發(fā)布時間：2020-09-17所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：本文對國外發(fā)煙裝備現(xiàn)狀進行了分析，介紹了一種可用于光電制導武器抗干擾性能檢驗的煙幕干擾模擬系統(tǒng),并詳細闡述了煙幕干擾模擬系統(tǒng)系統(tǒng)組成、設(shè)計方案以及關(guān)鍵技術(shù)。 關(guān)鍵詞：發(fā)煙裝備;煙幕干擾;光電對抗;模擬系統(tǒng) 引言 隨著武器裝備抗干擾性能要求的
摘要：本文對國外發(fā)煙裝備現(xiàn)狀進行了分析，介紹了一種可用于光電制導武器抗干擾性能檢驗的煙幕干擾模擬系統(tǒng),并詳細闡述了煙幕干擾模擬系統(tǒng)系統(tǒng)組成、設(shè)計方案以及關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞：發(fā)煙裝備;煙幕干擾;光電對抗;模擬系統(tǒng)
引言
隨著武器裝備抗干擾性能要求的加嚴與我軍實戰(zhàn)演練真實度要求的逐漸提高，對具有實戰(zhàn)環(huán)境構(gòu)設(shè)能力的系統(tǒng)或設(shè)備需求越來越強烈，由于煙幕具有遮蔽迷盲、隱真示假的優(yōu)異性能在歷次戰(zhàn)爭中被廣泛使用，美國、俄羅斯等均配備了大量的發(fā)煙裝備，并在近幾年來的海上演練中頻繁使用，如2013年美、泰、韓“金色眼鏡蛇”演習施放掩護兩棲登陸裝備搶灘登陸煙幕、2014年美韓海軍陸戰(zhàn)隊模擬兩棲登陸聯(lián)合演習施放大面積煙幕。因此，開發(fā)一種可模擬外軍發(fā)煙裝備煙幕性能的干擾系統(tǒng)，對我軍制導武器性能檢驗或?qū)寡菥毦哂兄匾饬x。
背景
美軍認為，煙幕是現(xiàn)代作戰(zhàn)行動的重要戰(zhàn)斗保障手段，是戰(zhàn)斗力的倍增器，煙幕施放行動是攻防作戰(zhàn)行動不可或缺的組成部分。美軍在FM-123號野戰(zhàn)條令中明確指出，“煙幕和迷盲劑可支援任何形式的各級進攻作戰(zhàn)，煙幕可用于隱蔽部隊和單個武器系統(tǒng)，使指揮官可在幕后進行機動，蒙騙敵人，使其不明我方實力和弱點”[3]。而且，美國歷年來的軍演中均大量使用發(fā)煙裝備。
美國、俄羅斯等國一直很重視發(fā)煙裝備的發(fā)展。各主要軍事強國均裝備有性能先進的發(fā)煙車、發(fā)煙機，型號較多，作業(yè)能力強，機械性能也在不斷提升，如美軍現(xiàn)役的M58型發(fā)煙車是將M58型發(fā)煙機安裝在M113A3型裝甲人員輸送車上構(gòu)成的，具備與重型戰(zhàn)斗車輛協(xié)同作戰(zhàn)的機動和防護能力，可產(chǎn)生大面積可見光至紅外范圍的遮蔽煙幕，可見光持續(xù)遮蔽時間為90min，紅外干擾煙幕時間為30min[4]。
俄羅斯軍隊于近年來推出的新型發(fā)煙劑所產(chǎn)生的煙幕，可讓歐美軍隊普遍適用的紅外成像制導炸彈、半主動激光制導炸彈、毫米波制導導彈在內(nèi)的所有制導武器的作戰(zhàn)效能大幅降低。這種新型煙幕于GPS干擾器配合使用，還能使采用“紅外成像/半主動激光制導+慣導+GPS修正制導”復合制導系統(tǒng)的空地精確制導武器退化為普通航彈或火箭彈。
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德國萊茵金屬公司下屬的公司研制出NG-19多光譜遮蔽發(fā)煙劑，形成的煙幕可使被保護武器系統(tǒng)免遭目視觀測、激光測距儀、激光探測器、視頻探測器、毫米波雷達、紅外探測器、雷達/紅外綜合探測器的探測。NICO系列彩色信號發(fā)煙彈有9種施放不同顏色的發(fā)煙彈組成，采用有機化學機理進行染色，可以進行生物降解，屬于環(huán)保型發(fā)煙彈[4]。
