论文部分内容阅读
摘 要：在空空导弹的靶试中，靶标能否逼真地模拟被攻击的对象，决定了空空导弹作战效能能否有效的评估。伞靶由于其有效性、经济性已经被广泛应用于多种空空导弹的靶试，但目前国内已使用伞靶仅适用于红外和无线电引信类导弹，而现在有多种已装备和在研的空空导弹采用了激光引信，这类导弹靶试正面临无伞靶可用的现状。本文针对空空导弹激光引信的特点，提出了红外激光伞靶的原理、组成和设计，拓展了伞靶的适用范围。
关键词：空空导弹 靶标 激光引信 红外激光伞靶
中图分类号：TJ76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0086-01
在空空導弹的靶试中，靶标能否逼真地模拟被攻击的对象，决定了空空导弹作战效能能否有效的评估、验证和改进。特别对于新研制的空空导弹系统，没有与新系统相适应的靶标，就无法验证其武器系统是否满足设计和使用要求，能否有效地用于作战，部队也无法开展作战训练，更谈不上形成战斗力。
靶机是所有靶标中模拟被攻击的对象最逼真的，但由于靶机的造价高，放飞保障成本高，导弹的试验和训练如果完全以靶机为目标，研制成本将无法承受。因此伞靶由于其有效性、经济性的优势在各种空空导弹的靶试中得到广泛应用。但目前国内已使用伞靶仅适用于红外和无线电引信类导弹，而现在有多种已装备和在研的空空导弹采用红外制导和激光引信，这类导弹靶试正面临无伞靶可用的现状。研发适用这类空空导弹靶试的伞靶，势在必行。
1 目前国内伞靶现状
国内伞靶有两类，一类是直接使用航空照明弹作伞靶，它能够模拟近似真实目标的红外辐射特性。另一类是在航空照明弹上加装角反射器，使其具备一定的无线电反射特性。因此，航空照明弹类伞靶可用作“红外制导+红外引信”型导弹的靶标；改装伞靶不仅可以用作“红外制导+红外引信”型导弹或“红外制导+无线电引信” 型导弹的靶标，也可作多普勒体制的无线电制导导弹的目标。
目前国内的伞靶不能用于“红外制导+激光引信”型空空导弹的靶试，对伞靶改造，使其满足激光引信的起爆条件，将在保留伞靶优点的基础上拓展伞靶的适用范围。
2 红外激光伞靶方案
2.1 系统设计方案
红外伞靶只能提供红外光源，降落伞距红外光源的距离大于激光引信的作用距离，不能在导弹遇靶时可靠地为激光引信提供足够的反射面，使引战系统的考核难以评判。因此，如何在红外光源附近合适的位置，安全地为激光引信提供所需的反射体是关键。
红外激光伞靶在某型航明弹的基础上改装设计而成，由航明弹和激光反射体两部分组成，激光反射体安装在航明弹药柱截短后的剩余空间里。该型航明弹在部队有大量库存，在此基础上改进可节约成本，缩短研制周期。
航明弹由航引、抛射药盒、药柱、降落伞系统和壳体等部分组成。为了保证航明弹空中挂装安全、可靠起燃及稳定飞行，所以不改变航明弹的壳体、引爆传爆序列和降落伞系统。航明弹的药柱原设计为两端燃烧，红外辐射能量很大，燃烧时间不小于10分钟。截去一半后改为单端燃烧，红外辐射能量依然远超过实际战机，导弹的有效截获距离仍然超出导弹的有效攻击区4～5倍，而燃烧时间基本不变。如果试验时间比较短，药柱还可以继续截短，以便有更大的空间放置激光反射体。药柱燃烧面由侧向改为向下，减少反射体受热程度，提高安全性。
激光反射体由高压气瓶、气囊、中心钢绳和反射布组成。激光反射体用气泵抽完气并折叠后，其高度和直径均不大于截去药柱的尺寸，可以装入航明弹内。高压气瓶固定在中心钢绳上，中心钢绳的两端分别连接药柱和降落伞系统。
激光反射体的功能是模拟导弹攻击目标，其体积必然远大于航明弹，为把激光反射体装入航明弹内部，必须采用自动充气装置。完全用气体充满激光反射体，则需要气量太多，气瓶的体积过大，将导致激光反射体无法装入航明弹内，因此采用气囊加反射布的结构。
高压气瓶的容积和压力选择一方面考虑装配因素，一方面考虑气囊的容积和设计压力，要注意高空气压降低的影响，防止气囊撑破。高压气瓶阀门采用杠杆原理：杠杆的一端固定在折叠后的中心钢绳上，另一端是撞针。中心钢绳如果被拉直，杠杆就会驱动撞针刺破气路的铜隔皮，使压缩空气进入气囊。
