引信有各种分类方法。它可以按作用方式来分,如触发引信、非触发引信等;按作用原理来分,如机械引信、电引信等;按配用弹种来分,如炮弹引信、航弹引信等;按弹药用途来分,如穿甲弹引信、破甲弹引信等;按装配部位来分,如弹头引信、弹底引信等;还可按配用弹丸的口径、引信的输出特性等方面来分;等等。
(1)按与目标的关系分类
引信对目标的觉察分直接觉察和间接觉察,直接觉察又分接触觉察与感应觉察。表2-23所示为常用的引信分类情况。目前周炸引信用得极少,非触发引信几乎都是近炸引信。
表2-23 引信的分类
1)直接觉察类引信
在直接觉察类引信中,可以按作用方式来分,如触发引信、非触发引信等;触发引信还可按作用原理来分,如机械引信、电引信等;非触发引信可分为近炸引信和周炸引信。
瞬发触发引信,简称瞬发引信,是直接感受目标反作用力而瞬时发火的触发引信。其发火机构位于弹头引信或弹头激发弹底起爆引信的前端,发火时间与具体结构有关。采用针刺雷管发火机构的发火时间一般在100ms左右;采用针刺火帽发火机构的发火时间不超过1 000ms;采用压电元件的压电发火机构的发火时间与发火电压建立时间及电雷管作用时间有关,为40~100ms;采用储能元件的电力发火机构的发火时间与闭合开关的时间及电雷管作用时间有关,为25~50ms。瞬发引信广泛配用于要求高瞬发度的战斗部,如破甲战斗部、杀伤战斗部和烟幕战斗部等。
惯性触发引信简称惯性引信,是指利用碰击目标时的前冲力发火的触发引信。通常由惯性发火机构、安全系统和爆炸序列组成。惯性作用时间一般在1~5ms。常配用于爆破弹、半穿甲弹、穿甲弹、碎甲弹、手榴弹和破甲弹或子母弹的子弹。
延期触发引信,简称延期引信,是指装有延期元件或延期装置,碰撞目标后能延迟一段时间起作用的触发引信。延期元件或延期装置可采用火药、化学或电子定时器。按延期方式它可分为固定延期引信、可调延期引信和自调延期引信。固定延期引信只有一种延期时间;可调延期引信的延期时间可在某一范围内调整,发射前根据需要装定;自调延期引信的延期时间,随目标阻力的大小及阻力作用时间的长短而自动调整。按延期时间的长短,它又可分为短延期引信(延期时间一般为1~5ms)和长延期引信(延期时间一般为10~300ms)。有些触发引信的发火机构利用侵彻目标过程接近终结时前冲加速度的明显衰减而发火,虽然它的作用与时间并无直接关联,但习惯上仍称这种引信为自调延期引信。
多种装定引信,兼有瞬发、惯性和延期三种或其中两种作用,这种引信需在射击装填前根据需要进行装定。
机械触发引信,简称机械引信,是指靠机械能解除保险和作用的触发引信。一般由机械式触发机构、机械式安全系统和爆炸序列等组成。当引信与目标碰撞后,引信的机械触发机构输出一个激发能量引爆第一级火工品从而引爆爆炸序列,继而使战斗部起爆。机械触发引信常用于各类炮弹、火箭弹、航空炸弹及导弹上。
机电触发引信,简称电引信,是指具有机械和电子组合特征的触发引信。一般由触发机构、安全系统、能源装置和爆炸序列组成。当引信与目标碰撞后,引信的触发机构或能量转换元件(如压电晶体)输出一个激发能量引爆传爆序列、第一级火工品,从而引爆爆炸序列,继而使战斗部起爆。机电触发引信的电源可以采用物理电源、化学电源等,其发火机构可以是机械发火机构或电发火机构。主要应用于破甲战斗部、攻坚战斗部等。
