现代引信技术发展趋势.doc

目标探测与识别技术 现代引信技术发展趋势1 引言自公元10 世纪末、11世纪初到公元19世纪初800多年的黑火药技术时代, 至少前500年一直由中国引领引信及其技术的发展, 自1846年机械触发引信在法国问世开始, 引信及其技术进入以机械工业为主要标志的工业化技术时代。1943 年美国研制成功无线电近炸引信, 引信进入电子技术时代。1958 年美国研制成功半导体三极管和集成电路, 1963年集成电路首次用于导弹制导计算机, 由此推动引信进入微电子技术时代, 采用半导体元件和集成电路的各种原理的近炸引信和电子时间引信相继出现。纵观1 000多年来引信及其技术的发展历程,可以看出两个基本规律: 一是随着战争的需求和相关技术的发展, 引信不仅性能不断提高, 且其功能也在不断拓展, 引信的概念及其内涵从来没有固化和停滞在某个阶段和水平上; 二是由于引信处于战争生与死对抗的最前沿, 因此每个时代的先进技术, 总是优先用于引信。“需求牵引、技术推动”是引信及其技术千年发展的不竭源泉。面向21世纪网络技术时代的引信, 有必要对引信的定义、功能和组成进行深入的研究, 加深对引信特征的再认识, 以便正确认识和把握引信及其技术新的发展机遇, 推动中国引信装备和技术提高到一个新的水平。2 现代引信定义及其组成现代引信可以定义为: 利用目标信息、环境信息、平台信息和网络信息, 按预定策略引爆或引燃战斗部装药, 并可选择攻击点、给出续航或增程发动机点火指令以及毁伤效果信息的控制系统。在引信新的定义中, 涵盖了上世纪80年代引信定义的内涵, 它是引信赖以存在的基础, 是引信核心功能所在。新的定义较上世纪80 年代定义增加的内涵有以下四点：（1）在引信输入即引信所利用的信息方面, 增加了平台信息和网络信息这两大类信息；（2）在引信输出方面, 增加了选择攻击点、给出续航/增程发动机点火指令以及毁伤效果信息三个新的功能, 以“并可”二字统领, 表示这些功能并非每个引信都有；（3）将“预定条条件”改为“预定策略”, 包括安全系统解除保险/恢复保险的策略、引爆战斗部的策略(如根据目标类型选择单点起爆、多点同步起爆、多点序贯起爆等等), 多引信对付多目标的目标分配策略、攻击时机策略、对单个或多个攻击点的选择控制与更新策略等等；( 4)将定义的“属”定位在“控制系统” 上, 因为现代引信的􀀁控制系统􀀁特征已远强于“控制装置”特征。对应新定义的引信组成原理框图如下图所示。图1 引信组成原理框图目标信息除为引信发火控制系统选择最佳起爆时机所用外, 安全系统还可以利用它实现目标基解除保险, 攻击点控制系统可以利用它选择、更新最佳攻击点或从多个目标中选择特定的目标。环境信息包括弹药的发射、投放、飞行、多级发动机分离、子母式弹药的抛撒、子弹药的飞行等各类环境信息。平台信息包括运载平台(如飞机) 传给引信的信息, 例如从载机上向航空炸弹传输的引信解除保险时间、引信延期作用时间等信息; 发射平台(如火炮)通过接触式、感应式或射频式向引信传输的关于目标位置、射击诸元、气象诸元、引信作用方式、作用时间等信息; 指挥控制平台通过遥控指令向引信传输的安全系统解除保险或恢复保险信息, 弹道修正引信的修正执行装置工作信息, 向自组网引信中的“网关引信”下达的目标特征及对抗策略等信息；飞行平台的制导系统向引信传输的安全系统解除保险信息、弹目交会特征信息、目标形体特征信息等等。网络信息包括引信接收定位卫星网络的定位信息; 地面及空中传感器网络传给引信的战场态势及目标特征信息; 指挥控制网络传给引信的对抗策略信息； 自组网引信间的通信信息等等。引信籍此可以确定自身的空间位置、精细地识别目标(包括敌我识别)和跟踪目标, 有目的地改变引信的空间位置、有选择地毁伤目标, 并将对目标的毁伤效果传给指控网络毁伤效果评估系统或网中的其它引信。3 现代引信的发展特点与趋势随着微电子技术、微机电技术、先进光电技术和信号处理技术等在引信系统中的应用, 现代引信技术呈现出下列发展特点和趋势。3.1 武器系统与引信一体化设计和信息交联化充分利用武器系统的信息, 通过提高引信性能从而提高整个武器系统的综合效能, 是现代武器系统和引信技术发展趋势之一。国外将引信作为武器系统信息链的一部分统一协调设计, 有效地提高了武器系统的综合作战效能。导弹制导系统可以为引信提供更多的目标位置信息, 有利于提高引战配合性能。“爱国者” 3型导弹的设计中就采取了制导与引信的一体化设计, 引信采用双波束设计, 解决了攻击不同速度目标时的引战配合问题, 达到提高对目标毁伤效果的目的。现代防空反导火炮系统在设计中注重了火控系统与引信一体化设计和信息交联化设计。体现这种先进设计思想的典型例子是瑞士新一代35 mmAHEAD防空反导弹药的感应装定引信系统。