CN118999275A - 防空导弹总体布局系统及目标拦截方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防空导弹总体布局系统，包括：导弹主级部件和导弹助推级部件；所述导弹主级部件包括：头罩、战斗部舱、舵机舱；所述导弹助推级部件包括：级间舱、助推发动机；所述头罩内安装导引头或目标特性增强设备，形成2种导弹主级部件类型，有导引头型和无导引头型；所述助推发动机有远距、中距、近距3种类型；其中，根据导弹主级部件和导弹助推级部件的配置组合，能够形成6种类型的导弹。本发明的导弹对于不同拦截距离，助推级有3种助推发动机，拦截目标时，地面装备根据空情态势，可以通过合理选择实施拦截的导弹类型，实现降低拦截成本。

Description

防空导弹总体布局系统及目标拦截方法

技术领域

本发明涉及导弹武器总体领域，具体地，涉及一种防空导弹总体布局系统及目标拦截方法。

背景技术

高技术武器成本高的问题一直困扰着各国军方，也为各国财政带来了沉重的负担。近几场局部战争表明，导弹攻防对抗将成为未来高技术战争的主要作战样式，因此导弹武器的低成本化具有特别重要的意义。防空导弹的导引头由于技术先进、结构复杂，占导弹成本的比例较大，因此，降低制导分系统的成本是实现防空导弹低成本化的重要途径。

公开号为US20100084505A1的专利文献，公开了一种多级超高速动能导弹(HVKEM)采用了“在一个导弹结构，其中所述HVKEM包括1枚第一阶段的飞行导弹和2次包括KE棒穿透器的阶段杀伤导弹。飞行导弹以相对较低的速度(小于1.5马赫，通常小于1马赫)巡航，以节省推进剂(重量)并允许有效的制导和操纵，直到导弹接近目标为止。当导弹在KE杆穿透器的致命射程内时，杀伤导弹会分离并提升到更高的速度(大于3马赫，通常大于5马赫)，并且不受引导地飞行，在不到一秒钟的时间内撞击目标。等待提升KE杆直到“最后一秒”减少了将KE杆交付目标所需的总推进剂(重量)，并简化了指导。

本发明不同于现有的常规导弹，导弹主级舵机舱安装目标特性增强设备，无导引头型导弹主级在头罩也安装目标特性增强设备，可以帮助地面装备在导弹助推级分离后，快速搜索、跟踪到导弹主级。地面装备在考虑通信延迟的前提下，完成弹目相对关系数据解算，并将解算好的弹目相对关系发送给导弹主级。导弹主级利用接收到的弹目相对关系，形成制导指令，向目标飞行。无导引头的导弹主级全程利用指令制导方式进行制导；有导引头的导弹主级在导引头截获目标前，利用指令制导方式进行制导，在导引头截获目标后，利用导引头截获的目标信息进行导引头末制导。当目标进入导弹主级引信工作距离后，导弹主级引爆战斗部，击落目标；不同于常规导弹，导弹主级不安装发动机，用于安装发动机的空间可以用于安装战斗部，可以有效提升杀伤半径，弥补指令制导精度不足的缺点。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种防空导弹总体布局系统，包括：导弹主级部件和导弹助推级部件；

导弹主级部件包括：头罩、战斗部舱、舵机舱；导弹助推级部件包括：级间舱、助推发动机；

头罩内安装导引头或目标特性增强设备，形成2种导弹主级部件类型，有导引头型和无导引头型；

助推发动机有远距、中距、近距3种类型；

其中，根据导弹主级部件和导弹助推级部件的配置组合，能够形成6种类型的导弹。

优选的，头罩内还安装了弹载数据链、惯测设备、信息数据处理模块；

其中，当主级部件有导引头时，信息处理控制模块与导引头、弹载数据链、惯测设备连接；当主级部件无导引头时，信息处理控制模块与弹载数据链、惯测设备连接；

战斗部舱内安装了引信、战斗部；根据实际需要，选择是否在战斗部舱安装边条翼；

舵机舱内安装舵机和目标特性增强设备。

优选的，弹载数据链负责发送和接收数据，将导弹主级部件的数据发送至地面装备，数据包括姿态、位置、速度及卫星时间数据；接收地面装备发送的弹目相对关系数据，包括弹目相对位置、弹目相对速度数据。

