点就是体积小、重量轻，适装性能好，可以广泛装备于陆、海、空三军各种平台上，可以掠海飞行，以躲避对方探测系统的探测，具备较高的突防能力，是我国上世纪末乃至新世纪主力反舰导弹，比较有意思的是，尽管鹰击-8后来发展出了庞大的改进改型系列型号，广泛装备我国海军还出口到友好国家，但这型导弹最初并不是国家立项的型号，而是海鹰机电技术研究院自筹资金、自力研制的项目，因此也被戏称为“小二黑”（小型、第二代反舰导弹、黑户）。

鹰击8系列广泛运用于我国空、海载体

鹰击-8研制过程中一个技术障碍就是其制导系统需要具备高精度、多用途、使用维护方便等特点，为此海鹰机电技术研究院为鹰击-8配备了惯性导航系统（INS），这是我国反舰导弹首次配备INS系统，这也是我国战术导弹制导系统技术的一大进步， INS最大的优点就是它是不依赖于外部任何信息、也不向外部辐射任何能量的自主式导航系统，不受电磁干扰，因此其隐蔽性强、安全性能好的优点，这在电子战日益激烈的现代战场具有极强的实用价值，这也是为什么INS成为目前大多数制导武器基本导航系统的主要原因，所战术导弹多采用捷联式惯导系统，它直接把惯导系统安装在载体上面，它的好处就是省略了复杂的物理实体平台，结构简单、体积小、重量轻、成本低、维护简单，可靠性高，同时通过余度技术还可提高系统的容错能力，但是需要复杂的算法设计和较快的数据处理系统，不过随着电子技术的进步，特别是随着信息革命的发展，各种处理器速度日新月异，所以现在捷联式惯导系统成为主流系统。

惯导系统和高速导航计算机的运用，让鹰击-8的战术技术性能有较大的提高，特别是它赋予鹰击-8扇面发射技术，就是导弹与火控系统交联, 在导弹发射前先将导弹惯性平台进动到目标方位上, 发射后按照进动的角度控制导弹在空中转到战斗射向上。也可以将指挥仪送来的目标方位、距离、航向和航速预先装定到制导计算机中, 导弹发射后由制导系统控制导弹转向这样, 允许载舰不必先对准目标，可以在一定范围内范围内直接发射。导弹转向时, 还可以根据系统给出的加速度信息、装定的目标距离和方位, 以及导弹允许的过载, 由计算机算出最小转弯半径, 以最少的时间完成转向动作，这样就省去了庞大、沉重的转向系统，提高了反应速度，提高了载舰的导弹装载能力，从相关图片来看，我国在上世纪80年代建造的053H2型护卫舰在吨位和空间上比053基本型并没有太大的提高，但是其配备了4座双联装鹰击-8反舰导弹发射架，载弹量比后者一下子提高了2倍。居然超过了051型驱逐舰，作战能力也由此得到了较大的提高，需要指出的是053H2配备的鹰击-8属于早期的型号，其导航系统的水平还偏低，根据海外资料大约相当于早期的飞鱼式反舰导弹，只能实现+/-30度左右的发射扇面，因此发射架仍旧不得不朝向舰艏方向，这在一定程度上浪费了甲板空间，降低了其载弹量，随着我国鹰击-8新的改型的研制成功，其发射扇面已经达到国外先进型号的水平，就是可以实现超过90度的发射扇面，这样意味着导弹发射架可以在甲板上横置，垂直于舰体，这样就大大节省了甲板空间，提高了载弹量，这是新世纪我国海军新型舰艇标准的反舰导弹发射架的布置形式，老舰在改装过程中也配备了新型导弹，其发射架也采用这个布置形式，根据相关图片，我国早期的051型驱逐舰配备旋转导弹发射架只能配备6枚导弹，而上世纪80年代建造的051G型配备了鹰击-8型导弹，在原来位置上配备了向前斜伸的4座双联装发射架，，载弹增加到8枚，而新世纪一批老舰进行了改装，在原来的位置配备了4座垂直布置的导弹发射架，其载弹增加到16枚，接近原来的3倍。因此我们可以从一艘军舰的导弹发射架布置方式就可以大致推测出其反舰导弹的技术水平，尤其是导航系统的技术水平。

