一种顺轨拦截毁伤高超声速目标的定距引战配合方法

1.本发明涉及防空武器技术领域，具体地，涉及一种顺轨拦截毁伤高超声速目标的定距引战配合方法。


背景技术：

2.寻的制导就是弹体自己寻找、跟踪并击毁目标。当弹体上的导引头接受到从目标辐射或反射来的红外波、无线电波、光波或声波信号时，弹上的制导系统就会引导弹体沿着信号的来向追踪目标。目前国内外采用寻的制导的防空导弹，当对付超高声速目标时，由于高超声速滑翔体的再入速度大、rcs小以及再入弹头飞行过载大，以往反常规导弹类目标的侧视引信的引战配合方法已无法摧毁此类高超声速目标。最具代表性的是美国的爱国者系列导弹，“爱国者”pac-1导弹引信为传统的侧向波束定角无线电脉冲多普勒近炸体制，主要对付常规目标。“爱国者”pac-2导弹引信改进最主要的措施是在原先一组大侧向倾角的天线基础上增加了一组25
°
倾角的天线，以对付战术弹道导弹目标。但实战表明，当交会时弹目速度超过10马赫后，pac-2引战系统配合不佳，只能击中目标尾部，不能杀伤弹头。因此，在“爱国者”pac-3导弹中采用了主动式毫米波导引头与引信一体化设计的前向gif引信，这项设计的主要目的是解决对逆轨拦截高速目标的末端探测问题，但是针对高超声速目标(速度大于5马赫)，此种方法势必造成拦截器付出更大的拦截速度，导致拦截器的导引头保护罩由于激波导致温升较快，尤其是会造成红外导引头的热饱和效应。
3.因此，为更好的拦截来袭高超声速目标，需要提供一种提前在来袭武器的预测轨迹上发射拦截器，进行最优的定距启动引战配合方法，以获得高效毁伤高超声速目标的目的。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种在顺轨拦截的条件下，最优处理弹目的启动距离，从而顺轨拦截毁伤高超声速目标的定距引战配合方法。
5.为了达成上述目的，本发明提供了一种顺轨拦截毁伤高超声速目标的定距引战配合方法，所述方法包括以下步骤：
6.确定拦截器战斗部破片排布的最少圈数和每层破片的最少数目；
7.确定破片扩散至最大脱靶量需要的最小时间；
8.确定拦截弹探测器的最小启动距离；
9.确定拦截弹探测器的最大启动距离；以及
10.根据所述拦截弹探测器的最小启动距离和最大启动距离，计算出实时最优启动距离。
11.可选地，所述确定拦截器战斗部破片排布的最少圈数和每层破片的最少数目的步骤具体包括：根据毁伤准则和制导系统提供的脱靶量确定目标头部易损部位最小投影截面dt，评估毁伤目标头部的最少命中破片数目ntmin，进而确定最少的破片圈数i以及每圈的
破片数目ni，i＝[ρ/(d
t
/2)]
取整
+1，ni＝[(2π(ρ-(i-1)d
t
)/d
t
)n
tmin
]
取整
+1，其中：ni为第i层破片总数，n1为最外层破片数目，依次内推。
[0012]
可选地，所述确定破片扩散至最大脱靶量需要的最小时间的步骤具体包括：当最外圈抛撒破片扩散至预定脱靶量的平均速度确定后，根据公式：计算破片扩散至最大脱靶量需要的最小时间，其中：t
pmin
为破片扩散至最大脱靶量需要的最小时间；为最外圈抛撒破片扩散至预定脱靶量的平均速度；ρ为制导允许的最大脱靶量。
[0013]
可选地，所述确定拦截弹探测器的最小启动距离的步骤具体包括：当拦截器引战系统固有延迟时间、弹目遭遇的相对速度确定后，根据公式：r
min
＝vr(t
p min
+τ)计算拦截弹探测器的最小启动距离，其中：r
min
为拦截弹探测器的最小启动距离；vr为弹目遭遇的相对速度；τ为拦截弹引战系统固有延迟时间。
[0014]
可选地，所述确定拦截弹探测器的最大启动距离的步骤具体包括：当相邻破片层之间的破片最小抛撒平均速度确定后，根据公式：计算拦截弹探测器的最大启动距离，其中：r
max
为拦截弹探测器的最大启动距离；为相邻破片层之间的破片最小抛撒平均速度。
[0015]
可选地，所述根据所述拦截弹探测器的最小启动距离和最大启动距离，计算出实时最优启动距离的步骤具体包括：根据公式：r
zy
＝(r
max
+r
min
)/2确定拦截弹探测器的最优启动距离，其中：r
max
为拦截弹探测器的最大启动距离，r
min
为拦截弹探测器的最小启动距离。
[0016]
与现有技术相比，本发明在已知弹目多普勒频率和弹目相对距离信息的基础上，引入最外圈抛撒破片扩散至预定脱靶量的平均速度相邻破片层之间的破片最小抛撒平均速度和拦截弹引战系统固有延迟时间τ，获得引战配合所需的最小和最大启动距离，最终求取得到最优弹目启动距离信息。和简单利用前向引信的引战配合方法相比，本发明能够减小拦截弹的速度，从而不仅节省成本，而且减弱拦截弹受激波加热的影响，同时降低红外导引头的热饱和效应，能适应在弹目交会速度大于2000m/s情况下拦截毁伤高超声速目标的要求。
附图说明
[0017]