优选的，级间舱内安装级间分离装置、切割锁组件、分离弹簧；

级间舱用于在收到信息处理控制模块发送级间分离的信号后，令级间分离装置点火，切割锁组件产生高温高压燃气流，切断级间舱舱体，助推级部件在气动阻力和分离弹簧的作用下与主级部件分离。

优选的，助推发动机设置于助推级部件后部，采用单级固体发动机。

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种应用防空导弹总体布局系统的目标拦截方法，包括：

步骤S1：地面装备进行准备工作，根据接收的目标参数，选择拦截方案并发出导弹发射信号；

步骤S2：导弹飞行过程中，助推级部件与主级部件分离，当地面设备接收和追踪到的导弹主级部件数据一致时，向导弹主级部件发送地面接通指令；

步骤S3：地面装备根据导弹主级部件传输的数据，进行解算，并将解算后的弹目相对关系发送给导弹主级部件；

步骤S4：导弹主级部件接收地面接通指令和弹目相对关系后，按照制导命令，向目标飞行，直到目标进入预设距离，导弹主级部件引爆战斗部，完成击落任务。

优选的，步骤S1包括：

步骤S1.1：拦截目标时，地面装备根据目标参数，在发射箱内选择实施拦截的导弹类型；目标参数包括目标距离、目标速度、目标类型；

步骤S1.3：根据选择的导弹类型，确定导弹主级部件制导方式：

无导引头制导方式为：初制导+指令制导；有导引头制导方式为：初制导+指令制导+导引头末制导；

步骤S1.3：选型完成后，地面装备发出导弹发射信号。

优选的，步骤S2包括：

步骤S2.1：导弹发射后，在助推发动机工作段进行导弹初制导，由舵机舱完成导弹稳定回路控制，使导弹稳定飞行；

步骤S2.2：当助推发动机工作完毕，助推级部件与主级部件分离后，地面装备通过导弹主级的目标特性增强设备，实时追踪导弹主级部件；

步骤S2.3：弹载数据链将导弹主级部件的数据发送至地面装备，地面装备将接收到的导弹主级部件数据与地面装备追踪到的导弹主级部件数据进行比对，当地面装备判定数据一致时，地面装备向导弹主级部件发送地面接通命令。

优选的，步骤S3包括：

步骤S3.1：地面装备根据导弹主级部件与地面装备之间的实时传输数据所包含的卫星时间，计算地面装备发送给导弹主级部件数据的延时△t；

步骤S3.2：地面装备结合目标当前的飞行参数，推算△t后的目标位置、目标速度；

步骤S3.3：地面装备通过运行弹道仿真程序，结合导弹当前的飞行参数，计算△t后的导弹位置、导弹速度；

步骤S3.4：地面装备将解算△t后的目标位置、目标速度、导弹位置、导弹速度，整合成弹目相对关系，发送给导弹主级部件；

相对关系包括弹目相对位置、弹目相对速度。

优选的，步骤S4包括：

步骤S4.1：导弹主级部件接收到地面接通命令后，再接收地面装备发送的弹目相对关系数据；导弹主级部件利用接收到的弹目相对关系，按照制导指令，向目标飞行；其中，无导引头的导弹主级部件全程利用指令制导方式进行制导；有导引头的导弹主级部件在导引头截获目标前，利用指令制导方式进行制导；

步骤S4.2：有导引头的导弹主级部件在导引头截获目标后，利用导引头截获的目标信息进行导引头末制导；

步骤S4.3：当目标进入导弹主级部件引信工作距离后，导弹主级部件引爆战斗部，击落目标。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明的导弹由主级和助推级组成，对于不同拦截距离，助推级有3种助推发动机，拦截目标时，地面装备根据空情态势，可以通过合理选择实施拦截的导弹类型，实现最优任务选择，一方面，实现精准打击；另一方面，降低拦截成本；

