第13章_制导炮弹.

翼都是可以折叠的，发射时收入控制段弹身的缝隙内，发射出炮管后尾翼首先
展开，并保证飞行稳定，在达到最高点时，弹翼展开以增加滑翔距离（20%）。
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该弹长细比为8.85，弹头为圆头锥形，有利于减小飞行时的头部阻力。激光 导引头由位标器和电子舱两部分组成，在位标器中有光学系统、探测器及其前置 放大器，还有陀螺及其驱动的元件。电子舱中有信息处理电路、陀螺驱动电路、
第十三章 制导炮弹
§1 §2 §3 §4 概述 制导炮弹的结构与组成 制导炮弹的作用原理 制导炮弹的制导技术
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§1 概述
炮兵的任务是集中大量的炮弹来压制一定面积内的目标，但是对于一些点
目标，尤其是一些活动的点目标（如坦克等）炮兵炮弹的作用效果较差，对远
距离活动目标的射击，炮弹若能首发命中是最理想的，但是对于普通炮弹是很 难首发命中的，而采用制导的炮弹则能实现。 制导炮弹（末制导炮弹）是提高炮弹命中精度的最有效的弹种之一，它的 发展使身管火炮成为首发命中远距离目标的有效反坦克武器。 末制导炮弹是由火炮发射，在弹道末段上实施搜索、导引、控制，使其能 够直接命中目标的一种灵巧型弹药。 末制导炮弹的研制工作开始于20世纪70年代，其典型代表是美国的 155mm“铜斑蛇”半主动式激光末制导反装甲炮弹和前苏联152mm“红土地”半 主动激光末制导杀伤爆破火箭增程弹。由于在作战时需要使用外部激光器照射 目标，使用不便，因此，从20世纪80年代初，各国开始研制“打了不用管”的 第二代末制导炮弹。

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§3 制导炮弹的作用原理
制导炮弹所用的工作信息有激光、红外线、毫米波等；所用的工作方式有主 动式、半主动式和被动式三种。因此，制导炮弹的制导方式有激光半主动式寻的 制导、红外或毫米波被动寻的制导、激光与红外组合寻的制导等。 一、主动式末制导炮弹工作原理 主动式末制导炮弹是根据侦查通信指挥系统或C4I系统提供的目标位置和运 动状态检查弹药、装定工作程序和发射诸元、装弹、发射。 在膛内，炮弹靠发射时的冲击作用激活工作程序电池，工作程序开始工作。 同时滑动闭起弹带密封火药燃气，降低弹丸转速。 以正常式布局的末制导炮弹为例，末制导炮弹飞出炮口后，首先张开舵翼， 引信解除保险，进入无控制段飞行。在接近弹道顶点时，激活弹上热电池、滚转 速率传感器和舵机，开始滚转控制，约在1s时间内停止弹体转动，在飞过弹道顶 点后，导引头解锁启动，弹翼张开，进入滑翔飞行。
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炮弹发射时最大加速度为9000g， 为了不损坏陀螺转子，采用了负载转
移轴承、发射时陀螺暂时“固化”。
导引头壳体上装有陀螺旋转驱动 线圈、陀螺进动线圈、陀螺电锁线圈和补偿线圈。旋转线圈和进动线圈配于陀 螺转子上的环形磁铁，是陀螺旋转和进动以跟踪目标。电锁线圈和补偿线圈用
于输出电锁信号和导引头支架角信号。
利用激光获得导引信息或传输导引指令，使末制导炮弹按照一定得导引规律 飞向目标的导引方法。激光波束方向性强，波束窄，所以激光制导精度高，抗干 扰能力强。它通过激光器向目标发射激光波束之际，同时用对激光敏感的探测器 敏感目标反射回来的激光束，导引末制导炮弹飞向目标。激光的波长是毫米波的 千分之一，激光束的散角是毫弧度级，因而目标分辨率很高，导引终点误差可达

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§4 制导炮弹的制导技术
通常，把末制导炮弹中能够克服飞行中的各种干扰因素，引导和控制炮弹根 据目标的运动情况，按选定的导引规律飞向目标的全部装置和软件称为制导系统。 制导系统以末制导炮弹体为控制对象，包括导引子系统和控制子系统。其中，导 引系统通常由弹体、目标位置运动敏感器和导引计算机组成，其功能是测量相对 目标的运动偏差，按照预选设计好的导引规律，由导引计算机形成导引指令。该 指令通过弹上控制系统控制末制导炮弹运动。控制子系统一般由姿态敏感元件、
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§1 概述
美国“铜斑 蛇”155mm
俄罗斯“红土地－ M2” 155mm
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§1 概述
美制155mm神剑制导炮弹
俄罗斯 “红土地M”
2K25 式
152mm 激光末制 导炮弹
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§1 概述
