?? 如何从亚米萨兰回祖拉萨:國外毫米波導引頭概覽 - 祖拉的世界|上古卷轴阿祖拉被口爆

國外毫米波導引頭概覽

毫米波是指30~300GHz頻域(波長為1~10mm)的電磁波。毫米波的波長介于厘米波和光波之間,因此毫米波雷達制導兼有微波制導和光電制導的優點。同厘米波導引頭相比,毫米波導引頭具有體積小、質量輕和空間分辨率高的特點。與紅外、激光、電視等光學導引頭相比,毫米波導引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強,具有全天候(大雨天除外)全天時的特點。另外,毫米波導引頭的抗干擾、反隱身能力也優于其他微波導引頭。

毫米波精確制導技術于20世紀70年代末被提出,由于半導體集成電子和毫米波技術的成熟,研制成功了一些較好的功率源固態器件、熱離子器件,同時,在集成電路、高增益天線和鰭線波導等方面的技術也獲得了巨大發展,因此美國提出把微波擴展到毫米波段,并應用于對復雜背景目標的探測中。

20世紀70年代末英國和瑞典開始研制可由迫擊炮發射的反坦克末制導迫彈,經多年的努力,英國BAE公司研制成功了第一個采用主動毫米波雷達導引頭的反坦克武器莫林(Merlin)。該反坦克武器的特點是具有全天候作戰能力,它采用了3mm波段的毫米波探測器,能對付運動和靜止的裝甲目標,鴨式控制,地面有效搜索范圍對動目標為300m×300m,對靜止目標為100m×100m。在末制導階段,彈上的毫米波尋的器對地面進行兩次掃描,發現目標后,導引頭將炮彈導向目標正上方,并以近似垂直的角度攻擊目標。

1978年,英國部署了采用8毫米波段毫米波雷達指令制導的長劍2地空導彈。

與此同時,美國軍方也非常重視毫米波制導技術的研究,1975年,美國空軍與WoneyWell公司簽訂合同,開展戰術毫米波反導彈系統的設計和研制,旨在研制空空、空地導彈用的雙模尋的器,即主動式雷達與被動式輻射計組合或主動式雷達與被動式紅外傳感器組合等,以增強惡劣環境下的制導能力。1975年,美國空軍開始了名為“廣域反裝甲武器”(WAAM)的項目,以研制一系列新型反裝甲空對地武器,供近距離支援飛機使用?!拔炙蠱鍘?WASP),又稱為“黃蜂”導彈是其中的項目之一,該項目始于1979年,當時合同授予波音和休斯。導引頭采用毫米波制導技術,工作頻帶94GHz,天線直徑6英寸,有效作用距離在晴天為5 km,能見度較低時為3 km。

美國海軍于1978年開始研制用于17.78cm直徑的空空導彈的雙模制導技術,其中,主動式尋的器采用毫米波技術,被動式尋的器為微波接收方式。將這類尋的器用在空地導彈上是一種十分有效的現代雷達武器。此外,美國陸軍和國防部高級研究計劃局于1978年與Sperry公司簽訂了空地反裝甲武器的毫米波制導技術研究合同,Sperry公司還接受了美國國防部提出的空地、地地導彈(用于反裝甲群)主動/被動式制導技術的研究課題。

20世紀80年代后,人們重新意識到毫米波雷達相對于微波雷達和光學紅外系統的優越性,又由于毫米波關鍵技術獲得的突破,毫米波精確制導技術研究產生了強烈的復蘇趨勢。80年代初研制成工程化導引頭,并進行了掛飛試驗。但由于采用分立器件,工藝復雜,價格昂貴,妨礙了部署使用。從1986年開始,美國國防部為了解決毫米波分立元器件離散以及價格昂貴的問題。由國防部高級研究計劃局(DARPA)發起并主持了一項歷時近8年(1986~1994年)的微波毫米波單片集成電路計劃(MIMIC)。該計劃旨在開發1~100GHz頻率范圍內的各種單片集成電路,并要求成本低、性能好、體積小、可靠性高和具有批量生產能力。該計劃的順利實施并完成,直接推動了毫米波制導技術的飛躍發展。

在這段時期,美國實施了LEAP計劃,配套研制了平面相控陣雷達導引頭,該導引頭采用W波段(94 GHz),天線口徑為127mm,內有368個積木塊,每個積木塊中設置6個收發???,共有2208個陣元,4個圓盤狀固態發射??樽槌煞⑸浠?,每個圓盤產生7.8 w功率,考慮損耗后的總功率為25 w。導引頭采用多??櫸庾壩敫咼芏攘?HDI )技術,取消了大量引線,結構小而緊湊。

美國陸軍用于反導的愛國者PAC-3導彈,采用了毫米波導引頭。針對彈道導彈和巡航導彈攔截任務。PAC-3主承包商洛馬公司決定采用波音制導導航與導引頭公司從1984年開始歷經14年研制成功的8mm雷達,改裝成配備新型相控陣的毫米波導引頭,裝入PAC-3彈頭。

