盾和彈之間的那點事（八）

涂林峰

在前幾篇中曾對艦空導彈的半主動雷達制導和主動雷達制導兩種制導方式進行了簡單的介紹，實際上，導彈制導技術是一個覆蓋范圍極廣的軍事科技領域，而且也絕不僅限于雷達制導這一種類型，對于艦空導彈來說，它可以采用的制導方式也是多種多樣的。現代導彈的制導方式可謂種類多樣，包括有線制導、無線電制導、雷達制導、紅外制導、電視制導、激光制導、聲制導、程序制導、GPS制導、慣性制導、地形匹配制導、景象匹配制導、地磁制導和天文制導等等。至于導彈選擇哪種或哪幾種組合的制導方式，則要看導彈的作戰要求和設計目標。無論導彈最終采用了哪些制導方式，其根本目的是為了保證導彈能夠按照預定的彈道進行穩定控制與飛行，并克服各種干擾因素的影響，最終使導彈能夠準確命中目標。

在介紹導彈的各類制導方式之前，先講個故事。話說有一款艦空導彈由于尾部的反射面積較小，導致“盾”（相控陣雷達）在跟蹤“彈”的飛行軌跡時無法保證跟蹤精度，滿足不了對“彈”的引導要求（說白了就是導彈的RCS反射值太小，遠了艦載相控陣雷達就有點看不太清，以至于指揮不力）。于是“盾”的專家提了一個建議——在“彈”的尾部鏜上一刀，做個缺口出來，則“彈”尾的反射面積自然就上去了，“盾”的近視問題也就解決了。顯然這是一個餿主意，且不說開這么個口對提高導彈尾部RCS反射值有多大幫助，有一點可以肯定的是，要在導彈較小的彈體上另外開一個口，肯定會直接影響導彈的飛行性能和控制性能，甚至直接報廢導彈的原有設計方案。對于“盾”的專家這個非常業余的提議，毫不意外的是，“彈”的專家一口否決。其實這個技術問題本身是不難解決的，導彈的制導難題當然還是要從改善導彈自身的制導方式上來解決，而不是跟導彈的“屁股”過不去。之所以要把這個故事拿出來講一下，就是要說明導彈的制導方式是大有講究的，也是很有話題可談的。那么，接下來閑話少說，進入正題——

制導的概念

何為制導？引用百科的說法就是“導引和控制飛行器按一定規律飛向目標或預定軌道的技術和方法，在制導過程中，導引系統不斷測定飛行器與目標或預定軌道的相對位置關系，發出制導信息傳遞給飛行器控制系統，以控制飛行器飛向目標”。制導由控制和導引兩部分功能組成，兩者各取一字，稱之為制導，制導系統就是導引系統與控制系統的總稱。導引系統負責確定導彈和目標的相對位置并制定導彈的飛行規律，控制系統則負責執行導引系統產生的命令，控制導彈按照設定的彈道穩定飛行并飛向目標。其中導引系統既可以安裝在導彈上，也可以安裝在外部平臺上，但控制系統則一般都安裝在導彈上。簡單來說，導引系統負責“打得準”，而控制系統則負責“飛得穩”。“飛得穩”是“打得準”的先決條件，而“打得準”則是“飛得穩”的最終目標，導彈要實現精確制導必須要保證兩者能夠共同工作、相互配合，兩者缺一不可。

為了能更好地理解各種不同制導方式的相關原理以及各自的優缺點，本文在這里設定一個場景劇——假設在野外的一個戰場上，正處黑夜，四周一片漆黑，有一群僵尸（敵方目標）正向我方據點慢慢襲來。我方士兵（導彈）手持板磚沖僵尸而去，阻止僵尸們的進一步行動，而我方指揮官（雷達）則在后方高地上手持夜視望遠鏡持續觀察并追蹤所有的僵尸目標（對應雷達的搜索與跟蹤），必要時用探照燈照亮目標為士兵指引方向（對應火控雷達對目標的照射），并通過對講機（制導數據鏈）指揮士兵的作戰行動（導彈引導）。那么制導的含義在這里就很明白了，在漆黑的夜晚，指揮官（雷達）利用各種方法或手段指揮士兵（導彈），找到分布在戰場上各個角落的僵尸（敵方目標），然后士兵沖上去將僵尸一磚拍死。這個過程就是制導。當然，僵尸們是不會坐以待斃的，它們也會采取反制措施，比如——干擾：僵尸手持強光手電筒亮瞎指揮官和士兵的雙眼，讓指揮官和士兵無法尋找目標或找到錯誤的目標；隱身：僵尸穿一身黑衣融入夜幕中，或者披一身吉利服偽裝成花花草草，從而讓指揮官和士兵們抓狂卻始終找不到一個目標；反輻射攻擊：直接狙殺后方的指揮官，讓群龍無首的士兵們在漆黑的戰場上抓瞎；飽和攻擊：一大波僵尸正在趕來的路上……；低空突防：當僵尸們也玩起匍匐前進時，則手持望遠鏡的后方指揮官就真的要抓狂了。不過僵尸們要都這么聰明的話下面就沒法講了，這里主要談的是導彈的制導方式，即我方指揮官與士兵之間的協同作戰方式，所以暫時就不考慮僵尸們的智商了。那么接下來就將套用這個場景劇來說明導彈各種制導方式的原理，以及這些制導方式各自的優缺點和適用范圍。

