科普小文:導彈的制導是怎麼回事?究竟有幾種制導方式?
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係,
沒有制導,導彈就談不上精確命中目標。圖為艦空導彈攔截目標
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,本文在這裡設定一個場景劇——假設在野外的一個戰場上,正處黑夜,四周一片漆黑,有一群僵屍(敵方目標)正向我方據點慢慢襲來。我方士兵(導彈)手持板磚沖僵屍而去,阻止僵屍們的進一步行動,
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,最終還是要歸於這三大類制導方式的一種。套用上面的場景劇,遙控制導相當於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屍所在位置,最終攔截並消滅僵屍。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。尋的制導則相當於用一道光束把僵屍照亮,從而使士兵循著光亮過去,把僵屍一磚拍死。這道光束可以來自指揮官,也可以來自士兵,或者是來自僵屍自身,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、鐳射制導、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。比如半主動鐳射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鐳射而一個利用的是雷達微波。最後再來看自主制導,自主制導就好比是士兵在整個尋找僵屍的過程中都不經過指揮官這一環節,士兵完全憑藉自身的能力找到並拍死僵屍。自主制導包括程式制導、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。
遙控制導方式示意圖
尋的制導方式示意圖
自主制導方式示意圖
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後才能發揮出更好的效果,這就是複合制導方式。可以說現在的先進導彈清一色採取的都是複合制導方式,只有一些老式導彈在用於對付一些簡單的近距離目標或者固定目標時才會採取單一的制導方式。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準了。至於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麼樣的重要作用,後文會逐一加以詳細分析。
複合制導方式示意圖
那麼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範圍。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,最終還是要歸於這三大類制導方式的一種。套用上面的場景劇,遙控制導相當於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屍所在位置,最終攔截並消滅僵屍。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。尋的制導則相當於用一道光束把僵屍照亮,從而使士兵循著光亮過去,把僵屍一磚拍死。這道光束可以來自指揮官,也可以來自士兵,或者是來自僵屍自身,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、鐳射制導、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。比如半主動鐳射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鐳射而一個利用的是雷達微波。最後再來看自主制導,自主制導就好比是士兵在整個尋找僵屍的過程中都不經過指揮官這一環節,士兵完全憑藉自身的能力找到並拍死僵屍。自主制導包括程式制導、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。
遙控制導方式示意圖
尋的制導方式示意圖
自主制導方式示意圖
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後才能發揮出更好的效果,這就是複合制導方式。可以說現在的先進導彈清一色採取的都是複合制導方式,只有一些老式導彈在用於對付一些簡單的近距離目標或者固定目標時才會採取單一的制導方式。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準了。至於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麼樣的重要作用,後文會逐一加以詳細分析。
複合制導方式示意圖