日本21世紀的戰(zhàn)略主體是維持與美國的聯(lián)合防衛(wèi)體制，防化裝備雖然受到美國的制約，但仍積極地進行更新?lián)Q代。當前，正在擺脫對美國的依賴，加大了防化裝備的研究力度。現(xiàn)有發(fā)煙裝備不多，主要有幾型發(fā)煙車與發(fā)煙罐，具體型號與參數(shù)不詳[4]。
臺灣配備了發(fā)煙車、發(fā)煙機等，大多屬于美式系統(tǒng)。有炮彈(遠程迷盲煙幕)、航彈、手榴彈，還有M3A3型發(fā)煙器(化學兵專業(yè)分隊或化學兵連的主要裝備，可裝備在越野車和艦船上，1次裝填的發(fā)煙劑可形成40~50m寬，400~600m長的煙幕帶，持續(xù)時間20min，但可連續(xù)裝填;每連擁有48輛裝備了這種發(fā)煙器的車)，M76型紅外發(fā)煙彈(坦克與裝甲車，用美制M243型4罐煙幕彈發(fā)射器及M238型6罐煙幕彈發(fā)射器發(fā)射)和少量的M56土狗式發(fā)煙車(石墨粉也外購)[4]。
煙幕干擾模擬系統(tǒng)構(gòu)想
煙幕干擾模擬系統(tǒng)應(yīng)能夠模擬外軍發(fā)煙裝備的煙幕干擾性能，同時具備大面積煙幕施放、遠程控制能力，為日常使用方便，還應(yīng)具備操作簡單、無人值守等能力。
煙幕干擾模擬系統(tǒng)是將發(fā)煙裝備按照預定的布局方案預先布設(shè)于靶區(qū)防護目標周圍，利用對上無線網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備與上級指控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信，接收上級指控系統(tǒng)實時空情信息，利用煙幕仿真技術(shù)進行自主決策，選擇發(fā)煙裝備數(shù)量、發(fā)煙時機與方式，利用對下無線通信設(shè)備，控制發(fā)煙裝備施放煙幕，從而實現(xiàn)想要的煙幕效果。
煙幕干擾模擬系統(tǒng)構(gòu)設(shè)
煙幕干擾模擬系統(tǒng)主要包括發(fā)煙單元、控制單元、通信單元、配套設(shè)施等。其中發(fā)煙單元為煙幕釋放的主體設(shè)備，控制單元包括遠程控制單元和本地控制單元，用于接收上級指令、采集氣象信息、生成發(fā)煙單元布設(shè)方案以及點火策略。通信單元用于上級指令、點火指令、氣象參數(shù)以及發(fā)煙單元狀態(tài)等信息的傳輸。配套設(shè)施主要包括專用檢測儀器、防護設(shè)備等。其系統(tǒng)組成示意圖如圖1所示。
煙幕干擾模擬系統(tǒng)設(shè)計
發(fā)煙單元
發(fā)煙單元應(yīng)具備可見光、激光、紅外干擾性能，具備無線、有線點火功能�？刹捎枚鄠�發(fā)煙罐(桶)同時使用的形式，也可采用發(fā)煙機的。同時發(fā)煙產(chǎn)物應(yīng)對裝備和環(huán)境產(chǎn)生的影響盡可能低。
控制單元
控制單元具備自動控制與人工控制兩種模式，主要包括硬件和軟件兩部分，其中硬件可根據(jù)具體需求進行配置，軟件部分是核心。
煙幕施放控制軟件應(yīng)具備以下主要功能：
氣象參數(shù)(主要是風向、風速)設(shè)置功能�？勺詣咏邮沼娠L速風向儀采集上傳的數(shù)據(jù);也可人工手動輸入。
來襲導彈參數(shù)(主要來襲導彈的方向、角度、速度、距離等)設(shè)置功能。數(shù)據(jù)獲取分為手動輸入和主動采集(預留方式)兩種方式。
通信鏈接顯示功能�？梢燥@示有線指控和無線指控的通信連接狀態(tài)。
控制模式選擇功能。可以顯示無線指控和有線指控模式并具有選擇功能。兩者應(yīng)唯一可選。
具有發(fā)煙單元布點規(guī)劃與顯示功能。
具有系統(tǒng)自檢與報錯功能。
操作記錄功能。
通信單元與配套設(shè)施
通信單元應(yīng)具備有線和無線通信功能，且無線通信距離應(yīng)該不小于最小安全距離(實彈試驗時)。同時通信單元的帶寬應(yīng)滿足氣象參數(shù)、視頻及上級指令等信息傳輸?shù)囊蟆?/p>
