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V1/2导弹的制导原理

 皖林 2012-06-29

V1/2导弹的制导原理

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2008-07-16 00:22

V1导弹的制导系统严格来说与V2没太大区别都是惯性制导制导组件是分别是陀螺方位仪组件(用于测量导弹的飞行方向并使导弹保持航向),空速计组件(用于测量控制导弹的飞行速度),机械计时器组件(用于测量导弹的飞行距离),高度计组件(用于测量控制导弹的飞行高度),油路切断器组件(用于切断导弹发动机的供油使导弹失去动力落地)。

导弹发射前首先进行场地测量测量出发射场地的地图坐标并根据发射场地与目标区域的位置对照得出导弹发射后的飞行方向与飞行距离当导弹起飞后即在陀螺方位仪组件的控制下按预定方向飞行并在空速计组件的控制下保持航速在高度计组件的控制下保持飞行高度由机械计时器组件控制导弹飞行时间当飞行到规定时间后也就大致到达了目标距离机械计时器就控制油路切断器组件切断导弹的供油线路导弹失去动力就掉下去了。

V2导弹的制导组件则是陀螺姿态仪加速度计定时器燃料供应切断器发射时也要先测量发射场地然后得出目标距离发射场的距离以及导弹飞行方位不过导弹是垂直发射并且是在4万米高度上转向目标方向因此要用比较复杂的陀螺姿态仪测量导弹的立体飞行姿态靠加速计掌握导弹的适时运动速度这样就得到了导弹的立体运动数据可控制导弹在规定高度转向目标方向

而在导弹发射前地面先行计算出导弹完成转向后飞抵目标所需的速度但由于当时导弹发动机落后计算弹道的设备落后不可能迅速计算出导弹转向后的准确需求速度以及弹道因此需要导弹发动机继续工作一直推动导弹抵达接近目标的距离只计算出导弹关机位置即可所以用机械计时器即可当到了规定时间如果导弹燃料还未耗尽计时器就控制燃料供应切断器终止导弹发动机的工作如果计时器与加速计的数据配合显示导弹已经飞行到目标上空,并且导弹速度依然还很大,那么导弹的陀螺系统就会控制导弹翼面让导弹俯冲落下反之则锁住翼面使导弹继续按惯性飞行。

至于现代弹道导弹由于计算机的进步在导弹发射前就先计算出一条可命中目标的弹道当导弹的飞行立体航路以及速度与事先规划的弹道吻合时就立即关闭发动机使导弹沿预先计算好的弹道惯性飞行最终落入目标区在导弹进入预定弹道并达到预定速度后发动机就可以与弹头分离不必一直推动导弹前进了,因此射程大大增加。现代弹道导弹的制导组件实际与V1/2也没多大区别只是测量与控制精度更高弹道计算也更准确而已1960年代普通水平的洲际导弹就可以把关机精度控制在百万分之一秒内使入轨精度达到分米级(进入预设弹道的精度),这当然是靠二战时期的机械计时控制是达不到的不过尽管入轨精度达到分米级洲际弹头的实际命中半径仍达到5-7公里左右可想而知为什么二战时期V1/2射击距离区区300公里远的大城市都有大量导弹未能命中了。

实际上惯导导弹的惯导系统并不比早就在飞机上使用的自动驾驶仪有什么明显的进步二战时期一条直航鱼雷都有这套惯导系统只是没有发动机关机系统而已而没有发动机关机系统的惯导系统被称做简易惯导系统目前世界上射程超过40公里的火箭通常都有简易惯导系统装有简易惯导系统的远程火箭并不被称做弹道导弹或惯导导弹而被称做无控火箭或自由飞行火箭而这无控火箭的简易惯导系统,实际也不比弹道导弹上带关机系统的惯导系统便宜到哪去但精度却差的远,对40公里外同样射程上的目标如果用无控火箭去对付,达到同样的毁伤效果,实际花费比使用弹道导弹还昂贵的多。所以老美现在的火箭炮不追求超过40公里的射程免得需要装简易惯导系统大幅度提高火箭弹的成本而是着重提高发射车的瞄准控制系统精度以及提高火箭弹的飞行稳定度。

