劉雪辰，孫國南，李旭東

1.駐西安魚雷工程軍事代表室，陜西 西安 710075

2.西安通信學(xué)院，陜西 西安 710075

1 概述

有線制導(dǎo)武器(導(dǎo)彈、魚雷等)通常采用金屬導(dǎo)線作為導(dǎo)彈、魚雷等與操控平臺之間的傳輸介質(zhì)，隨著光纖技術(shù)的迅猛發(fā)展，光纖制導(dǎo)以其強大的技術(shù)優(yōu)勢，大有取代金屬導(dǎo)線的趨勢，成為各國重點研究的關(guān)鍵技術(shù)。

光纖制導(dǎo)是利用光纖實現(xiàn)制導(dǎo)武器與操控平臺之間信息傳輸?shù)囊环N制導(dǎo)方式。具有以下優(yōu)點：1）能實現(xiàn)雙向信息傳輸，帶寬寬、傳輸量大，雙向傳輸互不干擾，與同樣屬于有線制導(dǎo)的金屬導(dǎo)線相比，光纖不會產(chǎn)生電磁輻射，也不會受到電磁波的干擾；2）光纖制導(dǎo)屬于人員參與其中的“人在回路中”制導(dǎo)，更有效地解決目標識別、數(shù)據(jù)修正、攻擊點選擇和再選擇等問題；3）光纖制導(dǎo)是一種非瞄準制導(dǎo)體制，垂直發(fā)射后水平飛行，發(fā)射隱蔽性好，抗干擾能力強；4）光纖制導(dǎo)精度不會隨距離的增加而下降，這是其它制導(dǎo)技術(shù)所不具備的。

2 國外光纖制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

總的來說，由于光纖技術(shù)的應(yīng)用，制導(dǎo)技術(shù)指標不斷得以突破。美國試驗表明采用光纖技術(shù)后，魚雷制導(dǎo)距離能夠達100km，而且魚雷的通信速率和可靠性得到了提高，且不受海水環(huán)境和艦艇電磁環(huán)境的干擾。但另一個面，這些試驗樣機真正發(fā)展到裝備部隊實際應(yīng)用的不多，美國起步最早，投入最多，但是實質(zhì)性的成果卻少得可憐，即使日本96式多用途導(dǎo)彈和以色列增程型“長釘’導(dǎo)彈裝備了部隊[1]，但種類也是屈指可數(shù)。這其中最主要的原因是受光纖制導(dǎo)技術(shù)水平的限制，特別是光纖無法達到制導(dǎo)所需的強度和長度，此外，光纖的纏繞與釋放技術(shù)、光纖線管環(huán)境適應(yīng)性、光纖信息雙向傳輸技術(shù)都是影響其進一步發(fā)展和應(yīng)用的制約因素。

3 光纖制導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 制導(dǎo)光纖制造技術(shù)

光纖制導(dǎo)武器的特點是制導(dǎo)武器在飛行或水下航行過程中，光纖要在釋放的同時進行信息傳輸，這就要求光纖在釋放過程中具有相對穩(wěn)定的傳輸信道衰減變化，否則會出現(xiàn)大量傳輸誤碼，引起傳輸系統(tǒng)崩潰。理想的光纖應(yīng)具有抗微彎性能好、抗拉強度高、單根長度長、損耗低、抗疲勞、存儲期長等特點。首先，光纖從線團中快速剝離時往往會產(chǎn)生微小的彎曲半徑，使得光纖傳輸損耗大幅增加；其次，光纖從線團中放出，必在“剝落點”處承受彎曲所引起的動態(tài)拉力峰值，這都要求光纖應(yīng)有更好的抗微彎性能和更高的抗拉強度。

3.2 制導(dǎo)光纖纏繞與釋放技術(shù)

為保證光纖快速地、不纏結(jié)、不折斷、可靠地解開，除了合理設(shè)計線軸外，特別需要解決好光纖纏繞與釋放。光纖纏繞技術(shù)難題主要有：1）光纖表面摩擦系數(shù)較小，纏繞過程中繞層容易滑脫；2）光纖較脆，難以保證光纖走向圓滑流暢；3）光纖徑向彈性較小，因擠壓容易形變，對匝間間隙控制精度要求高；4）光纖老化會產(chǎn)生微小裂紋，使光纖傳輸損耗加大。為了保證順利釋放，需要滿足以下要求：1）在釋放過程中，光纖不能發(fā)生糾纏、卡夾等現(xiàn)象；2）光纖發(fā)生的微觀形變應(yīng)當(dāng)在允許范圍內(nèi)，保證信息不失真；3）高速釋放能夠滿足光纖制導(dǎo)武器的速度要求。

