目标基安全系统

时间：2024-09-05 百科知识版权反馈

【摘要】：按上述定义，目标信号的存在及其特征是安全系统启动或最终完成解除保险过程的依据，前提是引信对目标的正常作用必须在规定的安全距离以外，这实际上排除了目标出现在安全距离以内的情况下系统解除保险的可能性。当然，这种“前提”是否满足，仍需要安全系统根据发射环境做出判断。

现行引信安全系统的设计思想本质上是建立在对发射环境的感受、识别和利用的基础之上的，并且系统由安全状态转变为待发状态的空间位置是以发射点为基点来确定的，这类安全系统可以称为引信发射基安全系统。

随着武器系统的发展，某些弹药不但要求引信安全系统确保勤务处理和达到解除保险延期之前的安全，还要求在弹药对目标正常作用前的飞行弹道上，即使引信发火系统因受到干扰而提前给出发火信号，安全系统也能保证爆炸序列不被引爆。这种要求对现代战争中大量使用的造价高昂的精确制导弹药尤为重要。过去曾多次出现空-空导弹和地-空导弹在安全距离外解除保险后，因引信发火系统抗干扰能力弱而发生弹道早炸现象。对巡航导弹而言，如果引信安全系统仅仅保证发射母舰或母机的安全，那么在导弹飞离发射点几百米或几千米后，安全系统即可解除保险，而在以后数百千米以至上千千米的飞行弹道上，导弹将在待发状态下飞行。此间如果引信发火系统受到干扰，导弹随时可能引爆，从而导致此次发射归于失败，这不但造成重大的经济损失，而且还贻误了战机。显然，按现行设计思想建立起来的引信发射基安全系统很难满足这种要求，因此提出了新的引信安全系统概念——目标基安全系统。

引信目标基安全系统是这样一种实体系统：在确保弹药平时、发射周期和安全距离内安全的前提下，能够根据目标（或目标区）信号的存在及其特征，启动或最终完成解除保险过程，并在发火系统开始引爆爆炸序列前尽可能短的时间内转变为待发状态。

引信目标基安全系统概念的基本出发点是，除非在安全距离以外存在着确定的目标（或目标区）信号，否则系统将不会解除保险；而引信发射基安全系统概念的基本出发点是，只要发射环境正常，弹药飞出安全距离，系统就可以解除保险，而不考虑目标是否存在及弹目之间的相对距离。前者强调的是在最佳引爆时刻前尽可能短的时间内完成解除保险过程，使引信处于待发状态；而后者强调的是在发射周期内和达到延期解除保险时间之前，要确保引信处于安全状态。

按上述定义，目标（或目标区）信号的存在及其特征是安全系统启动或最终完成解除保险过程的依据，前提是引信对目标的正常作用必须在规定的安全距离以外，这实际上排除了目标（或目标区）出现在安全距离以内的情况下系统解除保险的可能性。当然，这种“前提”是否满足，仍需要安全系统根据发射环境做出判断。定义中的“发火系统开始引爆爆炸序列前尽可能短的时间内转变为待发状态”包括两个含义：一是转变为待发状态的时刻与起爆时刻尽可能地接近，二是最终完成解除保险过程所需的时间尽可能地短。按上述含义，理想安全系统待发状态的持续时间为零，即达到待发时刻刚好也是起爆时刻，而起爆时刻又是引信对目标的最佳作用时刻，同时，最终解除保险转变为待发状态的速度应尽可能地快。

根据定义，目标基安全系统必须利用目标（或目标区）信号去启动或最终完成解除保险过程。目标基安全系统获取目标信息的途径大致有三种：射击指挥系统、弹药制导系统和自身目标探测器。就目前武器弹药发展水平而言，采用后两种途径，特别是弹药制导系统途径，更为可行。不论采用后两种途径中的哪一种，目标基安全系统都要求目标探测系统能够连续提供目标（或目标区）信息，并且有效探测距离。

目标基安全系统还可以对引信的弹道安全性做出贡献。通常所谓的弹道安全性，实际上属于引信作用可靠性问题，但目标基安全系统能够对弹道安全性做出贡献的原因在于：

（1）从概念上讲，目标基安全系统是在引信对目标开始作用前很短的时间内达到待发状态的，因此，在引信对目标作用前的飞行弹道上，即使引信发火系统因受到干扰而发出引爆信号或做出引爆动作，爆炸序列也不可能被引爆。

（2）从技术上讲，向目标基安全系统提供有效目标信息的系统，是独立于向引信发火系统提供目标信息的系统的，如导弹的制导系统。只要导弹的制导系统具有抗干扰能力，目标基安全系统对弹道安全性的贡献就有实际意义。

由于发射基安全系统是建立在发射基点上的，因此，不论它能够提供多长的安全距离，从理论上讲，它都不可能像目标基安全系统那样在最佳引爆时刻之前对弹道安全性做出贡献。

下面以鱼雷引信为例，简要介绍目标基安全系统的设计原理。

为保证发射舰艇及后续弹道的安全性，鱼雷引信安全系统的设计应充分利用武器的发射环境信息、弹道环境信息、目标及目标区环境信息，以实现信息化、灵巧化和智能化，这已成为鱼雷引信发展的一个趋势。