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：
[0018]
图1为本发明实施例提供的拦截弹引战配合确定弹目启动距离大小的示意图。
[0019]
图2为本发明实施例提供的拦截弹结构示意图；
[0020]
图3为本发明实施例提供的顺轨拦截毁伤高超声速目标的定距引战配合方法流程框图。
具体实施方式
[0021]
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。
[0022]
具体地，如图1所示，根据本发明实施例的拦截毁伤超高速目标引战配合方法中，引入最外圈抛撒破片扩散至预定脱靶量的平均速度相邻破片层之间的破片最小抛撒平均速度和拦截弹引战系统固有延迟时间τ，获得引战配合所需的最小和最大启动距离，最终求取最优弹目启动的距离信息。
[0023]
在图1中，o为后向拦截弹探测器天线的探测中心，不考虑探测器与战斗部之间的距离，此点也可以看作抛撒战斗部中心；vm为拦截弹速度；vt为目标速度；vr为弹目相对速度；r
min
为拦截弹探测器的最小启动距离；r
max
为拦截弹探测器的最大启动距离；r
zy
为导弹与目标的最优启动距离；为最外圈抛撒破片扩散至预定脱靶量的平均速度；为相邻破片层之间的破片最小抛撒平均速度，ρ为制导允许的最大脱靶量。
[0024]
图2为本发明实施例提供的拦截弹结构示意图，如图2所示，所述拦截弹包括拦截器头部、尾部导引头探测器、可控矢量多脉冲发动机以及助推发动机。
[0025]
图3所示为本发明实施例提供的顺轨拦截毁伤高超声速目标的定距引战配合方法流程框图，如图3所示，所述方法包括以下步骤：
[0026]
s1：确定拦截器战斗部破片排布的最少圈数和每层破片的最少数目；
[0027]
具体地，根据毁伤准则和制导系统提供的脱靶量确定目标头部易损部位最小投影截面dt，评估毁伤目标头部的最少命中破片数目ntmin，进而确定最少的破片圈数i以及每圈的破片数目ni，
[0028]
i＝[ρ/(d
t
/2)]
取整
+1
[0029][0030]
其中：ni为第i层破片总数，n1为最外层破片数目，依次内推。
[0031]
s2：确定破片扩散至最大脱靶量需要的最小时间；
[0032]
具体地，当最外圈抛撒破片扩散至预定脱靶量的平均速度确定后，根据公式：
[0033][0034]
计算破片扩散至最大脱靶量需要的最小时间，其中：t
p min
为破片扩散至最大脱靶量需要的最小时间；为最外圈抛撒破片扩散至预定脱靶量的平均速度；ρ为制导允许的最大脱靶量。
[0035]
s3：确定拦截弹探测器的最小启动距离；
[0036]
具体地，当拦截器引战系统固有延迟时间、弹目遭遇的相对速度确定后，根据公式：
[0037]rmin
＝vr(t
p min
+τ)
[0038]
计算拦截弹探测器的最小启动距离，其中：r
min
为拦截弹探测器的最小启动距离；vr为弹目遭遇的相对速度；τ为拦截弹引战系统固有延迟时间。
[0039]
s4：确定拦截弹探测器的最大启动距离；
[0040]
具体地，当相邻破片层之间的破片最小抛撒平均速度确定后，根据公式：
[0041][0042]
计算拦截弹探测器的最大启动距离，其中：r
max
为拦截弹探测器的最大启动距离；
为相邻破片层之间的破片最小抛撒平均速度。
[0043]
s5：根据所述拦截弹探测器的最小启动距离和最大启动距离，计算出实时最优启动距离。
[0044]
具体地，根据公式：r
zy
＝(r
max
+r
min
)/2确定拦截弹探测器的最优启动距离，其中：r
max
为拦截弹探测器的最大启动距离，r
min
为拦截弹探测器的最小启动距离。
[0045]
本发明根据对来袭高超声速目标的轨迹，提前在来袭武器的预测轨迹上发射拦截器，获得一度速度的拦截器抛掉尾部助推器，此时尾部探测器开始工作，依靠拦截器惯性和自身的脉冲发动机，适时调整姿态，拦截弹尾部探测器根据后向探测解算的弹目相对速度，进行最优的定距启动引战配合，以获得高效毁伤高超声速目标的目的。
[0046]
与现有技术相比，本发明在已知弹目多普勒频率和弹目相对距离信息的基础上，引入最外圈抛撒破片扩散至预定脱靶量的平均速度相邻破片层之间的破片最小抛撒平均速度和拦截弹引战系统固有延迟时间τ，获得引战配合所需的最小和最大启动距离，最终求取得到最优弹目启动距离信息。和简单利用前向引信的引战配合方法相比，本发明能够减小拦截弹的速度，从而不仅节省成本，而且减弱拦截弹受激波加热的影响，同时降低红外导引头的热饱和效应，能适应在弹目交会速度大于2000m/s情况下拦截毁伤高超声速目标的要求。
[0047]
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，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。