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軍工航天新聞

激光制導是怎么回事兒?它和雷達制導比有啥優(yōu)缺點

星之球科技 來源:兵器知識雜志2018-11-22 我要評論(0 )   

激光制導,就是利用激光獲得制導信息或傳輸制導指令,使導彈按照一定的導引規(guī)律飛向目標的制導方法。激光制導可分為激光指令制導、激光駕束制導、半主動激光制導和主動...

激光制導,就是利用激光獲得制導信息或傳輸制導指令,使導彈按照一定的導引規(guī)律飛向目標的制導方法。激光制導可分為激光指令制導、激光駕束制導、半主動激光制導和主動激光制導,前兩種為遙控制導方式,后兩種為尋的制導方式。這幾種激光制導方式與相對應(yīng)的雷達制導方式從制導原理上講其實是大同小異的,比如半主動激光制導和半主動雷達制導就是一樣的制導原理,都屬于半主動尋的制導的一種,只不過尋的媒介從雷達微波換成了激光而已。從這一點上講,只要理解了激光和雷達微波作為信息載體的不同物理特性,也就能基本明白激光制導與雷達制導的不同。激光是相對普通光源而言的,具有定向發(fā)光、顏色極純、能量集中的特點,其頻率范圍覆蓋了紫外光、可見光和紅外光。由于激光的頻率比微波要高得多,因此激光用于軍事領(lǐng)域比雷達微波、無線電有很多獨特的優(yōu)勢和特點。

美國GBU-12激光制導炸彈
美國GBU-12激光制導炸彈


激光指令制導和激光駕束制導屬于遙控制導方式,激光相當于“指揮官”(后方控制系統(tǒng))與“士兵”(導彈)之間的一種通信聯(lián)絡(luò)手段。半主動激光制導和主動激光制導則屬于尋的制導方式,激光相當于為“士兵”照亮“僵尸”(目標)的那一束光。不管哪種激光制導方式,激光在其中所起的只是一個信息媒介的作用,“指揮官”仍然可以是雷達,而不是所謂的激光器,這也是為什么激光指令制導比較少見的原因。因為激光用作指令傳輸?shù)拿浇椴⒉槐葌鹘y(tǒng)的無線電有什么優(yōu)勢,反倒是缺點更明顯一些。激光通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量雖然大于無線電通信,但傳輸制導指令時并不需要太大的數(shù)據(jù)量,而激光通信作用距離近、全天候能力差的缺點卻很明顯。而且,激光指令制導與激光半主動制導、激光駕束制導相比,其系統(tǒng)復(fù)雜程度較高,失去了激光制導簡單、有效的傳統(tǒng)優(yōu)勢,因此一般只用于對有線制導的替代與升級,但難以用于遠程攻擊武器。

那么激光制導與雷達制導相比有什么優(yōu)缺點呢?首先,激光的工作頻率比雷達微波要高得多,頻率高也就意味著能量密度高,并且激光定向發(fā)光的特點使能量非常集中,因此制導精度非常高,基本實現(xiàn)了“指哪打哪”,精度可以達到1米以內(nèi),甚至可以從建筑物的窗戶中鉆進去。其它制導方式難以達到這種精度,只能在采取復(fù)合制導方式后才能達到相似的精度。其次,激光制導具備了一定的抗干擾能力。傳統(tǒng)的電磁干擾主要針對雷達制導武器,對激光制導武器一般是無效的,而且激光的發(fā)射波束窄,指向性強,對方難以施加有效的干擾。同時,激光制導也不受地物雜波的影響,比雷達制導更適合用于打擊復(fù)雜背景環(huán)境下的目標。此外,激光制導還具備了一定的反隱身能力,傳統(tǒng)的雷達隱身措施對激光制導武器是無效的。最后,激光制導武器與其它精確制導彈藥相比還具有成本低優(yōu)勢。激光制導炸彈是一種價廉物美、使用最頻繁的精確制導武器,最適合大規(guī)模裝備。當然,激光制導的缺點也很明顯。比如激光的作用距離偏近,在大氣中的傳輸損耗大,容易受到氣象條件的影響,云、霧、雨、煙、塵都能對激光產(chǎn)生強烈的散射和吸收,而且很容易被對方的激光告警器察覺攻擊意圖。這些缺點也使得對手可以采取相應(yīng)的防護和對抗措施,比如施放煙霧、采取偽裝措施,甚至實施主動的激光干擾或激光致盲,使激光制導武器失靈、光電瞄準設(shè)備失效。

