近距格鬥空空導彈技術（簡體書）

本書重點探討了近距格鬥空空導彈的設計技術。 本書以作者多年的研究工作為基礎， 同時參考了靠前外相關學者的研究成果，力圖在近距格鬥空空導彈系統設計的基本原理、基本概念、基本方法，以及新概念、新方法和新思路等方面進行全面綜合論述。 本書的內容包括導彈系統總體設計，導引系統設計，光電探測器設計，制導控制系統設計，伺服系統、推進系統、引戰系統以及遙測系統設計等。

梁曉庚，1982年畢業於西北工業大學，博士學位，博士生導師，1982年至今在中國空空導彈研究院工作，從事空空導彈制導控制，總體設計及管理工作，現任副總設計師、型號總師，中航集團武器制導控制專業首席專家。

章 概述……………………………………………………………………………(1) 1.1 近距格鬥空空導彈發展歷程……………………………………(1) 1.2 近距格鬥空空導彈組成和功能…………………………………(4) 1.3 近距格鬥空空導彈設計的任務…………………………………(6) 1.4 未來作戰需求與技術發展………………………………(8)第2章 近距格鬥導彈總體設計………………………………(10) 2.1 概述………………………………………………(10) 2.1.1 近距格鬥空空導彈的特點………………………………(10) 2.1.2 總體設計的內容和程序…………………………………(11) 2.2 氣動設計…………………………………………(13) 2.2.1 氣動設計要求…………………………………………(13) 2.2.2 坐標系…………………………………………(14) 2.2.3 坐標系氣動力係數轉換…………………………………(17) 2.2.4 舵偏角與控制通道……………………………………(17) 2.2.5 氣動佈局與氣動力面外形………………………………(18) 2.2.6 導彈氣動外形設計流程…………………………………(21) 2.2.7 各研製階段的工作內容…………………………………(23) 2.3 導彈結構設計……………………………………………(25) 2.3.1 結構設計內容…………………………………………(25) 2.3.2 結構設計要求…………………………………………(25) 2.3.3 結構設計方法…………………………………………(28) 2.4 總體對各分系統的設計要求……………………………………(28) 2.4.1 紅外導引系統設計要求…………………………………(29) 2.4.2 飛行控制系統設計要求…………………………………(32) 2.4.3 引戰系統設計要求……………………………………(33) 2.4.4 推進系統設計要求……………………………………(33) 2.4.5 能源系統設計要求……………………………………(34) 2.4.6 發射裝置設計要求……………………………………(34) 2.4.7 遙測系統設計要求……………………………………(36) 2.4.8 地面測試與保障設備設計要求…………………………………(38)第3章 近距格鬥導彈紅外導引系統設計……………………………(40) 3.1 概述………………………………………………(40) 3.1.1 紅外導引系統發展概況…………………………………(40) 3.1.2 紅外導引系統功能……………………………………(41) 3.1.3 紅外導引系統的基本構成………………………………(41) 3.1.4 紅外導引系統的基本原理………………………………(42) 3.2 紅外導引系統總體設計…………………………………(43) 3.2.1 設計任務和功能分解……………………………………(43) 3.2.2 技術指標體系…………………………………………(44) 3.2.3 紅外導引系統的功能組成和工作原理…………………………(46) 3.2.4 方案設計………………………………………………(47) 3.3 紅外探測系統設計………………………………………(48) 3.3.1 紅外探測系統的組成和設計內容………………………………(48) 3.3.2 紅外探測的物理基礎……………………………………(49) 3.3.3 系統工作波段的選擇……………………………………(50) 3.3.4 紅外成像探測系統設計…………………………………(50) 3.3.5 作用距離的分析和計算…………………………………(52) 3.4 紅外光學系統設計………………………………………(58) 3.4.1 功能與特點……………………………………………(58) 3.4.2 影響光學系統像質的因素………………………………(58) 3.4.3 紅外光學材料…………………………………………(58) 3.4.4 光學系統設計…………………………………………(59) 3.4.5 紅外整流罩設計………………………………………(62) 3.4.6 光學機械結構設計……………………………………(63) 3.4.7 典型的紅外成像光學系統………………………………(63) 3.5 紅外導引信息處理系統設計……………………………………(64) 3.5.1 功用、組成和總體設計要求……………………………………(64) 3.5.2 成像導引系統跟蹤信號處理電路設計…………………………(65) 3.5.3 導引信號形成電路設計…………………………………(74) 3.6 位標器設計………………………………………………(75) 3.6.1 位標器的功能、分類及主要性能指標……………………………(75) 3.6.2 位標器總體方案設計……………………………………(76) 3.6.3 速率陀螺穩定平臺設計…………………………………(76) 3.6.4 捷聯式穩定平臺………………………………………(85) 3.7 紅外導引系統抗干擾設計………………………………(88) 3.7.1 干擾類型與特性………………………………………(88) 3.7.2 抗干擾的基本方法……………………………………(90)第4章 近距格鬥導彈光電探測器設計………………………………(93) 4.1 