物理学与现代武器课堂PPT--第-二章课件.ppt

第四节 红 外 精 确 制 导 技 术AIM9X“响尾蛇”导弹（美）一、红外制导武器概述AA-8 “蚜虫”导弹（前苏联）“怪蛇”III导弹（以色列）AAM3导弹（日本）“小牛”导弹（美国）有些波长的红外线容易被物质吸收，26m的红外线大部分能被人体吸收长波红外线能够在薄雾里自由穿过，可见光却会受到严重衰减黑纸对可见光不透明，但长波红外线却可以穿过二、红外制导原理1.军事目标的红外特性 目前，所有的大型军事目标（飞机、舰艇、坦克）都没有非常有效的隐身措施防止热辐射因此，他们都会成为红外探测器可探测到的红外辐射源当这些军事装备投入战斗时，某些部位的热辐射非常强烈1）涡轮式喷气发动机的飞机的尾喷管及喷出的气流飞机高速飞行，其壳体温度高达10000C2）将军舰上用来排放废气的烟囱舰艇上位于动力装置附近的甲板3）坦克的发动机2.红外探测器 红外探测器是在无辅助光源的情况下，利用自然背景或其他物体辐射的热能作为它探测目标能源因此，红外探测器可以昼夜工作红外系统原理图光学镜头红外探测器制 冷 器机械传动装置电子线路记录或显示目标发射出的红外线红外探测器成像探测器点源（非成像）探测器（1）点源式探测器是把任何一个目标都当作一个红外点源看待。

只探测强弱，而不反映目标的结构与形状红外点源式探测器热探测器热电偶探测器 温差现象通过吸波材料的温度变化而引起某些物理量的变化热电阻辐射计电阻变化光子探测器光电导探测器光生伏特探测器光磁电探测器光电子探测器（2）红外成像探测器A.红外光学机械扫描成像B.凝视焦平面阵列式红外成像红外电荷耦合成像器（CCD）红外探测器有16384个锑镉汞（光电二极管）探测器单元组成，每排128个，共128排，排成一个正方形每个探测器只管自己的一小块区域内的景物，只要温度相差0.5度它们就会有不同的反应3.红外点源式自寻的制导 这种寻的头是一种“被动式”的自寻的制导方式，探测的是目标本身的辐射能量，不需要主动向目标发射能量响尾蛇”、SAM7）红外点源寻的器原理图调制器红外光学系统光电转换器误差信号放大器角跟踪系统目标红外辐射至控制系统4.红外成像制导红外摄像头图像处理图像识别跟踪处理器摄像头跟踪系统导弹控制系统目标红外辐射三、红外制导导弹的典型战例1.红外空对空格斗导弹“响尾蛇”焦平面阵列式红外成像制导2.“小牛”导弹电视制导AGM-65A/B红外制导AGM-65D/F/G半主动式激光制导AGM-65C/E3.坦克杀手红外制导的反坦克导弹“陶式”导弹（美）红外反坦克导弹-”第一反坦克导弹”1970年，苏联的第三代T64、T72坦克，车体前装甲均采用复合装甲，抗破甲弹的能力达到700毫米以上。

C型陶式导弹（美），破甲威力从60毫米提高到800毫米1981年进入现役1978年，苏联的第三代主战坦克T80，其车体前装甲厚度达到231毫米，抗破甲能力达到800毫米以上1979年，D型陶式导弹（陶2），破甲厚度达到1030毫米1987年，E型陶式导弹（陶2A）萨格尔”（苏）在1973年的第四次中东战争中，埃及军队创造了一个步兵师全歼以军“王牌旅”190装甲旅的辉煌战绩在这次战争中，埃及和叙利亚投入萨格尔导弹发射架1200部以军战前拥有坦克1600辆，战争中损失近千辆，60以上毁在萨格尔导弹的火力之下四、红外制导技术的发展趋势1.双色红外制导采用相应两种不同波长的红外寻的器2.复合式制导第五节 电视制导技术一、概述1.电视技术与精确制导 导弹末制导的电视制导技术是把电视摄像机作为目标图像的传感器，接收来自目标和背景的光辐射能量，并转变为电信号信号处理器根据电视扫描行同步和场同步的对应时间关系，可找到目标图像的准确位置在大多数应用场合，导弹并不需要向目标发射可见光信号，故电视制导属于被动式制导，是光电制导的一种2.电视精确制导的分类（1）遥控式电视制导 导引系统的部分或全部导引设备不在导弹上，而是在导弹发射点上，由指控站遥控导弹的飞行状态。