复合引信是指具有一种以上探测原理(体制)的引信。本来包括多选择引信和多模引信,但现在一般特指这两种引信之外的几种探测原理(体制)复合而成的引信,例如红外/毫米波复合引信、激光/磁复合引信、声/磁复合引信、主动/被动毫米波复合引信等。复合引信的优点是探测识别目标能力和抗干扰能力更强,缺点是成本较高,目前多用于导弹和灵巧弹药。在弹药灵巧化的进程中,复合引信的应用面将会逐步扩大。
周炸引信,又称环境引信,是凭感觉目标周围环境特征(不是目标自身特征)而作用的引信。有时被归并为近炸引信的一个特殊类别。由于目标区环境信息很难人为制造,因此周炸引信不易被干扰。典型的周炸引信是压力引信。气压定高引信可用于攻击地面大范围目标的核战斗部,水压定深引信用于攻击潜艇的深水炸弹。
近炸引信是指在靠近目标最有利的距离上控制弹药爆炸的引信。靠目标物理场的特性而感受目标的存在并探测相对目标的速度、距离和(或)方向,按规定的启动特性而作用。其特点在于采用了带有感应式目标敏感装置的发火控制系统。近炸引信按其对目标的作用方式,可分为主动式引信、半主动式引信、被动引信和主动/被动复合引信;按其激励信号物理场的不同,可分为雷达引信、光引信、静电引信、磁引信、电容感应引信、声引信等。对于地面有生力量,杀伤爆破战斗部配用近炸引信可得到远大于触发引信的杀伤效果;对于空中目标,各类杀伤战斗部配用近炸引信可以在战斗部未直接命中目标时仍能对目标造成毁伤,是对弹道散布的一个补偿。近炸引信还可实现定高起爆,以满足子母式战斗部等多种类型战斗部的高需求,还可与触发引信等复合。近炸引信的发展趋势是提高引信作用的可靠性、抗干扰性;提高对目标的探测、识别能力;提高炸点及战斗部起爆点精确控制和自适应控制能力,充分利用制导系统获得的弹目交会信息;提高引信与战斗部的配合效率。
雷达引信,又称无线电近炸引信,简称无线电引信,是指利用无线电波感觉目标的近炸引信。一般由无线电近感发火控制系统(含无线电探测器、信号处理器、执行装置)、安全系统、爆炸序列和电源等组成。有主动式、被动式和半主动式之分,以主动式为主。工作波长1~10m(300~30MHz)时称米波无线电引信;工作波长10mm~1m(30GHz~300MHz)时称微波引信;工作波长1~10mm(300~30GHz)时称毫米波引信。工作体制有多普勒式、调频式、脉冲式、比相式和编码式等。无线电近炸引信的应用始于第二次世界大战,是目前国内外应用最为广泛的一种近炸引信。弹目交会时,无线电探测装置接收到目标辐射或反射的无线电波,经变换将含有目标特征信息的信号传输给信号处理器进行目标识别,在需要的弹目相对位置输出启动信号给执行装置,引爆爆炸序列,从而引爆弹丸或导弹战斗部。它不仅可以探测到目标的存在,还可以获得引信和战斗部配合所需要的目标方位、距离或高度、速度等信息,故称为雷达引信。近年来,随着微电子技术的发展,无线电引信正朝新频段、集成化、多选择、自适应的方向发展,而提高抗干扰能力始终是其发展过程中要解决的关键问题。
光引信是指敏感目标光特性而作用的引信。按光源的位置可分为被动式、主动式和半主动式光引信。被动式光引信多为红外引信。按红外引信探测器的响应光谱,光引信分为近红外、中红外和长波红外引信,偶尔可见被动紫外引信。主动式和半主动式光引信多为激光引信。由于阳光背景的可见光谱成分很强,故可见光引信很少应用。与无线电引信相比,光引信具有方向性较好的探测场,对电磁干扰不敏感等优点,但易受恶劣气象条件的影响和诱饵弹的干扰。
