科普小文:导弹的制导是怎么回事

发布网友发布时间：2022-05-23 07:07

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热心网友时间：2023-10-16 07:15

科普小文：导弹的制导是怎么回事

制导的概念

何为制导？引用百科的说法就是“导引和控制飞行器按一定规律飞向目标或预定轨道的技术和方法，在制导过程中，导引系统不断测定飞行器与目标或预定轨道的相对位置关系，发出制导信息传递给飞行器控制系统，以控制飞行器飞向目标”。制导由控制和导引两部分功能组成，两者各取一字，称之为制导，制导系统就是导引系统与控制系统的总称。导引系统负责确定导弹和目标的相对位置并制定导弹的飞行规律，控制系统则负责执行导引系统产生的命令，控制导弹按照设定的弹道稳定飞行并飞向目标。其中导引系统既可以安装在导弹上，也可以安装在外部平台上，但控制系统则一般都安装在导弹上。简单来说，导引系统负责“打得准”，而控制系统则负责“飞得稳”。“飞得稳”是“打得准”的先决条件，而“打得准”则是“飞得稳”的最终目标，导弹要实现精确制导必须要保证两者能够共同工作、相互配合，两者缺一不可。

没有制导，导弹就谈不上精确命中目标。图为舰空导弹拦截目标

为了能更好地理解各种不同制导方式的相关原理以及各自的优缺点，本文在这里设定一个场景剧——假设在野外的一个战场上，正处黑夜，四周一片漆黑，有一群僵尸（敌方目标）正向我方据点慢慢袭来。我方士兵（导弹）手持板砖冲僵尸而去，阻止僵尸们的进一步行动，而我方指挥官（雷达）则在后方高地上手持夜视望远镜持续观察并追踪所有的僵尸目标（对应雷达的搜索与跟踪），必要时用探照灯照亮目标为士兵指引方向（对应火控雷达对目标的照射），并通过对讲机（制导数据链）指挥士兵的作战行动（导弹引导）。那么制导的含义在这里就很明白了，在漆黑的夜晚，指挥官（雷达）利用各种方法或手段指挥士兵（导弹），找到分布在战场上各个角落的僵尸（敌方目标），然后士兵冲上去将僵尸一砖拍死。这个过程就是制导。当然，僵尸们是不会坐以待毙的，它们也会采取反制措施，比如——干扰：僵尸手持强光手电筒亮瞎指挥官和士兵的双眼，让指挥官和士兵无法寻找目标或找到错误的目标；隐身：僵尸穿一身黑衣融入夜幕中，或者披一身吉利服伪装成花花草草，从而让指挥官和士兵们抓狂却始终找不到一个目标；反辐射攻击：直接狙杀后方的指挥官，让群龙无首的士兵们在漆黑的战场上抓瞎；饱和攻击：一大波僵尸正在赶来的路上……；低空突防：当僵尸们也玩起匍匐前进时，则手持望远镜的后方指挥官就真的要抓狂了。不过僵尸们要都这么聪明的话下面就没法讲了，这里主要谈的是导弹的制导方式，即我方指挥官与士兵之间的协同作战方式，所以暂时就不考虑僵尸们的智商了。那么接下来就将套用这个场景剧来说明导弹各种制导方式的原理，以及这些制导方式各自的优缺点和适用范围。

三大制导方式

首先要明白的一个常识是，虽然这世界上有多种导弹制导方式，但归纳下来可以分为三大类——遥控制导、寻的制导和自主制导。各种各样的制导方式虽然花样百出，最终还是要归于这三大类制导方式的一种。套用上面的场景剧，遥控制导相当于是指挥官用各种通信设备（有线或无线、单向或双向）对士兵发出作战指令，指引士兵一步一步走向僵尸所在位置，最终拦截并消灭僵尸。遥控制导方式又可分为无线指令制导、波束制导和有线指令制导。寻的制导则相当于用一道光束把僵尸照亮，从而使士兵循着光亮过去，把僵尸一砖拍死。这道光束可以来自指挥官，也可以来自士兵，或者是来自僵尸自身，分别对应半主动寻的制导、主动寻的制导和被动寻的制导。其中各种寻的制导方式又可以细分为雷达制导、红外制导、毫米波制导、激光制导、可见光制导、声制导等等，实际上这些寻的制导方式的原理都是大同小异的，只不过是导弹在寻的时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，也可以用鼻子循异味而去，或者用耳朵循声音而去，但原理都是基本相同的。比如半主动激光制导和半主动雷达制导就是一样的寻的制导原理，只不过一个利用的是激光而一个利用的是雷达微波。最后再来看自主制导，自主制导就好比是士兵在整个寻找僵尸的过程中都不经过指挥官这一环节，士兵完全凭借自身的能力找到并拍死僵尸。自主制导包括程序制导、惯性制导、GPS制导、地形匹配制导、景像匹配制导、星光制导、地磁制导等等。

遥控制导方式示意图

寻的制导方式示意图

自主制导方式示意图

当然，这三大类制导方式单独拿出来看其缺陷都是很明显的，一般都要与其它两类制导方式结合后才能发挥出更好的效果，这就是复合制导方式。可以说现在的先进导弹清一色采取的都是复合制导方式，只有一些老式导弹在用于对付一些简单的近距离目标或者固定目标时才会采取单一的制导方式。目前不管是哪一种类型的导弹，往往都需要有遥控制导、寻的制导和自主制导三大制导方式中至少两类制导方式的参与，而在一些高性能导弹如防空导弹、反舰导弹上，一般情况下三大制导方式都会或多或少的参与进去，否则这导弹就只能停留在上世纪的性能水平了。至于这三大制导方式是如何参与到导弹的各个制导阶段的，以及对导弹的各个制导阶段都起到什么样的重要作用，后文会逐一加以详细分析。

复合制导方式示意图