朱春燕
西安导引科技有限责任公司 陕西省西安市 710065
摘要：本文对红外导引头的发展状况进行了分析，同时还对位标器陀螺动力学分析以及动平衡实验进行了研究。
关键词，红外；引导；头位标记；陀螺技术
引言：
随着时代的不断向前发展，当前在现代战争当中一些能够在实际使用中进行精确制导武器变得越来越重要。精确制导技术已经成为21世纪军事技术研究以及发展的重点内容，而引导头是精确制导武器的核心技术之一。通过引导头作用的正常发挥可以使得武器在使用的时候完成对各大目标的主动搜索、识别以及跟踪，并且进一步给出制导过程中所需要的一系列控制信号。红外引导头在实际应用的过程当中，其制导精度相当很高，而且具有很强的抵抗外界干扰的能力。在使用中灵活多变，已经成为精确制导武器的重要手段之一，现在已经广泛地应用于空空导弹、地空导弹以及反坦克导弹等诸多类型的战术导弹当中。
1红外导引头的发展状况
对于红外导引头而言，最早应用于上个世纪40年代末期的响尾蛇空空导弹当中。在随后的一段时间之内，经过科研人员的不懈努力一共经历了三大发展阶段，当前已经进入了更先进的第四阶段。
红外导引头研制的第一阶段是在上个世纪60年代中期以前。其内部的探测器通常都是采用不具备制冷功能的硫化铅制作而成的。所采用的信息处理系统是单元式调制盘式调幅系统，在实际工作中相应的波段范围为1~3微米。在应用中灵敏性能相对来说比较低，抵抗外界干扰的能力比较差。这一代的典型产品有美国的响尾蛇AIM-9B，以及我国的人PL-2空空导弹等。
随着科学技术的不断向前发展，红外导引头进入了第二阶段的研发。这一阶段的具体时间段为上个世纪60年代中期到70年代中期之间。经过长时间的改进其探测器经过不断优化已经具备了制冷功能，并且采用硫化铅制备而成。工作波段也延伸到了3~5微米的中红外波段。研究人员进一步改进了调制盘，并且使得外标器的跟踪能力得到了进一步加强。这一代的典型产品有美国的AIM-9D以及中国的PM-5B等空空导弹。
第三阶段的红外引导头于上世纪70年代中后期开始。为了使其使用性能得到保障，相应的红外探测器都采用了具有很高灵敏度的制冷锑化铟，并且进一步改变了之前光信号的调制方式，采用了圆锥扫描或者是玫瑰线扫描的多源脉冲调制系统。在实际应用的过程当中，探测范围距离进一步加深，同时还具有了自动搜索的功能。由于这些功能的存在，这一阶段的红外制导武器已经可以用于对目标进行全向攻击。典型产品有美国的AIM-9L以及中国的PL-9空空导弹.
从上个世纪80年代之后，各种高新技术不断向前发展。这些技术的发展给第四代红外引导头的出现奠定了坚实的基础。这一阶段的红外导引头采用了红外成像制导以及多模复合制导技术，再加上其他技术的应用，使其探测距离以及跟踪精度等诸多性能得到了实质性的提高。
2红外导引头功能及分类
对于红外巡地导弹而言，红外导引头是其最为核心的组成部件。为了保证其功能能够得到正常的发挥，一般人们都将其安装在导弹的最前端。在实际应用中，主要发挥以下几个方面的功能：
第一，接收来自于目标例如敌方飞机、坦克等一系列器械的红外辐射，并且进一步完成对个目标的自动搜索识别以及捕获。
第二，隔离弹体的角运动，稳定光轴，为目标视线角提供可靠的参考系。
第三，对锁定任务完成之后的目标进行自动跟踪啊。根据获取目标信息方式工作波段的区别，可以将红外导引头分为图1这几种类型。
图一：红外引导头分类
尤其需要注意的一点是尽管红外导引头的类型比较多，然而它们的结构、功能、组成等都是比较类似的。最大的区别仅仅是在探测器以及信息处理的具体方式上。
3位标器陀螺动力学分析以及动平衡实验研究
红外引导头虽然经历了长期的发展之后已经出现了各种类型，但是其基本结构是一样的，都是由位标记以及电子电路组合而成。这里的位标器实际上是由光学系统、调制器、探测器以及陀螺跟进系统四部分组成的光电机械装置。在这四部分组成当中，位标器陀螺是红外引导头中极其复杂的部件，也是红外引导头在发展中急需解决的关键技术之一。以下对其展开讨论。
3.1陀螺的进动与章动
对于位标器而言，其陀螺系统在实际应用中所具有的稳定性会对角跟踪系统特性造成直接的影响。一般人们所说的陀螺进动性在一定程度上忽略了陀螺章动的运动
第一，进动。陀螺最为基本的运动之一，一般来说一个具有角动量H的陀螺转子，如果受到外力矩M的作用之后，转子将会进一步产生进动运动。运动中的角速度可以按照以下的方式进行确定：
(1)
第二，章动。当陀螺受到外力矩的作用之后，除了产生进动运动之外，还会进一步产生章动。这是自由陀螺万向支架系统在实际应用中一个无法解决的缺点。虽然在普通情况下陀螺的振动幅度小到可以忽略，然而频率太高的章动却会对红外引导导引头系统功能的正常发挥带来诸多不利的影响。例如，高频振荡将会引起机械摩擦，从而使陀螺的性能得不到有效保障，同时也会使红外位标器产生噪声。
3.2位标器陀螺方向效应
所谓的方位效应又被人们称之为角效应。这种效应是内框架同轴安水位位标器陀螺在实际应用中无法避免的一个缺点。该效应产生的根本原因在于电子线包所产生的各种类型的电磁力距的方向是无法对其进行更改的。随着角的出现，再加上永久磁铁上力矩的作用，便进一步产生了耦合交叉。
3.3位标器陀螺转子的动平衡
对于转子而言，其相应的动平衡技术是高速精密旋转仪器在装配及制造中最为重要的技术之一。在陀螺转子实际使用的过程当中，由于各方面因素的影响陀螺转子不可能处于绝对平衡的状态当中。一般而言不平衡量相对来说比较少，然而如果不平衡量太大的话，那么其附加的动压力将会进一步施加到轴承上，使轴承的使用寿命得不到有效地保障。因此，对于陀螺而言，动平衡技术的合理应用对其使用功能有着非常重要的意义。
4结束语
综合文章上面所描述的内容不难发现，当前红外导引头的实际使用性能已经得到了很大的提升。而位标器陀螺的应用为红外导引头作用的发挥提供了很大的帮助，而位标器陀螺转子的动平衡技术的合理应用对其使用功能有着非常重要的意义。
参考文献：
[1]刘涛. 微小型位标器结构设计与特殊环境适应性研究[D].南京理工大学,2016.
[2]焦彤. 玫瑰线扫描在动力陀螺式位标器中的实现与研究[D].上海交通大学,2014.
[3]陈荣,颜德田,倪欢.位标器陀螺转子动平衡测试系统设计[J].电子测量技术,2009,32(05):179-183.
[4]赵善彪,张天孝,李晓钟.红外导引头位标器陀螺的方位效应研究[J].弹箭与制导学报,2007(03):33-35.
[5]郭战兵.便携式红外寻的防空导弹——红外导引头[J].上海航天,1998(04):3-5.