防空导弹飞行试验引信启动特性考核分析*

(92941部队92分队 葫芦岛 125001)

防空导弹飞行试验引信启动特性考核分析*

杨志群

(92941部队92分队 葫芦岛 125001)

通过对近炸引信启动特性分析,针对防空导弹飞行试验引信启动特性考核的特点,提出了飞行试验引信启动特性考核的分析要求,给出了“检、试、验”相结合的引信启动特性考核模型。

飞行试验;引信启动特性;考核分析

ClassNumberTJ43

1 引言

防空导弹引信启动特性的考核通常是通过导弹飞行试验进行的[1]。但是,由于导弹飞行试验耗费大,成本高,不可能进行大量的重复试验,加之飞行试验中交会姿态和脱靶量的随机性,使得有限的飞行试验信息对引信启动特性综合评定存在一定难度。本文通过对近炸引信启动特性理论分析,讨论了飞行试验对近炸引信启动特性考核的特点,研究了以飞行试验为基础的“检、试、验”相结合的近炸引信启动特性综合考核方法。

2 近炸引信启动特性主要参数分析[2～5]

2.1 启动灵敏度

启动灵敏度是引信感受目标存在的敏感程度,是引信启动时接收目标最小可检测信号的能力。从对目标作用而言,灵敏度越高越好,表明引信可探测能力越强,但对引信来说,灵敏度太高,不利于引信的抗干扰能力,合适的灵敏度选择应与引信信号处理能力和战斗部威力半径相匹配。启动灵敏度是引信启动特性分析的基本参数。

2.2 启动点与启动区

引信启动点是指导弹与目标交会过程中,引信启动瞬间导弹在给定坐标系中的坐标点位置。由于引信启动受交会姿态的变化、目标反射特性的起伏和自然干扰等因素的影响,引信启动点在给定条件下呈现随机散布,构成引信启动区。

图1表示在弹体坐标系下(O-X为弹轴方向)脱靶量ρ与引信启动区的对应关系,φ0为引信天线(主波束)方向图倾角,φqa为启动点A对应的启动角。脱靶量增大,引信信号较弱,到天线最大幅射方向φ0附近才能启动,平均启动面滞后,启动角增大,使得给定条件下的炸点将后移。引信启动点、启动角和启动区是引战配合分析的前提条件。

图1 近炸引信的启动区

2.3 距离截止特性

距离截止特性是引信给定区域启动可靠性的表征。引信在有效的启动半径内应具有尖锐的距离截止特性,以保证引信在启动半径内正常启动和启动半径外完全截止。

图2表示引信启动半径r和启动半径标准偏差σr对应于引信启动概率P与脱靶量ρ的关系。引信要求启动半径散布偏差3σr所形成的临界启动区越窄越好。近场效应区是为减少收发隔离而产生的近距离盲区,要求盲距rmin越小越好。

图2 引信的距离截止特性

2.4 延迟时间与引战配合

引信延迟时间是引信启动信号产生瞬间到起爆输出的时间。延迟时间的设计是为了获得最有利炸点,以使战斗部杀伤元素对目标能形成最有效打击。

图3为引信延迟时间τ与启动点(A)和最佳起爆点(B)的对应关系,Ωt为引信启动角,Ωw为战斗部动态飞散角。延迟时间τ由式(1)得出:

图3 引信启动点与最佳起爆点对应关系

(1)

式中:ρ为脱靶量,Vr为弹目相对速度。

实际应用中,延迟时间的设计及其自调整延时能力是不同交会条件下提高引战配合效率的关键,直接决定了导弹对目标的毁伤效果。

3 飞行试验引信启动特性考核的特点

3.1 试验结果的可靠性

飞行试验用导弹拦截典型目标,既是试验,也似实战,试验条件真实;试验中遥外测弹道参数测量与毁伤效果直观呈现,使试验分析全面,结果评定可靠。

3.2 交会姿态的随机性

在飞行试验中,虽然可按预定方案选择试验空域、交会区域、目标类型等,但飞行弹道和弹目交会姿态(导弹攻角、脱靶量、脱靶方位等)具有一定的随机性,加之干扰环境复杂(特别是低空海面干扰更为复杂[5]),使得引信启动特性考核存在被动性,只能是随遇而“验”,难以获得预期交会姿态下的启动特性考核。

