為什麼導彈可以鎖定飛機?

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要知道導彈為什麼可以鎖定飛機,我們首先要知道鎖定(lock on)是個什麼概念。簡單說就是導彈不僅獲取了當前的飛機的紅外輻射或者雷達回波計算出了當前的飛機的方位和速度,預測出下一個時間點飛機可能出現在什麼位置和速度,並能在下一個時間點仍能獲取飛機的以上參數,這個就叫鎖定。如果在不能做到這一點,或者時而能時而不能,就不能叫鎖定。我們可以簡單瞭解一下鎖定和制導的過程。

對付飛機的導彈,分為空空導彈(Anti Air Missile)和麵對空導彈(Surface to Air Missile)。制導模式可分為紅外製導、雷達制導和無線電指令制導。

紅外製導的導彈根據導彈上的導引頭上的紅外凝視焦平面成像器件,感受戰鬥機發動機所發出的熱輻射來找到戰機。這種導彈有個最大特徵就是頭部有一個鏡頭一樣的東西,像一個大眼睛。不過導引頭的紅外器件的視場一般只有+/-3度,所以導引頭必須得能夠靈活轉動。最先進的第四代紅外格鬥彈甚至可以轉動+/-90度,覆蓋前半球。在導彈掛架上時,首先由戰鬥機上的機載雷達或者飛行員的頭盔是瞄準具發現識別到敵方戰機所在的位置並進行跟蹤,紅外格鬥彈的導引頭隨動於這兩種設備,使飛機的熱斑始終保持在視野的中央;通過當前亮斑偏離視場中心的程度自動調整到導引頭的偏轉角度,並可以解算出戰機的方位(注意,紅外製導不能測距只能測角)。完成了導引頭對戰機熱源不斷的捕獲後,就可以認為已經鎖定,這個時候座艙內會發出鎖定的提示音提示飛行員發射導彈。導彈發射後,會自動根據導引頭提供的信息調整舵面來追蹤熱源進行攻擊。

引導頭可以隨動於機載雷達或者飛行員的頭盔瞄準具,以鎖定戰鬥機。

AIM-9R導彈的導引頭,頭部為一個帶有紅外器件和馬達的“SEEKER”,後面是解算的電子設備、冷卻設備和電源。在後面才是裝有炸藥和破片的戰鬥部

紅外製導導彈攻擊模式示意圖,早期格鬥彈只能尾追,從第三代格鬥彈開始能夠迎頭攻擊

雷達制導導彈根據導引頭接收的戰機反射的雷達波,通過回波信息進行解算,比如可以通過回波時間間隔判斷距離,通過多普勒頻移判斷戰機速度,具體處理過程非常麻煩,要用上較好的數字處理器和FPGA器件保證時效性和精度。雷達波可以是從己方戰機的機載雷達上發出,可以是從軍艦、地面雷達發出,也可以是導彈自身的雷達導引頭髮出,根據導引頭是否有雷達可分為半主動制導和主動制導,半主動雷達需要外部雷達設備以連續波持續照射敵機目標,而主動雷達制導則只需要外部雷達設備在前半段照射鎖定,在末端導彈的雷達導引頭開機搜尋目標並根據回波方向進行鎖定攻擊。

半主動雷達制導彈和主動雷達制導的區別

軍艦引導半主動雷達制導導彈攻擊目標

不論哪一種,都涉及一個概念,就是連續波照射。就是說,用於導彈火控的雷達需要持續不斷的將雷達波打在戰機上,才能夠保持鎖定。在火控模式下,雷達的波束角極小,脈衝間隔非常短,持續不斷的回波攜帶了敵方戰機的豐富而精準的信息,比如距離、方位、速度、角速度、RCS特徵等信息,通過這些信息,進行卡爾曼濾波處理,識別出敵機種類和下一時刻的位置和速度。而導彈僅需要通過控制舵面,追著雷達回波的方向撞過去就可以了。

最後看看無線電指令制導。這是一種相當“古老”的制導方式了,屬於第一代防空導彈普遍使用的制導方式,這種方式下導彈本身是不知道有沒有鎖定敵機的,它只是按照命令行事。我們的防空導彈營就曾經使用無線電指令制導的薩姆-2地空導彈打下了國民黨空軍派出的U-2高空偵察機。

