Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 光纤制导导弹述评
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Jun  1 18:42:37 2003)

摘要　
概述了光纤制导导弹的特点，介绍了几种典型的光纤制导导弹，分析了光纤制导导
弹中的关键技术，综述了光纤制导导弹今后的发展趋势。
1　引　　言
    第二代反坦克导弹在现代战争中发挥了巨大的作用，但也存在着易受干扰及不能隐

蔽发射等缺点。为此，世界各国都在极力发展新型反坦克导弹。光纤制导导弹就是融电

视制导、光传感器、计算机智能化数据处理和控制技术等为一体，利用光纤作双向数据

传输来实现图像制导的一种新型武器，已逐渐成为对付坦克、直升机及舰艇等的一种有

力武器。
    典型的光纤制导导弹具有如下显著特点：
    1） 目标图像信息和导弹控制信号均在同一光纤内传输，具有较高的抗光电干扰的

能力和可靠性；
    2） 制导过程中不辐射电磁波，因而隐蔽性强；
    3） 装在发射台上的制导和图像处理设备可反复使用，从而减轻了弹体的重量，简

化了弹体的结构，降低了成本，具有较高的性价比；
    4） 射手可借助于弹上的电视摄像机、红外焦平面列阵（IRFPA）等图像寻的器在导

弹的飞行过程中观察战场实况，来确定攻击目标的部位或改换攻击目标，这是其他任何

制导武器都难以做到的；
    5） 能以曲线弹道攻击目标，并具有极高的命中率；
    6） 能在超出敌方的火力射程之外，从隐蔽阵地垂直发射，因而敌方难以确定发射

位置，显著地提高了发射装置及射手的战场生存能力；
    7） 体积小、重量轻、结构紧凑、价格便宜、运输及使用方便。
    依照射程的大小，可将光纤制导导弹分为远程光纤制导导弹、中程光纤制导导弹及

近程光纤制导导弹；依照其发射平台，又可将其分为陆基光纤制导导弹、机载光纤制导

导弹及舰载光纤制导导弹；依照其攻击的目标，还可将其分为反坦克光纤制导导弹、反

直升机光纤制导导弹及反舰光纤制导导弹等。本文描述了光纤制导导弹的关键技术、发

展、研制与装备现状及发展趋势。
2　关键技术
    光纤制导导弹主要由弹上导引头、制导发射装置及双向光纤传输链3部分组成。其关

键技术如下：
2.1　高强度制导光纤
    高强度的制导光纤是光纤制导系统最基本14:41 31-3-31和最关键的器件。从现状看

，目前的制导光纤只有单模和多模两种。单模光纤（工作在1.55μm）多用于中、远程制

导；多模光纤（工作在1.33μm）多用于近程制导。
    在制导过程中，光纤从飞行导弹上的线轴中放出。它必须在“剥落点”处经受住弯

曲所引起的张力峰值；必须能经受住在绕线轴的剩余张力下5年以上的储存期限；必须能

承受住导弹飞行时间内相当高的动态拉力。这些都要求制导光纤应有比普通光纤更高的

抗张强度。因此，如何提高制导光纤的抗张强度，是光纤制导的关键技术。
    远程制导要求光纤的长度在10km以上。不管制造工艺多么精细，都难免在这样的长

度内出现裂纹，因此需要拼接光纤。不合适的拼接光纤会引起较大的能量传输损耗及断

线或绞缠等故障。因此，如何拼接光纤是光纤制造的又一关键技术。
    典型的制导光纤的技术指标是：
    1） 抗张强度：>1.379×103N/mm2;
    2） 不拼接长度：≥10km;
    3） 芯径：30μm～50μm(多模)；5μm～6μm(单模)；
    4） 损耗：不大于0.3dB/km(1.33μm)或不大于0.2dB/km(1.33μm);
    5） 带宽距离积：>1000MHz·km。
2.2 光纤的缠绕与释放
    要使光纤以导弹的飞行速度顺利地放开，除了要合理设计绕线轴外，更重要的是如