我国生产的机械惯性导航系统 

导航系统的进步提高了导弹的转向能力，那么如果在导弹的航线上设计这样的转向点就可以改变导弹的飞行路线，从而让导弹可以从不同的方向、高度发起攻击，甚至具备丢失目标后，根据相关程序再次进入搜索目标的能力，国外海军就曾经做过一艘军舰同时发射2枚导弹采取不同的弹道攻击一个目标的试验，这样就让目标防不胜防，同时不能立即推测出攻击来自的方向，提高载舰的生存能力，可以实现超低空掠水飞行，单独使用无线电高度计时, 由于其输出噪声大, 动态品质较差,难以实现低于10米以下掠海飞行，而利用高度计信息和垂直加速度信息组合, 形成“混合”高度信息, 无论静态精度和动态品质都有很大提高, 对海浪杂散干优也有抑制作用, 因而可实现超低空飞行。飞鱼等新一代反舰导弹通过采用这种制导方式成功实现了5米左右的掠海飞行。导航精度的提高不但有助于提高导弹的飞行精度，也有助于提高导弹的导引精度，这是因为雷达系统可以得到更加精确的地速和姿态等参数以便进行地杂波功率计算，以提高雷达作用距离和精度提高，从而提高探测精度，对于反舰导弹来说利用计算机平滑导引头信息, 以抑制海浪干扰, 导引精度可提高三倍。进一步还可以利用导引头测得的目标距离和方位, 加上惯导系统测得的导弹加速度信息, 用制导计算机算出目标加速度, 谁确地确定其动向, 因而提高了导弹的制导精度, 拦截机动目标的能力也同样增强了。同时高精度的导航信息还可以保证导引头在最佳位置开机, 减少导引头在捕获到目标之前必须进行卞,描的探测时间和探测区域面积? 使捕获日标概率提高,同时减少被干扰和拦截的可能。

传统的机械惯性导航系统的可靠性差，在这种情况下激光陀螺出现了，与机械转子陀螺不同的时，激光陀螺的优点就是它不需要活动部件，不需要支承问题，因此结构简单、重量轻，用作捷联惯导的角速度测量时，不存在动态误差和静态误差，启动时间快，由于是固体型部件，可以瞬时启动，初始对准迅速，可以提高载体的快速反应能力，导航精度高，动态测量范围高达0.001度/小时,而冲击可达500G,是机械陀螺的10倍以上,工作可靠,寿命长,MTBF可以达到数万小时,同时是天然数字输出,无需要数模转换,与其他系统交联比较方便，正是因为有了这些优点，所以激光惯导系统是目前主流的导航系统,广泛使用于各种作战飞机、导弹及火箭等领域。我国从上世纪70年代开始对激光陀螺及惯导系统进行跟踪，但是由于经济技术基础薄弱，迟迟未能取得突破，上世纪90年代，为了加速研制，尽快推出激光惯导产品，我国相关厂所从俄罗斯引进多型激光陀螺技术及生产线，并最终在新世纪研制成功国产激光惯导系统，该系统首先配备在JF-17作战飞机出口到巴基斯坦，然后在国产其他作战飞机全面铺开，与此同时，国产鹰击-8型反舰导弹也开始换装涡轮喷气发动机、超视距目标制导系统，全面延伸导弹的射程，这就需要导弹不但要打的远、打得准，还需要较强的快速反应能力，因此在完成大尺寸、高精度的激光惯导产品的同时，面向战术导弹的小体积、中等精度的激光惯导产品也开始在国产反舰导弹上面运用，有力提高我国海军的打击范围和能力。

 我国生产的激光惯导系统

虽然激光惯导系统有如此多的优点，但是其结构还是较为复杂，体积和功耗相对偏大，另外价格也偏高，短期内难以进行大规模生产，所以军代表认为如果配备激光陀螺，那么新型导弹难以按时间完成生产任务，所以要换成光纤陀螺，光纤陀螺是近年新出现的一种光学陀螺，光纤陀螺同样具有可靠性高、寿命长、质量轻、体积小、功耗小、测量范围大，可快速启动、结构设计灵活、生产工艺相对简单等特点，是一种具有广阔运用前景的全固态惯性系统，虽然现在在精度方面还不如激光陀螺，但是已经逐渐显现取代机械式陀螺和激光陀螺的趋势，特别是低成本、低精度光纤陀螺在应用已经越来越广泛，成为战术导弹制导系统发展的又一个趋势，以反舰导弹为例，由于它采用了末制导系统，所以对于导航系统的精度可以适度的放宽，这样即使光纤陀螺惯导系统在精度上略逊于激光惯导系统也可以接受，我国从上世纪80年代开始光纤陀螺，1996年研制成功，目前我国光纤陀螺已经形成高、中、低精度不同精度系列化工程产品，超高精度光纤陀螺也已经研制成功，光纤陀螺在国产制导武器上面的运用也已经开始，正如同新闻报道中所说的那样，采用光纤陀螺惯导系统的反舰导弹在试验中三发三中，成功定型，标志着国产反舰导弹的导航系统又进入了一个新的时代。