气囊在充气后具有一定的强度，成为激光反射体的框架，带动与之相连的反射布形成立体的激光反射体，其形状和尺寸满足激光引信启动的要求。具体的指标由激光引信启动门限、弹目交汇速度等参数计算确定。假设引信发射激光频率为H，启动条件为累计个数n，弹目交汇速度预计为V，则需要有效的反射长度L=（n×V）/H。考虑边缘反射特性下降、制造工艺和弹目交汇角度不可知等因素，设计反射体为圆柱体，直径和高度均为2L。
反射体上下底面开导流孔，下大上小，既减小了空气的破坏力，又提升了反射体框架内的气压，使反射体形状更容易饱满。反射布的激光反射特性通过地面试验验证。底面的反射布要采取防火设计。
激光反射体与红外辐射源的最大距离由导引精度和激光引信的探测、截至距离决定。试验效果是越近越好，但距离太近，激光反射体会被药柱烧坏。
激光反射体拆去气瓶，可以使用地面设备对气囊充气，用于激光引信地面试验。
2.2 空中动作实现
红外激光伞靶由飞机携带至试验规定空域，在规定的飞行条件下投放；投放后航明弹壳体内的引导伞弹出，稳定航明弹的姿态；航引延时（时间可按需要设定）起爆，点燃抛射药盒；抛射药盒燃烧产生的高温高压燃气将红外激光伞靶系统从航明弹壳体内推出，同时引燃药柱；药柱下落过程中，在空气阻力作用下降落伞系统依次展开，稳定红外激光伞靶姿态和速度；降落伞系统打开时伞绳上的拉力将折叠的激光反射体拉开，同时将中心钢绳拉直；中心钢绳拉动杠杆，驱动撞针刺破气路的铜隔皮，给气囊充气；气囊在充气后形成框架，拉动反射布形成设计要求的形状和体积。
3 结语
这种红外激光伞靶既继承了红外伞靶的经济性和有效性，又满足激光引信对目标形体的要求。伴随激光引信类导弹的研制和列装，红外激光伞靶必然将在导弹研制和部队训练中得到广泛应用。其设计思想还可推广应用于其他对目标有形体要求的空空导弹，以及地空、舰空等派生型导弹的靶试。反射体的尺寸等设计参数可依据导弹的导引精度、探测范围及弹目速度等指标，按需要进行改进设计。
参考文献
[1] 冉黎林.一种空空导弹主动激光近炸引信方案探讨[J].航空兵器，2002（1）.
[2] 袁正.激光引信综述[J].航空兵器，1998（3）.
[3] 张培成.导弹技术词典引信分册[J].宇航出版社，1985.
[4] 陈金浩.主动式激光引信原理简介[J].现代引信，1992（3）.
[5] 王清正.光电探测技术[J].电子工业出版社，1993.
[6] 王心明.工程压力容器设计与计算[J].国防工业出版社，1986，8.
[7] 吴粤焱.压力容器安全技术[J].化学工业出版社，1982，2.
关键词：空空导弹 靶标 激光引信 红外激光伞靶
中图分类号：TJ76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0086-01
在空空導弹的靶试中，靶标能否逼真地模拟被攻击的对象，决定了空空导弹作战效能能否有效的评估、验证和改进。特别对于新研制的空空导弹系统，没有与新系统相适应的靶标，就无法验证其武器系统是否满足设计和使用要求，能否有效地用于作战，部队也无法开展作战训练，更谈不上形成战斗力。
靶机是所有靶标中模拟被攻击的对象最逼真的，但由于靶机的造价高，放飞保障成本高，导弹的试验和训练如果完全以靶机为目标，研制成本将无法承受。因此伞靶由于其有效性、经济性的优势在各种空空导弹的靶试中得到广泛应用。但目前国内已使用伞靶仅适用于红外和无线电引信类导弹，而现在有多种已装备和在研的空空导弹采用红外制导和激光引信，这类导弹靶试正面临无伞靶可用的现状。研发适用这类空空导弹靶试的伞靶，势在必行。
1 目前国内伞靶现状
国内伞靶有两类，一类是直接使用航空照明弹作伞靶，它能够模拟近似真实目标的红外辐射特性。另一类是在航空照明弹上加装角反射器，使其具备一定的无线电反射特性。因此，航空照明弹类伞靶可用作“红外制导+红外引信”型导弹的靶标；改装伞靶不仅可以用作“红外制导+红外引信”型导弹或“红外制导+无线电引信” 型导弹的靶标，也可作多普勒体制的无线电制导导弹的目标。
目前国内的伞靶不能用于“红外制导+激光引信”型空空导弹的靶试，对伞靶改造，使其满足激光引信的起爆条件，将在保留伞靶优点的基础上拓展伞靶的适用范围。
2 红外激光伞靶方案
2.1 系统设计方案
红外伞靶只能提供红外光源，降落伞距红外光源的距离大于激光引信的作用距离，不能在导弹遇靶时可靠地为激光引信提供足够的反射面，使引战系统的考核难以评判。因此，如何在红外光源附近合适的位置，安全地为激光引信提供所需的反射体是关键。