3.3 启动区域的局限性

在正常的导弹制导精度内,脱靶量散布规律呈现正态分布,对应于引信启动半径来说,交会点主要是在可靠启动区,落入临界区和近场效应区的概率较小,使得飞行试验客观上形成局限于引信“启动”可靠性的考核,对“截止”完全性和“窄临界区”、“小盲区”的要求很少得到检验[6]。

3.4 统计规律的有限性

引信启动特性是引信探测区域内启动规律的表征,需要通过一定的试验量来统计确定。但导弹飞行试验成耗费大,成本高,不可能进行大量试验,有限的飞行试验难以满足引信启动特性考核的统计要求。

4 飞行试验中引信启动特性的分析与评定

4.1 试验测试的分析与评定

作为试验程序,验前测试是检测引信静态参数稳定性和动态激励响应性能,以确认验前引信处于良好技术状态;但作为试验考核,验前测试不只是一般的例行测试,而是引信启动特性考核的必要环节。因此,验前测试关注的不是合格与否的简单结果,而是要对测试方法的合理性、测试项目的典型性和测试结果的可靠性进行综合分析,得出切实置信的测试评定结果。

以常见的引信启动灵敏度测试、目标响应启动测试和启动可靠性测试为例[7],表1列出了三项测试对引信启动特性考核的分析和评定要求。

表1 引信启动特性测试分析与评定

4.2 飞行试验的分析与评定

在飞行试验中,引信启动特性从两方面评定:一是飞行试验效果评定,二是试验数据分析评定。

飞行试验效果主要是导弹对目标的毁伤效果。在一定的导弹制导精度下,目标毁伤效果主要决定于引信能否实现适时启动并有最佳延时起爆输出(引战配合),可从目标被击毁(解体或击落)、击伤或未损伤的试验结果来定性评定引信启动特性是最直观的[8～9]。

试验测量是飞行试验的重要任务,也是试验结果评定的主要依据,因此综合的试验测量方法和全面的试验信息录取是完成引信启动特性分析和评定的基础。表2列出了飞行试验中引信启动特性考核的分析和评定要求。

表2 飞行试验中引信启动特性分析与评定

4.3 靶试结果的仿真分析与验证

靶试结果的仿真是以飞行试验中靶场测量获得的遥测和外测数据信息,按导弹弹道控制规律、目标机动参数和交会姿态进行模拟仿真试验,包括试验结果的仿真分析和弹道插入的仿真验证[10]。

把飞行试验中弹目数据信息输入仿真系统,得到试验仿真回放,直观地再现弹目交会的空间关系,既可详细观察引信探测目标的有效部位和作用时间,了解引信的启动过程,又可结合导弹脱靶量、引信起爆点和战斗部破片飞散区,实现模拟试验的动态毁伤效果,从而利于引信启动特性和引战配合规律的深入分析。

在飞行试验基础上的弹道插入仿真,是以飞行试验的弹道参数为依据,对交会时弹目姿态、方位和脱靶量进行微变量插值,实现不同交会条件下引信启动特性的仿真试验,从而通过有限的飞行试验来仿真验证全弹道的引信启动特性,很好地解决飞行试验只能得到“一条弹道一次启动”的不利,已成为研究与验证引信启动特性的重要内容。

图4是防空导弹试验引战配合的仿真与验证分析,可以直观地展现引信探测目标过程、启动点及战斗部对目标的动态毁伤效果。

5 飞行试验中引信启动特性考核综合要求

引信启动特性是引信灵敏度、启动区、截止特性和引战配合等性能指标的综合表述,是引信对目标响应规律的统计。考虑到飞行试验数量有限性、交会过程随机性和引信启动一次性的不利因素,以简单的试验结果来“一试定检”地评定引信启动特性,难免会出现以点盖面的局限性[11]。全面考核引信启动特性,应以飞行试验为基础,探索“检、试、验”相结合的综合考核方法,结合引信启动的条件、过程和特点,建立全面系统的引信启动特性考核模型。

