光纤制导导弹(fibre optic guidance
导弹;缩写:FOGM)是一种利用
光导纤维传输制导信息的
战术导弹,主要用于打坦克和低空飞行的直升机。
光纤制导导弹发展于70年代中后期,80年代初
美国开始进行演示试验,1985年美国陆军首先将光纤制导导弹(FOG-M)列入前沿区域的防空系统(FAADS)计划,采用非瞄准线FOG-M来对付
武装直升机和坦克。与此同时,法、德、英、意、
以色列、巴西、
西班牙和
日本等国也竞相发展光纤制导导弹(FOG-M),其中美国
休斯飞机公司和
波音公司于1988年联合研制的FOG-M被陆军导弹司令部选用后开始进入全面工程研制阶段,而后因研制费用太高,美陆军于1991年1月决定撤销FOG-M项目。随后日本的96式,西班牙的麦卡姆和以色列的NT-S斯派克、中国的红箭-10、塞尔维亚的ALAS-C光纤制导反坦克导弹等也进入服役。
光纤制导导弹的独特优点,包括保密性强、隐蔽性好、制导精度高、信息传输容量大,抗电磁、核辐射和化学反应的干扰以及成本低、体积小、重量轻等,是广泛用于对付武装直升机和坦克的一种制导技术和制
导体制。
历史沿革
概述
光纤制导导弹(FOGM)的概念提出于1972年,当时
美国以光纤替代金属导线进行了FOGM与超视距作战的概念展示。与此同时,法、德、英、意、以色列、巴西、
西班牙和
日本等国也竞相发展光纤制导导弹(FOG-M)。
而真正对FOGM项目进行开发是在1989~1991年,期间美国陆军的FOGM项目主要用于反坦克和反武装直升飞机,共进行了40次以上的点火试验,后因研制费用太高而于1991年取消项目。
国外研制的光纤制导导弹主要有美国的增强型光纤制导导弹EFOG-M,德、法、意三国联合研制的独眼巨人Polyphem,日本的96式,西班牙的麦卡姆和以色列的NT-S斯派克等。其中射程在10km以内的近程导弹如96式,麦卡姆和NT-S斯派克已装备部队使用。而射程在10km以上的远程导弹如EFOG-M和独眼巨人已经进行了20年的研制发展,截至2006年该项目既没有明确宣布取消,也没有进行大批量生产和列装的新计划和拨款,实际上处于停顿和无人过问的“名存实亡”状态。中国经过对光纤图像制导导弹多年研究,在技术方面也已经比较成熟。
美国 EFOG-M
光纤制导导弹发展于70年代中后期,80年代初
美国开始进行演示试验,1980年秋天美陆军导弹局研究发展工程中心主任向陆军推荐光纤制导导弹FOG-M,1984年4月美陆军导弹司令部首次进行了利用陶导弹的构件制成的FOG-M 导弹的飞行试验。
1985年美国陆军首先将光纤制导导弹(FOG-M)列入前沿区域的防空系统(FAADS)计划,采用非瞄准线FOG-M来对付
武装直升机和坦克。1986年12月美国防部指出,FOG-M导弹有可能是前方地域防空系统的非视线防空武器系统的唯一备选系统,1987年11月,美陆军向工业界发布研制FOG-M导弹的征求意见书。美国
休斯飞机公司和
波音公司于1988年联合研制的FOG-M被陆军导弹司令部选用后开始进入全面工程研制阶段。1989年~1990年两年内美陆军每年用于FOG-M的开发经费都在1亿美元左右,进行了40次以上的点火试验后,因研制费用太高,美陆军于1991年1月决定撤销FOG-M项目。
美陆军1987年投资约6000万美元,1988年投资5850万美元,1989年为9650万美元,1990年为1.394亿美元,用于研制光纤制导导弹(FOG-M)。
1991年7月美陆军决定恢复FOG-M项目的研制,并对其进行重新调整,调整后的项目称为“增强型光纤制导导弹”(EFOG-M);1992年9月美陆军分别与波音公司休斯公司和西屋-洛克韦尔联合公司签订了4项为期8个月的技术论证合同;1994年底雷锡恩公司被选为EFOG-M项目的主承包商,并于1995年5月签订为期51个月的演示验证合同;1998年~1999年EFOG-M进行了几次成功的制导飞行试验,2000年美国陆军开始对EFOG-M进行为期2年的扩大用户鉴定(EUE),试验用于鉴定1个EFOG-M 连的作战部署能力,2002年6月EFOGM实际上已经完成了先期技术演示(ATD),但此后美国陆军并没有进行大批量生产的计划。
截至2006年该项目既没有明确宣布取消,也没有进行大批量生产和列装的新计划和拨款,实际上处于停顿和无人过问的“名存实亡”状态。
