主动和半主动雷达导弹制导技术介绍

雷达制导空空导弹 目前代表了最先进的技术所能做到的最好提供，无论是在范围、精度和阻力方面 对策。

这反映在事实上，这些武器只是 被世界前线空军使用，维护 复杂的火控系统需要超出 平均第三世界国家。与西方世界相比，甚至 直到七十年代中期，Warpac空军很少使用这些武器 只有苏联在IA的防空飞机上使用多种类型 PVO-Strany。然而，情况正在发生变化，因为俄罗斯人正在 目前正在为战术飞机配备雷达制导版本的 AA-7和AA-8以及低水平渗透将变得更加困难，因为 西方拦截飞机作为新的超级狐蝠，其 部署了具有俯视击落功能的 25 nm AA-X-9，或者更确切地说是 AA-9。

从好的方面来说，一场激烈的射击结束了 在休斯和雷神之间为Amraam（高级中程） 空空导弹），休斯赢得了合同。阿姆拉姆是 取代西方空军的雷达制导麻雀。这 武器 是一种发射后不管的惯性主动雷达制导导弹 中途制导，能够针对追求目标的目标进行发射 发射机。

射程和速度优于麻雀，这总体上 功能被封装到与红外尺寸相当的机身中 响尾蛇，允许 F-14 和 F-15 携带其中八种武器， 而不是惯常的四种雷达制导武器。一些报告还 表明八十年代后期响尾蛇的替代品ASRAAM可能 还配备主动雷达制导，优先于红外 其前身的指导。

反射辐射源是雷达发射器;在 具有主动雷达制导的武器实例，该发射器是 位于导弹内;在半主动引导的情况下，它是 由发射机携带。无论哪种情况，变送器都必须 将电磁辐射束射向目标，这种辐射必须 行进到目标，反射，行回接收天线 导弹，被放大，解调和分析以确定 目标的方向，然后该信息启用指导 计算机将武器转向目标以实现击杀。

一 有效的武器必须具有区分能力 目标的返回和来自其背景（即表面）的反射 地球或海洋，它也应该能够抵抗干扰 或欺骗，能够穿透恶劣天气 条件。

雷达

雷达理论是一门极其复杂的学科，需要一门 对电磁学和波动理论的理解，幸运的是， 基本原则相当简单。

每当我们感应时，就会产生电磁波 电场或磁场中的变化，通常是振荡。然后这些波以光速向外传播，3.108毫秒'。振荡发生的速率决定了 波长，通过关系 λ = c/f （ λ = 波长， c = 光速， f = 频率 振荡）。

出于实际目的，如果我们打算创建方向 对于这些波，我们必须采用比 我们天线的尺寸（天线是辐射或 接收电磁波），当前雷达应用涉及 波长从一米到厘米不等，这些 对应于从 1 GHz（109 个周期/秒）到 60 左右的频率 GHz（分类为微波频段）。

术语雷达是一个首字母缩略词 - 无线电探测和测距。一个 雷达由两个基本子系统组成 - 发射器和 接收器。发射器是一种产生微波信号的设备， 该信号通常被调制（通常是脉冲开关），放大 并馈入发射天线。与低频相比 电磁能，微波不能通过常规传导 电缆，它们需要波导（波导是空心的[矩形或 圆形]部分，内壁涂有导电层 - 常用术语是管道），这些必须具有极低的损耗 因为发射器的功率输出通常是 千瓦（或脉冲应用中的数十至数百千瓦）。

使用脉冲输出的原因有很多，主要 因素是测距和峰值功率输出。目标的范围 可以通过测量脉冲所需的时间轻松确定 从发射器到目标并返回。在考虑 功率输出，输送的功率越多=范围越大，并且 抗干扰能力，另一方面对抗干扰的要求越大 发射器的主输出放大器（或振荡器）。

解决方案是脉冲输出，时间 脉冲比脉冲的持续时间长得多（考虑 峰值输出为 100 kW，脉冲长 10 毫秒，相距 100 毫秒 - 平均功率输出仅为 10 kW）。然后将输出功率馈入 天线，将其聚焦成波束。监视雷达通常 采用相当宽的光束，目的是检测 另一方面，目标，跟踪光束必须非常窄，因为它们 用于准确测量目标相对于 雷达。

天线可以是传统的抛物面天线或较新的天线 系统，相控阵，无需电子扫描 指向天线。然后传输的微波能量传播 穿过大气层朝向目标。像所有形式的 电磁辐射，微波被大气衰减 - 吸收和分散。散射主要是由于水 然而，大气中的粒子作为波长 辐射比水滴的大小大得多， 微波不会经历 IR 的灾难性衰减（参见 IR 指南，1982 年 6月），尽管有效范围会减小 随着存在的水量增加。

