(92941部隊92分隊 葫蘆島 125001)

防空導彈飛行試驗引信啟動特性考核分析*

楊志群

(92941部隊92分隊 葫蘆島 125001)

通過對近炸引信啟動特性分析,針對防空導彈飛行試驗引信啟動特性考核的特點,提出了飛行試驗引信啟動特性考核的分析要求,給出了“檢、試、驗”相結合的引信啟動特性考核模型。

飛行試驗;引信啟動特性;考核分析

ClassNumberTJ43

1 引言

防空導彈引信啟動特性的考核通常是通過導彈飛行試驗進行的[1]。但是,由于導彈飛行試驗耗費大,成本高,不可能進行大量的重復試驗,加之飛行試驗中交會姿態(tài)和脫靶量的隨機性,使得有限的飛行試驗信息對引信啟動特性綜合評定存在一定難度。本文通過對近炸引信啟動特性理論分析,討論了飛行試驗對近炸引信啟動特性考核的特點,研究了以飛行試驗為基礎的“檢、試、驗”相結合的近炸引信啟動特性綜合考核方法。

2 近炸引信啟動特性主要參數分析[2～5]

2.1 啟動靈敏度

啟動靈敏度是引信感受目標存在的敏感程度,是引信啟動時接收目標最小可檢測信號的能力。從對目標作用而言,靈敏度越高越好,表明引信可探測能力越強,但對引信來說,靈敏度太高,不利于引信的抗干擾能力,合適的靈敏度選擇應與引信信號處理能力和戰(zhàn)斗部威力半徑相匹配。啟動靈敏度是引信啟動特性分析的基本參數。

2.2 啟動點與啟動區(qū)

引信啟動點是指導彈與目標交會過程中,引信啟動瞬間導彈在給定坐標系中的坐標點位置。由于引信啟動受交會姿態(tài)的變化、目標反射特性的起伏和自然干擾等因素的影響,引信啟動點在給定條件下呈現隨機散布,構成引信啟動區(qū)。

圖1表示在彈體坐標系下(O-X為彈軸方向)脫靶量ρ與引信啟動區(qū)的對應關系,φ0為引信天線(主波束)方向圖傾角,φqa為啟動點A對應的啟動角。脫靶量增大,引信信號較弱,到天線最大幅射方向φ0附近才能啟動,平均啟動面滯后,啟動角增大,使得給定條件下的炸點將后移。引信啟動點、啟動角和啟動區(qū)是引戰(zhàn)配合分析的前提條件。

圖1 近炸引信的啟動區(qū)

2.3 距離截止特性

距離截止特性是引信給定區(qū)域啟動可靠性的表征。引信在有效的啟動半徑內應具有尖銳的距離截止特性,以保證引信在啟動半徑內正常啟動和啟動半徑外完全截止。

圖2表示引信啟動半徑r和啟動半徑標準偏差σr對應于引信啟動概率P與脫靶量ρ的關系。引信要求啟動半徑散布偏差3σr所形成的臨界啟動區(qū)越窄越好。近場效應區(qū)是為減少收發(fā)隔離而產生的近距離盲區(qū),要求盲距rmin越小越好。

圖2 引信的距離截止特性

2.4 延遲時間與引戰(zhàn)配合

引信延遲時間是引信啟動信號產生瞬間到起爆輸出的時間。延遲時間的設計是為了獲得最有利炸點,以使戰(zhàn)斗部殺傷元素對目標能形成最有效打擊。

圖3為引信延遲時間τ與啟動點(A)和最佳起爆點(B)的對應關系,Ωt為引信啟動角,Ωw為戰(zhàn)斗部動態(tài)飛散角。延遲時間τ由式(1)得出:

圖3 引信啟動點與最佳起爆點對應關系

(1)

式中:ρ為脫靶量,Vr為彈目相對速度。

實際應用中,延遲時間的設計及其自調整延時能力是不同交會條件下提高引戰(zhàn)配合效率的關鍵,直接決定了導彈對目標的毀傷效果。

3 飛行試驗引信啟動特性考核的特點

3.1 試驗結果的可靠性

飛行試驗用導彈攔截典型目標,既是試驗,也似實戰(zhàn),試驗條件真實;試驗中遙外測彈道參數測量與毀傷效果直觀呈現,使試驗分析全面,結果評定可靠。

3.2 交會姿態(tài)的隨機性

在飛行試驗中,雖然可按預定方案選擇試驗空域、交會區(qū)域、目標類型等,但飛行彈道和彈目交會姿態(tài)(導彈攻角、脫靶量、脫靶方位等)具有一定的隨機性,加之干擾環(huán)境復雜(特別是低空海面干擾更為復雜[5]),使得引信啟動特性考核存在被動性,只能是隨遇而“驗”,難以獲得預期交會姿態(tài)下的啟動特性考核。