三大制導方式

首先要明白的一個常識是，雖然這世界上有多種導彈制導方式，但歸納下來可以分為三大類——遙控制導、尋的制導和自主制導。各種各樣的制導方式雖然花樣百出，最終還是要歸于這三大類制導方式的一種。套用上面的場景劇，遙控制導相當于是指揮官用各種通信設備（有線或無線、單向或雙向）對士兵發出作戰指令，指引士兵一步一步走向僵尸所在位置，最終攔截并消滅僵尸。遙控制導方式又可分為無線指令制導、波束制導和有線指令制導。尋的制導則相當于用一道光束把僵尸照亮，從而使士兵循著光亮過去，把僵尸一磚拍死。這道光束可以來自指揮官，也可以來自士兵，或者是來自僵尸自身，分別對應半主動尋的制導、主動尋的制導和被動尋的制導。其中各種尋的制導方式又可以細分為雷達制導、紅外制導、毫米波制導、激光制導、可見光制導、聲制導等等，實際上這些尋的制導方式的原理都是大同小異的，只不過是導彈在尋的時利用的媒介不同而已。就好比士兵既可以用眼睛循亮光而去，也可以用鼻子循異味而去，或者用耳朵循聲音而去，但原理都是基本相同的。比如半主動激光制導和半主動雷達制導就是一樣的尋的制導原理，只不過一個利用的是激光而一個利用的是雷達微波。最后再來看自主制導，自主制導就好比是士兵在整個尋找僵尸的過程中都不經過指揮官這一環節，士兵完全憑借自身的能力找到并拍死僵尸。自主制導包括程序制導、慣性制導、GPS制導、地形匹配制導、景像匹配制導、星光制導、地磁制導等等。

當然，這三大類制導方式單獨拿出來看其缺陷都是很明顯的，一般都要與其它兩類制導方式結合后才能發揮出更好的效果，這就是復合制導方式。可以說現在的先進導彈清一色采取的都是復合制導方式，只有一些老式導彈在用于對付一些簡單的近距離目標或者固定目標時才會采取單一的制導方式。目前不管是哪一種類型的導彈，往往都需要有遙控制導、尋的制導和自主制導三大制導方式中至少兩類制導方式的參與，而在一些高性能導彈如防空導彈、反艦導彈上，一般情況下三大制導方式都會或多或少的參與進去，否則這導彈就只能停留在上世紀的性能水平了。至于這三大制導方式是如何參與到導彈的各個制導階段的，以及對導彈的各個制導階段都起到什么樣的重要作用，后文會逐一加以詳細分析。