导弹在攻击飞行过程中，始终与指控站进行这信息的交互，直至导弹准确命中目标2）电视寻的制导 导引系统全部装在导弹上，电视摄像机提取目标的图像，经过处理形成导引指令，传给控制系统以控制导弹的飞行整个制导过程由导弹自主完成，具有“发射后不管”的能力二、遥控式电视制导优点：设备简单，成本低、命中精度高1.基本工作原理摄像机摄像机导弹指控站指控站荧光屏导引指令姿态控制目标可见光遥控指控站导弹2.遥控式电视制导空地导弹系统“玛特尔”AJ.168导弹系统工作示意图3.复合制导导弹系统“新一代响尾蛇”地空导弹制导系统原理图三、电视寻的制导被动式寻的 电视寻的制导一般用于末制导，制导设备装在导弹上，一经发射，飞行状态由自身的导引系统引导飞向目标电视寻的是利用目标上反射的可见光信息，属被动式寻的制导基本工作原理电视摄像机光电转换器误差信号处理器显示屏伺服机构导弹控制系统光学系统控制站“百里穿洞”的斯拉姆空地的导弹第六节 激光与精确制导技术一、激光概述1.激光及其特性（1）激光的四大特点方向性好、单色性好、亮度高、相干性好方向性光束的指向性探照灯：0.01弧度的发散角1弧度57.936度）激光：探照灯发散角的110 微波发散角的1100例：红宝石激光，照到月球上，光斑的直径2km普通探照灯：照到月球上，光斑的直径6000km，覆盖月球 单色性发明激光前最好的单色光源同位素氪灯86室 0.0095氦氖激光 1011故被称之为颜色最纯、最鲜艳的光。

亮度高 目前，世界上最亮的光源高压脉冲氙灯，比太阳亮10倍，被称为人造小太阳激光：功率仅为1mW的氦氖激光比太阳亮100倍 巨型脉冲的固体激光比太阳亮1010100亿倍激光是现代最亮的光源，唯有氢弹爆炸瞬间的强烈闪光可以与其相比相干性单色性、方向性越好的光，相干性越好r1r2SS1S2（2）激光的传输特性a.激光在大气中的传输特性大气衰减效应雾影响最大，雪次之，雨最小大气湍流效应空气对流，引起大气密度的不均匀激光有8个大气窗口b.激光在水中的传输特性 紫外、红外激光在水中衰减很大，蓝绿激光则衰减较小波长为0.459m的蓝绿激光在水中有较好的传输能力，被称为海水的“窗口”频率，穿透深度可达300m，此深度恰为潜艇发射导弹的最佳位置2.激光的产生（1）物质的原子结构与能态分布（2）物质的发光过程自发辐射自发辐射的特点：各个粒子在激发、辐射的过程中，彼此间没有任何联系，没有统一的步调E0E1受激辐射：外来光子“刺激”发光体，使粒子从高能级向低能级跃迁，使经放大辐射出的光子的频率、传播方向、振动方向与外来光子完全相同2.激光的发光机理（被激出来的光）二、激光精确制导概述1.概述 激光制导是利用激光作为跟踪和传输信息的手段，经制导站或弹上的计算机，得出导弹偏离目标位置的角误差量，形成制导指令，修正导弹的飞行弹道，直至准确命中目标。

