3.4概念设计

导弹研制程序第二章导弹武器系统概念设计和战术技术要求论证2.1概念设计任务、内容及工作步骤2.1.1概念设计导弹系统与一般工程系统相似，其研制和设计过程也是从概念研究、设计开始的，即研究系统的目的、要求和所需“资源”，并将其转化为系统的基本功能要求，形成系统的物理概念和可行方案。1.概念设计的主要任务1）目的或目标——战术技术要求;2）形成物理概念的内涵，提出可行方案、系统的结构组成、工作原理和分系统的功能要求与主要技术要求;3）技术、费用、进度和分析评估;4）提出各种方案的技术关键,攻关研究试验。2.概念设计的依据1）国策2）技术可行性3）资源3.内容及其工作步骤1）研究、分析发展该系统的目的或目标转化为战术技术要求；2）调研；3）确认必要性；4）提出可行方案的物理概念。包括系统的结构组成及其基本功能要求和主要技术要求；5）技术要求相互关系，关键的主导因素和及敏感度；6）各分系统的主要技术要求；7）作战方案；8）细化可行系统方案并定量；9）估算性能、费用、进度和风险;10）评优上报。概念设计阶段系统概念的形成过程——反弹道导弹武器系统概念设计1、目标特性分析概念设计阶段系统概念的形成过程——反弹道导弹武器系统概念设计1、目标特点弹道导弹多采用分离弹头。它尺寸小，外形为直径为1m的球形或高3m、底部直径为2m的顿头锥。雷达散射截面0.001-0.01m2特点是速度大，飞行时间短，结构坚固。外壳由厚6-8mm的耐热钢板制成。不计空气阻力的导弹运动参数如表2-1。2、拦截方式2、拦截方式爬升段拦截：主被动段（防空不考虑）再入段拦截：1）高空拦截：h大气层外100km以上和层内25-60km高空。2）低空拦截：（H25-30km）目标探测、识别、跟踪时间长，拦截距离和高度不大，反导弹易于工程实现。但对反导系统的反应时间和导弹的机动性要求高；若拦截成功，目标或其碎片对我方防区仍可能造成破坏；如失败，无法补救。但对层次防御必不可少，故重点研究。3、目标探测与跟踪3、目标探测与跟踪拦截首要问题是目标的发现，发现目标的最有利时机是发射不久的主动段。此时发动机的尾焰的红外辐射为侦查卫星的光电遥感器发现并跟踪目标创造了便利条件。依靠运行在近地点高度150-280km的近地轨道上的侦查卫星和运行在地球静止轨道上的预警卫星监视和发现目标，将信息经地面接受站传至指挥中心，经指挥中心传至导弹发射阵地。雷达系统：采用快速电扫描、多功能、同时搜索跟踪多目标、制导多枚导弹、反应时间快、可靠性高、可维护性好（结构复杂，生存能力差隐蔽性差）的相控阵雷达。由表2-1，目标的下落角变化在450-270.即450-250的狭窄范围内如图2-1.特征点相对我方防区约在320方向，在侦查卫星和预警卫星的配合下，这些特征对地面雷达系统发现目标极为有利，制导雷达可在此范围搜索。制导雷达截获目标后，测出目标实际弹道再入段的运动参数，将测出的数据传至计算中心，计算机快速计算目标的航路、速度和落点，并将任务分给最有利的导弹发射架。这些过程均自动完成。其间，还要对目标进行识别和威胁判断。制导雷达A表示距离防区800km处，制导雷达截获目标之前的时间为预警时间；B为反导弹发射的最后时刻；C表示拦截区（杀伤区）近界80km的时间。图2-3（b）为AB段60秒的分配：AQ制导雷达跟踪测量时间；RQ、TS信息传递时间；SR计算时间；BT是发射准备时间。千钧一发，反应时间关键。4、反导弹1）引战系统：a)爆破战斗部；b)核战斗部；c)碰撞或破片式杀伤战斗部，近炸引信；2）制导体制：发射方式宜采用垂直发射或大俯仰角发射，导引方法可采用逆弹道飞行和比例导引，所以采用复合制导体制；初段采用程序制导；反导弹发射后，由垂直或大迎角状态转入目标射面；中段采用指令制导，这种制导误差将随弹站距离增大而增大，故末段采用寻的制导。TVM制导：弹接受反射信号——地面控制站——综合（自测信号和弹传信号）——计算中心——控制指令——导弹制动驾驶仪——控制导弹飞向目标。自适应控制驾驶仪：飞行速度，质心，动压和静稳定性变化大。推力矢量控制：发射后初期，速度不大时和在高空与目标交会时，舵面效率低。被动段，采用机动发动机。3）动力装置：固体火箭发动机短时间产生很大的推力，加速性好；特性与飞行状态无关(h,v），结构简单，工作可靠，缺点比冲低固体冲压组合发动机：4）弹体：如目标为核弹头，空爆有效作用半径35km，出于安全考虑，反导弹杀伤区的近界可定为80km.反导弹速度大，为使导弹迅速进入目标的射面，要求反导弹可用过载35-50。为满足这些要求，气动布局尽量提高升阻比。考虑高空（25-30km）弹翼效率低，气动布局可采用细长椎体、无翼布局。这种布局为获得大过载，必须增大攻角至25-300，甚至更大。5、制动化指挥系统（C3I)通信、指挥、控制和情报系统必不可少。建立天地间、军种、指挥部、所和导弹营间以及系统自身的信息传递与交换。反导弹武器系统组成：目标的探测与跟踪和识别系统；反导弹和C3I系统（C4I;+computer)由以上分析，可以看出反导弹武器系统的物理概念及其结构组成的概貌。关键技术：相控阵雷达、TVM制导、自适应自动驾驶仪、高比冲小结构系数的固体火箭发动机、推力矢量控制、大攻角情况下无翼式气动布局的气动特性及其对制导系统设计的影响等技术。