光纖制導導彈(fibre optic guidance 導彈;縮寫:FOGM)是一種利用光導纖維傳輸制導信息的戰術導彈,主要用于打坦克和低空飛行的直升機。
光纖制導導彈發展于70年代中后期,80年代初美國開始進行演示試驗,1985年美國陸軍首先將光纖制導導彈(FOG-M)列入前沿區域的防空系統(FAADS)計劃,采用非瞄準線FOG-M來對付武裝直升機和坦克。與此同時,法、德、英、意、以色列、巴西、西班牙和日本等國也競相發展光纖制導導彈(FOG-M),其中美國休斯飛機公司和波音公司于1988年聯合研制的FOG-M被陸軍導彈司令部選用后開始進入全面工程研制階段,而后因研制費用太高,美陸軍于1991年1月決定撤銷FOG-M項目。隨后日本的96式,西班牙的麥卡姆和以色列的NT-S斯派克、中國的紅箭-10、塞爾維亞的ALAS-C光纖制導反坦克導彈等也進入服役。
光纖制導導彈的獨特優點,包括保密性強、隱蔽性好、制導精度高、信息傳輸容量大,抗電磁、核輻射和化學反應的干擾以及成本低、體積小、重量輕等,是廣泛用于對付武裝直升機和坦克的一種制導技術和制導體制。
歷史沿革
概述
光纖制導導彈(FOGM)的概念提出于1972年,當時美國以光纖替代金屬導線進行了FOGM與超視距作戰的概念展示。與此同時,法、德、英、意、以色列、巴西、西班牙和日本等國也競相發展光纖制導導彈(FOG-M)。
而真正對FOGM項目進行開發是在1989~1991年,期間美國陸軍的FOGM項目主要用于反坦克和反武裝直升飛機,共進行了40次以上的點火試驗,后因研制費用太高而于1991年取消項目。
國外研制的光纖制導導彈主要有美國的增強型光纖制導導彈EFOG-M,德、法、意三國聯合研制的獨眼巨人Polyphem,日本的96式,西班牙的麥卡姆和以色列的NT-S斯派克等。其中射程在10km以內的近程導彈如96式,麥卡姆和NT-S斯派克已裝備部隊使用。而射程在10km以上的遠程導彈如EFOG-M和獨眼巨人已經進行了20年的研制發展,截至2006年該項目既沒有明確宣布取消,也沒有進行大批量生產和列裝的新計劃和撥款,實際上處于停頓和無人過問的“名存實亡”狀態。中國經過對光纖圖像制導導彈多年研究,在技術方面也已經比較成熟。
美國 EFOG-M
光纖制導導彈發展于70年代中后期,80年代初美國開始進行演示試驗,1980年秋天美陸軍導彈局研究發展工程中心主任向陸軍推薦光纖制導導彈FOG-M,1984年4月美陸軍導彈司令部首次進行了利用陶導彈的構件制成的FOG-M 導彈的飛行試驗。
1985年美國陸軍首先將光纖制導導彈(FOG-M)列入前沿區域的防空系統(FAADS)計劃,采用非瞄準線FOG-M來對付武裝直升機和坦克。1986年12月美國防部指出,FOG-M導彈有可能是前方地域防空系統的非視線防空武器系統的唯一備選系統,1987年11月,美陸軍向工業界發布研制FOG-M導彈的征求意見書。美國休斯飛機公司和波音公司于1988年聯合研制的FOG-M被陸軍導彈司令部選用后開始進入全面工程研制階段。1989年~1990年兩年內美陸軍每年用于FOG-M的開發經費都在1億美元左右,進行了40次以上的點火試驗后,因研制費用太高,美陸軍于1991年1月決定撤銷FOG-M項目。