3.3 啟動區(qū)域的局限性

在正常的導彈制導精度內,脫靶量散布規(guī)律呈現正態(tài)分布,對應于引信啟動半徑來說,交會點主要是在可靠啟動區(qū),落入臨界區(qū)和近場效應區(qū)的概率較小,使得飛行試驗客觀上形成局限于引信“啟動”可靠性的考核,對“截止”完全性和“窄臨界區(qū)”、“小盲區(qū)”的要求很少得到檢驗[6]。

3.4 統計規(guī)律的有限性

引信啟動特性是引信探測區(qū)域內啟動規(guī)律的表征,需要通過一定的試驗量來統計確定。但導彈飛行試驗成耗費大,成本高,不可能進行大量試驗,有限的飛行試驗難以滿足引信啟動特性考核的統計要求。

4 飛行試驗中引信啟動特性的分析與評定

4.1 試驗測試的分析與評定

作為試驗程序,驗前測試是檢測引信靜態(tài)參數穩(wěn)定性和動態(tài)激勵響應性能,以確認驗前引信處于良好技術狀態(tài);但作為試驗考核,驗前測試不只是一般的例行測試,而是引信啟動特性考核的必要環(huán)節(jié)。因此,驗前測試關注的不是合格與否的簡單結果,而是要對測試方法的合理性、測試項目的典型性和測試結果的可靠性進行綜合分析,得出切實置信的測試評定結果。

以常見的引信啟動靈敏度測試、目標響應啟動測試和啟動可靠性測試為例[7],表1列出了三項測試對引信啟動特性考核的分析和評定要求。

表1 引信啟動特性測試分析與評定

4.2 飛行試驗的分析與評定

在飛行試驗中,引信啟動特性從兩方面評定:一是飛行試驗效果評定,二是試驗數據分析評定。

飛行試驗效果主要是導彈對目標的毀傷效果。在一定的導彈制導精度下,目標毀傷效果主要決定于引信能否實現適時啟動并有最佳延時起爆輸出(引戰(zhàn)配合),可從目標被擊毀(解體或擊落)、擊傷或未損傷的試驗結果來定性評定引信啟動特性是最直觀的[8～9]。

試驗測量是飛行試驗的重要任務,也是試驗結果評定的主要依據,因此綜合的試驗測量方法和全面的試驗信息錄取是完成引信啟動特性分析和評定的基礎。表2列出了飛行試驗中引信啟動特性考核的分析和評定要求。

表2 飛行試驗中引信啟動特性分析與評定

4.3 靶試結果的仿真分析與驗證

靶試結果的仿真是以飛行試驗中靶場測量獲得的遙測和外測數據信息,按導彈彈道控制規(guī)律、目標機動參數和交會姿態(tài)進行模擬仿真試驗,包括試驗結果的仿真分析和彈道插入的仿真驗證[10]。

把飛行試驗中彈目數據信息輸入仿真系統,得到試驗仿真回放,直觀地再現彈目交會的空間關系,既可詳細觀察引信探測目標的有效部位和作用時間,了解引信的啟動過程,又可結合導彈脫靶量、引信起爆點和戰(zhàn)斗部破片飛散區(qū),實現模擬試驗的動態(tài)毀傷效果,從而利于引信啟動特性和引戰(zhàn)配合規(guī)律的深入分析。

在飛行試驗基礎上的彈道插入仿真,是以飛行試驗的彈道參數為依據,對交會時彈目姿態(tài)、方位和脫靶量進行微變量插值,實現不同交會條件下引信啟動特性的仿真試驗,從而通過有限的飛行試驗來仿真驗證全彈道的引信啟動特性,很好地解決飛行試驗只能得到“一條彈道一次啟動”的不利,已成為研究與驗證引信啟動特性的重要內容。

圖4是防空導彈試驗引戰(zhàn)配合的仿真與驗證分析,可以直觀地展現引信探測目標過程、啟動點及戰(zhàn)斗部對目標的動態(tài)毀傷效果。

5 飛行試驗中引信啟動特性考核綜合要求

引信啟動特性是引信靈敏度、啟動區(qū)、截止特性和引戰(zhàn)配合等性能指標的綜合表述,是引信對目標響應規(guī)律的統計?？紤]到飛行試驗數量有限性、交會過程隨機性和引信啟動一次性的不利因素,以簡單的試驗結果來“一試定檢”地評定引信啟動特性,難免會出現以點蓋面的局限性[11]。全面考核引信啟動特性,應以飛行試驗為基礎,探索“檢、試、驗”相結合的綜合考核方法,結合引信啟動的條件、過程和特點,建立全面系統的引信啟動特性考核模型。

