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制导技术

/guidance technology/
条目作者刘轶丹刘祎迁
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刘轶丹

刘祎迁

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最后更新 2024-12-03
浏览 411
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控制和引导飞行器(航行器)按照规定弹道、飞行路线(航行路线),准确到达目标的技术。

英文名称
guidance technology
所属学科
科学技术史

制导技术是制导武器的核心技术,用于控制和引导制导武器在复杂战场环境中准确命中选定目标并减少不必要的破坏。

1932年4月19日,美国科学家R.H.戈达德(Robert Hutchings Goddard,1882~1945)首次成功进行采用陀螺仪控制燃气舵的液体火箭飞行试验。第二次世界大战期间,德国研制出无线电制导的“亨舍尔”HS-293滑翔炸弹、磁陀螺仪加自动驾驶仪制导的V-1导弹、惯性制导和无线电制导的V-2导弹等制导武器。第二次世界大战结束以来,导弹制导技术迅速发展。20世纪50年代,美国雷达制导的“云雀”空空导弹和被动红外制导的“响尾蛇”空空导弹开始服役。60年代初,美国将电视制导技术应用于AGM-62“白星眼”空地导弹。70年代中期,“精确制导技术”概念出现,同时多模复合制导技术开始进入研究。80年代,全球定位系统(GPS)与地形匹配制导技术被应用于美国“战斧”Block3巡航导弹。

1899年,奥匈帝国将陀螺仪安装在鱼雷上,首次实现鱼雷定向直航。1943年,德国将被动式单平面自导技术应用在鱼雷上,并在第二次世界大战末期发明有线制导鱼雷。20世纪50年代末期,美国双平面主动式声自导鱼雷投入使用,之后英国MK67等自导水雷出现。80年代开始,计算机技术、传感器技术、精确制导技术开始在水下武器制导方面得到应用。

1943年9月9日,德国Do-217轰炸机大队在防空火力区外8千米,向意大利战舰投掷无线电指令制导的Pe1400XK1和K2型制导炸弹,其战斗部质量为1400千克,从中等高度投掷可滑翔8千米。1944年12月,美国也开始使用制导炸弹。1945年美国海军航空兵装备雷达导引头制导的BAC型制导炸弹,用来攻击日本舰只。由于过分强调核武器,战后15年内制导炸弹的发展迟缓。20世纪60年代美国一些公司利用制导系统领域的最新成就重新开始制导炸弹的研究。60年代中后期,美国研制出“宝石路”激光制导炸弹。70年代末,精确制导炮弹出现,主要包括美国“铜斑蛇”激光制导炮弹、苏联“红土地”激光末制导炮弹、德国“伊夫拉姆”(EPHRAM)155毫米波制导炮弹等。

制导技术是一门是以微电子技术、计算机技术、光电技术为核心,以自动控制原理为基础,多学科领域交叉的应用科学技术。研究内容包括制导理论与制导系统。

制导理论分为经典制导理论与现代制导理论。经典制导理论以摄动理论为基础,包括自主制导规律、遥控制导规律和寻的制导规律等导引规律,以及三点法、前置角法和追踪法等导引方法。现代制导理论以最优控制理论、随机控制理论和适应控制理论为基础,所用制导方法为程序导引法和直接瞄准导引法,常用制导模式是迭代制导。

制导系统是导引和控制制导飞行器(航行器)按导引规律飞行(航行)并到达目标的全部装置和软件的总称,由导引系统和姿态控制系统组成。制导系统通常按导引信号来源分为三类:自主式制导系统、遥控式制导系统、自动寻的式制导系统。制导系统的主要评价指标包括:制导精度、目标分辨率、反应时间、控制容量、抗干扰与生存能力、可靠性与可维修性等。

制导技术按实施控制的飞行段,分为初制导技术、中制导技术和末制导技术;按所用物理量特性,分为无线电指令制导、红外制导、激光制导、雷达制导、电视制导、惯性制导和星光制导等技术;按控制导引方式的不同,分为自主制导、遥控制导、卫星制导、寻的制导等技术;按制导技术的运用形式,分为单一制导技术和复合制导技术。此外,水下武器制导技术可分为声自导、线自导、尾流自导和联合自导。

21世纪以来,制导技术的主要发展方向为精确制导技术。未来,精确制导技术将向智能化、模块化、高精度、高可靠性和低成本等方向发展。新兴制导技术包括光纤制导技术、三模复合寻的制导技术、智能化寻的制导技术、惯性敏感技术、合成孔径雷达技术等。此外,量子探测、微波光子雷达、人工智能处理等新的探测体制与手段,及协同探测体系已成为探测制导前沿发展的重点。

  • 闻新,成奕东,秦钰琦,等.航空航天知识与技术. 2版.北京:国防工业出版社,2015.

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