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§1 概述
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§1 概述
美国陆军XM395式120毫米精确制导迫击炮弹
俄罗斯“捕鲸者-2” １２０毫米激光半主动制导炮弹
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二、激光半主动式末制导炮弹工作原理
3、直升机指示目标
在攻击型直升机上安装激光器，同时安装光学和红外检测装置等。因为直升 机较无人驾驶飞机易于受到敌方高射火炮的攻击，所以直升机应处于敌方火炮的 有效射程以外的上空照射目标。 当激光指示器瞄准目标后给出信号，火炮发射炮弹。在末制导炮弹飞向目标 的过程中，激光指示器不断向目标发射激光。弹上激光导引头接受到从目标反射 回来的激光能量后，制导装置便产生控制指令，并通过舵机使制导炮弹的控制舱
解码电路和程序控制电路。位标器为陀螺—光学耦合形式，结构简单，性能良好。
光学系统的主要部分和探测器均固定在弹体上，陀螺只稳定一小块反射镜。探测 器固定在光学系统的后主面上。导引头输出视线角速率信号和支架角信号。 光学系统采用单透镜，视场为±12.5°。滤光片置于平行光路中，探测器是 光电二极管，它与前置放大器制成一个组件。探测器位于透镜的后主点附近，稍 离焦点以获得线性信号。 在电子舱中装有8块圆片形电路板，其间用一条电缆连接。在电子舱前壁上， 固定有横滚速率传感器。电路中央留有战斗部爆炸后形成的金属破甲射流通道。
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概率高的精确制导弹药。 末制导炮弹具有战术导弹的射击精度，但比其结构简单、成本低。 末制导炮弹的这些特点，使常规炮弹的精度有了质的飞跃，已成为现代派
兵重要的组成部分，具有广阔的发展应用前景。

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§2 制导炮弹的结构与组成
制导炮弹一般由制导段、战斗部段、控制段三大部分组成。 制导炮弹发射后开始阶段与普通炮弹相同，首先沿曲线弹道飞行，当制导炮 弹进入制导段瞬间，导引头就立即获取目标信息，经信号变换、处理、辨识和选 择，得出目标的坐标和运动参数，然后与弹丸运动参数相比较，形成导引指令， 传输给控制系统，最终通过舵机带动舵面来控制末制导炮弹的飞行，使它命中预 选目标。对于带有助推装置的制导炮弹，还有助推增程飞行阶段。 美国155mm“铜斑蛇”制导炮弹 美国研制的XM712炮弹又称“铜斑蛇”，是首先研制成功的末制导炮弹， 采用激光半主动式制导方式，主要用于攻击集群坦克或装甲目标。弹径155mm， 弹长1372mm（长径比8.85）弹重62kg。该弹用美M198、M109A1火炮发射，射 程为2000m时，精度为0.3～1m。“铜斑蛇”的主要缺点是需要由前沿观察员用 激光器指示目标，并且要与火炮发射阵地保持不间断的联系才能引导炮弹命中目 标，一旦受到干扰，就会使弹丸失去控制而不能寻找目标。因而使用受到限制。
偏转，从而改变其飞行方向，纠正弹道，引导制导炮弹飞向目标。
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“铜斑蛇”末制导炮弹的工作过程： 先由激光指示器照射目标，炮手根据激 光指示器编码和目标距离，通过弹上的 激光编码选取孔和定时器开关装定激光 编码和定时器。然后将炮弹装入炮膛发射。利用弹体向前运动的加速度使弹上惯 性开关和电源接通，开始工作。定时器启动并同时释放尾翼。此时，由于作用在 尾翼上的加速度负载使尾翼仍拢在尾翼槽内，弹上的滑动闭气弹带嵌入膛线，炮 弹与滑动弹带之间做相对滑动，“铜斑蛇”炮弹以20r/s左右的旋转速度飞出炮口， 然后，在离心力的作用下打开尾翼，进入无控弹道飞行。当它飞越弹道最高点附 近时，定时器将弹翼展开，转入滑翔段和末制导段飞行。 在该弹进入目标区域后，定时器启动激光导引头开始工作，导引头接受目标 反射的激光回波，陀螺测出弹体在飞行中的偏移量，再由传感器将偏移量转换成 相应的比例导引指令送给舵机，操纵尾翼，控制“铜斑蛇”末制导炮弹飞行，使 其最终准确命中目标。
控制计算机和伺服机构组成，其主要功能是保证末制导炮弹在导引指令作用下沿
着要求的弹道飞行，保证末制导炮弹的姿态稳定，不受各种干扰影响。 末制导炮弹是一种集常规炮弹与制导弹药特点于一体的新型弹药，其制导系
统中的导引技术对提高弹药的性能有着重要的作用。
下面介绍末制导炮弹常用的几种导引技术。
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一、激光导引技术