概述………………………………………………(93) 4.1.1 光電探測器簡介………………………………………(93) 4.1.2 光電探測器組件的功能和作用…………………………………(94) 4.1.3 光電探測器的組成……………………………………(95) 4.1.4 空空導彈光電探測器的分類……………………………………(96) 4.1.5 空空導彈光電探測器的發展趨勢………………………………(97) 4.2 光電探測器總體設計……………………………………(98) 4.2.1 空空導彈光電探測器設計的基本原則…………………………(98) 4.2.2 光電探測器總體參數設計………………………………(98) 4.2.3 光電探測器佈局與結構設計……………………………………(101) 4.2.4 對主要零件的基本要求…………………………………(105) 4.3 光電探測器性能參數分析………………………………(114) 4.3.1 光導探測器噪聲………………………………………(114) 4.3.2 光譜響應特性…………………………………………(116) 4.4 光電探測器芯片設計……………………………………(117) 4.4.1 芯片光電參數設計……………………………………(118) 4.4.2 芯片結構設計…………………………………………(119) 4.5 光電探測器杜瓦設計……………………………………(121) 4.5.1 杜瓦結構設計…………………………………………(121) 4.5.2 杜瓦漏熱設計…………………………………………(123) 4.5.3 杜瓦真空壽命…………………………………………(123) 4.6 焦平面探測器讀出電路設計……………………………………(123) 4.6.1 讀出電路的基本結構……………………………………(123) 4.6.2 讀出電路的選擇與設計…………………………………(123) 4.7 光電探測器的內置光學設計……………………………………(125) 4.7.1 浸沒透鏡………………………………………………(126) 4.7.2 二元光學和微透鏡陣列設計……………………………………(126) 4.7.3 探測器冷屏設計………………………………………(131) 4.7.4 濾光片設計……………………………………………(134) 4.8 光電探測器的測試與評價………………………………(135) 4.8.1 單元探測器電性能參數檢測……………………………………(135) 4.8.2 焦平面探測器性能檢測…………………………………(135) 4.8.3 探測器的可靠性與環境試驗……………………………………(140)第5章 近距格鬥空空導彈制導控制系統設計………………………(145) 5.1 制導控制系統概述………………………………………(145) 5.1.1 制導控制系統基本原理…………………………………(145) 5.1.2 制導控制系統設計……………………………………(148) 5.1.3 制導控制系統發展趨勢…………………………………(149) 5.2 制導控制系統總體設計…………………………………(151) 5.2.1 制導系統設計步驟……………………………………(151) 5.2.2 主要性能指標及設計依據………………………………(152) 5.2.3 制導和控制模式………………………………………(152) 5.2.4 制導系統工作時序設計…………………………………(155) 5.2.5 電氣接口設計……………………………………(156) 5.3 導彈、目標與干擾數學模型……………………………………(157) 5.3.1 制導系統動力學分析……………………………………(157) 5.3.2 彈體動力學特性及數學模型……………………………………(158) 5.3.3 目標數學模型…………………………………………(162) 5.3.4 紅外人工干擾數學模型…………………………………(164) 5.4 飛行控制系統設計………………………………………(166) 5.4.1 基本原理和設計要求……………………………………(166) 5.4.2 主要性能指標…………………………………………(168) 5.4.3 彈體動力學線性化數學模型……………………………………(170) 5.4.4 慣性參考自適應三回路設計……………………………………(172) 5.4.5 推力矢量控制技術……………………………………(177) 5.4.6 大攻角解耦技術………………………………………(180) 5.4.7 直接力控制技術………………………………………(183) 5.5 制導系統分析與設計……………………………………(184) 5.5.1 導引規律設計…………………………………………(184) 5.5.2 制導系統的制導過程及解析計算………………………………(189) 5.5.3 制導精度分析…………………………………………(194) 5.5.4 脈衝調寬式制導系統設計………………………………(197) 5.5.5 末端控制技術…………………………………………(200) 5.6 飛行控制組件設計………………………………………(203) 5.6.1 飛行控制組件的主要功能………………………………(203) 5.6.2 飛行控制組件硬件設計…………………………………(204) 5.6.3 飛行控制軟件設計……………………………………(206) 5.7 制導系統試驗與仿真……………………………………(208) 5.7.1 紅外制導系統靜態性能測試……………………………………(208) 5.7.2 紅外制導艙動態性能測試………………………………(209) 5.7.3 制導系統數字仿真……………………………………(212) 5.7.4 快速控制原型與半實物仿真一體化技術………………………(213) 5.7.5 制導系統半實物仿真試驗………………………………(214) 5.7.6 紅外成像制導半實物仿真系統…………………………………(215) 5.7.7 