吸收是一种量子物理效应（TE March 1982），在 微波波长的例子 这主要是由于共振 在 Oz 分子中，其吸收线在 30 到 0.5 之间 在较远的距离上，这可能会导致相当大的损失 信号。覆盖源和源之间距离的能量 然后，目标在目标的 表面。

露出它的肚子，这个 F-14A 显示它装备的三类导弹 - 红外热 寻道雷达、半主动雷达和有源雷达。半主动AIM-7F 麻雀（右舷手套挂架）是AIM-7的后期型号 在越南战争期间（当时受到低可靠性的困扰），， 武器 最大射程约为100公里，巡航速度为4马赫和 携带一个 40 公斤的连续杆弹头。这枚导弹将装备 澳大利亚皇家空军的F-18A战斗机，尽管后来将被较小的战斗机取代 和更有能力的阿姆拉姆。机身下方的大型武器是 AIM-54A凤凰，毫无疑问是世界上最致命的空对空 导弹，射程为 200 公里，弹头重 60 公斤。当前的 A 版本将很快被更新的AIM-54C取代，配备 功能更强大的数字信号处理器，更轻、更便宜 机体。（戴夫·埃里克森，VF-51，小鹰号航空母舰）

导电材料通常反射得非常好， 机身上锋利的直边通常表现得像天线，在 一般曲面的反射器比平面差 （考虑B-1的形状，其雷达横截面为1/10 的 B-52）。飞机反射能力的常用指标 微波是其雷达横截面（每单位反射12.566功率） 入射目标的立体角/功率），随方向变化 入射辐射。战斗机，正面，有一个横截面 在 0.1 到 1 m2 的 3 到 10 cm 带之间，而轰炸机可以 接近 10 mz（不要试图考虑 B-52 的横截面！用途 的复合材料降低了特征，就像雷达吸收一样 油漆帮助。

然后反射的微波能量传播回 接收器，在许多情况下使用与 发射机。到达接收器的信号是 目标返回，来自背景的反射能量（杂波）和 电噪声。根据接收器的类型，它可能会也可能不会 被放大，然后与 更高的频率，这个过程被称为超外差。

混合产生和和差频率，差异 频率在高频（几十到一百MHz）频段， 然后这个频率被放大（由于多种原因，它是 难以直接放大微波信号），随后 解调。解调信号然后由电子设备处理 目标的产量信息，通常是相对范围和速度 到雷达。

现代雷达采用复杂的技术来抑制杂波， 采用高速数字信号处理器，这些也可用于 规避干扰或欺骗。

半主动雷达制导 AAM

半主动雷达制导导弹主导世界雷达 导弹数量，基本上是凭借他们的亲戚 单纯。目前运行的绝大多数设计 起源于 1950 年代，除了一些苏联类型外，最近 部署（他们确实有一些追赶工作要做）。AIM-7麻雀是一种 开发 1950 年代的武器，就像 Skyflash 反过来是一种 AIM-7本身的开发。五十年代中期，当它是 决定开发空空导弹的雷达制导，它是 使用最先进的技术，不可能封装雷达 发射器和接收器的适当范围成中型 飞弹。是否有可能安装所有系统，低得很低 真空管电子设备的可靠性将使 部署这种武器与其说是空中收益，不如说是障碍 部队的作战能力。

事实证明，两种不同的制导系统是 尝试过，横梁骑行引导和半主动引导。前一类 通常被认为是灭绝的（在横梁骑行系统中，导弹 沿着发射机火力传输的跟踪光束行进 控制雷达）。武器的准确性仅由火力给出 控制的跟踪精度，不需要很好，特别是 在远距离。这，以及与动态相关的问题 武器飞行，导致整个班级的最终消亡（AIM-7A， AA-1碱）。目前，光束骑行（虽然激光）由 苏格兰皇家银行-70 地对山导弹。后一类武器不仅存活了二十年， 事实上，它蓬勃发展，目前代表了主要的中程AAM 在大多数前线空军中。

在半主动制导系统中，发射机 获得 带有火控雷达的目标，如果条件是 对，会跟踪它。武器系统官员（通常为F-4）将 然后启动导弹并锁定发射机的照明器 到目标上。照明器通常是一个小的、独立的窄 波束雷达发射器，可通过以下方式选择性地指向目标 使用火控雷达生成的跟踪信息。如果 然后导弹的制导成功锁定目标的 雷达返回，然后导弹可能会发射。

