一種用于制導站快速截獲導彈的方法研究

顏飛

江南機電設計研究所 貴州 貴陽 550009

引言

地空導彈武器系統(tǒng)在使用指令制導或復合制導體制攔截相關目標的情況下，導彈發(fā)射后的初制導及中制導段一般須使用制導站上傳信息完成導引規(guī)律所需的輸入信息，進而完成導彈飛行所需的制導控制指令解算，控制導彈飛向期望位置。因此，為保證制導站測量目標信息、導彈信息能快速傳遞到導彈上，制導站需在導彈發(fā)射后某一時間段內(nèi)快速截獲導彈，保證用于導彈解算的目標信息、導彈信息能快速切換至制導測量信息上，保證目標信息、導彈信息的準確性，為導彈完成測量信息交班、制導控制信息交班等提供先決條件，同也為導彈中制導、末制導的正常進行提供相關的基礎保證。

本文主要研究導彈發(fā)射后制導站在一定時間內(nèi)快速截獲導彈問題，在研究制導站快速截獲導彈方法中，須針對武器系統(tǒng)攔截空域彈道，摸索攔截空域彈道的規(guī)律性，依據(jù)得到的相關規(guī)律，完成攔截空域彈道擬合設計，擬合設計完成后，得到的擬合結(jié)果必須能保證一定時間內(nèi)導彈在制導站截獲波束內(nèi)。因?qū)椀膹椀捞匦允軘r截目標特性、陣地海拔、環(huán)境溫度及導彈初始發(fā)射位置等影響，故擬合設計過程中探索不同目標、不同陣地海拔、環(huán)境溫度及不同發(fā)射方位影響下的彈道規(guī)律為完成制導站快速截獲導彈彈道擬合設計的關鍵。

本論文以某型地空導彈武器系統(tǒng)為背景，武器系統(tǒng)配套制導站在導彈發(fā)射后，制導站截獲導彈前，其搜索及截獲波束為θ，為保證制導站有效截獲導彈，要求導彈發(fā)射后tm內(nèi)擬合彈道與導彈實際飛行彈道之差控制在（制導雷達截獲半波束）以內(nèi)，即導彈落入制導站截獲波束內(nèi)。

1 導彈攔截空域彈道飛行規(guī)律分析

某型地空導彈武器系統(tǒng)中，導彈制導控制系統(tǒng)在制導站截獲導彈前，主要依據(jù)目標初始信息進行信息外推處理及彈上測量設備測量的導彈自身狀態(tài)信息，形成導彈完成初中制導交班時需到達的期望位置，并以此期望位置為目標，設計導彈飛行所需的初制導指令，初制導指令經(jīng)導彈控制系統(tǒng)形成相應的控制指令，以此控制指令控制導彈的執(zhí)行機構(gòu)動作，形成導彈到達期望位置所需的角速度、過載等信息，操縱導彈飛向期望位置。

依據(jù)某地空導彈武器系統(tǒng)已完成相關驗證仿真后的制導控制系統(tǒng)引入制導設計結(jié)果，考慮攔截目標特性、陣地海拔、環(huán)境溫度、導彈初始位置及期望彈目遭遇時目標距離等對彈道特性的影響，結(jié)合武器系統(tǒng)戰(zhàn)技指標，依據(jù)武器系統(tǒng)攔截不同目標的殺傷空域；設定覆蓋攔截目標特性、武器系統(tǒng)作戰(zhàn)陣地海拔、作戰(zhàn)環(huán)境溫度及導彈初始位置等因素下的殺傷空域彈道，開展武器系統(tǒng)引入制導彈道仿真。分析引入制導仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)，導彈引入制導彈道與制導控制系統(tǒng)依據(jù)目標位置及速度信息、陣地海拔等計算出的期望位置高低角、方位角有關，且目標特性及陣地海拔不同情況下，目標位置及速度信息相同，制導控制系計算出的期望位置高低角、方位角亦相同，制導控制系統(tǒng)引入制導彈道特性亦相同[1]。

2 引入制導擬合方法研究

依據(jù)上述探索分析出的彈道規(guī)律，進行制導站截獲導彈方法研究時，重點分析引入制導彈道與期望位置高低角、方位角的關系。依據(jù)制導控制系統(tǒng)設計結(jié)果，引入制導作用下，導彈到達期望位置方位角的速度較快，攔截空域彈道均能滿足tm內(nèi)實際導彈方位角與期望位置方位角的差值控制在內(nèi)，方位擬合結(jié)果可直接控制制導站截獲波束轉(zhuǎn)至導彈期望位置方位角即可完成方位方向擬合規(guī)律設計。

方位擬合完成后，進一步分析期望位置高低角與引入制導彈道的關系，導彈發(fā)射后，受發(fā)射筒、彈上各設備安裝、艙體安裝、發(fā)射環(huán)境陣風等因素影響，某一時間段內(nèi)攔截相同位置目標會出現(xiàn)散布特性，散布彈道與理論飛行彈道之差大于制導站截獲波束，引入制導介入后，散布彈道逐漸收斂至理論引入彈道，但高低角散布收斂較慢，若按照方位擬合規(guī)律設計，大概率造成tm時間內(nèi)無法截獲導彈。因此，研究高低角擬合與期望位置高低角關系時，可以進行分區(qū)間研究，從攔截空域期望高低角全范圍，逐漸縮小期望高低角分區(qū)間，直至散布彈道在tm時間內(nèi)實際導彈方位角與期望位置方位角的差值內(nèi)為止。

3 引入制導擬合設計

式中，Ed、dB為擬合結(jié)果，t為以導彈發(fā)射為時間零點，為分段擬合公式，mβ期望位置方位角[3]。

4 結(jié)束語

本論文以某型地空導彈武器系統(tǒng)為背景，開展制導站快速截獲導彈方法研究。首先，依據(jù)某型地空導彈武器系統(tǒng)引入制導設計結(jié)果，結(jié)合武器系統(tǒng)制導及導引規(guī)律，分析制導站在導彈發(fā)射后一定時間快速截獲導彈的必要性分析；其次，依據(jù)武器系統(tǒng)攔截空域彈道的引入制導彈道特性，完成了攔截空域彈道飛行規(guī)律研究，探索攔截空域全彈道與導彈期望位置高低角、方位角關系，得到制導站快速截獲導彈高低角、方位角擬合初步方案；最后，基于高低角、方位角擬合方案，完成了攔截空域內(nèi)全彈道引入制導高低角、方位角擬合方法研究，形成攔截空域內(nèi)全彈道擬合模型，得到用于指導地空導彈武器系統(tǒng)制導站一定時間內(nèi)快速截獲導彈擬合設計具體實現(xiàn)方法。