制導控制系統半實物仿真試驗的發展…………………………(218) 5.7.8 制導系統性能評估……………………………………(218)第6章 伺服系統………………………………………………(219) 6.1 概述………………………………………………(219) 6.2舵機的種類及發展趨勢…………………………………(219) 6.2.1 舵機種類及特性比較……………………………………(219) 6.2.2 舵機技術的發展趨勢……………………………………(220) 6.3 舵機的組成、工作原理及數學模型……………………………(221) 6.3.1 電動舵機的組成、工作原理及數學模型………………………(221) 6.3.2 氣動舵機的組成、工作原理及數學模型…………………………(222) 6.3.3 液壓舵機的組成、工作原理及數學模型…………………………(225) 6.4 舵機參數設計……………………………………………(227) 6.4.1 電動舵機參數設計……………………………………(227) 6.4.2 氣動舵機參數設計……………………………………(229) 6.4.3 液壓舵機參數設計……………………………………(229) 6.5 結構設計…………………………………………(230) 6.6 舵機特性仿真設計和試驗分析…………………………………(231) 6.6.1 穩定性設計分析………………………………………(231) 6.6.2 靜動態特性仿真分析……………………………………(231) 6.6.3 舵機系統試驗…………………………………………(232) 6.6.4 仿真設計與試驗分析……………………………………(234) 6.7 推力矢量控制伺服系統…………………………………(234) 6.7.1 推力矢量控制伺服系統在戰術導彈中的應用…………………(234) 6.7.2 推力矢量控制伺服系統的種類…………………………………(235) 6.7.3 推力矢量控制伺服系統的應用方法……………………………(238) 6.8 反作用射流伺服系統……………………………………(239) 6.8.1 空空導彈反作用射流控制技術的發展歷程……………………(239) 6.8.2 直接力裝置機構配置方法………………………………(241) 6.8.3 直接力機構類型及其控制方式…………………………………(243) 6.8.4 直接力機構主要技術參數的確定………………………………(245)第7章 近距格鬥導彈推進系統設計…………………………………(247) 7.1 概述………………………………………………(247) 7.1.1 近距格鬥導彈對推進系統的基本要求…………………………(247) 7.1.2 固體火箭發動機的技術特點……………………………………(247) 7.1.3 近距格鬥導彈推進系統技術發展方向…………………………(248) 7.2 固體火箭發動機總體設計………………………………(249) 7.2.1 設計依據和原則………………………………………(249) 7.2.2 設計任務分析…………………………………………(249) 7.2.3 總體優化設計…………………………………………(250) 7.2.4 總體結構設計…………………………………………(252) 7.2.5 可靠性設計和試驗……………………………………(253) 7.2.6 安全性設計和試驗……………………………………(254) 7.2.7 維修性和測試性設計……………………………………(254) 7.2.8 壽命……………………………………………__________(254) 7.3 裝藥設計…………………………………………(255) 7.3.1 設計輸入………………………………………………(255) 7.3.2 裝藥設計………………………………………………(255) 7.4 燃燒室結構設計…………………………………………(257) 7.4.1 燃燒室結構設計原則……………………………………(257) 7.4.2 材料選擇………………………………………………(257) 7.4.3 燃燒室結構設計………………………………………(258) 7.4.4 燃燒室結構熱防護設計…………………………………(262) 7.4.5 燃燒室結構強度計算……………………………………(264) 7.5 噴管設計…………………………………………(264) 7.5.1 噴管氣動型面設計……………………………………(264) 7.5.2 噴管結構設計…………………………………………(265) 7.5.3 噴管的熱防護…………………………………………(266) 7.5.4 推力偏心………………………………………………(267) 7.6 點火系統設計……………………………………………(268) 7.6.1 設計依據和一般要求……………………………………(268) 7.6.2 點火線路設計…………………………………………(268) 7.6.3 點火裝置設計…………………………………………(269) 7.6.4 安全保險裝置…………………………………………(270) 7.6.5 點火系統的測試與試驗…………………………………(270) 7.7 固體火箭發動機試驗技術………………………………(271) 7.7.1 性能和環境條件試驗……………………………………(271) 7.7.2 特種試驗………………………………………………(271) 7.7.3 安全試驗………………………………………………(275) 7.7.4 地面靜止點火試驗……………………………………(275)第8章 近距格鬥導彈引戰系統設計…………………………………(279) 8.1 概述………………………………………………(279) 8.1.1 引戰系統組成及基本功能………………………………(279) 8.1.2 引戰系統工作原理……………………………………(280) 8.1.3 引戰系統設計依據和任務………………………………(281) 8.1.4 引戰系統設計方法……………………………………(281) 