探究防空导弹控制方法

宋 崇 ， 李文鹏

1.91851部队，辽宁 葫芦岛 125000

2.92419部队，辽宁 葫芦岛 125106

防空导弹系统必须提高精度、增大射程和速度，因为如今的空袭目标有着向小体积、高速度、强机动能力的方向发展。传统的防空导弹系统都是基于空气动力控制而其速度有限、非最小相位常常用造成延迟等的缺点，最终会造成脱靶量增加。必须采用非常规方法来解决这一问题，而目前大多数都是采用直接侧向力控制技术解决这一个问题。

1 推力矢量控制

通过控制主推力相对弹轴的偏移产生改变导弹方向所需力矩的控制技术就为推力矢量控制技术。而这种方法显然在低速、高空状态下仍可产生很大的控制力矩。在现代防空导弹设计中都是广泛使用具有空气动力控制不具备的优良特性的推力矢量控制技术，其优点可表现如下：

1）像型号为俄罗斯的C-300，就是由于目标横越速度可能很高，而初始弹道需要快速修正的地空导弹；

2）垂直发射后紧接着就快速转弯，是一种无需精密发射装置的导弹。之所以不能用一般的空气舵进行操纵，是因为垂直发射的导弹必须在低速下以最短的时间进行方位对准，并在射面里进行转弯控制，造成了导弹速度低，操纵效率也低。所以使用推力矢量舵才能

达到快速对准和转弯控制的目的。如美国的“标准3”，为改善射界、提高快速反应能力都采用了该项技术。

推力矢量控制的实现方法有3种：1）摆动喷管；2）流体二次喷射；3）喷流偏转。

而推力矢量控制系统的性能有以下4个方面：1）喷流偏转角度；2）侧向力系数；3）轴向推力损失；4）驱动力。

2 直接侧向力控制

流发动机的安装在导弹质心或者质心之前，当喷流发动机工作时就会产生直接力，使得导弹轨迹或者姿态被直接改变，这就是所谓的直接侧向力控制。而这种非常规控制方法相比传统的气动力控制，其优点为它与导弹的飞行环境没有任何关系，其也不会受导弹的飞行速度以及周围的大气条件的影响，该优势就使得导弹在初始飞行段和高空飞行段的飞行性能大大增强了，还使得气动力控制导弹的缺点得以弥补。直接侧向力控制与气动力控制相结合，使其导弹的综合性能大幅度提高，由于其结合后具有很大的独特优势，因此世界各国大量研究对直接侧向力控制技术，甚至在某些发达国家已经被大量应用。

2.1 轨控直接力方式

轨控直接力方式是在拦截弹的质心处进行燃气动力执行机构的安装，其横向机动能力直接由侧向力所提供。在导弹质心附近进行侧向推力系统的安装，其小型火箭发动机既可固体也可为液体。若为末段处的侧向力轨控发动机，在与目标相遇前1秒左右通常侧喷发动机会被点燃，这样不仅尽可能的减少了脱靶量，同时与直接碰撞水平也是较为接近的。

轨控发动机为得到有效利用，并为满足不同控制幅度要求，通常发电机通常采用以下3种脉冲推力方式：

1）连续脉冲

在末制导初始阶段，连续脉冲工作为发动机的方式，其要求控制幅度大，也就是说发动机在经过若干个采样周期的连续脉冲工作后，直到导引律的输出小于拦截弹的最大过载为止。如图1所示，发动机采用n个梯形脉冲在某一采样周期期间进行连续工作。由冲量等效原则可得出，在该方式土作用下的最大等效控制力为：FT=（FmaxT+Fmaxto）n（1）式

其中的J表示发动机推力的上升时间和下降时间，to表示稳态工作时间，Fmax表示最大推力，T表示采样周期。

图1 连续脉冲工作方式

2）间隔脉冲

由于不断被减少的控制幅度，入间隔脉冲工作方式会渐渐转变为发动机的运行形式，如图2所示，在时间长度为T的采样周期期间里，为获得与控制量F相同或相近的控制效果，可通过控制发动机的梯形脉冲工作次数来实现。而此最大等效控制力与（1）式相同。

图2 间隔脉冲工作方式

3）单脉冲

弹道的纠偏会逐渐变为较小量是因为进一步减小了所需的控制幅度，单脉冲工作方式为此时发动机的主要运行方式。如图3所示。在该方式下，FmaxT仍然为发动机推力上升斜率，-FmaxT仍然为下降斜率。有冲量等效原则可得出该方式工作下的等效控制力为 ：FT=FmaxT+Fmaxto（2）式

图3 单脉冲工作方式

2.2 姿控直接力方式

姿控直接力方式是在导弹四周重心前径向安装的几十个小型姿控发动机控制点火，从而使得脉冲推力产生，从而产生相应的运动，调整导弹进行姿态。导弹系统的控制形式，是由姿控火箭空间点火方位和产生的推力大小所决定的。因为数量有限的姿控火箭，在设计定型之后，确定了推力大小以及作用时间，这种作为非线性控制方式，因此，它只能根据一定的控制规律来决定启动时的发动机类型。

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