由于经费问题该导弹的演示和飞行试验受到严重影响。美国国会众议院拨款委员会决定1999财年停止向该项目拨款,关键技术不成熟是EFOGM发展的另一个主要原因,技术不成熟主要表现在目标识别与捕捉、射速、射程和火控等方面。众议院拨款委员会就曾多次指出该导弹的设计原理不充分应该终止,另外美国陆军在研制EFOG-M的过程中对该导弹应该装备哪个兵种,具体完成什么作战任务等作战使用问题始终没有一个明确的表述。
欧洲独眼巨人
1984年德国宇航股份公司(现为EADS-LFK公司)自筹资金开始进行光纤制导导弹的可行性研究。1985年德国宇航股份公司利用改装的玛姆巴导弹进行飞行试验;1987年法国航空航天公司参加该项目,并利用改装的SS-12导弹进行发射试验。
1988年进行了4次飞行试验;1991年底德法两家公司开始履行独眼巨人项目的试验研究合同;1994年2月意大利参加该项目,同年三国签订了一项初期协议共同出资开展独眼巨人的技术演示计划;1995年7月进行首次弹道飞行试验,飞越距离30km;1996年利用C-22型靶机进行放线试验,放线距离达60km,同年10月法国在巴黎举办的欧洲舰艇博览会上展出了新研制的光纤制导多用途舰载导弹;1997年4月首次成功进行了16.5km无弹头全制导发射试验,结果命中处于树林中的装甲目标;1998年三国签订第二阶段试验研究协议,进行单项和整个系统的技术研究和飞行试验;2000年9月在德国靶场成功地进行了设计定型的首次机载导弹发射和自毁试验;2002年夏季在经过多次成功测试和试验,独眼巨人试验项目第二阶段宣告结束。
以色列
以色列拉菲尔公司的“长钉”系列导弹已装备部队并对外出口。长钉导弹的导引头可选择电视或3~5微米红外摄像机,图像通过光纤传送给射手,可采用“发射后不用管”或“发射后观察”作战模式,后者可获得更高的命中精度。
装备情况
继
美国之后,
日本、
英国、
瑞典、
法国、
德国及
意大利等国也都在研制光纤制导导弹。典型的系统有日本的96式、中国的红箭-10、塞尔维亚的ALAS-C导弹进入服役阶。
技术特点
基本原理
光纤制导导弹(fibre-oplicguidedmissileFOGM)是融电视制导、光
传感器、
计算机智能化数据处理和控制技术等为一体,利用光纤作双向数据传输来实现图像制导的一种武器。
光纤制导
导弹是从不可见目标的发射点垂直向上空发射到100~200m(随地形或障碍物高度而定后,经光缆将导弹导引头摄取到的包括目标在内的场景图像传送到发射点,射手以此识别选择和跟踪目标,或由火控计算机自动识别跟踪目标,对导弹发出控制指令,再经光缆传送到导弹,控制导弹飞向目标。光纤制导导弹的组成原理分为三部分:
1、导弹发射制导系统由激光发射接收器,双向耦合器,
信号处理、指令形成和目标自动跟踪器:目标图像显示器组成。激光发射接收器用于发射、接收上行信号和下行信号;双向耦合器完成激光信号和电信号的相互转换;信号处理、指令形成和目标自动跟踪器用于由
导弹传送给发射点的目标信息和弹上信息,并将这些信息进行修正处理后,形成导弹运动控制和弹上探测器的转动控制等指令信号,对目标进行自动跟踪并控制导弹命中目标;目标图像显示器用于实时显示目标的图像和导引头的飞行轴向。
2、导弹制导与控制系统由导引头、万向支架、
惯性测量装置、控制器和激光发射接收器等组成。其中导引头是导弹探测目标的关键部件,一般用
可见光TV摄像机、前视红外(FUIR)成像探测系统、红外搜索跟踪(IST)点源探测系统、或毫米波(MMW)雷达等,用于实时获取目标图像;万向支架用于控制和稳定
导弹的飞行轴向;惯性测量装置用于测量并实时提供导弹运动状态信息;控制器是根据地面发射制导系统的指令信息,用于控制导弹的飞行状态;激光发射接收器由向下行(地面)发送光信号的激光发射器和接收来自上行(地面)光信号的接收器以及光导纤维双向耦合界面组成,并经光纤界面发射和接收光信号,提供电信号与激光信号之间的相互转换。
3、光缆包括光纤卷盘和光缆两部分,其中光缆是经光纤卷盘连接导弹和地面发射制导系统之间的光导纤维,一条光缆通过两个波分复用通道可以同时发送上行和下行的光信号;光纤卷盘主要用于释放信息传输和指令制导的光缆。
关键技术
高强度制导光纤
光纤制导导弹用光缆要求全长任何部位的抗拉强度大于246kg/mm²,光纤承受的
压强为1.39GPa且无任何裂纹。
光纤的缠绕与释放
