發布時間：2020-09-17所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：本文對國外發煙裝備現狀進行了分析，介紹了一種可用于光電制導武器抗干擾性能檢驗的煙幕干擾模擬系統,并詳細闡述了煙幕干擾模擬系統系統組成、設計方案以及關鍵技術。 關鍵詞：發煙裝備;煙幕干擾;光電對抗;模擬系統 引言 隨著武器裝備抗干擾性能要求的
摘要：本文對國外發煙裝備現狀進行了分析，介紹了一種可用于光電制導武器抗干擾性能檢驗的煙幕干擾模擬系統,并詳細闡述了煙幕干擾模擬系統系統組成、設計方案以及關鍵技術。
關鍵詞：發煙裝備;煙幕干擾;光電對抗;模擬系統
引言
隨著武器裝備抗干擾性能要求的加嚴與我軍實戰演練真實度要求的逐漸提高，對具有實戰環境構設能力的系統或設備需求越來越強烈，由于煙幕具有遮蔽迷盲、隱真示假的優異性能在歷次戰爭中被廣泛使用，美國、俄羅斯等均配備了大量的發煙裝備，并在近幾年來的海上演練中頻繁使用，如2013年美、泰、韓“金色眼鏡蛇”演習施放掩護兩棲登陸裝備搶灘登陸煙幕、2014年美韓海軍陸戰隊模擬兩棲登陸聯合演習施放大面積煙幕。因此，開發一種可模擬外軍發煙裝備煙幕性能的干擾系統，對我軍制導武器性能檢驗或對抗演練具有重要意義。
背景
美軍認為，煙幕是現代作戰行動的重要戰斗保障手段，是戰斗力的倍增器，煙幕施放行動是攻防作戰行動不可或缺的組成部分。美軍在FM-123號野戰條令中明確指出，“煙幕和迷盲劑可支援任何形式的各級進攻作戰，煙幕可用于隱蔽部隊和單個武器系統，使指揮官可在幕后進行機動，蒙騙敵人，使其不明我方實力和弱點”[3]。而且，美國歷年來的軍演中均大量使用發煙裝備。
美國、俄羅斯等國一直很重視發煙裝備的發展。各主要軍事強國均裝備有性能先進的發煙車、發煙機，型號較多，作業能力強，機械性能也在不斷提升，如美軍現役的M58型發煙車是將M58型發煙機安裝在M113A3型裝甲人員輸送車上構成的，具備與重型戰斗車輛協同作戰的機動和防護能力，可產生大面積可見光至紅外范圍的遮蔽煙幕，可見光持續遮蔽時間為90min，紅外干擾煙幕時間為30min[4]。
俄羅斯軍隊于近年來推出的新型發煙劑所產生的煙幕，可讓歐美軍隊普遍適用的紅外成像制導炸彈、半主動激光制導炸彈、毫米波制導導彈在內的所有制導武器的作戰效能大幅降低。這種新型煙幕于GPS干擾器配合使用，還能使采用“紅外成像/半主動激光制導+慣導+GPS修正制導”復合制導系統的空地精確制導武器退化為普通航彈或火箭彈。
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德國萊茵金屬公司下屬的公司研制出NG-19多光譜遮蔽發煙劑，形成的煙幕可使被保護武器系統免遭目視觀測、激光測距儀、激光探測器、視頻探測器、毫米波雷達、紅外探測器、雷達/紅外綜合探測器的探測。NICO系列彩色信號發煙彈有9種施放不同顏色的發煙彈組成，采用有機化學機理進行染色，可以進行生物降解，屬于環保型發煙彈[4]。
日本21世紀的戰略主體是維持與美國的聯合防衛體制，防化裝備雖然受到美國的制約，但仍積極地進行更新換代。當前，正在擺脫對美國的依賴，加大了防化裝備的研究力度。現有發煙裝備不多，主要有幾型發煙車與發煙罐，具體型號與參數不詳[4]。
臺灣配備了發煙車、發煙機等，大多屬于美式系統。有炮彈(遠程迷盲煙幕)、航彈、手榴彈，還有M3A3型發煙器(化學兵專業分隊或化學兵連的主要裝備，可裝備在越野車和艦船上，1次裝填的發煙劑可形成40~50m寬，400~600m長的煙幕帶，持續時間20min，但可連續裝填;每連擁有48輛裝備了這種發煙器的車)，M76型紅外發煙彈(坦克與裝甲車，用美制M243型4罐煙幕彈發射器及M238型6罐煙幕彈發射器發射)和少量的M56土狗式發煙車(石墨粉也外購)[4]。
煙幕干擾模擬系統構想
煙幕干擾模擬系統應能夠模擬外軍發煙裝備的煙幕干擾性能，同時具備大面積煙幕施放、遠程控制能力，為日常使用方便，還應具備操作簡單、無人值守等能力。
煙幕干擾模擬系統是將發煙裝備按照預定的布局方案預先布設于靶區防護目標周圍，利用對上無線網絡通信設備與上級指控系統進行數據通信，接收上級指控系統實時空情信息，利用煙幕仿真技術進行自主決策，選擇發煙裝備數量、發煙時機與方式，利用對下無線通信設備，控制發煙裝備施放煙幕，從而實現想要的煙幕效果。
煙幕干擾模擬系統構設
