以FGM-148“標槍”為例,淺析便攜式反坦克導彈的制導技術

便攜式反坦克導彈制導技術的發展歷程

便攜式反坦克導彈是一種常見的反坦克武器,在實際應用中有著非常出色的表現。儘管在它之後,誕生了更多更先進的反坦克武器,但是均無法完全取代便攜式反坦克導彈在步兵中的地位。便攜式反坦克導彈擁有攜帶方便、作戰靈活、威力較大、適應性強等優點,在局部衝突中往往能發揮出出人意料的效果。無論是M1A2主戰坦克,還是“豹”2主戰坦克,均被便攜式反坦克導彈摧毀過,其戰力由此可見一斑。正因如此,世界軍事大國均在積極發展便攜式反坦克導彈,其中就包括美國的FGM-148“標槍”反坦克導彈

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早期的AT-3反坦克導彈採用人工手動有線指令制導

隨著便攜式反坦克導彈的不斷,其制導技術也在不斷進步。早期的便攜式反坦克導彈在制導方式上比較落後,比如蘇聯於1960年代服役的AT-3A/B反坦克導彈,主要採用人工手動有線指令制導,曳光管發射發光彈,射手通過目視對目標進行瞄準和跟蹤,然後通過手動觸發壓電引信傳輸指令。AT-3A/B導彈的這種制導方式不僅效率低,而且命中率很低,所以很快被淘汰了。

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“米蘭”反坦克導彈開始採用紅外半主動制導

此後的便攜式反坦克導彈採用了較先進的紅外半主動制導方式,也稱半自動有線指令制導,代表型號有AT-3C及“米蘭”反坦克導彈等。“米蘭”反坦克導彈從1974年開始交付,安裝了帶有紅外測角儀和潛望式瞄準具的瞄準跟蹤裝置,以及制導電子箱和帶電點火器。該導彈尾部安裝了紅外輻射器,向紅外測角儀發出信號,制導電子箱通過導線嚮導彈發出修正指令,有效提高了命中率。

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“標槍”反坦克導彈

隨著主戰坦克性能的提升和陸戰裝備的升級,採用有線指令傳輸的紅外半自動跟蹤制導技術的便攜式反坦克導彈,已經無法滿足現實需要,於是更先進的便攜式反坦克導彈應運而生。1980年代初期,美國陸軍提出AAWS項目(先進反坦克武器系統),分為AAWS-M(先進中型反坦克武器系統)和AAWS-H(先進重型反坦克武器系統)兩個子項目,其中AAWS-M項目的成果就是FGM-148“標槍”反坦克導彈。該導彈於1991年3月進行了第一次試射,準確命中了2000米外的一輛M47坦克,並將其徹底摧毀,顯示了優越的性能。1997年“標槍”系統開始批量生產和交付,成為美軍主要的便攜式反坦克導彈。

“標槍”反坦克導彈的制導系統概述

FGM-148“標槍”反坦克導彈系統可分為兩大部分,一個是可以重複利用的發射控制單元,另一個是由發射筒組件和電池冷卻單元組成的複合裝置。“標槍”反坦克導彈系統全重22.5千克,其中發射控制及瞄準裝置重6.42千克,發射筒重4.08千克,導彈重11.8千克。

“標槍”系統的發射控制及瞄準裝置主要包括夜視系統、白光攝像機、紅外熱成像系統、晝夜瞄準系統、前視紅外傳感器等。其彈體可分為導引頭、戰鬥部和推進裝置,戰鬥部搭載雙彈頭,一個彈頭用於引爆目標的爆炸式反應裝甲,一個是可穿透主裝甲的內載LX-14彈藥的主彈頭。

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“標槍”反坦克導彈總體上可分為兩大部分

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“標槍”反坦克導彈結構示意圖

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FGM-148“標槍”反坦克導彈是全球第一種“發射後不管”的便攜式反坦克導彈,主要原因是它採用了全新的制導方式,特別是焦平面陣列技術。FGM-148“標槍”反坦克導彈的紅外成像導引頭配有64×64單元長波(8~12μm)微型紅外探測器,由HgCdTe(汞鎘碲)材料製成,尺寸僅6.35mm×6.35mm,卻擁有4000餘個探測單元,具有極強的目標探測和搜索能力。其制導裝置的核心是一組數字成像芯片,能夠捕捉到紅外射線和目標的電子圖像。換句話說,FGM-148“標槍”反坦克導彈的紅外傳感制導系統主要由一個微型紅外傳感器和一個多模跟蹤器組成,紅外傳感器負責探測和搜索,裝有微處理器的多模跟蹤器負責跟蹤和捕捉目標,並且為射手提供清晰的目標圖像。