何缠绕光纤。光纤的绕放也是一项关键技术。
    为降低微弯损耗，绕放过程中要控制拉力分布、导前角、回绕及跨越等参数。为使

光纤包装件在各种环境下都能保持稳定，且在高速放线时不出现绊线等故障，缠绕时要

使用合适的粘合剂。为确保放线时光纤不被拉断，且不过多增大放线中高速展开的动力

学作用引起的损耗，要采用气浮技术和润滑技术。
2.3 双向通信传输技术
    光纤制导导弹有两个相反方向的信号传输：下行通信数据链和上行通信数据链。下

行通信数据链将弹上的视频信号传输到地面发射台，上行通信数据链将指令信号传输到

弹上。为解决传输“串音”问题，目前主要采用了波分复用技术和时分复用技术。
2.4 光源器件和光检测器件
    光纤制导导弹使用的光源是激光器和发光二极管。这些光源必须满足如下条件：1）

光谱特性要与WDM耦合器的传输性兼容；2）要有足够的输出功率和带宽；3）接通后能迅

速稳定；4）要有必要的功率、光谱和模式稳定性；5）可靠性高、存放时间长；6）要有

足够的强度，能经受运输和发射期间的冲击和振动。
    目前使用的光源器件和光检测器件，主要有LED/PIN、LD/PIN、LED/APD及LD/APD 4

种组合系统。
    在下行通信数据链中，弹上发射机一般采用短波发光二极管，地面接收探测器一般

采用雪崩光电二极管。在上行通信数据链中，地面发射机一般采用注入式激光二极管，

弹上的接收探测器则采用光电二极管或雪崩光电二极管。
2.5　 跟踪与瞄准系统
    导弹发射后，弹上的寻的器将目标区的寻的图像通过光纤传输到导弹发射器上，再

从发射器接入组合电视显示器和光学瞄准具。射手通过显示器观察寻的图像，并发出控

制信号。制导信号再通过光纤回到弹上，从而控制导弹攻击目标。借助光纤线路及导弹

寻的器进行跟踪与瞄准，是光纤制导导弹最重要的技术特点。
2.6 目标传感器
    光纤制导导弹使用的目标传感器均为成像式传感器，主要为红外成像寻的器及电视

寻的器。由于红外成像寻的器具有很强的烟雾穿透能力和夜间工作能力，因此是光纤制

导导弹的关键部件。
3　光纤制导导弹的发展
    早在20世纪70年代中期，美国就以“集成光纤光通信线路”计划为基础，研制出了

光纤及相关的电光元件。解决了光纤的绕放等技术难题，从而揭开了光纤制导导弹的研

制序幕。美国陆军于1979年开始光纤制导导弹的可行性研究，1981年进行了“光纤制导

导弹演示飞行器”的遥控飞行实验，1983年确定了发展光纤制导导弹的方案。由陆军导

弹司令部的研究发展工程中心承担研发工作。主要由南方研究所（Southern Research
Institute）负责研制弹用电视寻的器；休斯（Huges）公司负责研制弹用红外寻的器并

研究光纤的缠绕技术；国际电报电话公司和美国电报电话公司制造数据通信线路；光电

通信公司（Optotelecom of Gaitherberg MD）制造光纤和卷轴。1984年进行了首次光纤

制导导弹的飞行实验，1985年完成全部可行性论证试验，1986年完成研制计划并进入工

程发展阶段，20世纪80年代末90年代初装备部队使用。
4　研制与装备现状
    自20世纪80年代初至今，世界各国先后研制出和在研的光纤制导导弹仅公布的就有

20余种。从作用看，这些导弹多以坦克及直升机作为主要攻击目标；从发射平台看，主

要是陆基发射；从射程看，近者只有2km～3km,远者已达十几公里, 甚至几十公里。
    在美国陆军众多的光纤制导导弹中，以“陶”（Tow）及“龙”（Dragon）的后继型