磁引信是指装有磁传感器利用目标磁场特性而工作的近炸引信。导弹、鱼雷、水雷、地雷等使用磁引信打击舰船及坦克装甲车辆等含有铁磁材料的目标。磁引信分为3种类型:静磁引信,探测目标的静磁场强度,以信号幅度判别使引信起爆,检测目标附近空间两点间磁场强度差值的梯度引信也为静磁引信;磁感应引信,磁传感器与目标接近时,由于相对运动,目标磁场在磁传感器线圈中产生磁电效应,利用这种电磁感应原理使引信起爆;主动磁引信,一种是在鱼雷上使用的主动电磁引信,由辐射线圈向水中发射低频交变电磁场,利用舰船等铁磁目标具有非曲直反射相位90°的特性使引信工作,另一种是在磁传感器线圈处布设永磁体建立恒磁场,在与目标相对运动时,由于铁磁目标的出现,线圈感觉到恒磁场的畸变和在铁磁目标上产生的涡流磁场而使引信起爆。
电容感应引信是指利用弹目接近过程中引信电极间电容的变化探测目标的一种近炸引信。其组成与无线电引信基本相同,差别仅在于其探测器是电容探测器。电容感应引信分为鉴频式和直接耦合式两种类型。鉴频式探测器具有两个电极,在远离其他物体时,极间电容为C0(是振荡回路的一部分),在与目标接近过程中,两电极与目标间形成的电容Cl、C2不断加大,极间总电容C则不断加大。总电容为
振荡器振荡频率为(www.xing528.com)
式中 L——回路电感,H。
振荡频率f随C加大而降低,可以通过鉴频器得到与电容增量相应的电压信号,此信号含有弹目距离信息。直接耦合式探测器具有三个电极,极间电容既是振荡回路的一部分,又是与检波器间的耦合电容。随弹目不断接近,振荡频率、振幅、耦合量都连续变化,得到的检波电压含有弹目距离信息。电容感应引信的特点是:作用距离小(目前可达到3m),抗干扰能力强,具有抗隐身功能;可用于炸高要求小于3m的各种战斗部,特别适合于破甲战斗部,通过电容感应引信获得最佳炸高,使其最大限度地发挥破甲威力。
声引信是指用声呐原理工作的近炸引信。按频率可分为次声引信、声频引信(频率在20~20 000 Hz)、超声引信。按工作方式,声引信可以分为被动声引信和主动声引信。声场较其他物理场在海水中传播衰减较小,鱼雷、水雷、深水炸弹等水中兵器较多使用声引信以打击舰船等水中目标;地雷用声引信可以攻击直升机、车辆等活动目标。利用目标声场特性工作的为被动声引信,被动声探测功耗小,隐蔽性强,能对目标定向。利用目标回声特性工作的为主动声引信,主动声探测容易实现对目标准确定位,而且在发射声波时加入编码等更多的信息量,便于对目标的判别。目前水雷声引信已能对舰船目标进行分类和对目标运动参数估值。
2)间接觉察类引信
间接觉察类引信可分为指令引信和时间引信两大类。
指令引信,又称遥控引信,即受弹药以外的指令控制而作用的引信。指令可以来自操作人员,也可以来自发射平台的自动控制装置。起爆控制有外界干预是其与时间引信的共同点,两者的区别在于指令引信是实时控制,时间引信是事先设定。尽管指令传输媒介、传输距离、抗干扰能力等都在发展,但是随着引信探测、识别能力的提高,指令引信正逐步蜕化为多模引信的一种作用方式,主要用于地雷、水雷的指令激活、指令休眠、指令自毁以及导弹的指令自毁。