“標槍”反坦克導彈的制導技術分析

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“標槍”反坦克導彈的瞄準裝置

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“標槍”反坦克導彈發射瞬間

FGM-148“標槍”反坦克導彈的發射過程可分為搜索和瞄準階段、發射和飛行階段。搜索和瞄準階段是發射準備階段,射手在組裝完“標槍”系統後,開始進入白光電視攝像機模式,也就是寬視場模式,此時屬於搜索目標階段。之後進入瞄準階段,通過紅外瞄準器瞄準目標,使目標處於紅外瞄準器十字絲的中心位置。注意紅外瞄準器與發射筒並不在一條直線上,發射筒向上成18度高低角,以保證導彈發射後向上飛行。這裡還有一個

目標判定過程,在紅外熱成像模式的窄視場下,紅外傳感制導系統的多模跟蹤器的微處理器,將自動對瞄準器中的熱圖像進行分析,判定其是不是真實目標。判定結束之後,可選目標的周圍會有一個白色虛框。在目標判定過程中,發射控制單元會發出提示音,導引頭開始製冷,SEEK燈亮表示進入導引頭視野模式。目標被鎖定後,發射控制單元會發出短促提示音,目標上出現十字線,表示導彈已鎖定目標,接下來將進入發射階段。

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“標槍”反坦克導彈的飛行過程分析

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“標槍”反坦克導彈成功鎖定目標坦克

FGM-148“標槍”反坦克導彈系統有兩種作戰模式,一個是攻頂模式,還有一個是直射模式(正面攻擊模式)。攻頂模式主要用於攻擊坦克和裝甲車等目標,直射模式則用於打擊地面工事和非裝甲目標。在攻頂模式下作戰時,導彈以18度的高低角發射,然後低速飛出,導彈的摺疊翼展開並旋轉前進。導彈飛出一小段距離後以30~40度仰角爬升至160米的高度進入持續飛行階段。由於“標槍”反坦克導彈的制導單元沒有慣組轉檯,所以在制導過程中沒有機械消旋過程,因此在續航過程的高速飛行中不再旋轉。導彈以接近70度的仰角迅速爬升到拋物線的頂點,在爬升過程中,導彈將按照預先設定的曲線飛行,制導系統並不工作。在從拋物線的頂點向下俯衝的過程中,制導系統開始工作,紅外成像系統和多模跟蹤器的圖像處理系統對目標進行實時跟蹤、識別和鎖定。另外導彈控制系統會對導彈進行調整,使目標始終處於十字絲的中心位置。在飛行階段的最後,導彈將以20~30度俯角對目標進行俯衝攻頂攻擊

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“標槍”反坦克導彈具備發射後不管能力

和以往的便攜式反坦克導彈不同的是,FGM-148“標槍”反坦克導彈首次應用了焦平面陣列技術,以其為核心的紅外傳感制導系統使“標槍”反坦克導彈具備“發射後不管”能力。如果在發射前就已經鎖定目標的話,那麼在發射和飛行階段,“標槍”的制導系統會自動對目標位置進行修正,自動跟蹤和識別目標,並自動進行攻擊。而且除了坦克、裝甲車和其他地面目標外,憑藉優秀的制導技術,“標槍”反坦克導彈甚至能攻擊低空飛行的直升機等飛行器。

便攜式反坦克導彈制導技術的改進升級

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“標槍”便攜式反坦克導彈至今仍十分先進

在1990年代後期,美國又對FGM-148“標槍”便攜式反坦克導彈進行了改進和升級。在制導單元和裝置方面,用128×128陣列取代了之前的64×64陣列單元,增大了紅外探測距離,提高了抗干擾能力,還增加了跟蹤自動決策和導彈自動選擇等功能

。另外,還對瞄準控制指令裝置增加了一個信息數據終端,可以自動顯示並標記有可能出現目標的區域。最後還對“標槍”便攜式反坦克導彈的紅外成像系統和圖像處理系統進行了改進,強化了目標圖像捕捉和數字圖像處理能力。經過改進後,“標槍”反坦克導彈的制導技術更趨完善,至今仍有很多可借鑑之處。

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“長釘”反坦克導彈採用光纖制導技術

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“長釘”反坦克導彈發射瞬間

除了不斷改進的“標槍”便攜式反坦克導彈外,以色列研製的“長釘”系列反坦克導彈也是一款優秀的反坦克武器。“長釘”反坦克導彈於1990年代後期亮相,至今已發展出短程型的“長釘”-SR、中程型的“長釘”-MR、遠程型“長釘”-LR以及增程型“長釘”-ER等多個型號,射程從800米到8千米不等,其中前幾個型號均屬於便攜式反坦克導彈範疇。在制導技術方面,“長釘”反坦克導彈使用了

最新的光纖制導技術,依靠紅外傳感器和電視攝像機將目標圖像通過光纖傳輸給射手,指控指令也通過光纖傳輸給導彈,從而具備了射前鎖定、自動制導、發射後不管能力。目前,便攜式反坦克導彈的制導技術正在朝著複合制導方向發展,將紅外熱成像、毫米波雷達激光制導、焦平面陣列技術、光纖制導等多種制導方式相結合,不斷提高制導精度、目標識別和抗干擾能力,加強發射後不管和全天候作戰能力。


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