美陸軍1987年投資約6000萬美元,1988年投資5850萬美元,1989年為9650萬美元,1990年為1.394億美元,用于研制光纖制導導彈(FOG-M)。
1991年7月美陸軍決定恢復FOG-M項目的研制,并對其進行重新調整,調整后的項目稱為“增強型光纖制導導彈”(EFOG-M);1992年9月美陸軍分別與波音公司休斯公司和西屋-洛克韋爾聯合公司簽訂了4項為期8個月的技術論證合同;1994年底雷錫恩公司被選為EFOG-M項目的主承包商,并于1995年5月簽訂為期51個月的演示驗證合同;1998年~1999年EFOG-M進行了幾次成功的制導飛行試驗,2000年美國陸軍開始對EFOG-M進行為期2年的擴大用戶鑒定(EUE),試驗用于鑒定1個EFOG-M 連的作戰部署能力,2002年6月EFOGM實際上已經完成了先期技術演示(ATD),但此后美國陸軍并沒有進行大批量生產的計劃。
截至2006年該項目既沒有明確宣布取消,也沒有進行大批量生產和列裝的新計劃和撥款,實際上處于停頓和無人過問的“名存實亡”狀態。
由于經費問題該導彈的演示和飛行試驗受到嚴重影響。美國國會眾議院撥款委員會決定1999財年停止向該項目撥款,關鍵技術不成熟是EFOGM發展的另一個主要原因,技術不成熟主要表現在目標識別與捕捉、射速、射程和火控等方面。眾議院撥款委員會就曾多次指出該導彈的設計原理不充分應該終止,另外美國陸軍在研制EFOG-M的過程中對該導彈應該裝備哪個兵種,具體完成什么作戰任務等作戰使用問題始終沒有一個明確的表述。
歐洲獨眼巨人
1984年德國宇航股份公司(現為EADS-LFK公司)自籌資金開始進行光纖制導導彈的可行性研究。1985年德國宇航股份公司利用改裝的瑪姆巴導彈進行飛行試驗;1987年法國航空航天公司參加該項目,并利用改裝的SS-12導彈進行發射試驗。
1988年進行了4次飛行試驗;1991年底德法兩家公司開始履行獨眼巨人項目的試驗研究合同;1994年2月意大利參加該項目,同年三國簽訂了一項初期協議共同出資開展獨眼巨人的技術演示計劃;1995年7月進行首次彈道飛行試驗,飛越距離30km;1996年利用C-22型靶機進行放線試驗,放線距離達60km,同年10月法國在巴黎舉辦的歐洲艦艇博覽會上展出了新研制的光纖制導多用途艦載導彈;1997年4月首次成功進行了16.5km無彈頭全制導發射試驗,結果命中處于樹林中的裝甲目標;1998年三國簽訂第二階段試驗研究協議,進行單項和整個系統的技術研究和飛行試驗;2000年9月在德國靶場成功地進行了設計定型的首次機載導彈發射和自毀試驗;2002年夏季在經過多次成功測試和試驗,獨眼巨人試驗項目第二階段宣告結束。
以色列
以色列拉菲爾公司的“長釘”系列導彈已裝備部隊并對外出口。長釘導彈的導引頭可選擇電視或3~5微米紅外攝像機,圖像通過光纖傳送給射手,可采用“發射后不用管”或“發射后觀察”作戰模式,后者可獲得更高的命中精度。
裝備情況
繼美國之后,日本、英國、瑞典、法國、德國及意大利等國也都在研制光纖制導導彈。典型的系統有日本的96式、中國的紅箭-10、塞爾維亞的ALAS-C導彈進入服役階。
技術特點
基本原理
光纖制導導彈(fibre-oplicguidedmissileFOGM)是融電視制導、光傳感器、計算機智能化數據處理和控制技術等為一體,利用光纖作雙向數據傳輸來實現圖像制導的一種武器。
