反导技术发展综述与展望

李贵栋，张欧，韦世顺

贵阳 江南机电设计研究所

摘 要：弹道导弹（TBM）突防能力越来越强，给国家防御系统带来巨大挑战。分别从国内外反导制导技术、控制技术以及协同反导技术三个方向论述了反导技术的发展现状，并分析了当前反导技术的难点，最后对未来反导技术的发展方向进行展望。

关键字：反导技术；发展展望；拦截TBM；制导控制技术

0 引言

弹道导弹直接威胁到人民以及国家领土安全，反导（反弹道导弹）技术的研究具有十分重要的意义。自美苏两国研制第一代洲际TBM时起，两个军事大国就开始了战略TBM防御工作，各自部署了反TBM系统。TBM相关技术的发展，给TBM防御系统带来了巨大的挑战^[1]，欧共体成员国、以色列等国也相继采用自主研发、合作研发或引进的方式发展自己的反导拦截系统。目前各国对反导技术的研究应用一直在不断探索、改进提升中不断发展^[2]，国内外无数研究人员也一直在致力于反导技术的研究。

1 反导制导技术

在制导技术方面，基于传统比例导引结构简单，实现较为容易，目前已有不少学者将其应用于反导技术研究^[3,4]。然而，当目标存在机动时，比例导引的性能会大打折扣，会引起脱靶量过大的现象，可能导致拦截失败。

考虑TBM的高速及机动特性，国内外不少研究人员先后研究了针对TBM目标的滑模制导律和最优制导律等先进制导律^[5-7]。从理论上来说，滑模理论的引入主要用来补偿外界未知干扰以及建模误差，具有一定的鲁棒性。最优制导律可以使目标随机机动带来的影响最小化，理论上能较好的应对目标未知变轨机动。然而，抖振问题是滑模理论带来的不可忽视的问题，而解决或削弱快时变系统抖振问题是控制研究亟待解决的难题。最优导引律虽能最小化目标机动，但通常需要一些难以精确获取的制导信息，要在反导过程中精确获取这些制导信息是极不可能的。同样，其他的一些先进制导律也面临着类似的问题。

因此，从目前的研究来看，基于TBM的诸多复杂特性，目前的制导技术还难以满足拦截高速未知大机动TBM的需求。

2 反导控制技术

上述对反导控制技术研究是从制导层面进行探索、改进以提升拦截概率，对应的控制系统都是针对传统的导弹设计的，主要利用舵面来实现导弹的姿态稳定控制和弹道轨迹的改变。但在拦截高空TBM目标时，由于空气稀薄、姿态稳定控制系统的响应时间长等原因，仅采用气动力控制是远远不够的。因此对于反导拦截技术的发展提升，还需要对控制技术的改进优化。

为了提高导弹的响应速度、增强导弹的机动能力、减小脱靶量，直接力/气动力复合控制技术应运而生。多年来，一些学者针对TBM的拦截问题^[8,9]，引入直接侧向力控制，从而提高拦截弹控制系统的响应速度和增大可用过载，使得拦截TBM的脱靶量更小，增强反导导弹的拦截效果。

然而，如果目标能够机动变轨，中制导段无法预测目标弹道轨迹，就会导致交班偏差过大，或者导引头难以及时截获目标，使用直接力也无法拦截。因此引入直接力的控制也难以满足防御需求。

3 协同反导技术

由目前国内外从制导和控制两方面对反导技术的发展现状来看，单个拦截弹拦截TBM都表现出一定的局限性。因此一些研究人员开始探索多弹协同拦截技术来解决目前单弹反导成功率低的问题。

对于多弹协同拦截TBM的研究，目前国内外已有不少的大学及研究机构正在不断摸索中^[10]。由公开的资料显示来看，目前的协同拦截技术主要基于同时包抄的多弹拦截思想。从数字仿真效果来看，这种协同拦截能较好和应对TBM的高速未知机动突防。

然而，当前的同时包抄的协同拦截TBM技术仿真都是基于质点速度恒定的数字仿真，由于目前的拦截弹轴向速度不可控，即拦截弹的速度是不确定的，因此，目前的同时包抄的协同拦截技术太过理想，还难以满足反导应用需求。

4 反导技术的难点与展望

从目前国内外的反导技术的分析可知，目前的相关研究技术主要存在难以获取拦截高速TBM目标的精确信息以及难以应对TBM的未知机动。由此，未来可以解决的途径有：

2. 多信息源制导技术

目前的信息提取主要由地面雷达或者弹上探测获取，未来考虑多信息源协同探测，将多维度、多平台的信息融合提取更精确的制导信息，从而为精确制导奠定基础。

3. 高可靠性弹道预测技术

高速TBM目标的未知机动给当前的拦截带来较大困难，因此，未来考虑通过如智能算法等先进理论，研究高可靠性弹道预测技术，从而使拦截弹在拦截过程中能“游刃有余”。

4. 发展轴向速度可控拦截弹

目前同时包抄的协同拦截策略理论上对反导是比较有效的，但拦截弹协同需要拦截弹轴向速度可控，因此，研究轴向速度可控的拦截弹，能保证同时包抄的协同拦截策略的应用。

5. 结合实际防御系统探索新的协同拦截策略

协同拦截不必仅限于同时包抄的协同思想，还可根据拦截的需求，用于探索，提出新的有效的协同拦截策略，从而更好地应对TBM的突防。

5 结论

反导技术研究直接关乎国家安全，具有较为重要的研究意义。本文在从制导技术、控制技术以及协同反导技术三个方向概述反导技术的研究现状的基础上，分析了当前反导技术的难点。基于反导技术呈现出的难点，分析了反导技术的发展趋势。对未来反导技术的研究和应用有一定的参考价值。

参 考 文 献

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3. 李超勇. TBM拦截器制导与控制若干问题研究[D]. 哈尔滨工业大学. 2008.

4. 刘永士. 弹道导弹助推段防御比例导引法研究与仿真[D]. 南昌航空大学: 南昌航空大学, 2013.

5. J. Z. Ben-Asher, N. Farber, et al. New Proportional Navigation Law for Ground-to-Air Systems. Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2003, 26(5): 822-825

6. A. Koren, M. Idan, O. M. Golan. Integrated Sliding Mode Guidance and Control for Missile with on-Off Actuators Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2008, 31(1): 204-214.

7. 刘浩敏,. 一种新的最优空基反弹道导弹中制导方法研究[J]. 航空兵器,2015,(4).

8. 刘延芳, 齐乃明,等. 基于非线性模型的大气层内拦截弹微分对策制导律[J]. 航空学报, 2011, (7).

9. 尹永鑫. 基于直接力与气动力复合控制的制导控制律设计[D]. 哈尔滨工业大学. 2016.

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11. 宋俊红. 拦截机动目标的有限时间制导律及多弹协同制导律研究[D]. 哈尔滨工业大学, 2018.