理论教育 引信启动区的工作原理和应用技术

引信启动区的工作原理和应用技术

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:引信启动区是指在遭遇段引信接收到目标信号后,引爆战斗部时,目标中心所在点相对战斗部中心的所有可能位置的分布空域。引信启动区是对特定的遭遇条件而言,不同的遭遇条件下,即使同一引信,启动区也有很大差别。引信启动区在战斗部弹体坐标系内的表示法往往直接与引信天线波束或光学视场方向图相联系,它突出表示启动区与引信天线主瓣倾角、宽度或光学引信主轴倾角以及视场宽度的关系。

引信启动区的工作原理和应用技术

引信启动区是指在遭遇段引信接收到目标信号后,引爆战斗部时,目标中心所在点相对战斗部中心的所有可能位置的分布空域。引信启动区是对特定的遭遇条件而言,不同的遭遇条件下,即使同一引信,启动区也有很大差别。另外,引信启动区是一个随机统计的概念,即启动位置是一个三维空间随机变量,只能用分布函数来表示。

图3-8所示为弹体坐标系Oxmym平面的引信启动区分布范围。启动区内每一个启动点代表引信引爆战斗部时目标中心所在位置,用弹体坐标系中的球坐标(R,β,φ)来表示。R表示启动距离,β表示启动方位角,φ表示相对战斗部纵轴Oxmym的启动角。

引信启动区在战斗部弹体坐标系内的表示法往往直接与引信天线波束或光学视场方向图相联系,它突出表示启动区与引信天线主瓣倾角、宽度或光学引信主轴倾角以及视场宽度的关系。引信启动区与以下因素有关:

(1)引信探测方向图;

(2)目标局部照射的等效散射面积,或对红外引信目标红外辐射的分布;

(3)引信灵敏度或对给定目标的最大作用距离rmax

(4)引信延迟时间τ,它与信号的处理方法和逻辑有关;

(5)目标战斗部相对姿态和相对运动速度。

在考虑上述因素时,还需考虑这些参数的随机散布范围。由于精确计算引信启动区非常复杂,通常采用“触发线法”,就是根据引信地面绕飞试验、仿真试验及射击试验的结果,将引信对目标的启动角随启动距离的变化规律进行统计处理,引入“引信触发线”的概念。如图3-8所示,引信触发线是在引信探测方向圈中所作的一条角度随距离变化的虚拟曲线。当目标机身上具有一定无线电波散射面积的构件,如机身头部、尾部、机翼或尾翼端部等部位碰及触发线时,引信就开始反应,即开始积累信号,经过一段延迟就发出引爆战斗部的信号。

图3-8 引信启动区

由于引信探测方向图通常绕战斗部纵轴具有一定的对称性,故引信触发线绕弹纵轴旋转形成一个触发面,称为“引信反应面”,即引信开始对目标信号做出反应的一个起始面。此面绕Oxm轴具有对称性,可用一根平面内的触发线来表示,如图3-9所示。

图3-9 无线电引信触发线

另外,引信触发线也可用下式表示:(www.daowen.com)

式中,Ωfo为无线电引信天线主瓣倾角或光学引信主光轴倾角;Ri为第i个触发点离引信天线或光学窗口中心的距离;Rmax为引信对给定目标的最大作用距离;ΔΩf(Ri/Rmax)为与触发线相对的Ωfo的修正。

当距离Ri小时,引信起反应的角度要比主瓣倾角Ωfo提前,故ΔΩf为负值。当距离Ri较大时,引信起反应的角度要比主瓣倾角Ωfo迟后,故ΔΩf为正值。前者是因为Ri小,目标反射功率大,无须达到引信的最大辐射方向,其回波信号强度就足以推动引信工作。距离Ri大时,信号弱,在天线最大辐射方向附近,信号强度刚达到启动电平,通过延迟电路送到执行级引爆弹丸(战斗部)时炸点的位置已在方向图最大值之后。

引信启动区是一个分布函数。采用“触发线法”,可近似认为引信启动区沿相对速度坐标系中Oxr轴的分布服从一维正态分布规律,其分布函数为

式中,mx为引信启动区散布的数学期望;σx为引信启动区散布的均方根偏差值。mx、σx均为脱靶量ρ和脱靶方位θ的函数,因此上述分布密度为给定ρ、θ条件下的条件概率密度函数。

应该注意的是,由于从目标最先接触触发线产生积累信号到引信启动还有一段延迟时间,在该延迟时间内,弹目之间还要缩短一段相对距离,所以上式中的mx数学期望与触发线之间还有一段距离差,即

式中,mx(ρ,θ)为启动区的数学期望;img为目标机身各部分中最先接触触发线时,战斗部中心在相对坐标系中沿X轴的坐标;τ为引信延时;vr为弹目相对速度。

式(3-9)中σx散布是由引信本身和目标多种随机变化的因素造成的。这里主要考虑下列几种因素:

(1)延迟时间散布。如当接收信号比灵敏度值大时,延时散布因引信信号电路的限幅作用就要小一些;当信号接近灵敏度时,即目标接近引信最大作用距离Rmax时,延时及其散布迅速增大。

(2)天线主瓣倾角或主光轴倾角散布所造成的启动点散布。

(3)引信灵敏度变化引起的启动点散布。

(4)目标反射信号起伏所造成的启动点的散布。

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