遙控制導之無線指令制導

無線指令制導是與有線指令制導相對應的一個概念，顧名思義，它是指外部平臺（如戰機、軍艦）利用各種無線遙控手段對遠距離飛行的導彈進行指令發送與控制，其原理與航模的遙控原理類似。無線指令制導又可以分為無線電指令制導和激光指令制導，鑒于這兩種制導方式的原理是基本相同的，因此這里只重點介紹無線電指令制導。無線電指令制導引用百科的說法就是：“制導雷達測量目標和導彈各自的運動參數，輸入計算機后通過計算產生制導指令，經無線電發射機發送給導彈，導彈接收指令并將指令轉變成控制信號，控制導彈飛向目標。”這個解釋還是復雜難懂，套用前文的場景劇來說明就是：士兵是個瞎子，但配備了一部對講機與后方的指揮官聯系（注意這個對講機一般是單向的，只有接聽功能，因此嚴格來說是接收機），指揮官在后方同時觀察士兵和僵尸各自所處的具體方位、前進路線和速度，然后加以分析和判斷，再通過對講機向士兵發出指令，指揮士兵朝著正確的路線走去，從而與僵尸相會在某一點上。從某種角度來講，這時的士兵純粹就是指揮官的傀儡，因為士兵是個瞎子，是沒有自主行動能力的，因此這種制導方式的一大特點就是對士兵的水平要求很低，但要求后方的指揮官必須具備很高的能力。放在現實中來看就是采取無線電指令制導的導彈，其彈上設備較為簡單，不需要額外增加其它的彈上制導系統，只需要配備一個指令接收機即可，因此導彈的尺寸可以控制的很小，成本也很低廉，但對后方雷達系統的要求就比較高了。雷達既要搜索、跟蹤敵方目標，還要跟蹤、引導己方導彈，同時還要計算兩者的運動參數并形成制導指令發送出去，而且這幾個工作都必須要伴隨導彈的全程飛行過程，可見后方“指揮官”的負擔是很重的。

以我國“凱山”-1C防空導彈系統為例，其號稱世界上射程最遠的無線電指令制導防空導彈（射程達到70千米），憑借的就是系統內配備的性能強大的相控陣火控雷達，而導彈本身的成本是很低的，適合出口至中小國家。由上可見，無線電指令制導還有一個缺陷就是作用距離較近，一般多用于中近程防空，畢竟不是每種導彈都能配上“凱山”-1C系統的相控陣雷達的，在“指揮官”不給力的情況下，低能的“士兵”走的越遠越容易迷失方向。但無線電指令制導在用于近程防空時還是有一定優勢的，主要優勢體現在它是一種技術簡單、成本較低的制導體制，這對于追求性價比的近程防空導彈來說非常重要。此外，無線電指令制導的抗干擾能力也不容樂觀。在前面的場景劇設定中，由于士兵本身是個瞎子，所以指揮官必須要全程奉陪到底，假設戰場上突然出現的光亮影響到了指揮官對戰場態勢的觀察，或者戰場上突然出現的噪聲打斷了指揮官與士兵的通話，總之不管哪個環節受到干擾都會導致指令制導失效，當一個瞎子失去了與上級的聯系后，自然就會迷失方向。對應到現實中的情況就是，一旦雷達系統對導彈的無線電指令制導受到任何形式的干擾，則接收不到指令的導彈就將失去控制，也就談不上精確攻擊目標了，而這種被干擾的風險隨著導彈射程的增加會越來越大。綜上所述，無線電指令制導雖然是一種比較“原始”的制導方式，難以用于中遠程防空作戰，但在用于近程防空時還是一種性價比很高的制導方式，因此我們可以看到其在近程防空導彈系統上的應用還是非常普遍的。

遙控制導之波束制導

波束制導又稱為駕束制導，引用百科的定義就是：“由地面、機載或艦載的制導站向目標發射一束定向輻射的圓錐形波束，并始終跟蹤目標，導彈發射后，彈上的制導設備不斷接收這一波束信號，引導導彈進入波束并沿波束軸線飛向目標。”波束制導也可以分為無線電波束制導和激光波束制導。套用前面的場景劇來說明：士兵雖然長了眼睛，但卻是高度近視的，在這種情況下背后的指揮官用探照燈將整條前進路線用燈光照亮，于是這個高度近視的士兵就沿著這條“光明大道”直奔僵尸而去了。這條“光明大道”的作用類似于街上的盲道，士兵雖然眼神不太好使，但至少還有“追求光明”的能力。這種制導方式的優缺點與無線電指令制導相似，也是對士兵的要求低（導彈的彈上設備較為簡單），但要求指揮官全程奉陪到底（雷達需要一直照射目標），而且很明顯的是這條“光明大道”不會很寬（越寬越不利于制導精度），當士兵在追逐動作敏捷的僵尸時（高機動目標），很可能會沖出光束的照射范圍（脫離波束制導），結局只有一個——迷失方向（導彈失去控制）。顯然，波束制導更適合用于攻擊靜止或機動性較差的目標，所以現在的防空導彈已經很少采用這種制導方式，波束制導更多見于早期的艦空導彈。此外，由于這條“光明大道”是用探照燈照出來的，我們知道探照燈在用于遠距離目標的照射時，光束會逐漸發散（雷達波束也是同樣的道理），當距離遠到一定程度、照射的光束達到一定的寬度時，高度近視且并不聰明的士兵在這條“光明大道”的末段很有可能會與僵尸“擦身而過”，從而丟失目標。也就是說，波束制導隨著距離的增加，制導精度會隨之下降，因此一般情況下波束制導是難以用于遠程防空系統的。在艦空導彈系統中，波束制導常用于末端防御型的導彈，對打擊低空目標（如低空突防反艦導彈）的效果較好。