由F-7，F-4，F-14，F-15携带的AIM-18被弹出 从它的支架上，当从发射机上清除时，发射它的固体 推进剂火箭发动机。然后它加速到巡航速度， 将自己指向目标。制导系统将生成一个 如果武器指向除中心以外的任何物体，则发出错误信号 目标的雷达横截面。大多数武器采用比例 导航，由于指导的性质，这允许所有人 方面，通常是正面杀戮。

当目标在武器的致命半径内时 弹头，一种近炸引信，通常是雷达，引爆弹头， 通常为高爆炸/破片型（引信的时机 危急的是，以色列F-4E未能正面击杀叙利亚狐蝠， 备份AIM-7攻击仅仅是因为导弹，融合目标 以跨音速行驶，在通过 3 马赫米格后引爆， 未能造成任何伤害）并摧毁目标。大多数武器都有 错过了米量级的距离，尽管天闪 显然将其缩小到一米的数量级。最 决定半主动制导武器杀伤力的重要因素是 它的跟踪精度和区分目标的能力 返回和地面杂乱。

早期的武器使用锥形扫描导引头，但较新 系统宁愿使用单脉冲导引头，因为它们更准确且 更好地抵抗干扰，尽管以增加复杂性为代价。

锥形扫描 半主动式 者

圆锥扫描导引头很早就建立了自己的地位， 作为使用中的主要导引头类型，这基本上是由于他们的 概念简单和要求不高的信号处理电子设备， 使用真空管可轻松实现。主元素在 系统是一个旋转天线。这个天线，通常是一个天线，旋转 然而，关于导弹的轴线，天线的轴线（ 其主瓣的轴 - 天线瓣是空间中的图案 我们 如果我们用电磁场在天线周围移动，会得到 强度计并用相等的场强度标记所有点） 偏移几度，当天线旋转时，其轴线绘制 围绕导弹轴线的圆锥体。（见图1）。

当发射机照亮目标时，它 就导引头而言，表现为点源 电磁能。如果目标位于导引头的锥内， 旋转天线将调制输出信号，离开 天线，因为目标离轴更近，信号越强 天线瓣。

这导致振幅的正弦变化 这 输出信号。可以从相位中找到目标的方向 调制，相对于天线的方向 相对于导弹的轴线。振幅的变化包含 有关目标的其他角度分量的信息 方向。简单的相位和幅度检测器可以轻松提取 错误信号，然后可以将这些信号输入导弹的制导 计算机，可以相应地确定正确的控制面 偏转以最佳引导目标。

照明器传输的信号可以是脉冲或 连续波（CW），脉冲信号提供更高的峰值输出，但 可能更容易卡住。在其基本配置中，一个圆锥形 扫描的系统可能很容易卡住，前提是我们知道速率 它旋转。如果我们以与 照明器，但以非常接近的频率对其进行幅度调制 导引头天线旋转的频率，我们将成功 产生错误的错误信号，这将使导弹偏离航线。显然，中途岛号航空母舰的美国海军F-4S在 与RAN的联合演习，似乎AIM-7导引头可以 不是消化由 RAN 上的旋转道具反映的切碎回报 S-2s. 锥形扫描不太可能用于任何未来的设计， 因为它正在被单脉冲导引头取代。

单脉冲半主动导引头

单脉冲导引头从以下位置获取所有目标方位信息 一个 单脉冲，即连续波照明信号。这些寻求者 对系统电子设备的稳定性要求很高，并且 需要紧凑、高增益的接收器，所有这些因素都会使 真空管实现非常困难;另一方面，它们是 高度抗调幅干扰 - 由于这些 因素，直到 1970 年代，单脉冲系统才看到 运营部署，通常是英国航空航天Skyflash。

相位比较单脉冲系统（见图2）利用 要生成的输入信号之间的相位差（时间滞后） 引导错误信号。如果目标位于导弹轴线， 目标回路同时进入每个接收器。但是，如果 目标偏离轴，返回将进入侧面的接收器 更接近它，即它将在回报上有一个阶段领先 进入另一个接收器。

该相位差与 （对于小误差） 成正比 目标和导弹轴之间的误差角可能很容易 由电子设备检测到。但另一方面，任何漂移 在处理过程中可能改变信号相位的接收器 将生成错误的错误信号。一个实用的系统将采用 四个接收器，每个轴两个。这两个接收器中的每一个都将 驱动相位检测器，这将产生给定的错误信号。这些随后将被输入计算机，以找到所需的 控制偏转。