2、本发明提供的一种防空导弹总体布局系统，导弹主级安装目标特性增强设备，可以帮助地面装备在导弹助推级分离后，快速搜索、跟踪到导弹主级；

3、本发明提供的一种防空导弹目标拦截方法，消除了不同测量设备造成的系统误差，只存在单个雷达本身的测量方差，提高了测量精度；

4、本发明提供的一种防空导弹目标拦截方法，地面装备在考虑通信延迟的前提下，完成弹目相对关系数据解算，并将解算好的弹目相对关系发送给导弹主级，消除了由于数据传输带来的测量误差；

5、本发明提供的一种防空导弹总体布局系统，导弹主级不安装发动机，用于安装发动机的空间用于安装战斗部，可以有效提升杀伤半径，弥补指令制导精度不足的缺点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明防空导弹总体布局示意图；

图2为本发明防空导弹制导方式示意图；

图3为本发明防空导弹地面发射装置示意图；

图4为本发明根据目标参数选择实施拦截的导弹类型示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

具体的，在一个实施例中，一种防空导弹总体布局系统及目标拦截方法，包括：主级，所述主级部件包括头罩、战斗部舱、舵机舱；助推级，所述助推级部件包括：级间舱、助推发动机。

进一步，所述主级头罩内安装弹载数据链、惯测设备、信息数据处理模块、导引头或者目标特性增强设备(有导引头型：头罩内安装导引头；无导引头型：头罩内安装目标特性增强设备)；所述主级战斗部舱内安装引信和战斗部；所述主级战斗部舱安装边条翼(近距拦截型的主级战斗部舱安装边条翼，中距、远距拦截型的主级战斗部舱不安装边条翼)；所述主级舵机舱内安装舵机以及目标特性增强设备。

进一步，所述助推级级间舱内安装级间分离装置、切割锁组件、分离弹簧；所述助推级助推发动机设置于助推级后部，采用单级固体发动机，发动机安装尾翼。

如图1所示，按照导弹主级有无导引头划分，有2种状态；按照助推发动机推力划分，有远距、中距、近距3种状态。组合后，共有6种状态：近距有导引头、中距有导引头、远距有导引头、近距无导引头、中距无导引头、远距无导引头。

如图2所示，导弹主级无导引头制导方式为:初制导+指令制导；导弹主级有导引头制导方式为:初制导+指令制导+导引头末制导。

初制导工作阶段为助推发动机点火至助推段分离，用于姿态稳定。

助推分离后，进入指令制导工作阶段。无导引头的导弹主级完成助推分离后，全程利用指令制导方式进行制导；有导引头的导弹主级完成助推分离后，在导引头截获目标前，利用指令制导方式进行制导。

有导引头的导弹主级在导引头截获目标后，利用导引头截获的目标信息进行导引头末制导。

因此头罩安装的设备分为两种情况：

1.弹载数据链、惯测设备、信息数据处理模块、导引头；

2.弹载数据链、惯测设备、信息数据处理模块、目标特性增强设备；

当主级部件有导引头时，信息处理控制模块与导引头、弹载数据链、惯测设备连接；

当主级部件没有导引头时，信息处理控制模块与弹载数据链、惯测设备连接。

如图3所示，低成本防空导弹地面发射装置旁布置通信天线，用于与地面装备指控系统进行通信传输。发射装置利用起竖臂和转台实现发射箱俯仰和方位操纵。发射箱内可以安装所有6种状态的低成本防空导弹。

如图4所示，地面装备根据目标参数(目标距离、目标速度、目标类型等)，判断目标重要等级以及拦截难易程度，结合目标判断结果，从6种状态的导弹中选择实施拦截的导弹类型；导弹类型Mi导弹类型M_i；M1:近程有导引头；M2:中程有导引头；M3:远程有导引头；M4:近程无导引头；M5:中程无导引头；M6:远程无导引头；目标参数T_j；T1:目标距离；T2:目标速度……Tn:目标类型；