圖4 防空導彈飛行試驗引戰(zhàn)配合仿真

5.1 建立引信信息庫

以引信產品形成全過程為對象建立引信信息庫,其內容包括:引信技術指標、設計原理、參數選擇、改進調試、技術檢測等技術資料;選用各類試驗靶標的結構特點、機動能力、散射特性、易損部位等特征參數;引信進行各類試驗的狀態(tài)設置、環(huán)境背景、交會參數、啟動特性及毀傷效果等試驗信息。這些綜合信息的收集與建立,是飛行試驗與仿真驗證的基礎,也為引信啟動特性的分析與考核提供依據。

5.2 加強靶場測試質量評審

靶場測試既是驗前技術狀態(tài)的最后確認,又是驗后結果對比分析的前提條件,因此加強靶場測試的質量評審至關重要。一是要對引信啟動特性測試的方法和內容進行合理性評審,其測試程序設計應科學、測試項目設置應全面、測試條件設值應切實,確保測試過程狀態(tài)與引信實際工作狀態(tài)具有等效性;二是要對測試設備的檢測性能進行可靠性評審,其測試設備校檢應正常、測試激勵輸入應典型、測試結果精度應滿足,確保檢測參數真正能準確表征引信啟動性能;三是要通過對引信啟動特性測試結果的可靠性分析、滿足指標的贏余度分析、歷史檢測的一致性和批次產品的可比性分析,進行引信質量穩(wěn)定性評審,滿足靶場測試考核要求。

5.3 綜合分析飛行試驗結果

飛行試驗的試驗效果和數據分析對引信啟動特性考核起決定性作用,因此充分利用飛行試驗中遙測、外測、影像和檢靶等綜合信息源,對彈道交會典型性、引信啟動適時性和目標毀傷有效性進行全面分析,從引信靈敏度、啟動點、延遲時間和引戰(zhàn)配合等重要指標上客觀評定引信啟動性能。

5.4 加大飛行試驗仿真驗證

飛行試驗因數量有限性、交會隨機性、啟動局限性以及引信作用一次性等不利因素,使引信啟動特性評定凸顯難題。利用飛行試驗獲得的數據信息基礎上進行的仿真分析,具有彈道仿真的全方位、變姿態(tài)、多脫靶、微插入、可重復的突出優(yōu)點,仿真驗證結果的置信度高,是解決試驗子樣不足和交會隨機不定的理想措施,從而對引信啟動特性考核起到更好的補充和驗證。

5.5 引證地面試驗考核內容

在引信研制生產過程中通常要進行許多地面試驗來摸底。雖然地面試驗缺少導彈飛行試驗的綜合性,但地面試驗具有很強的針對性,大多為單項試驗,相對飛行試驗可檢測參數多而全,反映的單項技術性能更客觀,甚至引信的某些性能主要是靠地面試驗獲取的(如截止區(qū)、臨界區(qū)和近場效應區(qū)的截止特性參數)。因此,把重要的引信地面試驗結果引證到飛行試驗考核中,無疑也是補償飛行試驗考核局限性的有效方法。

5.6 建立綜合考核方法模型

飛行試驗近炸引信啟動特性綜合考核方法模型的建立,可為系統考核引信啟動特性提供規(guī)范化措施,其主要內容應包括:

1)根據近炸引信體制特點,建立引信信息庫,提出諸元信息的錄取要求和處理方法;

2)建立飛行試驗模型,結合引信啟動特性考核要求,優(yōu)選試驗方案設計,明確試驗測量要求;

3)建立引信啟動特性分析模型,提出靶場測試與飛行試驗中相關信息參數的處理要求和分析方法;

4)建立引信啟動特性飛行試驗仿真驗證模型,規(guī)范仿真試驗對彈道、姿態(tài)、方位、脫靶量等參數插值的處理要求和基本原則;

5)建立引信啟動特性綜合考核模型,提出靶場測試、飛試結果和仿真驗證的評定方法和綜合考核標準。

6 結語

本文針對防空導彈飛行試驗引信啟動特性考核的特點,討論了引信測試分析、試驗分析和仿真分析的基本要求和方法,提出了“檢、試、驗”相結合的引信啟動特性考核模型,是全面考核引信啟動特性的有效方法,避免了試驗考核中“一試定檢”的局限性。在靶場試驗中,采用這種綜合分析方法,試驗結果評定客觀、全面,得到很好的應用效果。

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ExaminationAnalysisAgainstActuationPerformanceofFuzeinFlightTestofAntiaircraftMissile

YANG Zhiqun

(Unit 92, No. 92941 Troops of PLA, Huludao 125001)

To the analysis of actuation performance fo proximity fuze, according to the examination characteristic of actuation performance of proximity fuze in antiaircraft missile flight test, the paper discusses the analysis requirements of actuation performance of fuze, and points out its examination model based on the ‘range inspection and measuring, fight test, emulation validation’.

flight test, actuation performance of fuze, examination analysis

2013年11月10日,

:2013年12月19日

楊志群,男,高級工程師,研究方向:導彈引信試驗技術。

TJ43DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.05.032