2.激光制导的特点（1）制导精度高 对于固定或活动目标，寻的制导的圆概率误差为1m（有50落入直径1米的圆内），首发命中率高2）抗干扰能力强不存在自然界的激光干扰3.激光制导的分类激光寻的制导（寻的器控制系统）主动式寻的发射后不管（目前尚未用于实战）半主动式寻的（技术成熟）激光波束制导 激光驾束制导，在通视（直视）条件下才能实现（短程）三、激光寻的制导原理激光照射空中平台激光照射光束1.激光半主动寻的制导反射光束光学发射系统（1）激光半主动寻的系统激光目标照射系统激光目标指示器照射目标激光束探 测 器陀螺放大及逻辑计算信息处理指令形成弹上寻的系统至控制系统目标反射光束光学系统探测器 探测器的任务，是当光信号照射到其平面上时，发现目标、确定目标在空间的位置和提供原始误差信号探测器的定位原理ABCDA+BA+CB+DC+D（A+B）-（C+D）（B+D）-（A+C）yx1-1 高精度导引头一般总是把光学系统和探测器放在陀螺平台上，利用陀螺仪的定轴型和进动性，快速、稳定地跟踪目标，同时为弹上寻的系统的信息处理器提供目标飞行中的角位置、角速度和角加速度信息处理器根据逻辑电路提供的误差电压和陀螺仪提供的目标信息，一是控制陀螺仪，使探测器的光轴对准目标的中心；另一项是为指令形成器提供指导信息。

指令形成器依据指导信息形成制导指令输送到控制系统，以便修正弹体的飞行轨迹经过不断的控制和修正，直到弹体命中目标为止目标指示器激光波长 1.06m“海尔法”-114A/B/F/K/DHELLFIRE2.激光主动寻的制导 激光目标指示器与寻的器都装在同一枚导弹上，可以实现“发射后不管”但此种寻的系统并未投入使用，其原因是“小型化”例：“铜斑蛇”（美）1220km的射程0.31m的圆概率误差很高的价性比四、激光波束制导 激光波束制导又称激光驾束制导，即激光制导武器是“骑”着光束去寻找攻击目标俄罗斯9K129反坦克导弹中程“崔格特”反坦克导弹1.激光波束制导原理 此制导方式适合在近距离（10km）通视时条件下使用通视：从发射点到目标之间构成一条无遮拦的直视空间2.激光波束制导的四个组成部分瞄准与跟踪激光器瞄准具激光发射与编码激光投射弹上接收与译码弹上激光接收机误差指令与控制激光发射与编码（1）激光器 半导体激光在大气中的穿透能力差，而CO2激光则有明显的优势，故较远程的驾束制导导弹多选用CO2激光器2）光束调制编码器光束赋予导弹方位信息的主要手段光束调制编码使光束截面内的光场分布能提供导弹相对于光束中心线的方位信息。

光束发散角激光束透射窗口调制盘（3）光束投射装置要保证所发射的激光束始终“罩”住导弹，同时还要为弹上接收机提供足够的激光能流密度为此，导弹从发射到击中目标的飞行过程中，光束的发散角是变化的飞行初段：较大1飞行中、末段：较小2 为了使光束发散角可以随导弹的前进而逐渐变小，光束投射器采用变焦光学系统，其焦距依导弹飞行速度而被程序控制接收编码激光束感知导弹相对于瞄准线的角位移激光接收与译码3.特点激光驾束制导：直接接受己方事先约定好使用的激光信号，只需建立单一的信息通道，接收系统在弹尾，抗干扰半主动式寻的制导：接收从目标上漫反射来的激光信号优点：缺点：（1）要求发射点与目标间具备“通视条件2）此制导方式要求激光投射、跟踪瞄准及导弹发射在同一地点，且在摧毁目标前，激光一直照射并精确跟踪目标，增大了武器系统作战使用的难度，使己方的战场生存能力降低3）导弹以音速或超音速飞行，而激光束截面积很小，为了保证导弹不“脱靶”，要求采用连续激光器或高重复频率的脉冲激光器五、激光制导的发展趋势与对抗1.激光制导的发展趋势（1）研制主动式寻的器（2）发展激光成像寻的器（3）增大作用距离（4）减小制导系统的体积和重量（5）发展复合寻的制导：激光红外、激光毫米波2.激光制导与对抗（1）伪装和隐身（2）配置激光告警系统（3）实施激光干扰（4）“将计就计”式对抗。