单脉冲系统，如天闪导引头，非常 准确且抗干扰。良好的杂波抑制允许捕捉 对低至 250 英尺的目标的攻击，Skyflash 的测试试验是 非常成功，有几次直接撞击击杀。

主动雷达制导 AAM

主动雷达制导导弹是劳斯莱斯的 空对空导弹世界。可能是最极端的例子 他们有能力，是休斯AIM-54凤凰。从 F-14，该武器被大型AWG-9雷达和火控瞄准 发射机的系统。导弹的巡航速度在 5马赫区域（注：分类），覆盖距离可达 100 nm 它将用 60 公斤弹头摧毁其目标;一个注释 兴趣 - 在许多试验中 AIM-54 摧毁了假弹头 无人机受到直接影响。

到目前为止，主动雷达制导仅受到限制 自 大型武器，作为发射器及其复杂性的增加 相关系统使其无法适应中型或小型 大小的武器。

即便如此，有限的可用空间量还是有一个 对武器配置的影响非常明显 - 只是相对的 使用小型变送器，其有限的功率输出只能启用 短程操作。如果可以输出足够的功率， 可能会出现另一个问题 - 直径小 导弹将限制所用天线的尺寸，准确的信息 至于目标的方位将需要与天线一样长的天线 可能。这些因素将严重限制这类 武器，但是存在许多消除此问题的方法 - 全部 提供中途制导，将主动雷达制导留给 武器飞行的最终寻的阶段。

第一个选项是命令链接指南。在这种情况下 运载火箭或站点的雷达将准确跟踪目标 并发射导弹，计算机将找到所需的飞行路径 导弹的校正，然后通过数据传输 链接到导弹的飞行控制系统。当在 有效锁定机载雷达，武器将启动其 终端引导阶段使用自己的雷达和计算机，不再 需要指导命令。这种类型的系统通常用于 地对空导弹系统。

另一种可用的选择是使用惯性中途 指导。该武器配备了雷达和惯性参考 系统（通常为3轴陀螺仪装置-Amraam将使用 捷联陀螺仪）。就在发射前，火控计算机将 向导弹的计算机提供目标的位置和 其飞行路径的参数。利用惯性系统连续 跟踪自己的位置，导弹将沿着飞行路径，这将 将其置于目标的雷达范围内。然后武器将切换 在自己的雷达上，定位目标，锁定，回家并摧毁它。该系统有一个很大的优势 - 目标不需要知道 接近导弹直到为时已晚，并辅以 与命令数据链路或 跟踪/照明光束。提供的另一个优点是 在独立目标上进行多次发射的可能性，例如。最多六个 Amraams可以几乎同时向单个目标发射。

可以选择的第三种选择是使用半主动 雷达中途制导。与所有半主动雷达系统一样， 火控使用微波束来照亮目标。这 导弹接收这种能量并利用它来引导射程内 自己的雷达，然后用于终端阶段。半主动中段引导具有简单性的优点，如 导弹只需要在被动模式下使用自己的雷达，没有任何 数据链接收器或惯性参考系统。另一方面 但是，这种形式的指导本身就容易欺骗和干扰，如果 没有采取适当的措施。

主动雷达制导可能会变得更加普遍 未来，随着高功率微波固态器件的完善， 能够构建紧凑可靠的变送器。更快 以及功能更强大的微处理器芯片（甚至更快的位片 处理器）将使武器本身具有更好的抵抗能力 干扰和区分目标和杂乱。强大的信号 处理器将允许指南本身接管许多 目前由发射机火控处理的功能，例如 作为解决编队中的单个目标。导弹可以 在发射前以强制搜索模式运行，绕过 需要使用发射机的火控雷达 - 最终 武器 可以由不配备雷达的飞机携带，在同一个 时尚作为当前即发即弃的 IR AAM。随着趋势 更小更轻的战斗机，这变得更加 有吸引力，战斗机的雷达/火控越简单，越大 可靠性，因此可用于战斗。

雷达导弹制导提供射程和恶劣天气 红外或光学引导无法匹配的操作。一个可能 假设未来的设计，而不是使用单一形式的 制导，由于其严格限制的发射包络，将使用 传感器组合，可能会造成干扰和/或欺骗 在实际情况中，如果不是不可能的话，也很难。极致 目标可以看作是一个小的，紧凑的，所有方面，所有天气，所有 高度，短程和远程，发射后不管的武器，最有可能 在 1990 年代后期实现，如果高能激光没有得到 首先在那里。

编辑：黄飞