其中，对于不同拦截距离，助推级有远距、中距、近距3种助推发动机。对于导弹主级是否有导引头，分为有导引头型和无导引头型2种类型。主级和助推级组合后共有6种导弹类型。有导引头型的导弹可以与地面装备解耦、拦截精度高、拦截多目标能力强，但是成本较高；无导引头型的导弹可以无法与地面装备解耦、拦截精度低、拦截多目标能力弱，但是成本较低；组合后，在拦截目标时，地面装备根据空情态势，可以通过合理选择实施拦截的导弹类型，实现降低拦截成本。防空导弹总体布局系统及目标拦截方法

本发明还提供一种防空导弹的目标拦截方法，所述防空导弹的目标拦截方法可以通过执行所述防空导弹总体布局系统的模块予以实现，即本领域技术人员可以将所述防空导弹总体布局系统理解为所述防空导弹的目标拦截方法的优选实施方式。

本发明还提供一种防空导弹的目标拦截方法，包括：

步骤一：拦截目标时，地面装备根据目标参数(目标距离、目标速度、目标类型等)，判断目标重要等级以及拦截难易程度，根据判断结果从6种状态的导弹中选择实施拦截的导弹类型。

步骤二：导弹发射后，在助推发动机工作段进行导弹初制导，由主级舵机舱完成导弹稳定回路控制，实现导弹姿态稳定飞行；

步骤三：当助推级发动机工作完毕后，助推级与主级分离。导弹主级安装目标特性增强设备，帮助地面装备在导弹助推级分离后，快速搜索、跟踪到导弹主级。

步骤四：弹载数据链将导弹主级各项数据(姿态、位置、速度及卫星时间等)发送至地面装备，地面装备将接收到的导弹主级数据与地面装备搜索、跟踪到的导弹主级数据进行比对，如果地面装备判定数据一致，地面装备向导弹发送地面指令接通命令；

步骤五：地面装备在考虑通信延迟的前提下，完成弹目相对关系数据解算，并将解算好的弹目相对关系发送给导弹主级。具体解算过程如下：地面装备根据导弹主级与地面装备之间的实时传输数据包含的卫星时间，计算地面装备发送给导弹主级数据的延时△t；地面装备结合目标当前的飞行参数，外推△t后的目标位置、目标速度；地面装备结合导弹当前的飞行参数，运行弹道仿真程序，计算△t后的导弹位置、导弹速度；地面装备将△t后的弹目相对关系(弹目相对位置、弹目相对速度等)发送给导弹主级；

步骤六：导弹主级接收到地面指令接通命令后，接收地面装备发送的弹目相对关系数据；导弹主级利用接收到的弹目相对关系，形成制导指令，向目标飞行；无导引头的导弹主级全程利用指令制导方式进行制导；有导引头的导弹主级在导引头截获目标前，利用指令制导方式进行制导；

步骤七：有导引头的导弹主级在导引头截获目标后，利用导引头截获的目标信息进行导引头末制导；

步骤八：当目标进入导弹主级引信工作距离后，导弹主级引爆战斗部，击落目标。

综上所述，本发明提出一种防空导弹总体布局系统及其拦截方法，拦截目标时，地面装备根据空情态势，通过合理选择实施拦截的导弹类型，实现降低拦截成本。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种防空导弹总体布局系统，其特征在于，包括：导弹主级部件和导弹助推级部件；

所述导弹主级部件包括：头罩、战斗部舱、舵机舱；所述导弹助推级部件包括：级间舱、助推发动机；

所述头罩内安装导引头或目标特性增强设备，形成2种导弹主级部件类型，有导引头型和无导引头型；

所述助推发动机有远距、中距、近距3种类型；

其中，根据导弹主级部件和导弹助推级部件的配置组合，能够形成6种类型的导弹。

2.根据权利要求1所述的防空导弹总体布局系统，其特征在于，包括：

所述头罩内还安装了弹载数据链、惯测设备、信息数据处理模块；

其中，当主级部件有导引头时，信息处理控制模块与导引头、弹载数据链、惯测设备连接；当主级部件无导引头时，信息处理控制模块与弹载数据链、惯测设备连接；

所述战斗部舱内安装了引信、战斗部；根据实际需要，选择是否在所述战斗部舱安装边条翼；

舵机舱内安装舵机和目标特性增强设备。

3.根据权利要求2所述的防空导弹总体布局系统，其特征在于，包括：

所述弹载数据链负责发送和接收数据，将导弹主级部件的数据发送至地面装备，数据包括姿态、位置、速度及卫星时间数据；接收地面装备发送的弹目相对关系数据，包括弹目相对位置、弹目相对速度数据。