光纖制導導彈是從不可見目標的發射點垂直向上空發射到100~200m(隨地形或障礙物高度而定后,經光纜將導彈導引頭攝取到的包括目標在內的場景圖像傳送到發射點,射手以此識別選擇和跟蹤目標,或由火控計算機自動識別跟蹤目標,對導彈發出控制指令,再經光纜傳送到導彈,控制導彈飛向目標。光纖制導導彈的組成原理分為三部分:
1、導彈發射制導系統由激光發射接收器,雙向耦合器,信號處理、指令形成和目標自動跟蹤器:目標圖像顯示器組成。激光發射接收器用于發射、接收上行信號和下行信號;雙向耦合器完成激光信號和電信號的相互轉換;信號處理、指令形成和目標自動跟蹤器用于由導彈傳送給發射點的目標信息和彈上信息,并將這些信息進行修正處理后,形成導彈運動控制和彈上探測器的轉動控制等指令信號,對目標進行自動跟蹤并控制導彈命中目標;目標圖像顯示器用于實時顯示目標的圖像和導引頭的飛行軸向。
2、導彈制導與控制系統由導引頭、萬向支架、慣性測量裝置、控制器和激光發射接收器等組成。其中導引頭是導彈探測目標的關鍵部件,一般用可見光TV攝像機、前視紅外(FUIR)成像探測系統、紅外搜索跟蹤(IST)點源探測系統、或毫米波(MMW)雷達等,用于實時獲取目標圖像;萬向支架用于控制和穩定導彈的飛行軸向;慣性測量裝置用于測量并實時提供導彈運動狀態信息;控制器是根據地面發射制導系統的指令信息,用于控制導彈的飛行狀態;激光發射接收器由向下行(地面)發送光信號的激光發射器和接收來自上行(地面)光信號的接收器以及光導纖維雙向耦合界面組成,并經光纖界面發射和接收光信號,提供電信號與激光信號之間的相互轉換。
3、光纜包括光纖卷盤和光纜兩部分,其中光纜是經光纖卷盤連接導彈和地面發射制導系統之間的光導纖維,一條光纜通過兩個波分復用通道可以同時發送上行和下行的光信號;光纖卷盤主要用于釋放信息傳輸和指令制導的光纜。
關鍵技術
高強度制導光纖
光纖制導導彈用光纜要求全長任何部位的抗拉強度大于246kg/mm2,光纖承受的壓強為1.39GPa且無任何裂紋。
光纖的纏繞與釋放
光纜通常纏繞在專用卷盤上,在導彈制導過程中順利地釋放,以滿足導彈飛行速度要求。光纜在制造過程中是大批連續生產和繞制,隨著生產技術的發展,一盤光纜在高溫條件下用卷盤繞制的時間可以從20h縮減至3h;而卷盤在光纖制導導彈過程中釋放光纜的溫度是隨導彈的作戰環境溫度變化的,通常大大低于用卷盤繞制光纜的溫度。如何解決光纜在高溫密繞過程中保持各條光纜的間隔和各層光纜之間的粘合力,以滿足光纖制導導彈釋放光纜的速度要求,是一項有待解決的關鍵技術。據報道,美國休斯飛機公司提出解決這一問題的關鍵技術其一是采用一種工作溫度極寬且不影響光纜釋放的新型單模光纖,其二是分別在導彈和發射制導裝置上各裝一盤光纜釋放,以避免光纜拉得過緊,并減輕導彈的負載。這一方案美國在夏威夷群島的海軍海洋系統中心用BGM-34作為靶機的光纖制導導彈試驗中已得到了驗證。另外,德、法聯合研制的光纖導彈獨眼巨人演示中,為了利于光纜從彈尾卷盤釋放,導彈采用側向排氣的火箭發動機,從而避免了發動機的氣流損傷光纜,保證了光纖制導導彈的正常作戰。
雙向通信傳輸技術
光纖制導導彈有兩個相反方向的信號傳輸:下行通信數據鏈和上行通信數據鏈。下行通信數據鏈將彈上的視頻信號傳輸到地面發射臺,上行通信數據鏈將指令信號傳輸到彈上。為解決傳輸“串音”問題,目前主要采用了波分復用技術和時分復用技術。