光缆通常缠绕在专用卷盘上,在导弹制导过程中顺利地释放,以满足导弹飞行速度要求。光缆在制造过程中是大批连续生产和绕制,随着生产技术的发展,一盘光缆在高温条件下用卷盘绕制的时间可以从20h缩减至3h;而卷盘在光纤制导
导弹过程中释放光缆的温度是随导弹的作战环境温度变化的,通常大大低于用卷盘绕制光缆的温度。如何解决光缆在高温密绕过程中保持各条光缆的间隔和各层光缆之间的粘合力,以满足光纤制导导弹释放光缆的速度要求,是一项有待解决的关键技术。据报道,美国
休斯飞机公司提出解决这一问题的关键技术其一是采用一种工作温度极宽且不影响光缆释放的新型单模光纤,其二是分别在导弹和发射制导装置上各装一盘光缆释放,以避免光缆拉得过紧,并减轻导弹的负载。这一方案
美国在
夏威夷群岛的海军海洋系统中心用BGM-34作为靶机的光纤制导导弹试验中已得到了验证。另外,德、法联合研制的光纤
导弹独眼巨人演示中,为了利于光缆从弹尾卷盘释放,导弹采用侧向排气的火箭
发动机,从而避免了发动机的气流损伤光缆,保证了光纤制导导弹的正常作战。
双向通信传输技术
光纤制导导弹有两个相反方向的信号传输:下行通信数据链和上行通信数据链。下行通信数据链将弹上的视频信号传输到地面发射台,上行通信数据链将指令信号传输到弹上。为解决传输“串音”问题,目前主要采用了波分复用技术和时分复用技术。
光源器件和光检测器件
光纤制导导弹使用的光源是激光器和
发光二极管。这些光源必须满足如下条件:①光谱特性要与WDM耦合器的传输性兼容;②要有足够的输出功率和带宽;③接通后能迅速稳定;④要有必要的功率,光谱和模式稳定性;⑤可靠性高、存放时间长;⑥要有足够的强度,能够经受运输和发射期间的冲击和振动。
典型武器
红箭-10(AFT-10 )
红箭-10多用途导弹系统在2011年定型,2012年正式装备部队,在2014年举行的“和平使命”上合组织联合军演上首次亮相。红箭-10发射的
导弹为
光纤制导导弹,对外不产生
电磁辐射,具有很强的隐蔽性和抗干扰能力,而且光纤信息传输速度快,发射后可实现实时视频监控,一旦出现假目标或高价值目标,控制人员可以随时调整导弹的飞行方向。最大射程达到10公里。
日本 96式
1996年5月29日本防卫厅正式批准陆上自卫队新的重型反舰/反坦克导弹( XATM-4)项目并将其称为96式多用途导弹系统(MPMS)。该导弹是现行79式反舰/反坦克导弹(重MAT)的改型,两年前就着手开发,1995年前已完成技术/作战适用性试验,确认其能满足设计性能,因此决定使其成为制式武器。列入1996年预算中的首次采购两套导弹系统(约58亿日元)用于训练,已通过审核。1997年开始正式装备部队。
96式多用途导弹系统,采用光纤制导,射程相比79式提高两倍多,在山后等隐蔽处发射导弹后,弹上红外传感器产生的图像经光纤传输到地面站,再计算出制导参数对导弹进行指令制导。96式多用途导弹系统为车载式,具有机动性好生存能力高、射程远、可超视距发射的能力,战斗部为可攻击主战坦克和小型登陆艇的通用战斗部。
塞尔维亚 ALAS-C
2013年2月18日,塞尔维亚与阿联酋签订了ALAS-C(海防型先进轻型攻击系统)导弹系统联合研发协议。按照计划,该导弹将在一年内进行试射,试射中导弹将配备电视导引头,之后的六个月内将再完成武器系统的集成。为了应对新的作战任务,塞尔维亚设计者对2010年试射的ALAS导弹的结构进行了改进。新的ALAS-C型导弹实际上是安装了涡轮喷气发动机的加长型LORANA导弹,其弹体下方增加了一个小型的固体火箭助推器,以保证涡喷发动机正常工作。
ALAS-C导弹是一种先进远程非瞄准线攻击系统,其主要用于在濒海作战中对付小型充气艇和高速艇,反应时间小于一分钟,而且具有高度机动能力。导弹采用模块化设计,并使用通过双路光纤数据链提供“人在回路中”电视自寻的的制导系统。ALAS-C导弹由导引头、控制子系统、战斗部、动力装置和通信子系统组成,可以根据需要更换导引头和战斗部。在飞行初始段,ALAS-C导弹沿发射前输入到弹道计算机中、根据任务和目标数据预先规划的弹道飞行。在飞行末段,由头部的双轴陀螺稳定的电视或红外摄像机通过双路光纤数据链将图像传到射手的显示器上。这种摄像机角度调整范围为水平方向正负35°,俯仰方向正负10度,能够探测到8千米外的目标,在能见度很低的环境下也能探测到3千米处的目标。射手在获得可用图像后,通过操纵杆控制导弹或导弹导引头锁定目标,实现自动寻的。