宋 崇 ， 李文鵬

1.91851部隊(duì)，遼寧 葫蘆島 125000

2.92419部隊(duì)，遼寧 葫蘆島 125106

防空導(dǎo)彈系統(tǒng)必須提高精度、增大射程和速度，因?yàn)槿缃竦目找u目標(biāo)有著向小體積、高速度、強(qiáng)機(jī)動(dòng)能力的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的防空導(dǎo)彈系統(tǒng)都是基于空氣動(dòng)力控制而其速度有限、非最小相位常常用造成延遲等的缺點(diǎn)，最終會(huì)造成脫靶量增加。必須采用非常規(guī)方法來解決這一問題，而目前大多數(shù)都是采用直接側(cè)向力控制技術(shù)解決這一個(gè)問題。

1 推力矢量控制

通過控制主推力相對(duì)彈軸的偏移產(chǎn)生改變導(dǎo)彈方向所需力矩的控制技術(shù)就為推力矢量控制技術(shù)。而這種方法顯然在低速、高空狀態(tài)下仍可產(chǎn)生很大的控制力矩。在現(xiàn)代防空導(dǎo)彈設(shè)計(jì)中都是廣泛使用具有空氣動(dòng)力控制不具備的優(yōu)良特性的推力矢量控制技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)可表現(xiàn)如下：

1）像型號(hào)為俄羅斯的C-300，就是由于目標(biāo)橫越速度可能很高，而初始彈道需要快速修正的地空導(dǎo)彈；

2）垂直發(fā)射后緊接著就快速轉(zhuǎn)彎，是一種無需精密發(fā)射裝置的導(dǎo)彈。之所以不能用一般的空氣舵進(jìn)行操縱，是因?yàn)榇怪卑l(fā)射的導(dǎo)彈必須在低速下以最短的時(shí)間進(jìn)行方位對(duì)準(zhǔn)，并在射面里進(jìn)行轉(zhuǎn)彎控制，造成了導(dǎo)彈速度低，操縱效率也低。所以使用推力矢量舵才能

達(dá)到快速對(duì)準(zhǔn)和轉(zhuǎn)彎控制的目的。如美國(guó)的“標(biāo)準(zhǔn)3”，為改善射界、提高快速反應(yīng)能力都采用了該項(xiàng)技術(shù)。

推力矢量控制的實(shí)現(xiàn)方法有3種：1）擺動(dòng)噴管；2）流體二次噴射；3）噴流偏轉(zhuǎn)。

而推力矢量控制系統(tǒng)的性能有以下4個(gè)方面：1）噴流偏轉(zhuǎn)角度；2）側(cè)向力系數(shù)；3）軸向推力損失；4）驅(qū)動(dòng)力。

2 直接側(cè)向力控制

流發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝在導(dǎo)彈質(zhì)心或者質(zhì)心之前，當(dāng)噴流發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)就會(huì)產(chǎn)生直接力，使得導(dǎo)彈軌跡或者姿態(tài)被直接改變，這就是所謂的直接側(cè)向力控制。而這種非常規(guī)控制方法相比傳統(tǒng)的氣動(dòng)力控制，其優(yōu)點(diǎn)為它與導(dǎo)彈的飛行環(huán)境沒有任何關(guān)系，其也不會(huì)受導(dǎo)彈的飛行速度以及周圍的大氣條件的影響，該優(yōu)勢(shì)就使得導(dǎo)彈在初始飛行段和高空飛行段的飛行性能大大增強(qiáng)了，還使得氣動(dòng)力控制導(dǎo)彈的缺點(diǎn)得以彌補(bǔ)。直接側(cè)向力控制與氣動(dòng)力控制相結(jié)合，使其導(dǎo)彈的綜合性能大幅度提高，由于其結(jié)合后具有很大的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，因此世界各國(guó)大量研究對(duì)直接側(cè)向力控制技術(shù)，甚至在某些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)被大量應(yīng)用。