系统在设计中将复杂的测距、测速和弹道解算等功能由火控系统来完成, 经数据处理后, 将引信所需的时间信息采用炮口快速感应装定装置传递给引信。充分利用武器系统的信息资源, 提高了武器系统整体作战效能。引信装定技术采用与火控系统信息交联化设计, 发展了炮口快速动态感应装定技术、供弹链快速动态装定技术和弹道上远距离指令射频传输装定技术。3.2 大量应用微电子与微机电技术美国的M 734A1、M773、M 782 多选择引信、FMU - 160B 近炸引信和EX - 433 子弹近炸引信均采用了通用的单片微波集成电路(MM IC )。新的软件可编程通用单片微波集成技术正在研究中。微机电技术在尺寸、重量、性能方面的优势特别适合于引信系统中应用。国外新的引信开始大量采用微机电技术。如硬目标灵巧引信中采用了三维MEMS 加速度传感器, 弹道修正引信中采用了MEMS惯性测量组合装置和微机电驱动的鸭舵, 20mm高爆榴弹空炸引信中采用了MEMS碰炸开关和MEMS安全系统。鱼雷引信中也采用了微电子集成电路与MEMS技术相结合的安全系统。3.3 采用新的物理场、新的探测体制与先进的信号处理技术 在光电对抗技术日益剧烈的战场环境中, 引信系统的抗干扰能力成为衡量引信性能的重要指标。新的近炸引信广泛采用了频率捷变、随机噪声调制、软件可编程等抗干扰技术; 在体制上采用性能更好的频率调制体制; 在工作频段上向全波谱拓展; 红外近炸引信已从能量型发展到简易成像型, 从被动型发展到主动型。并采用新的物理场(如静电场)和多模复合探测技术及信息融合、自适应等先进信号处理技术, 弥补单一物理场探测的不足, 提高引信对目标探测与识别的能力, 并进一步提高引信抗干扰性能。3.4 引信功能多样化和扩展化引信功能多样化是为适应未来战场复杂情况的需要和简化后勤保障的需要。美国的先进硬目标灵巧引信FMU - 157 /B 引信具有计时、计层次和计行程起爆控制功能; FMU - 159 /B 引信具有计时、计层次和计埋深起爆控制功能。可以根据不同的目标选择最佳作用方式和参数。引信功能的扩展是引信技术进一步发展的必然趋势。国外在新型导弹设计中, 就利用了引信的安全控制功能, 进行导弹续航发动机点火的安全控制,在发射发动机工作不正常时, 不允许续航发动机点火。进一步增加了武器系统的安全性。利用引信的探测与控制功能, 发展低成本精确打击弹药是国外正在大力发展的新技术。弹道修正引信可使远程弹药的消耗量减少十几倍。在远程导弹子母弹的子弹药上采用末段弹道修正技术, 可以使命中跑道的子弹数从10%提高到70% , 极大地提高了武器系统的作战效能。命中精度控制已成为国外引信新功能的究热点。3.5 引信系统通用化、系列化和组合化发展通用化、系列化、组合化(模块化)的引信系统是国外引信技术系统化发展的一个重要思想。美国在发展精确打击弹药引信过程中, 设计了从FMU- 135 /B到FMU - 159 /B的系列化硬目标侵彻引信, 性能越来越先进, 但它们的外形和重量保持不变。所有引信均采用了通用气动涡轮交流发动机FZU - 48 /B, 还为远程精确打击弹药研制了通用的低炸高探测器DSU - 33B /B、高炸高探测器FZU -39 /B, 它们均采用通用的单片微波集成电路(MM IC )。3.6 引信行业实现由机械化产业向信息产业转型国外的引信公司从上个世纪70年代就开始了由机械产业向电子信息产业的转型。随着硬目标灵巧引信、激光/红外引信、微波/毫米波引信、多选择引信等一大批采用了微电子技术、先进光电技术和微机电技术引信产品的出现, 现在国外的引信产业已是名副其实的信息产业, 精密机械加工技术已退居次要地位, 取而代之是微电子技术、微机电技术和先进的光电子技术。4 结束语引信技术是多学科领域新技术的结晶, 是国防科技关键技术之一。引信在发挥弹药终端毁伤效能方面的重要作用已得到普遍认同和肯定。随着武器系统向信息化方向发展, 引信将在信息化武器系统中发挥更大的作用。中国兵器工业集团公司非常重视引信技术在武器系统发展中的作用, 已把引信技术作为集团公司重点加强的五个基础技术领域之一, 列为具有发展优势的技术领域。引信技术从传统技术向智能化方向发展的关键在于实现引信技术的信息化, 引信信息化的高级形式是引信的智能化。引信技术信息化的内涵是通过采用先进的微电子技术、光电技术、微机电技术、信号处理技术、仿真技术和系统集成技术等取代传统的机械、机电技术, 开发引信新的探测和控制功能,实现引信技术与装备的跨越式发展。以信息化武器装备发展为需求牵引, 以引信信息化为技术推动, 着眼于全面提升引信行业研发创新能力, 实现引信技术由传统技术向信息化技术方向转变。实现引信技术的信息化将在发展新型武器系统和改造传统武器装备方面产生巨大作用和影响。第 5 页 共 5 页