光源器件和光檢測器件
光纖制導導彈使用的光源是激光器和發光二極管。這些光源必須滿足如下條件:①光譜特性要與WDM耦合器的傳輸性兼容;②要有足夠的輸出功率和帶寬;③接通后能迅速穩定;④要有必要的功率,光譜和模式穩定性;⑤可靠性高、存放時間長;⑥要有足夠的強度,能夠經受運輸和發射期間的沖擊和振動。
典型武器
紅箭-10(AFT-10 )
紅箭-10多用途導彈系統在2011年定型,2012年正式裝備部隊,在2014年舉行的“和平使命”上合組織聯合軍演上首次亮相。紅箭-10發射的導彈為光纖制導導彈,對外不產生電磁輻射,具有很強的隱蔽性和抗干擾能力,而且光纖信息傳輸速度快,發射后可實現實時視頻監控,一旦出現假目標或高價值目標,控制人員可以隨時調整導彈的飛行方向。最大射程達到10公里。
日本 96式
1996年5月29日本防衛廳正式批準陸上自衛隊新的重型反艦/反坦克導彈( XATM-4)項目并將其稱為96式多用途導彈系統(MPMS)。該導彈是現行79式反艦/反坦克導彈(重MAT)的改型,兩年前就著手開發,1995年前已完成技術/作戰適用性試驗,確認其能滿足設計性能,因此決定使其成為制式武器。列入1996年預算中的首次采購兩套導彈系統(約58億日元)用于訓練,已通過審核。1997年開始正式裝備部隊。
96式多用途導彈系統,采用光纖制導,射程相比79式提高兩倍多,在山后等隱蔽處發射導彈后,彈上紅外傳感器產生的圖像經光纖傳輸到地面站,再計算出制導參數對導彈進行指令制導。96式多用途導彈系統為車載式,具有機動性好生存能力高、射程遠、可超視距發射的能力,戰斗部為可攻擊主戰坦克和小型登陸艇的通用戰斗部。
塞爾維亞 ALAS-C
2013年2月18日,塞爾維亞與阿聯酋簽訂了ALAS-C(海防型先進輕型攻擊系統)導彈系統聯合研發協議。按照計劃,該導彈將在一年內進行試射,試射中導彈將配備電視導引頭,之后的六個月內將再完成武器系統的集成。為了應對新的作戰任務,塞爾維亞設計者對2010年試射的ALAS導彈的結構進行了改進。新的ALAS-C型導彈實際上是安裝了渦輪噴氣發動機的加長型LORANA導彈,其彈體下方增加了一個小型的固體火箭助推器,以保證渦噴發動機正常工作。
ALAS-C導彈是一種先進遠程非瞄準線攻擊系統,其主要用于在瀕海作戰中對付小型充氣艇和高速艇,反應時間小于一分鐘,而且具有高度機動能力。導彈采用模塊化設計,并使用通過雙路光纖數據鏈提供“人在回路中”電視自尋的的制導系統。ALAS-C導彈由導引頭、控制子系統、戰斗部、動力裝置和通信子系統組成,可以根據需要更換導引頭和戰斗部。在飛行初始段,ALAS-C導彈沿發射前輸入到彈道計算機中、根據任務和目標數據預先規劃的彈道飛行。在飛行末段,由頭部的雙軸陀螺穩定的電視或紅外攝像機通過雙路光纖數據鏈將圖像傳到射手的顯示器上。這種攝像機角度調整范圍為水平方向正負35°,俯仰方向正負10度,能夠探測到8千米外的目標,在能見度很低的環境下也能探測到3千米處的目標。射手在獲得可用圖像后,通過操縱桿控制導彈或導彈導引頭鎖定目標,實現自動尋的。
參考資料 >
我國紅箭-10反坦克導彈射程達10公里 隱蔽性很強.新華網.2024-06-01
9·3閱兵觀禮指南:東風21D等新型武器將震撼亮相.中國新聞網.2024-03-19