时间引信,又称定时引信,即按使用前设定的时间而作用的引信。根据定时原理,时间引信分为电子时间引信、机械时间引信(又称钟表引信)、火药时间引信(又称药盘引信)、化学定时引信等,主要由定时器、装定装置、安全系统、能源装置和爆炸序列组成。时间引信在引信发展史中占有重要地位,最早出现的引信即时间引信,至今仍与触发引信、近炸引信并列为引信的3个最主要类型。多数时间引信以发射(投放、布设)为计时起点,但也有的以碰撞地面为计时起点,例如某些定时炸弹引信。尽管可以通过设定时间取得引信在预定高度或目标附近作用的效果,但是时间引信的起爆取决于外界干预,与目标之间没有必然联系。时间引信的时间按一定步长基准连续地调整。为引信设定作用时间或作用方式称为“装定”。一般在即将使用前依据使用要求装定。定时炸弹引信的装定范围为几分钟至几天,典型炮弹引信可在0.5~200 s内装定,装定步长0.1 s。定时精度由低到高依次是化学、火药、机械和电子。钟表引信误差约为装定时间的百分之几,炮口感应装定电子时间引信误差在1ms以下。时间引信可以用于子母弹、干扰弹、照明弹、宣传弹、发烟弹、箭霰弹等特种弹的开舱抛撒,可以用于高炮弹丸对飞机实施拦截射击,还可以用于定时炸弹对目标区实施封锁。电子时间引信的定时精度远高于其他类型,并且有利于采用遥控装定、炮口装定等快速装定方法,随着成本的下降和抗电磁脉冲能力的加强,将会得到更加广泛的应用。
(2)按装配部位分类
按装配部位,引信可分为弹头引信、弹身引信、底部引信和尾部引信4类。
弹头引信,即装在弹丸或火箭弹战斗部前端的引信。类似的装在航空炸弹或导弹前端的引信,则称为头部引信。弹头引信可以有多种作用原理和作用方式,如触发、近炸或时间。使用最为广泛的是直接感受目标的反作用力而瞬时作用或延期作用的弹头触发引信,这种引信要同目标直接撞击,必须有足够的强度才能保证正常作用。弹头引信的外形对全弹气动外形有直接影响,因此必须与弹体外形匹配良好。
弹身引信,又称中间引信,即装在弹身或弹体中间部位的引信。一般是从侧面装入弹体,多用于弹径较大的航空炸弹、水雷和导弹。为了保证起爆完全和作用可靠,大型航空炸弹和导弹战斗部可同时配用几个或几种弹身引信。弹身引信多采用机械引信和电引信。
底部引信,即装在战斗部底部的引信。炮弹的底部引信又称弹底引信。穿甲爆破、穿甲纵火、碎甲等战斗部配用的都是底部引信。为使战斗部在侵彻目标之后爆炸,底部引信通常带有延期装置。引信装在战斗部底部,不直接与目标相碰,可防止引信在战斗部侵彻目标介质时遭到破坏。
尾部引信,又称弹尾引信,即装在航空炸弹或导弹战斗部尾部的引信。穿甲爆破型的航空炸弹通常配用尾部引信。为了保证起爆完全性和提高战斗部作用可靠性,重型航空炸弹通常同时装有头部引信和尾部引信。
(3)新型引信
灵巧引信通常是指控制硬目标侵彻弹药炸点的触发引信,有时也指末端敏感弹药的近炸引信。对单层或多层连续介质硬目标,配用触发延期引信,利用侵彻炸点自适应起爆控制技术,可在不同着速、不同着角、不同目标介质强度和目标厚度的情况下自适应控制炸点的位置,使战斗部穿透防护工事等有限厚钢筋混凝土介质或穿透机场跑道混凝土层后爆炸,以获得对目标的最佳毁伤效果。对指挥控制中心、通信中心和舰船舱室等有间隔的多层硬目标,配用可编程触发引信,利用可编程起爆控制技术识别战斗部穿透目标的层数,并在穿透预先装定的层数后爆炸,以获得对多层目标特定部位的最佳毁伤效果。末端敏感弹药灵巧引信利用毫米波或厘米波无线电探测原理、红外探测原理或它们的复合,在目标上方对坦克、装甲车等地面点目标进行螺旋扫描式探测和实时识别,当判定为真实目标时,引信起爆爆炸成型弹丸战斗部的装药,形成初速为1 400~3 000m/s的爆炸成型弹丸射向目标,自顶部毁伤目标。