煙幕干擾模擬系統主要包括發煙單元、控制單元、通信單元、配套設施等。其中發煙單元為煙幕釋放的主體設備，控制單元包括遠程控制單元和本地控制單元，用于接收上級指令、采集氣象信息、生成發煙單元布設方案以及點火策略。通信單元用于上級指令、點火指令、氣象參數以及發煙單元狀態等信息的傳輸。配套設施主要包括專用檢測儀器、防護設備等。其系統組成示意圖如圖1所示。
煙幕干擾模擬系統設計
發煙單元
發煙單元應具備可見光、激光、紅外干擾性能，具備無線、有線點火功能。可采用多個發煙罐(桶)同時使用的形式，也可采用發煙機的。同時發煙產物應對裝備和環境產生的影響盡可能低。
控制單元
控制單元具備自動控制與人工控制兩種模式，主要包括硬件和軟件兩部分，其中硬件可根據具體需求進行配置，軟件部分是核心。
煙幕施放控制軟件應具備以下主要功能：
氣象參數(主要是風向、風速)設置功能。可自動接收由風速風向儀采集上傳的數據;也可人工手動輸入。
來襲導彈參數(主要來襲導彈的方向、角度、速度、距離等)設置功能。數據獲取分為手動輸入和主動采集(預留方式)兩種方式。
通信鏈接顯示功能。可以顯示有線指控和無線指控的通信連接狀態。
控制模式選擇功能。可以顯示無線指控和有線指控模式并具有選擇功能。兩者應唯一可選。
具有發煙單元布點規劃與顯示功能。
具有系統自檢與報錯功能。
操作記錄功能。
通信單元與配套設施
通信單元應具備有線和無線通信功能，且無線通信距離應該不小于最小安全距離(實彈試驗時)。同時通信單元的帶寬應滿足氣象參數、視頻及上級指令等信息傳輸的要求。
配套設施應包含相應的檢測設備、備品備件等。
工作流程
煙幕干擾系統的工作流程示意圖如圖2所示。
架設好設備、鋪設好線路;
進行系統自檢;
測量目標位置局部氣象信息;
根據氣象和來襲導彈信息，設置好發煙單元布設方案;
將發煙單元根據布設方案預置好編碼并進行布設;
確認導彈發射信息，根據彈著時刻確認點火時刻，根據該時刻氣象信息確認最終點火策略;
在預定時刻發送點火信號，對應發煙單元發煙;
全部發煙完畢待確認安全后開始撤場。
關鍵技術分析
煙幕干擾模擬系統施放的煙幕形態決定了能否實現滿足規定遮蔽面積的能力，滿足定量考核導彈抗干擾能力的要求。在本方案中煙幕干擾模擬系統通過煙幕施放輔助決策技術確定點火策略，實現對煙幕面積的控制。
點火策略包括發煙點的選擇和發煙時機的確定。發煙點的選擇主要取決于風向、保護目標尺寸、來襲導彈方向、煙幕性能水平等因素;發煙時機主要取決于來襲導彈與保護目標的距離、導彈飛行速度、彈著時刻、有效煙幕形成時間等因素。通過對發煙裝備煙幕擴散特性分析，采用煙幕粒子運動模型，估算煙幕粒子擴散變化規律，并結合經驗數據進行修正，可以得到煙幕擴散模型。通過對不同風速、風向等氣象參數條件下的煙幕擴散圖像進行模擬仿真，可對發煙裝置的遮蔽效果進行預評估。在充分開展戰術使用研究的基礎上，對保護目標及其周邊氣象信息、可能的敵情信息進行預先統計，并結合不同的煙幕需求的形成典型煙幕施放方案，后續使用時可直接調用。可以通過輸入風向、風速、來襲導彈信息等參數，自動解算出煙幕施放策略，同時也可人工對決策方案進行修改。
輔助決策軟件具體的方案為：自動采集或手動輸入風速、風向等氣象參數和來襲方向、來襲速度、距離和高度等敵情參數并進行數據處理，結合煙幕仿真，對已布設的發煙裝置設置點火策略。
首先，綜合分析風向參數和來襲導彈的方位數據，對兩者之間的邏輯關系進行透徹性梳理和解析，初步確定需點火的發煙裝置的方位，確定在方位之內所有發煙裝置的數量和編號;其次，再結合不同風速下各發煙點可形成的煙幕尺寸進行計算分析，判定預控制范圍內需執行點火的發煙點的數量及具體編號;最后，依據來襲導彈的速度、距離、高度數據，分析計算出來襲導彈到達目標物的時間(或給定的彈著時刻)，同時結合風速參數、來襲導彈攻擊角度、發煙裝置成煙時間參數和可持續成煙時間參數，在合適的時間點控制發煙裝置點火，以形成預期的煙幕遮蔽效果，達到理想的演練成效。輔助決策策略完成后可執行自動控制也可依據輔助決策的結果以人工的方式實施控制。
結論
本系統可實現對外軍發煙裝備的煙幕模擬，同時具有使用便捷、安全性高的特點，可用于空地導彈、艦地導彈等各類導彈抗煙幕干擾性能檢驗，也可用于兩棲登陸作戰演練、島礁要地防御對抗演練等場合，具有廣泛的應用前景。——論文作者：秦剛，魏詠梅
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