最为引人注目。如“龙”的后继型，其制导光纤的抗张强度达4.2×103N/mm2 。导弹发

射后，射手先用热像仪瞄准捕捉目标，然后转到导弹的寻的器，寻的器是3μm～5μm的

凝视式RFPA，阵列的图像投射到瞄准镜上。导弹在150m的高度俯冲攻击坦克的顶部,具有

相当高的准确度。美陆军已装备和在研的光纤制导导弹，除“陶” 及“龙”的后继型外

，较典型的还有“非瞄准线武器”、“非瞄准线组合武器系统” 以及“车载垂直发射系

统”等。
    除陆军外，美海军及空军也在大力研制光纤制导导弹。较典型的有：海军武器中心

研制的“飞鱼”（Skipper）、光纤制导空中发射的反舰导弹及海军海洋系统中心研制的

“海鹞鱼”（Scarray）反舰光纤武器等。
    继美国之后，日本、英国、瑞典、法国、德国及意大利等国也都在研制光纤制导导

弹。典型的系统有德国的“玛姆巴”（MAMBA）光纤制导导弹，巴西的“MAC－MP”光纤

制导反坦克导弹，法、德、意联合研制的“独眼巨人”（Polypheme）光纤制导导弹，以

及瑞典的改进型RBS－70激光驾束制导导弹等。最值得一提的是“独眼巨人”，该导弹采

用的高分辨率红外摄像机可使射手观察宽523m、长3000m的视场，能发现4km处的目标，

识别2km处的目标，确认1km处的目标。既可由地面发射，又可由海下300m深处的潜舰发

射，被誉为反潜飞机的克星，1996年由法国的一个导弹链完成了部队试验，并于90年代

末装备部队使用。
    表1列出部分典型的光纤制导导弹的简况。
5　发展趋势
    对现有的和在研的光纤制导导弹进行综合分析，可以看出有如下发展趋势：
5.1 采用更先进的红外成像探测器
    随着材料生长技术及微电子技术的发展，必将研制出高密度、高响应率、高探测率

、高工作温度、更小像元及更高灵敏度的IRFPA并投入使用，这将有助于提高光纤制导导

弹的昼夜作战能力，在敌我混杂的近战环境中准确地识别、锁定和攻击目标的能力。如

“龙”的后继型采用的256×256像元凝视IRFPA器件及非瞄准线武器采用的244×400像元

硅化铂肖特基势垒IRFPA，都是较新的红外成像器件，因而代表了光纤制导导弹的一个发

展方向。
5.2　制导光纤由多模向单模方向发展
    多模光纤传输损耗大，但便于拼接，多用于近程制导；单模光纤传输损耗小，但拼

接难度大，多用于中、远程制导及抗干扰性要求较高的场合。随着作战距离的增大及作

战环境的日益恶化，以及光纤拼接技术的发展，由单模光纤取代多模光纤并不断拓延光

纤的长度，必将成为光纤制导导弹的又一发展方向。
5.3 向通用化、标准化及小型化方向发展
    目前，无论是光纤制导导弹本身还是其部件，都在不断地朝着通用化、标准化及小

型化的方向发展。因为组件的标准化、通用化可以提高武器系统尤其是成像系统、制导

光纤、跟踪与瞄准系统的通用性与可靠性，并改善武器系统的维护使用条件及降低成本

，而小型化可以提高武器系统的机动能力，便于车载及空运。
5.4 采用更先进的技术
    为了提高导弹的攻击能力，光纤制导导弹无论是整机还是其部件都在不断的采用更

为先进的技术。如：1）随着光电子科学及相关学科的发展，高抗张强度、低损耗、抗疲

劳及更能承受储存期和高放线应力的光纤会得以实现并投入使用；2）随着光纤拼接技术

的发展与应用，接头处的附加损耗将不断减小，故障率也会越来越低；3）随着光纤绕放

技术的改进及微型化高性能光端机的研制成功，导弹的飞行速度将会进一步提高，成像

质量也会得到进一步改善。
6　结　　语
    光纤制导导弹具有一系列的优点并已初步装备部队使用，但总体来讲仍处于发展阶

段。相信随着科学技术的进步，光纤制导导弹也必将得到进一步的发展与完善。

--
╔═══════════════════╗
║★★★★★友谊第一  比赛第二★★★★★║
╚═══════════════════╝

※ 来源:．哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.229.86]