国产光纤导航系统

在有关军代表的新闻报道中一开始提到我国研制反舰导弹分为远程和中程，但军代表从卫星导航系统的角度认为我国目前还是以中程反舰导弹为主要，发展远程反舰导弹缺乏这个重要的物质基础，前面说过惯性导航系统由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，时间越长，精度越差，以远程反舰导弹射程为500公里，导弹时速900公里计算，那么飞行时间超过半个小时，这样如果仅凭惯性导航系统，可能还是不能满足使用需要，所以在新世纪惯导系统引入了一个卫星导航定位系统进行纠偏，也就是现在流行的INS/GPS系统，与INS相比，GPS的特点是定位和测速精度高，全天候、连续实时地提供高精度的三维速度和位置信息，误差不随时间积累，并且价格便宜。因此可以利用GPS这个特点来对惯导系统的误差进行纠偏，这样就可以提高惯导系统的长时间工作时的精度，当然惯导系统也可以提供GPS性能，GPS一个特点就是受外界干扰较大，在地形复杂条件下时、受到强烈电子干扰、载弹进行机动的时候，都有可能造成GPS信号的中断，所以这时候。GPS接收机在惯性导航位置和速度信息的辅助下，也将改善捕获、跟踪和再捕获的能力，并在卫星分布条件差或可见卫星少的情况下而使导航精度不致下降过大。一套完整的INS/GPS系统由INS、GPS接收机及信息处理系统组成，该系统可以同时提供三维位置、速度、航向、时间等多达10种导航信息，是公认目前导弹乃至飞行器最为理想的导航系统，对于反舰导弹来说，INS/GPS系统的引入，成功解决了导航误差随着射程的增加而增加的问题，如果凭借现有的INS系统可以让导弹射程接近300公里的话，那么凭借INS/GPS可以导弹的射程提高到500公里以上，同时为INS/GPS强大的对准及空中再对准能力还为导弹扩展用途打下了基础，导航精度的提高，意味着导弹可以规范出更多的航线转弯点，导弹可以更好的在近岸复杂地形的掩护下向目标发起攻击，比如绕过某一个小岛突袭目标，降低对方预警时间，提高突防的成功率，甚至可以攻击近岸地面目标，最新的捕鲸叉导弹的改进型就是在制导系统引进入了INS/GPS、数字地图、任务计算机及无线电高度表等新技术，利用数字地图设定航线转折点，以避开障碍，无线电高度表用于在陆地保持一定的飞行高度，这样导弹就具备深入海岸100公里攻击陆上目标的能力，虽然受限于导引头的分辨能力，该导弹只能攻击导弹阵地、机场等较大面积的目标，但是也显示了INS/GPS强大的能力，以至于波音将其称为“廉价的战斧”，不过INS/GPS最大的缺点就是就是目前只有美国才有完整的GPS星座，其他国家如俄罗斯的GLONASS由于经济原因，相关星座还不完善，功能受到限制，由于GPS的运行和管理都在美国人手里，出于自身利益的考虑，美国只对国外用户开放精度较差的C/A码，并且C/A码是明码，非常容易受干扰和欺骗，甚至不排除美国人在某些时候关闭某个地区GPS服务的事情，因此对于我国来说，虽然INS/GPS拥有非常好的优点，但是考虑到一旦信号中断造成的影响，所以我国海军对在现役导弹的导航系统中运用GPS持保留态度。所以新闻一开头军代表就说“北斗系统还不完善，影响我国远程反舰导弹的发展”就是这个原因。

我国生产的INS/GPS组合导航系统 

       目前北斗二期区域系统已经接近完成，对于我国海军来说下一步需要重点解决INS与北斗导航定位接收机的融合问题，从而实现国产反舰导弹的远程飞航能力，结合新一代海洋探测卫星的发射入轨，赋予我国海军打击500公里左右目标的能力，这样就大大提高我国海军的海上作战能力，扩大海洋方向的作战给纵深，同时利用INS/北斗导航定位系统的高精度、快速对准及再对准能力，扩展反舰导弹的用途，包括利用目标区的数字地图资料，设定相关航线，将其具备打击港口目标甚至近岸目标的能力，这样我国海军作战舰艇的打击范围就可以扩大，作战弹性得到提高，特别是在国产长剑-10巡航导弹的基础上，发展类似于战术战斧这样的导弹，实现对多目标、突然出现的目标以及移动目标的打击能力，从而全面提高我国巡航导弹的对地打击能力。

     从最初的简单的自动驾驶仪、直线飞航到现在原光学陀螺惯导、卫星导航定位组合系统、复杂的航线规划，我国反舰导弹的制导系统一步一步坚实的迈入了世界先进的门槛，在这背后是我国工业基础、经济技术实力乃至综合国力的不断增强，这才是我国反舰导弹技术不断进步的最坚实的基础。

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参考资料：