3.3 光纖線團的環(huán)境適應(yīng)性

光纖成分為玻璃纖維，具有很好的熱穩(wěn)定性，而光纖線團線軸和容器為了滿足安裝、沖擊和振動要求，往往選擇高強度金屬材料，造成光纖線包在大范圍的溫度變化下，與其連接的線軸或容器變形差異較大，產(chǎn)生分離或間隙，對放線可靠性產(chǎn)生重要影響。另外，這些變形會增加光纖內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變，對其貯存壽命產(chǎn)生重要影響。

3.4 光纖雙向傳輸技術(shù)

在光纖雙向傳輸系統(tǒng)中，光纖信道帶寬可達數(shù)GHz，而光接收機部分信道帶寬則受到動態(tài)范圍、靈敏度和信噪比等重要關(guān)聯(lián)指標的影響，為了確保一個給定信道所要求的信道容量，既可以通過增加信道帶寬減少發(fā)射功率，也可以通過減少信道帶寬增加信號發(fā)射功率來實現(xiàn)。在光發(fā)射機、光纖和光接收機之間可以通過提高光發(fā)射機的發(fā)射功率和降低信道帶寬來保證要求的信道容量。在滿足寬動態(tài)范圍及高靈敏度的前提下，信道帶寬的降低還有助于實現(xiàn)遠距離傳輸。光纖制導(dǎo)傳輸系統(tǒng)的下行傳輸和上行傳輸都在同一根光纖內(nèi)完成，為了解決傳輸中“串音”，一般采用雙向耦合器的光域波分復(fù)用技術(shù)（WDM）來區(qū)分信息的傳遞方向，用電域的時分復(fù)用（TDM）來實現(xiàn)各路信息的傳遞[2]。

4 光纖制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展趨勢

4.1 中近程依然是研究和應(yīng)用的重點

由于光纖制造工藝以及纏繞釋放技術(shù)的限制，光纖制導(dǎo)武器的作用距離和飛行速度都較為有限。真正應(yīng)用的光纖制導(dǎo)武器主要集中在10km以下，而且光纖制導(dǎo)導(dǎo)彈的最高飛行速度目前還難以超出300m/s～500m/s的范圍，所以中近程光纖制導(dǎo)技術(shù)是重點。

4.2 使用高性能導(dǎo)引頭，增強晝夜全天候作戰(zhàn)能力

高性能的導(dǎo)引頭有助于提高武器作戰(zhàn)效能。光纖制導(dǎo)將相應(yīng)功能大都轉(zhuǎn)給控制站，不會對導(dǎo)引頭的尺寸、重量產(chǎn)生嚴重影響，因此可以采用紅外成像導(dǎo)引頭，它具有虛警率低、搜索速度快和抗干擾能力強等特點，能夠晝夜工作，可以說，采用紅外成像導(dǎo)引頭將是光纖制導(dǎo)的一個重要發(fā)展方向。

4.3 采用多種工作模式，提高作戰(zhàn)的靈活性

光纖制導(dǎo)一般采用“人在回路”的“發(fā)射+觀察／修正”的工作模式，優(yōu)點是能提高光纖制導(dǎo)導(dǎo)彈在非常復(fù)雜情況下的殺傷概率，缺點是容易暴露。光纖制導(dǎo)也可以采用自主尋的工作模式，“發(fā)射前鎖定，發(fā)射后不管’。此外，光纖制導(dǎo)還可以采用“發(fā)射并全程操控”模式，在確認目標后切換至“發(fā)射后不管”模式，工作模式的多樣化有助于進一步提高光纖制導(dǎo)武器對作戰(zhàn)環(huán)境的適應(yīng)性和靈活性。

4.4 制導(dǎo)部件向通用化、標準化及小型化方向發(fā)展

組件的標準化、通用化可以提高武器系統(tǒng)尤其是成像系統(tǒng)、制導(dǎo)光纖、跟蹤與瞄準系統(tǒng)的通用性與可靠性，并降低武器的維護使用要求和成本；小型化則可以提高武器系統(tǒng)的機動能力，便于運輸。

5 結(jié)論

光纖制導(dǎo)技術(shù)具有精度高、抗干擾能力強、隱蔽性好、結(jié)構(gòu)簡單、使用靈活等優(yōu)點，具有廣泛的潛在需求。盡管光纖制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用受到了一定的挫折，但光纖制導(dǎo)技術(shù)從設(shè)計理念上依然具有其他制導(dǎo)技術(shù)所無法比擬的優(yōu)勢，關(guān)鍵技術(shù)問題一旦解決，光纖制導(dǎo)技術(shù)必將煥發(fā)出勃勃生機。

[1]日本武器裝備手冊.日本武器裝備手冊[S].北京：國防工業(yè)出版社.

[2]YMGM-157(EFOG-M).Jane's Strategic Weapon Systems，2002.