红外激光伞靶在某型航明弹的基础上改装设计而成，由航明弹和激光反射体两部分组成，激光反射体安装在航明弹药柱截短后的剩余空间里。该型航明弹在部队有大量库存，在此基础上改进可节约成本，缩短研制周期。
航明弹由航引、抛射药盒、药柱、降落伞系统和壳体等部分组成。为了保证航明弹空中挂装安全、可靠起燃及稳定飞行，所以不改变航明弹的壳体、引爆传爆序列和降落伞系统。航明弹的药柱原设计为两端燃烧，红外辐射能量很大，燃烧时间不小于10分钟。截去一半后改为单端燃烧，红外辐射能量依然远超过实际战机，导弹的有效截获距离仍然超出导弹的有效攻击区4～5倍，而燃烧时间基本不变。如果试验时间比较短，药柱还可以继续截短，以便有更大的空间放置激光反射体。药柱燃烧面由侧向改为向下，减少反射体受热程度，提高安全性。
激光反射体由高压气瓶、气囊、中心钢绳和反射布组成。激光反射体用气泵抽完气并折叠后，其高度和直径均不大于截去药柱的尺寸，可以装入航明弹内。高压气瓶固定在中心钢绳上，中心钢绳的两端分别连接药柱和降落伞系统。
激光反射体的功能是模拟导弹攻击目标，其体积必然远大于航明弹，为把激光反射体装入航明弹内部，必须采用自动充气装置。完全用气体充满激光反射体，则需要气量太多，气瓶的体积过大，将导致激光反射体无法装入航明弹内，因此采用气囊加反射布的结构。
高压气瓶的容积和压力选择一方面考虑装配因素，一方面考虑气囊的容积和设计压力，要注意高空气压降低的影响，防止气囊撑破。高压气瓶阀门采用杠杆原理：杠杆的一端固定在折叠后的中心钢绳上，另一端是撞针。中心钢绳如果被拉直，杠杆就会驱动撞针刺破气路的铜隔皮，使压缩空气进入气囊。
气囊在充气后具有一定的强度，成为激光反射体的框架，带动与之相连的反射布形成立体的激光反射体，其形状和尺寸满足激光引信启动的要求。具体的指标由激光引信启动门限、弹目交汇速度等参数计算确定。假设引信发射激光频率为H，启动条件为累计个数n，弹目交汇速度预计为V，则需要有效的反射长度L=（n×V）/H。考虑边缘反射特性下降、制造工艺和弹目交汇角度不可知等因素，设计反射体为圆柱体，直径和高度均为2L。
反射体上下底面开导流孔，下大上小，既减小了空气的破坏力，又提升了反射体框架内的气压，使反射体形状更容易饱满。反射布的激光反射特性通过地面试验验证。底面的反射布要采取防火设计。
激光反射体与红外辐射源的最大距离由导引精度和激光引信的探测、截至距离决定。试验效果是越近越好，但距离太近，激光反射体会被药柱烧坏。
激光反射体拆去气瓶，可以使用地面设备对气囊充气，用于激光引信地面试验。
2.2 空中动作实现
红外激光伞靶由飞机携带至试验规定空域，在规定的飞行条件下投放；投放后航明弹壳体内的引导伞弹出，稳定航明弹的姿态；航引延时（时间可按需要设定）起爆，点燃抛射药盒；抛射药盒燃烧产生的高温高压燃气将红外激光伞靶系统从航明弹壳体内推出，同时引燃药柱；药柱下落过程中，在空气阻力作用下降落伞系统依次展开，稳定红外激光伞靶姿态和速度；降落伞系统打开时伞绳上的拉力将折叠的激光反射体拉开，同时将中心钢绳拉直；中心钢绳拉动杠杆，驱动撞针刺破气路的铜隔皮，给气囊充气；气囊在充气后形成框架，拉动反射布形成设计要求的形状和体积。
3 结语
这种红外激光伞靶既继承了红外伞靶的经济性和有效性，又满足激光引信对目标形体的要求。伴随激光引信类导弹的研制和列装，红外激光伞靶必然将在导弹研制和部队训练中得到广泛应用。其设计思想还可推广应用于其他对目标有形体要求的空空导弹，以及地空、舰空等派生型导弹的靶试。反射体的尺寸等设计参数可依据导弹的导引精度、探测范围及弹目速度等指标，按需要进行改进设计。
参考文献
[1] 冉黎林.一种空空导弹主动激光近炸引信方案探讨[J].航空兵器，2002（1）.
[2] 袁正.激光引信综述[J].航空兵器，1998（3）.
[3] 张培成.导弹技术词典引信分册[J].宇航出版社，1985.
[4] 陈金浩.主动式激光引信原理简介[J].现代引信，1992（3）.
[5] 王清正.光电探测技术[J].电子工业出版社，1993.
[6] 王心明.工程压力容器设计与计算[J].国防工业出版社，1986，8.
[7] 吴粤焱.压力容器安全技术[J].化学工业出版社，1982，2.