武器的投射精度与毁伤效率是成正比的,而火箭是精度最糟糕的一种武器,这是由于火箭也好弹丸也好,他的加工无论无何也做不到外型尺寸的绝对精确,比如壁厚,圆度,都存在加工误差,因此在空气中飞行时不可避免的会发生弹道偏移,炮弹可以通过来复线的作用进行高速旋转,有效克服外型误差带来的精度下降,而火箭则无法依靠来复线获取足够的旋转速度,因为火箭的初速度都是不大的,而通过尾翼的作用控制旋转同样转速不大,而用尾翼稳定同样无法达到炮弹的稳定程度,而且突出的尾翼本身也不可能加工完全精确对称,至于用安装偏转火箭发动机的方法仍不可能达到炮弹的稳定程度,而且火箭比炮弹长的多,里面的药柱燃烧不可能绝对均匀,药柱的加工各部位密度同样不可能绝对无误差,即使是液体火箭,火箭的燃烧喷射,喷嘴位置也不可能绝对精确,所以火箭的精度是糟糕的,这就是为什么到了一定射程后,其精度将无法被接受,以致一定要用制导系统来控制的原因。

在军事毁伤效果上,远程火箭与弹道导弹实际都是很低的,具体效能通过简单计算就可以得到,对于大型硬目标,例如工厂厂房,桥梁,特定建筑物等等,如果想要1发命中原则上需要命中半径为3-5米的弹药才能做到,美国在越战后期使用命中精度为5米的激光制导炸弹轰炸北越大型桥梁,炸毁1桥需要4架飞机投弹4-16枚,而海湾战争时激光制导炸弹轰炸大型桥梁1架飞机投射1发即可命中,这是因为这时的激光制导炸弹精度已经提高到了1-3米左右,而命中精度半径并非是指弹头一定落入半径以内,而是指一半的概率落入半径以内,另一半的散布则可达3-4倍半径,这仅是指50%数量最靠近瞄准精确点的弹头散布,对于宽度25米的大型桥梁进行轰炸,如果精度仅为5米,那么弹头瞄准桥梁正中,仍有很大可能炸弹落不到桥上,所以要投射多发才有把握至少直接命中1发。

军事上进行毁伤效果计算对于需要直接命中的目标,都称做硬目标,对工厂,大型桥梁,大型机库,跑道等大型硬目标,直接命中的精度最低是5米,超过5米很难直接命中,而且要达到同样的命中效果,弹药精度如果低了1倍就要用4倍的数量才能达到同样效果,按最低5米精度计算,假设5米精度能做到1发命中,那么命中精度为10米的弹药至少要投射4发才有可能命中1发,命中精度为20米就要投射16发,命中精度40米需要投射64发才有可能命中1发,如果命中精度是80米,那要投射256发才能命中1发,事实上这还是很乐观的计算,例如在越南战争时期,在没有使用制导炸弹以前,由于北越防空火力密集,美军飞机无法进行高精度的低空俯冲轰炸,美军轰炸机只好采用中等高度快速通过,利用计算机控制投弹,进行水平轰炸,投弹精度达到100米,结果轰炸桥梁时平均要100架次飞机投弹600发才有1发命中,这就造成了轰炸效率低下,使北越出现了N座炸不垮的大桥。二战时德国前后向伦敦发射了10000多发V1与V2导弹,其中V2导弹4000多发,V1导弹6000多发,瞄准点都是白金汉宫,结果1发都没中,因为这2种导弹的命中精度达3000米之差,连伦敦那么大的城市都没把握一定命中,脱靶到伦敦以外的都不少,按这2种导弹的精度去计算,需要天文数字的发射量才可能直接命中白金汉宫,精度320米都需要发射4096发才可能命中1发,640米则需要16384发才可能命中1发,德国只发射了区区10000多发导弹,导弹精度竟是3000米,哪里还有什么把握直接命中???所以导弹并没有对伦敦造成明显破坏,更没有命中过所瞄准的目标。

现今的技术虽然有飞速发展,但以目前弹道导弹的精度,靠常规弹头去压制摧毁硬目标,尤其是压制摧毁需要多发大威力弹头命中才有效果的大量大型硬目标,那纯粹是白日做梦,光打1条大型跑道,不直接命中个5-6发大弹头就不会有什么作用,就是用目前最高靶场精度的潘兴II去打,也要发射几百发才有效,即使使用子母弹头,假设子弹命中后有效也要发射上百发,何况战场不是靶场,哪那么好的条件获取目标绝对准确的位置数据以及航路上的重力场数据,此外无法彻底摧毁的硬目标,用不了多长时间,别人就能修复了,至于用远程自由飞行火箭或精度圆超过300米的弹道导弹去攻击,那简直是天方夜谈

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