4.根据权利要求1所述的防空导弹总体布局系统，其特征在于，包括：

所述级间舱内安装级间分离装置、切割锁组件、分离弹簧；

级间舱用于在收到所述信息处理控制模块发送级间分离的信号后，令级间分离装置点火，切割锁组件产生高温高压燃气流，切断级间舱舱体，助推级部件在气动阻力和分离弹簧的作用下与主级部件分离。

5.根据权利要求1所述的防空导弹总体布局系统，其特征在于，包括：

所述助推发动机设置于助推级部件后部，采用单级固体发动机。

6.一种应用权利要求1所述的防空导弹总体布局系统的目标拦截方法，其特征在于，包括：

步骤S1：地面装备进行准备工作，根据接收的目标参数，选择拦截方案并发出导弹发射信号；

步骤S2：导弹飞行过程中，助推级部件与主级部件分离，当地面设备接收和追踪到的导弹主级部件数据一致时，向导弹主级部件发送地面接通指令；

步骤S3：地面装备根据导弹主级部件传输的数据，进行解算，并将解算后的弹目相对关系发送给导弹主级部件；

步骤S4：导弹主级部件接收地面接通指令和弹目相对关系后，按照制导命令，向目标飞行，直到目标进入预设距离，导弹主级部件引爆战斗部，完成击落任务。

7.根据权利要求6所述的防空导弹总体布局方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S1.1：拦截目标时，地面装备根据目标参数，在发射箱内选择实施拦截的导弹类型；所述目标参数包括目标距离、目标速度、目标类型；

步骤S1.3：根据选择的导弹类型，确定导弹主级部件制导方式：

无导引头制导方式为：初制导+指令制导；有导引头制导方式为：初制导+指令制导+导引头末制导；

步骤S1.3：选型完成后，地面装备发出导弹发射信号。

8.根据权利要求6所述的防空导弹总体布局方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

步骤S2.1：导弹发射后，在助推发动机工作段进行导弹初制导，由舵机舱完成导弹稳定回路控制，使导弹稳定飞行；

步骤S2.2：当助推发动机工作完毕，助推级部件与主级部件分离后，地面装备通过导弹主级的目标特性增强设备，实时追踪导弹主级部件；

步骤S2.3：弹载数据链将导弹主级部件的数据发送至地面装备，地面装备将接收到的导弹主级部件数据与地面装备追踪到的导弹主级部件数据进行比对，当地面装备判定数据一致时，地面装备向导弹主级部件发送地面接通命令。

9.根据权利要求6所述的防空导弹目标拦截方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

步骤S3.1：地面装备根据导弹主级部件与地面装备之间的实时传输数据所包含的卫星时间，计算地面装备发送给导弹主级部件数据的延时△t；

步骤S3.2：地面装备结合目标当前的飞行参数，推算△t后的目标位置、目标速度；

步骤S3.3：地面装备通过运行弹道仿真程序，结合导弹当前的飞行参数，计算△t后的导弹位置、导弹速度；

步骤S3.4：地面装备将解算△t后的目标位置、目标速度、导弹位置、导弹速度，整合成弹目相对关系，发送给导弹主级部件；

所述相对关系包括弹目相对位置、弹目相对速度。

10.根据权利要求6所述的防空导弹总体布局方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

步骤S4.1：导弹主级部件接收到地面接通命令后，再接收地面装备发送的弹目相对关系数据；导弹主级部件利用接收到的弹目相对关系，按照制导指令，向目标飞行；其中，无导引头的导弹主级部件全程利用指令制导方式进行制导；有导引头的导弹主级部件在导引头截获目标前，利用指令制导方式进行制导；

步骤S4.2：有导引头的导弹主级部件在导引头截获目标后，利用导引头截获的目标信息进行导引头末制导；

步骤S4.3：当目标进入导弹主级部件引信工作距离后，导弹主级部件引爆战斗部，击落目标。