鱼雷引信目标基安全系统的模型如图7-16所示，它同时也是一个全电子安全系统。该模型主要由两片专用集成电路及外围电路组成，用于完成对解除保险环境信息的识别，并输出相应的信号和指令，控制3级保险开关（2级静态保险开关、1级动态保险开关）解除保险的时序，并可靠解除保险，驱动发火组件充电至发火水平并维持，具备待爆条件。静态开关Ⅰ设置为第1级保险，它具备静态电保险特征，可对起爆电源的正极进行安全性隔断，其解除保险激励信号来自鱼雷发射环境中不可逆、具备唯一性、标识鱼雷发射的激励信号，以保证在鱼雷发射出管后才启动全电子安全系统的保险与解除保险流程。静态开关Ⅱ设置为第2级保险，它具备静态电保险特征，对起爆电源地进行安全性隔断，其解除保险激励信号来自鱼雷安全距离环境信息，以保证鱼雷在安全距离内的安全性。动态开关设置为第3级保险，它具备动态电保险特征，其解除保险激励信号来自目标环境信息，用于保证鱼雷在安全距离之后的安全性。很大程度上，正因为设置了由目标环境信息驱动解除保险的第3级保险，具备目标基安全系统特征，鱼雷引信才能保证鱼雷全弹道的安全性。

图7-16　全电子安全系统原理模型

在鱼雷引信安全系统的设计中，一个重要的步骤是如何在其工作周期内经受的可信环境之中，选择安全、可靠并具备唯一性的解除保险环境激励信号，对其进行识别和判断，驱动安全系统解除保险，并提高安全系统的安全性和抗干扰性。

（1）第1级保险解除激励——鱼雷初始弹道水压信息。该信息伴随鱼雷发射入水而产生，对应不同的水深产生不同水压，是鱼雷入水深度的识别信息。鱼雷从入水到预定搜索深度的过程包括俯仰抑制、按一定角度下潜和拉平3个阶段，此阶段的水压信息特征明显。水压信息是鱼雷引信安全系统中利用率最高的一种环境信息，不仅具有典型的鱼雷弹道环境特点，而且便于识别，通用性很强。鱼雷初始弹道水压信息的识别可采用压力传感器，若水压大于设定值（视鱼雷作战使用要求而定），则认为鱼雷已发射入水，并完成了不可逆的发射动作。将此信息输入安全系统保险机构的逻辑控制电路中，即可驱动第1级保险解除，实现水压信息解除第1级保险的功能。

（2）第2级保险解除激励——安全距离信息。该信息在鱼雷到达预设定的安全距离后产生，是鱼雷引信安全系统中利用率较高的一种环境信息。螺旋桨转动信息是不可逆的，距离特性和时间特性均较明显，具有典型鱼雷弹道环境特点，通用性较强。通过鱼雷螺旋桨的转动圈数可计算鱼雷航行距离，且尾轴转速与航程间的联系较合理，作为安全距离信息较准确和可靠。因此，螺旋桨转动信息能很好地实现定距。通过脉冲计数电路对螺旋桨的转动次数进行统计，当脉冲计数值达到规定值时，向安全系统保险机构的逻辑控制电路输出安全距离信息，驱动第2级保险解除，即可实现安全距离信息解除第2级保险的功能。

（3）第3级保险解除激励——目标信息。目标信息主要是自导系统获得目标参数并进行处理后向安全系统发出的控制指令。为获取准确的目标信息，以完成目标基安全系统解除保险系统的要求，设计中须充分考虑自导系统和非触发引信的目标探测性能，提高鱼雷自导系统与引信安全系统的匹配性，尽可能减少自导系统及引信安全系统完成目标信息处理的时间及高压发火电容的充电时间。

保险与解除保险逻辑是全电子安全系统的控制中枢，它可以根据自身的工作状态和识别的解除保险环境激励，有序地控制着安全系统从初始安全系统逐渐过渡到待发状态。因此，保险与解除保险逻辑的设计是全电子安全系统安全性设计的根本所在。保险与解除保险逻辑的设计主要从时间特性、时序逻辑、窗口特性等方面展开。以上述选择的3种信息作为3个解除保险环境激励，彼此独立，并且具备互质性，在时间上有良好的时序特性。此外，初始弹道水压信息和安全距离信息均具有良好的窗口特性。故保险与解除保险逻辑采用的控制模式为：初始弹道水压信息、安全距离信息和目标信息顺序作用，依次解除第1～3级保险，其中初始弹道水压信息和安全距离信息增加时间窗识别机构。

采用此控制模式的全电子安全系统保险与解除保险逻辑如图7-17所示。图中，鱼雷初始弹道水压信息在时间窗内出现，则解除第1级保险；安全距离信息在第1级保险解除后出现并且在时间窗内出现，则解除第2级保险；目标信息在第2级保险解除后出现，则解除第3级保险，使安全系统达到待发状态。