無線電指令制導是通過地面跟蹤雷達,持續照射飛機和發射的導彈,同時跟蹤導彈和飛機的方位和速度,計算出二者的距離後和速度差等信息,解算出下一條指令,通過無線電發送給導彈,告訴導彈下一步如何飛行。這樣的方式導彈不需要知道目標在哪裡,也不需要計算自己和目標的距離,只需要有個無線電接收裝置就可以了,雷達讓俺幹啥俺就幹啥。在電子器件尚未實現小型化和集成電路化的50-60年代,無線電指令制導是非常受歡迎的一種制導方式。這種制導方式由於便宜,直到今天也沒有完全淘汰,俄製S300、S400上仍然是將這種制導方式與其他制導方式混用。

還有一種更簡單的制導方式叫駕束制導。雷達同樣是以一束很窄的波束持續照射到飛機上,而導彈則是通過自身的接收裝置,讓自己“騎”在雷達波束上,直至命中目標。這種方式下導彈自身也不知道是否鎖定敵機,它只是順著雷達波照射的方向前進直至擊中。


紙上的宣仔


本人作為從事雷達相關專業人士,來回答這個問題!導彈可以簡單的理解為:可以制導的炸彈!最關鍵的就是“制導”兩個字,也就是導彈能夠自己跟蹤目標,發射後依然可以調整軌跡,而不是簡單的線性飛行和發射後就無法改變軌跡了!導彈分為很多種,其中作為戰術使用的空空導彈系列更是龐大,那麼空空導彈如何鎖定目標和進行制導呢?下面我簡單的介紹一下:

紅外鎖定

其實也就是紅外製導,更為簡單的描述就是熱跟蹤!任何有熱量的物體都會對外發射紅外線,只不過不同的物體,發射出來的紅外強度不一樣,可以說熱量越大的物體,發射的紅外信號就越強。早期的空空導彈,使用的便是這個原理!在導彈的彈頭部分,安裝一個紅外導引頭,它能夠識別和跟蹤發出紅外信號的物體,通過控制導彈彈身的彈翼來控制導彈的飛行方向。

戰鬥機作為一個比較龐大的機器,在飛行過程當中,自然是不斷的散發出熱量,尤其是發動機尾噴口,溫度甚至高達攝氏幾千度的高溫,這對紅外製導的導彈來說,是一個非常不錯的紅外熱源!

不過紅外製導也有缺點,就是如果出現其它更大熱源,導彈就會轉而跟蹤那些比飛機熱源更大的目標。比如早期的戰機被導彈鎖定,只要迎頭飛向太陽就行,畢竟太陽熱源更大。或者釋放紅外干擾彈和箔條就行,導彈會被幹擾追蹤它們。

雷達鎖定

雷達鎖定也分為半主動和主動之分:

半主動雷達鎖定:

這樣的導彈沒有雷達發射機,主要通過載機的雷達對目標戰鬥機進行雷達照射,利用戰鬥機反射的信號來跟蹤。所以這樣的導彈離不開載機的雷達支持。主要是在彈頭部分安裝一個雷達信號接收器,通過接收到戰鬥機反射的信號,然後經過中央處理器的處理,解讀出目標戰鬥機的方向、速度和距離等等,然後控制彈翼,飛向目標。

主動雷達鎖定:

它和半主動雷達制導的唯一區別就是本身攜帶了雷達發射機,安裝在導彈的彈頭部位,和雷達接收機在一起。這樣的導彈自己發射雷達波來照射目標,雷達波遇到目標戰鬥機發生反射後<strong>,被導彈彈頭裡面的接收機接收並且進行信號處理,然後就和半主動雷達制導一個樣了。這樣制導方式非常靈活,實現了真正發射後不管。這種雷達制導方式是目前最先進的,但是成本比較高。同樣它也可以被幹擾,目標戰鬥機可以釋放出雜波,讓導彈無法鎖定飛機。

以上就是目前比較常見的兩種導彈鎖定空中戰機的方式,歡迎評論!