傳統(tǒng)的電磁干擾對激光制導武器一般無效。圖為機載電子干擾吊艙
傳統(tǒng)的電磁干擾對激光制導武器一般無效。圖為機載電子干擾吊艙

在幾種激光制導方式中,技術(shù)最成熟、使用最多的就屬半主動激光制導了。半主動激光制導的制導過程為:使用位于載機或地面上的激光器照射目標,導彈上的激光導引頭接收從目標反射的激光,從而跟蹤目標并把導彈導向目標。可見,半主動激光制導和半主動雷達制導一樣都是靠外部設(shè)備來照射目標。用激光束照射目標還有一個較為獨特的特點是,激光照射到目標上會出現(xiàn)漫反射的現(xiàn)象。漫反射就是指當一束平行的入射光線照射到粗糙的表面時,表面會把光線向著各個方向反射,我們?nèi)粘I钪械淖匀还饩途邆溥@種漫反射現(xiàn)象。漫反射的一大好處就是照射目標的平臺和發(fā)射武器的平臺可以分開,可以相隔甚遠。也就是說激光的漫反射現(xiàn)象可以很容易使半主動激光制導武器實現(xiàn)A照B射,比如地面上的一個士兵用激光照射器對敵方目標照射后,就可以呼叫其它作戰(zhàn)單元(如戰(zhàn)斗機或遠程火炮)發(fā)射激光制導彈藥對目標發(fā)動遠程打擊。而雷達波束在照射物體時則難以出現(xiàn)這種漫反射現(xiàn)象,只有比較規(guī)律的反射或散射。這是因為雷達波束的波長相對較長,多為厘米波或毫米波,一般物體的表面對于雷達波來說都是比較“光滑”的。而激光的波長可以達到納米級的水平(1納米=0.000001毫米),物體的表面對激光來說就是“粗糙”的,才會出現(xiàn)漫反射的現(xiàn)象。

漫反射原理示意圖
漫反射原理示意圖

士兵操作激光指示器
士兵操作激光指示器

正是因為激光制導的這種特性使其可以廣泛用于各種對地支援武器,如制導炸彈、制導炮彈、制導火箭彈等,戰(zhàn)術(shù)適應(yīng)性非常強。激光制導這種A照B射的間接瞄準模式可以使進攻平臺在安全距離外發(fā)動攻擊,可以“打了不管”,具備了更好的戰(zhàn)場生存能力。此外,激光制導的這種特性還可以使發(fā)射一方采取一些獨特的戰(zhàn)術(shù),比如發(fā)射后鎖定——激光制導導彈可以先向目標的大概方向發(fā)射出去,在飛行途中再通過第三方的照射,導彈導引頭捕捉到激光反射信號后鎖定目標并完成攻擊,如此一來可以增加導彈的打擊靈活性;或者激光制導導彈可以從隱蔽地形后發(fā)射,先通過自動駕駛儀越過障礙物后,再由前方人員對目標實施照射,導彈導引頭捕捉到激光反射信號后鎖定目標,從而提高了發(fā)射平臺的隱蔽性和生存性。當然,由于激光制導需要操作人員和激光指示器持續(xù)照射目標,操作人員就有暴露的可能,容易遭受攻擊。為了解決這一問題,美國正在發(fā)展一種小型遙控飛機,在裝載激光指示器后可以為激光制導武器提供第三方的目標指示。這里順便提一下美國發(fā)明的“制導子彈”。該子彈可以“拐彎”,最遠射程可達5000米(目前世界最遠狙殺紀錄是2375米),開槍后制導子彈會像制導炸彈一樣,自動跟蹤目標直至命中,十分適合攻擊遠距離的移動目標。這種子彈的制導原理也是半主動激光制導,需要狙擊手持續(xù)照射被攻擊的目標。很顯然,這種制導子彈繼承了半主動激光制導的一大缺點,容易暴露狙擊手以及攻擊意圖,從而喪失了狙擊作戰(zhàn)的隱蔽性,這是狙擊作戰(zhàn)的大忌,其實戰(zhàn)效果仍有待于觀察。

激光制導子彈的飛行軌跡
激光制導子彈的飛行軌跡

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