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§3 制导炮弹的作用原理
在距攻击目标只有2~3km时，导引头开始搜索、捕获目标，末制导炮弹按导 引规律跟踪目标，控制末制导炮弹飞向目标，引爆战斗部，毁歼目标。 获取目标信息检查弹药装定装弹发射工作程序用电池激活出炮 口舵翼展开引信解保无控飞行弹道顶点，热电池、滚转速率传感器、舵 机激活滚转控制弹体停止转动导引头解锁弹翼张开滑翔飞行导引头 搜索、捕获目标按导引规律跟踪目标飞行导向目标引爆、毁歼目标 简化步骤： 获取目标信息检查、装定发射无控飞行滚转控制滑翔飞行寻的 有控飞行引爆、毁歼目标
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该弹由制导段、 战斗部段和控制段 三部分组成，见右 图，图中A为制导段、 B为战斗段、C为控
制段。
在“铜斑蛇”末制导炮弹的中部有4片弹翼呈十字形，尾部有4片尾翼（控 制舵）亦呈十字形。弹翼是提供升力的主要部件，主要目的是提高制导炮弹的 射程。尾翼是由冷气式气动舵机驱动的旋转振动舵，主要是用来提供控制力以 改变飞行弹道，并保证稳定作用。气动舵机的压力源是高压冷气瓶。弹翼和尾
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§3 制导炮弹的作用原理
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§3 制导炮弹的作用原理
英国“灰背隼”末制导迫击炮弹装有主动毫米波导引头，能在大多数气象条 件下用来探测运动/固定目标。由主动毫米波制导系统。舵面、电子仪器、成型 装药战斗部、保险和解除保险装置及尾翼组成。其工作过程是：当末制导迫击炮 弹飞出炮口后便展开尾翼，战斗部解除保险、弹出舵面，制导系统进入寻的状态。 导引头扫描有效作用范围300m×300m，在此范围内的任何装甲目标一旦被发现
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§1 概述
第二代末制导炮弹：德国采用毫米波制导的155mm“伊夫拉姆” （EPHRAM）反装甲制导炮弹、英国利用毫米波制导的“灰背隼”反装甲迫击 炮弹、瑞典采用双色红外制导的“Strix”末制导反装甲迫击炮弹等。 末制导炮弹主要采用榴弹炮、火箭炮和迫击炮等武器系统发射，除了具有 常规炮弹的射程远、威力大和精度高的特点外，由于在弹道末段采用制导技术， 能越过地形障碍命中静止或行进中的坦克、装甲车辆、舰艇以及掩体、工事等 目标，是一种集常规炮弹的初始精度和末制导于一体的经济型、具有首发命中
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二、激光半主动式末制导炮弹工作原理 指示目标的方法有： 1、前沿观察员指示目标 前沿观察员（单兵）携带激光指示器，当发现目标后照射目标，并将地形特 点、目标方向和运动速度通知火炮，要求发射制导炮弹。当弹丸飞行在弹道下降 段时，一般在10~15s之间即可击中目标，这种方法简单易行。通常用一辆吉普车， 同时搭载几名警戒通信兵，在距目标3km左右的位置处选择视界开阔的制高点， 并隐蔽地安置激光器，它可以有效地配合处于20km后方的火炮攻击坦克或装甲 目标。 2、无人驾驶飞机指示目标 无人驾驶飞机上安装激光指示器，同时装有电视摄像机，红外线监视装置等。 无人驾驶飞机由后方控制车上人员远距离控制，当飞机到达目标区上空时发出激 光束照射目标，由于目标指示器的光轴与电视摄像机的光轴平行，因而发现目标 后即可发射制导炮弹。鉴于无人驾驶飞机的体积小、飞行速度高，不易被敌方炮 火击毁，同时炮兵的指挥人员可通过电视和红外检测装置直接观察目标，因而比 采用前沿观察员的方法好。
就被锁定，成型装药战斗部能攻击坦克和装甲目标的顶部。其结构及飞行弹道示
意图见下页。
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§3 制导炮弹的作用原理
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二、激光半主动式末制导炮弹工作原理
作用原理：用激光器指示目标，制导炮弹上的导引头则通过从目标反射回来 的激光确定目标的位置，并进控制舵修正其飞行弹道，从而最终将炮弹导向目标。 由于末制导炮弹上并不携带用于指示目标的激光器，故称为半主动式。
该弹采用破甲战斗部。战斗部为圆柱形，在壳体内装有成型装药，前部有铜 制药型罩，后部有引信和保险装置。控制舱为圆柱型外壳，前部设置4片弹翼， 后部设置4片尾翼。舱中前部装有高压冷气瓶作为舵机的动力源，后部装有舵机 和电池组。在控制舱的后部设有弹底外套滑动闭气环，用以承受发射时的火药气 体压力，并起密封作用，同时使弹体微旋(6~18转/秒)。