弹道导弹在飞行各阶段中的弹道特征和目标特性是什么
发布时间：2020-07-13
. 弹道导弹在飞行各阶段中的弹道特征和目标特性是什么？
不同类型的弹道导弹，其飞行各阶段中飞行轨迹、速度和加速度差异较大。
助推段是弹道导弹最脆弱的阶段，其红外和雷达特性非常明显，飞行速度较慢。这个阶段还没有产生碎片，也没有释放诱饵等突防装置，目标识别问题不突出。远程弹道导弹助推段时间约为3-6分钟。各国都想法设法缩短防御能力最弱的助推段飞行时间，例如俄罗斯“白杨”助推段飞行时间已低于45秒，可在大气层内实现关机，降低了助推高度。
中间飞行段是弹道导弹中最长阶段，典型远程弹道导弹的中间段飞行时间约15-20分钟，通常这时射程10000公里的导弹的弹头飞行弹道最高点达到1300公里。由于没有大气阻力，这一阶段弹头、诱饵、整流罩、母舱和碎片残骸等，均在弹道附近伴随弹头高速运动，在整个中间飞行阶段形成一个目标群，扩散范围达几公里。如何从干扰团中识别出真弹头并有效拦截，是反导系统的核心任务。
再入段持续时间一般为60-90秒。通常，射程10000公里的导弹再入速度为7.2马赫。在该阶段，由于大气阻力，目标群中伴随弹头飞行的碎片、轻质诱饵、箔条等会因摩擦被烧毁或降速而被大气过滤掉。只有少数经过专门设计的重诱饵呈现出类似弹头的运动轨迹。 反导雷达需要识别的对象有哪些？
首先是碎片。由于导弹飞行中需要不断抛弃不必要的部分，以增大动力效率，加之其各种分离机构多采用了爆炸螺栓等方式，其飞行中必然产生大量碎片。
其次是诱饵。弹头诱饵包括涂有金属层的气球、轻型充气或刚性复制诱饵等。假目标与弹头形状几乎相同，这是一种简单、廉价的高空诱饵。用薄塑料制
. 成，包覆以金属箔、条或丝网。一枚导弹可以携带许多这样的气球 ，并在导弹升空至大气层外时释放，然后充气成型，并跟随弹头沿弹道飞行到再入点。这种诱饵进入大气层时，急剧减速并在高空解体，从而使弹头容易在大气层内被识别出来。
另一种是轻质电子诱饵就是金属箔条，这实际是一种电子对抗措施。 此外，干扰机也会制造假目标。外军一般在战略导弹弹头上安装电子干扰器，通过噪声干扰对防御雷达进行压制，缩短雷达的探测距离，并可进行欺骗干扰，通过对雷达信号调制后转发，使雷达接收到虚假回波信号，不能跟踪真实的目标，从而雷达不能区分真假目标。
除了上述复杂的探测对象使识别更加因难外，近年来许多国家还在弹头设计中加入了隐身技术，或利用特征变换来改变再入飞行器的信号特征。从导弹突防技术发展来看，为缩短雷达探测距离，降低其识别能力，目前主要通过改变弹头（或防护罩）形状、控制飞行角度，使用雷达波吸收材料几种办法。如将弹头改装成尖头球底锥球体，可使其在X波段雷达上的迎头雷达截面积降为圆锥体的万分之一左右。
此外，科学家在研究了如何使用真弹头更象诱饵，这就是所谓的“反模拟技术”，其是将真弹头包裹在气球内，从而变换弹头特征，达到“假变真来，真变假”的效果。这些措施增加了导弹防御雷达探测识别目标弹头的难度。
法国比较注重电子对抗设备的装备。美国比较重视气球等诱饵的装备。 如何从大量的诱饵、弹体碎片等上档 群中识别出真弹头？
大致有三个途径：一是特征识别，如利用回波信号的幅度、相位、极化等特征来估计目标的飞行姿态、结构特征、材料特征；二是通过高分辨率雷达成像
. 确定目标的尺寸、形状；三是再入识别，通过获取目标的质阻比（就是质量与受到阻力的比值，通常用于描述飞行器的飞行效率，如流线型设计的阻力小，其质阻比就大，假弹头外形与真弹头接近，但为了加装更多的假弹头，假弹头质量通常小于真弹头，所以可通过质阻比进行识别）确定质量特性。由于弹头目标在飞行运动中姿态不断变化，导致其雷达反射信号也不断变化，这是雷达识别的重要依据。
先谈谈弹道特征提取及识别。在导弹主动段和中段早期，雷达识别任务是从飞机、卫星等空中、空间目标中识别出弹道导弹，迅速告警。弹道导弹在大气层内飞行时，可利用弹道导弹与飞机目标之间的运动特征，如速度、高度、纵向加速度及弹道倾角等差异来识别。在大气层外飞行时“主要实现导弹与卫星的区分”，它们基本上都是沿椭圆轨迹飞行，导弹由于要返回地面，其轨道半径通常小于地球半径，而卫星轨道半径要大于地球半径，这是两者区分的重要依据。