图4 防空导弹飞行试验引战配合仿真

5.1 建立引信信息库

以引信产品形成全过程为对象建立引信信息库,其内容包括:引信技术指标、设计原理、参数选择、改进调试、技术检测等技术资料;选用各类试验靶标的结构特点、机动能力、散射特性、易损部位等特征参数;引信进行各类试验的状态设置、环境背景、交会参数、启动特性及毁伤效果等试验信息。这些综合信息的收集与建立,是飞行试验与仿真验证的基础,也为引信启动特性的分析与考核提供依据。

5.2 加强靶场测试质量评审

靶场测试既是验前技术状态的最后确认,又是验后结果对比分析的前提条件,因此加强靶场测试的质量评审至关重要。一是要对引信启动特性测试的方法和内容进行合理性评审,其测试程序设计应科学、测试项目设置应全面、测试条件设值应切实,确保测试过程状态与引信实际工作状态具有等效性;二是要对测试设备的检测性能进行可靠性评审,其测试设备校检应正常、测试激励输入应典型、测试结果精度应满足,确保检测参数真正能准确表征引信启动性能;三是要通过对引信启动特性测试结果的可靠性分析、满足指标的赢余度分析、历史检测的一致性和批次产品的可比性分析,进行引信质量稳定性评审,满足靶场测试考核要求。

5.3 综合分析飞行试验结果

飞行试验的试验效果和数据分析对引信启动特性考核起决定性作用,因此充分利用飞行试验中遥测、外测、影像和检靶等综合信息源,对弹道交会典型性、引信启动适时性和目标毁伤有效性进行全面分析,从引信灵敏度、启动点、延迟时间和引战配合等重要指标上客观评定引信启动性能。

5.4 加大飞行试验仿真验证

飞行试验因数量有限性、交会随机性、启动局限性以及引信作用一次性等不利因素,使引信启动特性评定凸显难题。利用飞行试验获得的数据信息基础上进行的仿真分析,具有弹道仿真的全方位、变姿态、多脱靶、微插入、可重复的突出优点,仿真验证结果的置信度高,是解决试验子样不足和交会随机不定的理想措施,从而对引信启动特性考核起到更好的补充和验证。

5.5 引证地面试验考核内容

在引信研制生产过程中通常要进行许多地面试验来摸底。虽然地面试验缺少导弹飞行试验的综合性,但地面试验具有很强的针对性,大多为单项试验,相对飞行试验可检测参数多而全,反映的单项技术性能更客观,甚至引信的某些性能主要是靠地面试验获取的(如截止区、临界区和近场效应区的截止特性参数)。因此,把重要的引信地面试验结果引证到飞行试验考核中,无疑也是补偿飞行试验考核局限性的有效方法。

5.6 建立综合考核方法模型

飞行试验近炸引信启动特性综合考核方法模型的建立,可为系统考核引信启动特性提供规范化措施,其主要内容应包括:

1)根据近炸引信体制特点,建立引信信息库,提出诸元信息的录取要求和处理方法;

2)建立飞行试验模型,结合引信启动特性考核要求,优选试验方案设计,明确试验测量要求;

3)建立引信启动特性分析模型,提出靶场测试与飞行试验中相关信息参数的处理要求和分析方法;

4)建立引信启动特性飞行试验仿真验证模型,规范仿真试验对弹道、姿态、方位、脱靶量等参数插值的处理要求和基本原则;

5)建立引信启动特性综合考核模型,提出靶场测试、飞试结果和仿真验证的评定方法和综合考核标准。

6 结语

本文针对防空导弹飞行试验引信启动特性考核的特点,讨论了引信测试分析、试验分析和仿真分析的基本要求和方法,提出了“检、试、验”相结合的引信启动特性考核模型,是全面考核引信启动特性的有效方法,避免了试验考核中“一试定检”的局限性。在靶场试验中,采用这种综合分析方法,试验结果评定客观、全面,得到很好的应用效果。

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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

杨志群,男,高级工程师,研究方向:导弹引信试验技术。

TJ43DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.05.032