2.1 軌控直接力方式

軌控直接力方式是在攔截彈的質(zhì)心處進(jìn)行燃?xì)鈩?dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝，其橫向機(jī)動(dòng)能力直接由側(cè)向力所提供。在導(dǎo)彈質(zhì)心附近進(jìn)行側(cè)向推力系統(tǒng)的安裝，其小型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)既可固體也可為液體。若為末段處的側(cè)向力軌控發(fā)動(dòng)機(jī)，在與目標(biāo)相遇前1秒左右通常側(cè)噴發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)被點(diǎn)燃，這樣不僅盡可能的減少了脫靶量，同時(shí)與直接碰撞水平也是較為接近的。

軌控發(fā)動(dòng)機(jī)為得到有效利用，并為滿足不同控制幅度要求，通常發(fā)電機(jī)通常采用以下3種脈沖推力方式：

1）連續(xù)脈沖

在末制導(dǎo)初始階段，連續(xù)脈沖工作為發(fā)動(dòng)機(jī)的方式，其要求控制幅度大，也就是說發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)過若干個(gè)采樣周期的連續(xù)脈沖工作后，直到導(dǎo)引律的輸出小于攔截彈的最大過載為止。如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)采用n個(gè)梯形脈沖在某一采樣周期期間進(jìn)行連續(xù)工作。由沖量等效原則可得出，在該方式土作用下的最大等效控制力為：FT=（FmaxT+Fmaxto）n（1）式

其中的J表示發(fā)動(dòng)機(jī)推力的上升時(shí)間和下降時(shí)間，to表示穩(wěn)態(tài)工作時(shí)間，F(xiàn)max表示最大推力，T表示采樣周期。

圖1 連續(xù)脈沖工作方式

2）間隔脈沖

由于不斷被減少的控制幅度，入間隔脈沖工作方式會(huì)漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行形式，如圖2所示，在時(shí)間長(zhǎng)度為T的采樣周期期間里，為獲得與控制量F相同或相近的控制效果，可通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)的梯形脈沖工作次數(shù)來實(shí)現(xiàn)。而此最大等效控制力與（1）式相同。

圖2 間隔脈沖工作方式

3）單脈沖

彈道的糾偏會(huì)逐漸變?yōu)檩^小量是因?yàn)檫M(jìn)一步減小了所需的控制幅度，單脈沖工作方式為此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要運(yùn)行方式。如圖3所示。在該方式下，F(xiàn)maxT仍然為發(fā)動(dòng)機(jī)推力上升斜率，-FmaxT仍然為下降斜率。有沖量等效原則可得出該方式工作下的等效控制力為 ：FT=FmaxT+Fmaxto（2）式

圖3 單脈沖工作方式

2.2 姿控直接力方式

姿控直接力方式是在導(dǎo)彈四周重心前徑向安裝的幾十個(gè)小型姿控發(fā)動(dòng)機(jī)控制點(diǎn)火，從而使得脈沖推力產(chǎn)生，從而產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，調(diào)整導(dǎo)彈進(jìn)行姿態(tài)。導(dǎo)彈系統(tǒng)的控制形式，是由姿控火箭空間點(diǎn)火方位和產(chǎn)生的推力大小所決定的。因?yàn)閿?shù)量有限的姿控火箭，在設(shè)計(jì)定型之后，確定了推力大小以及作用時(shí)間，這種作為非線性控制方式，因此，它只能根據(jù)一定的控制規(guī)律來決定啟動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)類型。

[1]張斌.末段直接側(cè)向力/氣動(dòng)力復(fù)合控制[D].西安：西北工業(yè)大學(xué)，2004.

[2]雷虎民.導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制原理[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.

[3]趙紅艷.標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈的發(fā)展[J].情報(bào)指揮控制系統(tǒng)與仿真技術(shù)，2003(1).

[4]廖俊，滕鵬.某型推力矢量控制空空導(dǎo)彈攻擊區(qū)仿真研究[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2006(3).

[5]谷良賢，龔春林，郝波.動(dòng)能攔截器姿控與軌控方案設(shè)計(jì)及仿真[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007(6).