遙控制導之有線指令制導

有線指令制導，很明顯是針對無線指令制導而言的，兩者的區別相當于一個是電話一個是無線電對講機。我們最常見的一種有線制導是用于反坦克導彈對目標的攻擊。有線制導用于防空導彈比較少見，主要是因為有線制導的使用靈活性較差，受導線的長度、強度的影響其制導距離也不益過遠，這將極大的影響防空導彈的飛行性能，對于對機動性能要求極高的防空導彈來說是非常不利的。不過也有一個特例，那就是用于潛空導彈，光纖制導是有線指令制導的一個發展趨勢，已有光纖制導的防空導彈用于潛艇的自衛防空。這是由于潛艇自身所處的特殊環境所決定的，潛艇一般缺少性能先進的雷達設備，并且在水下也難以通過無線電指令來遙控制導空中飛行的導彈，因此不得不采取光纖制導、人工操縱的方式來發射潛射防空導彈。這種潛射防空導彈對操縱人員的操作水平要求很高，其飛行速度一般都為亞音速，雖然導彈的飛行性能受到一定的限制，但對于機動性能同樣偏低的各類反潛機還是能構成有效威脅的，至少給潛艇提供了一個不至于被動挨打的反擊手段。

遙控制導之指令修正

指令修正也稱為無線電指令修正或雷達指令修正，在前面的文章中曾介紹過，它是作用于艦空導彈中段引導階段的一種重要制導方式，由于它對艦空導彈（尤其是中遠程艦空導彈）來說具有非常重要的意義，因此這里也將它單獨作為遙控制導方式的一種進行介紹。指令修正與指令制導的工作原理非常相似，但是兩者的用途卻存在明顯區別。前文講過了，無線電指令制導就好比是指揮官通過對講機來指揮一個瞎子士兵的一舉一動，那么無線電指令修正則相當于是指揮官通過對講機去指揮一個正常士兵的作戰行動，兩者的具體區別體現在哪里呢？瞎子士兵是沒有自主行動能力的，必須要指揮官全程加以指揮和控制，否則指令一斷士兵就可能會掉溝里了。可見指令制導是導彈的一種主制導方式，而指令修正則是作為一種輔助性制導方式而存在的，因為這時導彈還同時具備了其它的制導能力，就相當于是一個正常的士兵，有一定的自我判斷和自主行動能力，后方的指揮官并不需要對士兵全程加以指揮，只在士兵行動可能出錯或者改變行動路線時才發出修正指令，將士兵引回到正途上，指揮官甚至可以只給士兵指出一個大概的方向，其余的工作就交由士兵自己來完成。由上可見，對于指揮官（雷達）來說，指令修正的負擔比指令制導要小的多，即使是一個能力較為低下的指揮官（比如三坐標雷達），通常情況下也能勝任這個工作。

指令修正多用于導彈的中段飛行階段，與其它的制導方式共同組成復合制導。由于它是一種輔助制導方式，多用于各類遠程導彈，不會作為導彈的主制導方式而使用，因此很多情況下并不將它單獨看作遙控制導方式的一種。無線電指令修正不只見于中遠程防空導彈，其它類型的導彈如遠程反艦導彈、遠程空地導彈等，要想實現最遠的射程和打擊精度，往往也都需要在中段飛行階段由外部平臺進行指令修正制導。對于不同類型的導彈，其中段指令修正的難度也是不同的。一般來說，用于攻擊高機動性空中目標的防空導彈，其中段指令修正的難度最高，而對于反艦導彈來說難度就要降低，因為反艦導彈攻擊的是機動性相對較差的水面目標。各種遠程對地導彈對于中段指令修正的要求是最低的，它們往往攻擊的是地面固定目標，這種情況甚至完全不需要中段指令修正這一制導階段。可見攻擊目標的難度不同，對中段指令修正的要求也是不同的，而且導彈的射程越遠，對中段指令修正的要求也就越高，因此很多中近程導彈是不需要進行中段指令修正的。總的來說，指令修正可以大幅提升導彈的有效射程，并且直接影響到遠程導彈對目標的攻擊精度、抗干擾能力等性能指標，是遙控制導方式在各類遠程導彈上的一個重要應用。