1绪论
在武装直升机领域,激光主要应用在各种高精度的光电设备上。随着激光技术的发展以及武装直升机完成作战任务需求的增加,激光技术越来越多的应用在武装直升机上,成为工程技术人员越来越亲睐的实现武装直升机准确打击目标的作战媒介。为了满足武装直升机应用的需要,主要发展了以下4项技术:激光测距技术,它是在武装直升机上最先得到实际应用的激光技术,测距精度为±5米。由于它能迅速准确地测出目标距离,广泛应用于侦察测量和武器火控系统。激光制导技术,激光制导武器精度高,结构比较简单,不易受电磁干扰,在精确制导武器中占有重要地位。激光通信技术,激光通信容量大、保密性好、抗电磁干扰能力强。光线通信已成为通信系统的发展重点。机载的激光通信系统也在研究发展中。强激光技术,用高功率激光器制成的战术激光武器,可使人眼致盲和使光电探测器失效。利用高能激光束可能摧毁飞机、导弹、卫星等军事目标。
2激光测距
准确而快速地测定武装直升机与目标之间的距离,对武装直升机有着重要的意义,它可以为飞行员的飞行提供参考,并参与火控任务机对弹道的解算,为射手有效的打击目标提供保证。目前,多数武装直升机的测距是由激光测照器完成的,它兼具测距和照射的功能。
实现激光测距一般有两种方式:脉冲激光测距和连续激光测距。
脉冲激光测距能力较强,即使对非合作目标也可有很大的测程,测距过程也很短,一般为1~2秒,测距精度可达5米,高的可达0.15米,目前这种测距方式被广泛用于各种武装直升机上。
连续波激光测距是通过测量发射的调制激光束与接收机接收的回波之间的相位差来得出目标距离的。
与脉冲激光测距相比较,连续波激光测照器发射的激光功率较低,因而测远距离目标的能力差一些,最大测程只有1~3km。但连续波激光的测距精度较高,可达2mm,因此对于近距的精确测量是很好的选择。由于测程的原因,目前此种测距方法未在武装直升机上得到应用。
3激光制导
激光制导武器主要分为三种:激光制导炸弹、激光制导炮弹和激光制导导弹。前两种由于各方面条件的限制,并没有应用到武装直升机上,被广泛由于各种武装直升机上的激光制导武器是激光制导导弹。激光制导导弹的应用,提高了武装直升机有效、高效打击目标的能力。
某型直升机光电观瞄装置是一个光机电高度集成的机载设备,光机结构分系统是热像仪、电视观瞄具、激光测距机、控制计算机等分系统的硬件平台,它要在规定的空间内,充分考虑抗振动、冲击、电磁干扰、散热、密封、三防等特定机载环境要求,完成系统内所有光电传感器、在半主动寻的制导中,激光导引头起着关键的作用:探测目标反射的激光能量和按制导规律测定某参量并送入控制系统。导引头能力的高低直接影响打击目标的命中概率。
引信是武器系统的重要组成部分,其作用是探测分辨目标,使战斗部适时起爆,以最大限度发挥其威力。激光近炸引信可分为两大类:被动激光引信和主动激光引信。主动激光引信按工作原理又可分为距离选通型和几何距离截断型。目前应用较广泛的是主动激光引信。
激光近炸引信会受背景干扰或人为干扰,这些干扰可使引信早炸或误炸,因此必须采取措施,提高抗干扰性。目前多采用小视场接收,双视场接收,光谱分辨或逻辑分辨等手段来完成。
4 激光技术为核心的机载设备
4.1激光雷达
以激光为探测工作物质的雷达,利用激光先向目标发射一组探测信号,然后将其接收到的从目标反射回来的信号与发射信号做比较,以获得目标的有关信息,如目标位置,运动状态等,从而对目标进行探测,跟踪和识别。
激光雷达有着分辨力高,抗干扰能力强,隐蔽性好,体积小和重量轻的优点,可被用于给火控系统提供精确的目标参数信息,使武器打击目标的精准度提高。目前,用于直升机上的激光雷达的功能多数是防撞,给火控系统提供参数的火控雷达还为被广泛应用,但可以预见,随着各方面技术的发展,随着打击目标精度要求的提高,在不久的将来,激光雷达势必会成为武装直升机上一种重要的光电设备。
4.2激光惯导
惯性导航系统被广泛运用在海、陆、空各领域,对于武装直升机来讲,它主要提供武装直升机的位置(经度、纬度),姿态(俯仰角度、横滚角度)和航向等信息,并在综合显示器上显示,同时这些信息也上报给火控任务机,参与火控任务机目标定位的解算,为应用它机照射形式打击目标的解算提供数据源。目前,在武装直升机上广泛应用的是机电式陀螺,随着技术的发展,光学式陀螺也正逐步的应用在武装直升机上。
激光陀螺具有精度高、测量范围宽、内部没有活动部件、受力学环境影响小、寿命长等特点,它是捷联系统的理想测量器件。目前,在国际上武装直升机机载的激光惯性导航系统已经研制成功,正准备进行飞行考核,它的出现将大大提高武装直升机打击目标的精准度和稳定性。
5激光武器
激光武器是一种利用激光束来直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。它有着发射速度快(光速),机动灵活(激光无静止质量,无后坐力),精度高等优点,发射时不需要提前量,这也简化了火控系统的弹道解算。由于激光的“指哪打哪,即发即中”,激光武器也被称作是作战的“终极”武器。激光武器主要分为高能激光武器和低功率致盲武器。
高能激光武器是以高能激光器为核心,产生出高能激光来直接毁伤目标的一种武器。它一般对目标有四种杀伤破坏效应:烧蚀效应,热效应,力学效应和辐射效应。其中前两项主要是连续波激光或高重复率脉冲激光所具有,而力学的辐射效应则主要是脉冲激光所有。
低功率致盲武器主要是扰乱欺骗敌方光电传感器或致眩、致盲敌方飞行员的眼睛为目的的一种武器,可使敌方造成强烈的心理震慑。这种技术已经基本成熟,是一种有效的光电对抗手段。
目前,激光武器多数体积和重量较大,因此不适合于安装在直升机上使用。随着技术的发展,激光武器系统也正向着小型化的方向发展,目前已经有适合飞机挂装的激光武器,在不久的将来,定会出现适合武装直升机挂装的激光武器,武装直升机的空中格斗能力也会有显著的提高。
6展望
低空领域一直是武装直升机的天下,因此武装直升机的发展,对低空领域的控制能力有着重要的意义。目前,激光在武装直升机只是局部应用,并未全方位选用以激光技术为基础的光电设备,但随着国际形式的发展,随着技术水平的提高,希望以激光技术为基础的光电设备能在下一型号的武装直升机上得到全方位的应用,使我国的武装直升机水平会提高一个层次,使低空领域的控制力提高,在世界武装直升机领域占有一席之地。
参考文献
[1]吴国良,直升机火力控制原理,航空工业出版社,2010。
[2]纪明, 许培忠, 徐飞飞,武装直升机光电系统发展与对策,应用光学,2010年