再谈谈雷达反射面积特征提取与识别。导弹头的雷达反射面积变化也可反映出其运动特征。空间目标沿轨道运动时其姿态相对于雷达波来自方向不断发生变化，其反射面积的变化反映了目标形体特征。例如，为了突防，弹头在飞行过程中均采用姿态修正技术，使得弹头在此姿态角度范围中雷达反射面积尽可能小且变化幅度稳定，而助推火箭和诱饵一般不具备姿态控制功能，具有翻滚等不规则运动，雷达反射面积的变化很大。提取合理特征，就可以对目标进行区分。可提取的目标雷达反射面积信息主要有面积的大小、起伏程度及随时间的变化规律等。
还有一个方法是弹头目标微动特征识别。弹头目标微动特征反映了目标的电磁散射特征、几何结构特征和运动特性。所谓进动是自旋目标的自旋轴线环绕
. 自身的中心轴缓慢转动。中心轴线与自旋时产生的轴线的夹角称为进动角。这种运动特征可以为真假目标识别提供依据。例如，来袭弹道导弹为确保其弹头与助推器分离后弹头能稳定、安全、有效地命中目标，必须在释放完全突防设备后，在弹头上施以自旋转技术及姿态控制技术，使其进入自身旋转稳定状态，虽然也有进动现象，但进动角一般不大，因而其目标回波受进动的影响小。但轻、重诱饵或电子干扰机的载体等假目标不存在这种自我调整能力，因此有在翻滚、进动角大或摆动等特征，使雷达回波大幅起伏，这是识别真假目标很好的依据。
此外还有成像特征提取及识别。雷达成像的基本原理是提高雷达分辨率，使其分辩出目标的外观形状。一般情况下，成像雷达可以通过发射宽带信号获取较高的分辨率，利用大孔径或合成孔径技术获得方位及俯仰高分辨率。成像特征提取主要使用了所谓的一维距离像和逆合成孔径成像技术，这两种技术都是建立在多普勒效应基础上的。我们知道目标运动会使雷达反射波频率发生变化，而如果雷达频率较高，其距离分辩率就会远小于目标尺寸，而当目标和对于雷达方向径向运动时，目标就会占据多个距离单元，形成一幅在雷达视线距离上投影的具有高低起伏特点的目标幅度图像，这就是目标一维距离像。逆合成孔径成像则可以实现非常高的二维分辨率。所谓二维分辨率就是目标二维成像的分辨程度，其实际就是对目标外成像的识别图像。例如，美国导弹防御系统中的地基多功能雷达的二维分辩率一般在0.1-1米之间，能够观察目标结构上微小的细节，是比较可靠的目标识别方法。逆合成孔径成像使用了距离-多普勒原理，其由于雷达和目标的相对运动关系与合成孔径雷达和目标的相对运动关系与合成孔径雷达中的逆合成孔径成像有别于一般的目标成像，导弹、诱饵及碎片等组成的目标群具有运动速度高、自身运动形式复杂（常伴有自旋、进动及机动等）、多目标等特
. 点，给二维成像处理造成因难，在成像过程中需综合考虑这些特点才能得到较满意的图像，从而进行识别。
在弹道导弹飞行各阶段，对其主要识别方法是什么？
助推段红外特征明显，天基红外预警卫星很容易发现。而雷达探测在这一阶段可以识别的是助推火箭和弹体，由于弹体飞行过程中的自旋稳定特性，而助推火箭分离后完全失控，会产生翻滚等姿态变化，使得两雷达反射面积有较大差别，从这点可以区分。
飞行中段对于洲际弹道导弹可达20分钟。在中段初期，由于惯性作用，导弹继续向弹道最高点飞行，在此阶段释放再入飞行器并应用各种突防手段。当导弹达到最高点时，所有有效载荷释放完毕，质量保持稳定。该阶段弹头体分离并释放一定数量的诱饵。同时，为防止弹体为敌方雷达起到目标指引作用，实战中一般将其侧向推开或炸成碎片。因此，中段的弹道目标主要是真弹头、诱饵和碎片。
弹头在该阶段受分离作用力和自身质量分布结构的影响，会引起不同程度的姿态运动。如果弹头尾部装有稳定裙和姿态控制系统，则以平动为主，不会发生翻滚运动。在此基础上，弹头相对质心存在一定的微运动，其中主要的是旋转和章动，即鼻锥摇摆。同样，碎片、碎块、诱饵受分离作用力影响，也存在各式各样的微运动，比如气球诱饵可能发生翻滚运动。释放诱饵和弹体分离会引起雷达反射面积的起伏变化。中段过程是导弹目标提取和识别的主要阶段，可用手段最多。
再入段只有几分钟，由于大气过滤作用，只有导弹弹头和重诱饵进入再入段，重诱饵和弹头表现出不同的质阻比。质阻比主要取决于其质量与迎风面积的
. 比值，一定程度上可以认为是弹头质量在阻力面上的分布。在外观面积相近的情况下，质量越大的目标再入速度就越高，因此通过雷达对外观面积得出判断后，将其与雷达测得的目标再入飞行速度相比计算，就可以得出弹头的质阻比。为了突防，重诱饵的外形可以和弹头一致，但受到有效载荷限制，其质量和真弹头存在较大差异，使得再入过程中，两者的质阻比差别明显，弹头的质阻比在8000左右，而重诱饵的质阻比在4000 