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毫米波遥控弹道修正技术研究

胡荣林  
【摘要】: 弹道修正弹是通过对弹丸的理想弹道和飞行中的实际弹道进行比较后,通过有限次不连续的修正来调整飞行弹道,以减小射击误差,提高弹丸射击精度的一种低成本高精度弹药。遥控弹道修正弹作为弹道修正弹的一种实现方式,在结构复杂性、批量制造成本、作战适应性、射击精度、实现可行性等方面与国内外正在开发的GPS弹道修正弹和MIMU惯性导航弹道修正弹相比,具有综合优势。特别是作为舰载火炮的防空弹药时,能够大幅度提高中口径舰炮的反导能力,同时具备对陆、对舰的高精度打击能力,成为遥控双用途弹道修正弹。毫米波作为遥控弹药的遥控信号载波,具有作用距离远、抗干扰能力强、体积小、抗战场烟尘等特点,是遥控信号的理想载波。 本文重点研究了毫米波遥控弹道修正弹(MMW-RCTCM)的系统方案、信号传输、外弹道解算、舰载防空反导应用、遥控修正与引信匹配等关键支撑技术。全文研究紧紧围绕MMW-RCTCM展开,主要研究工作包含了以下几个方面的内容: (1)分析了弹道修正弹的特点,介绍了各国现役和在研的几种弹道修正弹。根据国内外弹道修正弹发展历程和研制经验,给出了我国发展遥控式弹道修正弹的思路。 (2)研究了毫米波遥控弹道修正弹的系统方案,在详细分析地面系统组成、弹载系统组成原理的基础上,研究了载波选择、毫米波信号发射机结构原理、弹载接收机结构原理、信号调制与解调、弹目信息获取、指令形成、修正机构形式等系统各部分的技术方案。并对远程作战时毫米波信号的作用距离、对空近程反导作战时的修正能力进行了分析和计算。认为经过努力,对曲射弹道远程弹丸,毫米波信号作用距离可达到30km;拦截反舰导弹时,15m/s的侧向修正能力可以满足作战需求。 (3)详细研究了毫米波信号在曲射弹道、平射弹道上的传播特性,通过数值仿真方法得出了在这两种弹道环境上的遥控信道的信道参数。以此为基础,对DBPSK信号的数据传输差错性能进行了数值仿真。当拦截海面低空飞行目标时,由于水面对毫米波信号具有较强的反射作用,造成了通信信道Rician K因子较低,加上接收机的高速移动,致使误码率较高。为此,研究了一种卷积码Rician分布的伪随机交织编码方法,使随机交织度与Rice信道的突发误码长度相对应。通过对比仿真研究,证明了该方法在一定交织度的情况下,优于均匀分布的伪随机交织方案和固定交织度的周期交织方案,是一种适合低Rician K因子的编码交织方案。 (4)根据遥控弹道修正弹的数据特点,研究了一种基于弹道扰动噪声估计的弹道修正弹外弹道Kalman最优预测算法,不仅改进了观测段弹道估计的算法,降低了计算量,而且提高了非观测段的预测精度。通过研究射程弹道修正弹末段弹道特点,得出了弹丸末段弹道纵向速度随飞行时间呈线性关系、阻力器作用时间与修正距离呈二次关系等修正弹丸的弹道特性。在此基础上,给出了一种确定阻力器展开时刻的快速算法。仿真分析表明,该方法具有一定的有效性。 (5)研究了遥控侧向脉冲推力弹道修正弹的防空反导技术方案。在脉冲修正弹外弹道数学模型的基础上,通过数值仿真方法,得到了脉冲发动机启动参数对修正量的具体影响。从而概括得出了侧向脉冲推力修正弹的修正量数学模型,在此基础上,给出了对机动反舰导弹的遥控修正拦截策略。通过建立机动空袭目标流与修正拦截流之间的攻防仿真模型,分析了各种攻防对抗情况下的拦截作战的命中概率,证明了遥控弹道修正弹能够防御超音速反舰导弹的高强度袭击。研究了双用途舰载毫米波遥控弹道修正弹的作战过程,使中口径舰载火炮在对空作战和对岸/对舰射击两个方面都显著提高了作战效率。 (6)把防空导弹中常用的“制导引信一体化”技术、“引战配合”技术的概念引入弹道修正弹的对空拦截作战过程中,研究了“遥控修正与引信匹配”技术,给出了其实现原理,指出了其三个层次的技术内容,给出了利用弹目交汇信息实现最佳炸点控制的技术途径和引信最佳延时的计算方法。最后给出了侧向脉冲推力弹道修正弹的“遥控修正与引信匹配”的实现方案。


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