20世紀90年代以來,隨著軍事斗爭對毫米波制導需求的增長,以及在研制毫米波發射機、接收機、天線和無源器件等各個方面的重大突破,毫米波制導技術的發展進入了一個新的階段。隨著在毫米波單片集成電路(MMIC)方面研制取得的重大突破,毫米波精確制導技術進入全新的發展階段。這段時間新型高效、大功率W波段功率源、介質天線、集成天線、低噪聲接收機芯片等相繼問世。隨著半導體集成電路技術的發展和毫米波技術的成熟,工作作于毫米波段的雷達導引頭受到各國軍方的重視。并迅速成為研制的熱點和重點,這是因為和微波探測器相比,毫米波探測器重量更輕、體積更小、探測精度更高、抗干擾性能更強。從而更適彈上應用。

1991年9月,由Hercules公司研制的基于主動毫米波制導技術的“小?!保∕averick)改進型AGM-65H導彈試射標志著毫米波雷達制導導引頭首次在空地導彈中得到應用。該導引頭雷達工作在FMCW體制下,工作頻段為Ka波段,口徑尺寸為12英寸。MTI技術是其主要檢測手段。因此,其不具備目標識別、分類的能力,沒有得到正式地裝備使用。

1995年,美國成功研制出的采用的毫米波雷達制導方式的“長弓海爾法”(Long-bow Hellfire ) AGM-114L空地導彈,使用了8mm毫米波導引頭雷達,工作在35GHz頻段,測角方式為單脈沖測角體制,導彈口徑17.8cm。長弓海爾法空地導彈被裝備在美國著名的武裝直升機阿帕奇上,能夠完成目標的鎖定與跟蹤,具有發射后不理和全天候的作戰能力,于1998年7月被部隊正式裝備。

同年,由英國MBDA公司研制的“硫磺石”(Brimstone)空地導彈也使用毫米波雷達制導技術。該導彈基于海爾法導彈發展而來,使用了3mm毫米波導引頭雷達,工作在94GHz頻段,FMCW體制下,天線類型為卡塞格倫天線,測角方式為單脈沖測角體制,導彈口徑17.8cm。該毫米波雷達導引頭能夠對目標回波完成高分辨的成像,利用彈上處理系統對目標實現實時識別與分類。對于識別出的目標,導彈可以定位目標的最佳打擊部位,最大程度地對目標造成殺傷破壞。該導彈于2004年底量產,正式裝備英國皇家空軍是在2005年3月。

2008年底,歐導公司推出了硫黃石的雙模改進方案( Dual Mode Brimstone DMB),利用激光半主動探測模式提高導引頭在復雜背景下的目標選擇能力。在雙模硫黃石導引頭中,雷達與激光半主動系統共用拋物反射面天線。

硫黃石導彈技術難點是需要解決毫米波與光學選擇透射—反射材料,長期以來,這種材料一直未得到很好的解決,導致雷達和紅外探測系統的探測距離都受到很大影響,因此又有人開始嘗試分口徑設計,即口徑的一部分只用于雷達探測,另一部分只用于光學探測。典型的實現方案如泰勒斯( Thales)研制的雙模復合導引頭。

為在強雜波、惡劣天氣條件和復雜電磁環境下對目標進行檢測、識別、跟蹤、定位以及攻擊點選擇,并滿足小型化和低成本需求,德國EADS公司于2001年研制了一款高分辨率MMW-SAR導引頭,既可用在森林防火無人機上,也可用在精確制導導彈上。

二十一世紀后,美國大力發展新一代名為聯合空地導彈(JAGM)的中近程輕型空地導彈,旨在取代現正大量服役的小牛AGM-65,海爾法AGM-114等空地導彈。JAGM導彈合同由洛克希德.馬丁公司獲得,于2011年進入工程研制階段,2012年試飛。JAGM空地導彈首次采用三模制導技術,包括毫米波雷達、紅外和激光制導技術,導彈彈徑為17.8cm。該導彈充分應用了三種制導方式的優勢,能夠克服戰場中的各種復雜環境,具有較高的抗干擾能力。

同時,美國對AGM-88高速反輻射導彈進行了升級,升級后的型號為AGM-88E 先進反輻射導引導彈(AGM-88E Advanced Anti-Radiation Guided Missile,AARGM),該導彈使用了最新的軟件、頻率覆蓋范圍更大的數位式反輻射自動搜尋傳感器、全球定位/慣性導航導彈導引和主動毫米波雷達末導引組成的多模復合導彈導引技術。AARGM 由美國國防部和意大利國防部共同投資研發,交由原軌道ATK公司(現諾斯羅普·格魯門創新系統公司)生產。先進反輻射導彈AGM-88E AARGM是美國空中力量由對敵“防空壓制”向對敵“防空摧毀”作戰模式轉變的重要標志,為美軍提供了在復雜威脅環境下摧毀敵防空系統的精確打擊能力、近實時戰場毀傷評估能力。

2018年,印度國防研究與發展組織(DRDO)發布消息稱,科研階段長達35年的NAG反坦克導彈在最后一次測試中成功擊毀了兩輛安置在沙漠中的坦克,完成了所有的測試工作。NAG反坦克導彈可配用三種不同的導引頭:基于CCD攝像機的晝用型導引頭、基于碲鎘汞(MCT)焦平面陣列的成像紅外導引頭、可用于全天候目標打擊的毫米波主動雷達導引頭。

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