弹道修正引信是指测量载体空间坐标或姿态,对其飞行弹道进行修正,同时具有传统引信功能的引信。由空间位置或姿态测量部件、中央处理单元、控制部件、执行部件,以及传统引信的目标探测部件、安全系统、爆炸序列及电源组成。它的外形符合引信结构要素标准。载体姿态的测量与弹道的修正主要利用微型惯性测量组合和捷联惯性导航原理;载体空间位置的测量与弹道的修正主要利用微型卫星信号接收机和卫星导航原理。分一维和二维弹道修正引信。一维弹道修正引信仅对射程误差进行修正。发射前将目标距离等信息装于引信中,并瞄向比目标更远的一个点。发射后由引信中的定位部件对弹丸初始段弹道进行测量并预报实际弹道,将预定弹道与实际弹道进行比较,得出射程修正量,通过控制阻尼机构的张开时刻或张开量度修正弹丸的飞行弹道,使落点尽量接近目标。二维弹道修正引信同时对射程误差和方向误差进行修正,常用捷联惯性导航原理测量弹丸飞行初始段的姿态,也可与卫星导航原理相结合,通过微型火药推冲器、鸭式舵等修正机构对弹道进行修正。弹道修正引信配用于榴弹炮(或加农炮、加榴炮)、迫击炮、火箭炮等地面火炮弹药,特别是增程弹药上,用以提高对远距离面目标射击的毁伤概率。
红外引信是指依据目标本身的红外辐射特性而工作的光近炸引信。红外引信通常特指被动红外引信,而不包括发射红外激光的激光引信。红外引信主要有光学接收组件(包括光学窗口、光学组镜、红外滤光片和探测器等)、电子组件(包括光电转换、放大、信号处理和执行等模块以及安全系统和电源组成)。近红外引信使用PbS探测器,引信工作波段在2.5~3.0mm,为消除太阳光对引信的干扰,近红外引信必须采用双通道体制。中红外引信使用InSb探测器,引信工作波段在4.2~5.5mm,而太阳光能量主要集中在4.2mm以下,故中红外引信可采用单通道体制。红外引信的优点是不易受外界电磁场和静电场的影响;方向性强,视场可以做得很宽;采用光谱、频率、极性和时序选择可以提高引信抗干扰能力。其缺点是易受恶劣气象条件的影响,对目标红外辐射的依赖性较大,例如防空导弹近红外引信只能在飞机目标后半球一定范围内探测发动机喷口的红外辐射,使用条件和应用范围受到限制。中红外引信能在后半球较大范围内探测发动机喷口的红外辐射以及高速飞行的飞机蒙皮气动加热产生的红外辐射。近年出现的红外成像引信的目标探测识别能力显著提高,发展前景很好。
激光引信是指利用激光束探测目标的光引信,按作用方式分为主动式和半主动式两类。主动式激光引信由激光发射机、接收机、信号处理电路、安全系统和电源等组成。激光引信发射机的辐射源通常采用半导体砷化镓激光器。激光引信的工作体制由注入激光器的泵浦电源的波形信号决定。当目标位于激光引信接收机的探测视场内,并被发射机通过光学系统发出的激光束照射时,接收机探测来自目标的部分漫反射光,经光电转换、信号放大和处理,输入到执行级,适时起爆战斗部。激光引信具有全向探测目标的能力、良好的距离截止特性。对于周视探测的激光引信(主要配用于空对空导弹和地对空导弹)和前视探测的激光引信(主要配用于反坦克导弹)都可采用光学交叉的原理实现距离截止。配用于空对空导弹、地对空导弹的多象限激光引信,与定向战斗部相匹配,对提高导弹对目标的毁伤效能具有重要作用。激光引信配用于反坦克导弹,可进一步提高定距精度,并避免与目标碰撞而造成弹体变形。激光引信对电磁干扰不敏感,因此也广泛配用于反辐射导弹。激光引信的进一步发展是提高抗干扰能力,主要是指在中、高空受阳光背景干扰,在低空受云、雾、烟、尘等大气悬浮微粒的影响以及地、海杂波干扰和人工遮蔽式干扰。
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