配套設(shè)施應(yīng)包含相應(yīng)的檢測設(shè)備、備品備件等。
工作流程
煙幕干擾系統(tǒng)的工作流程示意圖如圖2所示。
架設(shè)好設(shè)備、鋪設(shè)好線路;
進行系統(tǒng)自檢;
測量目標位置局部氣象信息;
根據(jù)氣象和來襲導彈信息，設(shè)置好發(fā)煙單元布設(shè)方案;
將發(fā)煙單元根據(jù)布設(shè)方案預置好編碼并進行布設(shè);
確認導彈發(fā)射信息，根據(jù)彈著時刻確認點火時刻，根據(jù)該時刻氣象信息確認最終點火策略;
在預定時刻發(fā)送點火信號，對應(yīng)發(fā)煙單元發(fā)煙;
全部發(fā)煙完畢待確認安全后開始撤場。
關(guān)鍵技術(shù)分析
煙幕干擾模擬系統(tǒng)施放的煙幕形態(tài)決定了能否實現(xiàn)滿足規(guī)定遮蔽面積的能力，滿足定量考核導彈抗干擾能力的要求。在本方案中煙幕干擾模擬系統(tǒng)通過煙幕施放輔助決策技術(shù)確定點火策略，實現(xiàn)對煙幕面積的控制。
點火策略包括發(fā)煙點的選擇和發(fā)煙時機的確定。發(fā)煙點的選擇主要取決于風向、保護目標尺寸、來襲導彈方向、煙幕性能水平等因素;發(fā)煙時機主要取決于來襲導彈與保護目標的距離、導彈飛行速度、彈著時刻、有效煙幕形成時間等因素。通過對發(fā)煙裝備煙幕擴散特性分析，采用煙幕粒子運動模型，估算煙幕粒子擴散變化規(guī)律，并結(jié)合經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行修正，可以得到煙幕擴散模型。通過對不同風速、風向等氣象參數(shù)條件下的煙幕擴散圖像進行模擬仿真，可對發(fā)煙裝置的遮蔽效果進行預評估。在充分開展戰(zhàn)術(shù)使用研究的基礎(chǔ)上，對保護目標及其周邊氣象信息、可能的敵情信息進行預先統(tǒng)計，并結(jié)合不同的煙幕需求的形成典型煙幕施放方案，后續(xù)使用時可直接調(diào)用�？梢酝ㄟ^輸入風向、風速、來襲導彈信息等參數(shù)，自動解算出煙幕施放策略，同時也可人工對決策方案進行修改。
輔助決策軟件具體的方案為：自動采集或手動輸入風速、風向等氣象參數(shù)和來襲方向、來襲速度、距離和高度等敵情參數(shù)并進行數(shù)據(jù)處理，結(jié)合煙幕仿真，對已布設(shè)的發(fā)煙裝置設(shè)置點火策略。
首先，綜合分析風向參數(shù)和來襲導彈的方位數(shù)據(jù)，對兩者之間的邏輯關(guān)系進行透徹性梳理和解析，初步確定需點火的發(fā)煙裝置的方位，確定在方位之內(nèi)所有發(fā)煙裝置的數(shù)量和編號;其次，再結(jié)合不同風速下各發(fā)煙點可形成的煙幕尺寸進行計算分析，判定預控制范圍內(nèi)需執(zhí)行點火的發(fā)煙點的數(shù)量及具體編號;最后，依據(jù)來襲導彈的速度、距離、高度數(shù)據(jù)，分析計算出來襲導彈到達目標物的時間(或給定的彈著時刻)，同時結(jié)合風速參數(shù)、來襲導彈攻擊角度、發(fā)煙裝置成煙時間參數(shù)和可持續(xù)成煙時間參數(shù)，在合適的時間點控制發(fā)煙裝置點火，以形成預期的煙幕遮蔽效果，達到理想的演練成效。輔助決策策略完成后可執(zhí)行自動控制也可依據(jù)輔助決策的結(jié)果以人工的方式實施控制。
結(jié)論
本系統(tǒng)可實現(xiàn)對外軍發(fā)煙裝備的煙幕模擬，同時具有使用便捷、安全性高的特點，可用于空地導彈、艦地導彈等各類導彈抗煙幕干擾性能檢驗，也可用于兩棲登陸作戰(zhàn)演練、島礁要地防御對抗演練等場合，具有廣泛的應(yīng)用前景。——論文作者：秦剛，魏詠梅