資訊所長


導彈鎖定飛機不止是電影中的情節,實際戰場也是如此。

導彈一般是有導引裝置的,常見的有紅外導引頭、電視制導導引頭、激光導引頭、無線電導引頭等,導引頭的作用就是探測發現目標,例如紅外導引頭就是發現了戰機的尾焰。

導引頭髮現目標後,彈上制導系統根據自身導航姿態與導引頭跟蹤的目標關係,按照一定的制導律,形成過載指令。

控制系統執行過載指令,控制執行機構,空氣舵或者火箭燃氣舵,從而向目標運動。

這一系列的過程形成了去你所見的鎖定跟蹤飛行,實際上導彈要想擊中目標,速度要快於目標,轉彎(過載)能力強於飛機,才能把飛機打下來。飛機機動力不足,往往要通過釋放誘餌彈等措施拜託鎖定。



導彈圈


第一種是指令式制導第二種是尋的式制導。

指令式制導,就是發射平臺在發射導彈後不斷測量導彈和目標的方位偏差然後用各種方式發射指令導引導彈飛向目標。這種導彈的特點是導彈前面是沒有導引頭的,沒有雷達罩也沒有紅外鏡頭。這種導彈沒有腦子,不會思考,全靠後面的發射載具。比較典型的是紅旗2,紅旗12.紅旗7(也就是海響尾蛇)。以現在的標準來說,指令制導已經是一種很落後的制導模式。發射後還得管,使用瞄準線形式攻擊,彈道無法優化。但是技術相對簡單,而且導彈很便宜。指令制導用在近程導彈上,其實也無可厚非。比如紅旗7系列。因為制導指令的傳輸實現了數字加密,抗干擾性能增強,跟蹤手段不但可以採取雷達,還可以採取電視或者紅外跟蹤。可以悄無聲息地對目標發起攻擊。而且在攻擊中人可在迴路中,在應對假目標方面是一般導彈難以比擬的。而且最新的紅旗7已經不是簡單的瞄準線飛行軌跡,制導設備自動計算目標的提前量,導引導彈飛向預定的交匯點。而且在飛行中,導彈並不是沿著瞄準線飛行而是偏上一定角度,這樣不但可以防止在最後階段導彈的紅外信號屏蔽目標,還可以在攻擊階段保留更大的動能。正是因為紅旗7很可靠所以,長期作為中國海軍的主力對空導彈,不要看標準2,裡夫導彈,動輒一百二百公里的射程,如果用於攔截掠海反艦導彈,比紅旗7的射程也遠不了多少。紅旗7的最大缺點就是瞄準線制導,只能攻擊一個目標。而且制導站跟發射裝置距離不能很遠。有人說把紅旗7升級成能多目標攻擊的。那樣就只有設置兩套發射裝置兩個制導站了。毫無意義。指令制導精度隨著射程的增加而降低,原因是導彈自己沒有眼睛,全靠後面的眼睛。要解決這個問題,就只有把導彈裝上眼睛了。也就是導引頭,有導引頭的導彈使用尋的式制導。

導引頭有兩種,一種是紅外一種是雷達。紅外的簡單,可以理解為一個攝像頭。測出目標方位和導彈飛行方向的偏差,拐彎就去打。最初的紅外導引頭比較落後,看啥都是個點,所以容易被熱焰彈欺騙,後來的導引頭分辨率高了,可以看出目標的輪廓了。就不好欺騙了。最初的導引頭還有個缺點,只對飛機噴口的高溫氣體敏感,所以最初的導彈只能尾追攻擊。後來的紅外導引頭可以分辨飛機機翼前緣,進氣口等部位的氣動加熱。就可以全向攻擊了。後來導引頭又開發了斜眼功能,就是基本前半球的紅外輻射都能探測到,導彈發射出去自己轉彎去打旁邊甚至後面的目標。這叫離軸發射。這是飛機上用的,地空導彈也有很多使用這樣的導引頭,不過主要是單兵導彈,或者空空導彈改裝的,單獨設計的地空導彈一般不用這種制導方式,因為導引距離太近了,還不如紅旗7那樣的指令制導用的舒服。

然後是雷達制導,給導彈前面裝個雷達,最初只是裝個接收機,沒有發射,這就是麻雀導彈,R27.現在的ESSM和標準2還是這樣的。艦空導彈地空導彈的主流都是這種方式。因為導彈的雷達只有一半(只有接收沒發射)所以這叫半主動雷達制導。因為半主動制導需要發射平臺不間斷地提供照射波,這一點對於軍艦和地空導彈還好說。對於飛機來說就比較麻煩,飛機要連續跟蹤目標並照射一旦目標脫離照射,就打不中。特別是兩架飛機對飛的時候,越來越近,角速度越來越大,很容易脫靶。於是先進的空空導彈都在彈頭裡再裝上一個發射機,這樣就可以靠自己完成照射和跟蹤了。載機就可以脫離或者去打別人了。但是導彈自己的發射功率有限,最遠也就能管20公里左右。所以載機在發射導彈之後還需要照射一會,直到導彈進入了主動段。


消息一夏


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