随着科技的进步,对火箭弹命中目标的要求提高,脱靶量最小已经不能满足,还希望战斗部的效能得到最大的发挥,这就要求攻击目标时有一定的角度,取得的毁伤效果就更好。自从1973年第一次推导出具有落角约束形式的末制导律[15]以来,不论是国内还是国外,在带落角约束的末制导律的设计方面作了不少的工作,也取得了不少成绩,在实际中一些研究成果已经有相应的应用。但现代军事对火箭弹具有高要求,使得仅仅考虑落角限制已经远远不足,对于制导武器来说,通常会受到攻角、过载、入射方位角、终端速度及落角等约束条件[16]的限制。因此,就不得不考虑多约束条件下的末制导律的设计。
国内外对相关的研究起步不早,可是近年来对于非线性控制以及几何控制方面具有突破性的研究成果,而且还迅速应用到各类时变或者耦合的非线性控制系统的研究中,这就让多约束制导律[17]的研究理论方面的起点高,同时成果更加好。
制导律的发展已经由最初的经典比例导引法转向多约束条件下的末制导律[18],相应的控制方法也在发展。为了适应现代战争的需要,就需要考虑不同条件下的制导律以及相应的控制方法。在未来,制导火箭弹的发展会向着智能化、多样化、普遍化的方向,以便适应更加复杂多变的条件和日益进步的科技。同时也需要提高控制效率,增加控制系统多样性,使制导系统及时调整做出响应,以确保准确性和精确性。
单兵制导火箭弹的有关研究
作为在膛内进行火药气体燃烧的一种传统兵器,单兵火箭的优点是便于携行使用,它的射程和命中精度的提高尤为重要。选用较小初速,可以保证射手安全;增程发动机的使用,可以提高射程。在采用二级点火方式时,不少缺点显而易见,像弹道偏差过大、命中精度降低等。为减小弹道的偏差,使用二级点火发动机的同时,要满足射程和精度要求,就需要加装姿态控制系统。故对口径不大、射程不太远的单兵火箭弹通过建立控制仿真模型[19],以讨论初始段扰动对弹道的影响,并用简易的姿态控制模块来修正弹道。
美国陆军很早就想对精度低的非制导火箭弹进行改造。海湾战争期间,由于非制导火箭弹无法有效打击伊军各种军事类点目标,迫使美国陆军动用“海尔法”反坦克导弹。但使用它很是耗费经济资源,而且易造成误伤,这就突出了非制导火箭弹低精度的缺点。
俄罗斯在制导火箭弹方面的发展相当快速。早在1999年的时候,俄罗斯就已经公开展出了若干型号的制导火箭弹,而且都具有较好的作战效能。
国内关于单兵火箭弹的研究起步较晚,但是在这方面却取得了不少突破性进展。像“红鹰5”和“前卫1号“(QW-1)等便携式防空导弹,具有昼间目视搜索发射功能,后来发展出了“前卫11”便携式防空导弹系统;“前卫4”已经发展出了红外成像制导技术。由于起步晚,基础差,我国的单兵火箭弹发展还不够完善,但是经过成长期跟踪与学习国外先进技术,我国的相关发展已经跻身世界前列。
自从21世纪到来之后,无论是世界形势,还是作战对象都在不断的变化,各种新的战争形式不断出现,并不断应用。单兵火箭也不仅只是反坦克武器,它已经向着多用途、多功能的近战武器方向发展。单兵火箭弹的初速是决定弹丸的飞行特性的主要参数。对于每发弹来说,不论发射药还是发射的环境都不相同,这就使得弹丸实际初速与标定初速之间存在偏差,从而使弹丸的实际炸点与理论炸点有不少的偏离。就引信而言,它的空炸精度若要得到提高,就依赖于初速实时测量问题。采用存储测试技术[20],研究一种利用电磁感应原理(磁铁和线圈)实时测得弹丸炮口速度的自主式初速测试方法的存储测试系统,此种炮口测速方法由于仅需要安装在炮口的两组磁铁和绕在弹身的多匝线圈,不需要发射平台提供电源及设备,测速、计算及装定等都在弹丸上,大大简化了系统的复杂性,同时达到了测速的目的。
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