8.1.5 引戰系統研製程序……………………………………(282) 8.2 無線電引信………………………………………………(283) 8.2.1 無線電引信分類………………………………………(283) 8.2.2 無線電引信組成及功能…………………………………(284) 8.2.3 無線電引信主要設計內容………………………………(285) 8.2.4 現代空空導彈對無線電引信的要求……………………………(286) 8.2.5 無線電引信技術發展趨勢………………………………(286) 8.3 光學引信…………………………………………(286) 8.3.1 紅外引信………………………………………………(287) 8.3.2 激光引信………………………………………………(287) 8？？.4 觸發引信…………………………………………(289) 8.4.1 壓電晶體觸發裝置……………………………………(289) 8.4.2 常開式開關觸發裝置……………………………………(290) 8.4.3 常閉式開關觸發裝置……………………………………(290) 8.4.4 採用ＭＥＭＳ技術的觸發裝置…………………………………(291) 8.5 自炸裝置…………………………………………(291) 8.6 戰鬥部……………………………………………(292) 8.6.1 破片戰鬥部……………………………………………(292) 8.6.2 連續杆戰鬥部…………………………………………(293) 8.6.3 離散杆戰鬥部…………………………………………(294) 8.6.4 定向戰鬥部……………………………………………(295) 8.7 安全和解除保險裝置……………………………………(297) 8.7.1 機電隔爆式安全和解除保險裝置………………………………(297) 8.7.2 電子安全和解除保險裝置………………………………(297) 8.8 引信仿真試驗……………………………………………(298) 8.8.1 低速交會仿真試驗……………………………………(299) 8.8.2 柔性滑軌高速交會仿真試驗……………………………………(300) 8.8.3 引信數值仿真和虛擬樣機………………………………(302)第9章 近距格鬥導彈遙測系統設計…………………………………(306) 9.1 概述………………………………………………(306) 9.1.1 遙測技術組成…………………………………………(306) 9.1.2 遙測系統特點…………………………………………(307) 9.1.3 空空導彈遙測技術發展展望……………………………………(308) 9.2 遙測系統總體設計與驗證………………………………(309) 9.2.1 遙測系統總體設計的根本依據及一般原則……………………(309) 9.2.2 遙測系統信息傳輸體制…………………………………(310) 9.2.3 遙測系統的主要性能指標………………………………(310) 9.2.4 遙測系統可靠性設計原則………………………………(315) 9.2.5 遙測發送系統維修性設計………………………………(316) 9.2.6 遙測發送系統測試性設計………………………………(316) 9.2.7 遙測系統驗證…………………………………………(316) 9.2.8 遙測系統內外場試驗……………………………………(317) 9.3 遙測發送系統設計………………………………………(319) 9.3.1 遙測艙結構設計………………………………………(319) 9.3.2 遙測艙電源和電氣網絡設計……………………………………(320) 9.3.3 信號調節電路設計……………………………………(321) 9.3.4 採編器設計……………………………………………(323) 9.3.5 發射機設計……………………………………………(324) 9.3.6 發射天線設計…………………………………………(325) 9.3.7 信源編碼………………………………………………(327) 9.3.8 信道編碼………………………………………………(329) 9.3.9 遙測傳感器……………………………………………(331) 9.4 遙測接收系統設計………………………………………(331) 9.4.1 遙測接收系統的組成……………………………………(331) 9.4.2 遙測接收系統的分類……………………………………(332) 9.4.3 遙測接收系統的特點……………………………………(332) 9.4.4 遙測接收系統的發展趨勢………………………………(332) 9.4.5 遙測接收系統的設計原則………………………………(333) 9.4.6 遙測接收系統主要性能指標選擇………………………………(333) 9.4.7 天線自跟蹤系統的組成…………………………………(337) 9.4.8 遙測接收系統的主要指標………………………………(339) 9.4.9 遙測接收天線的設計……………………………………(340) 9.4.10 遙測接收機設計………………………………………(343) 9.4.11 多功能同步解調器設計………………………………(345) 9.5 遙測數據處理系統設計…………………………………(345) 9.5.1 遙測數據處理系統的設計原則…………………………………(345) 9.5.2 數據處理系統的構成……………………………………(346) 9.5.3 採集服務器設計………………………………………(347) 9.5.4 客戶端軟件包設計……………………………………(348) 9.5.5 數據處理工具箱設計……………………………………(350) 9.6 彈道記錄儀設計…………………………………………(353) 9.6.1 彈載記錄系統的用途……………………………………(353) 9.6.2 彈載記錄系統的特點……………………………………(353) 9.6.3 彈載記錄系統設計……………………………………(354)參考文獻…………………………………………………(358)