ATGM标枪发展中的关键技术难点。 1的一部分
该译文涵盖了美国国家安全研究所的作者约翰·里昂斯，邓肯·朗和理查德·查特（约翰·里昂，邓肯·朗，理查德·查特）的科学文章的一部分。 本文专门介绍了反坦克系统标枪和MANPADS Stinger的开发人员遇到的关键技术难题，并比较了这些难题。 专门介绍Stinger的部分将不在此处介绍，也不会介绍方法，建模，模拟和结论。 这是作者关于该主题的第三项工作，前两篇致力于解决开发中的关键技术难题 短歌 艾布拉姆斯和阿帕奇直升机。
Javelin是一种便携式反坦克导弹系统，由运输发射容器中的火箭和可拆卸的命令和发射装置（CPB）组成，可供多种使用。 运输和发射容器中的火箭由圆柱形运输和发射容器，电源和冷却装置以及火箭本身组成。 命令和启动单元包括用于观察，识别和目标获取的日/夜视线。 该火箭的射程约为2000米，可用于建筑物和掩体以及装甲车辆。
前言
便携式反坦克复合体是美国步兵能够抵御中欧苏联装甲部队的重要手段。 龙族复合体是大多数冷战时期的一种手段。 这种线控反坦克复合体是在1960-x结束时开发的 - 1970-s的开始，并在1975第一年首次部署。 它也用于1990-91的海湾战争。
龙有很大的缺陷。 其有限的射程（原始版本约为1000米）意味着操作员必须太靠近射击目标，并且导线系统意味着射手必须保持打开并在目标上保持视线标记火箭飞行（最多11秒）。 此外，这个综合体是不准确的。 本宁堡的步兵学校是建立新系统的坚定支持者。 在1979中，军队首次尝试用一种名为Rattler的复合体替换龙，但几个月后，由于原型被拒绝太重而放弃了这个想法。
在1981，高级研究项目理事会（DARPA）进行了一项研究，以开发能够使用红外（IR）制导系统并击中受到最少保护的坦克上部的反坦克导弹系统。 这个程序被称为“Tankbreaker”。 坦克破坏者技术证明是有希望的，因此，美国陆军的红石军火库被指派接管新的ATGM项目。
在Tankbreaker计划之前，提出了许多要求。 其中，例如，火箭必须有一个即发射击系统，它必须有一系列2000米，重量小于16-kg并从上方攻击目标。 由于竞争，Hughes Aircraft和Texas Instruments的应用程序被选中进行进一步开发。 两种应用都基于IR寻的头（GOS）。 顾名思义，与仅区分热点的更简单的GOS Stinger相比，这种类型的GOS将IR信号转换为二维图像。 Tankbreaker计划主要包括IC GOS的开发，其中最高点是一系列飞行试验（资金不足以确定火箭功能的水平）。 在整个1985-86中，本宁堡的步兵学校继续坚持需要更换Dragon综合体，并开始为新建筑群制定参考条款。 最终，创建了一个用美国海军陆战队取代龙的技术任务。
在1986中，军队宣布接受关于平均现代反坦克复合体（高级反坦克武器系统 - 中型，AAWS-M）的两年验证和确认行动原则（原理证明，持久性有机污染物）的提案，从而启动第二次替换尝试ATRA龙。 与德州仪器（用于开发红外技术），Hughes（用于开发光纤目标技术）和福特航空航天（激光束引导）合作的合同价值约为每个30百万。 大约在18的验证和验证阶段，美国陆军和美国海军陆战队公布了全尺寸设计阶段的建议请求。 最后，选择了一家合资企业（JV），其中包括德州仪器（后来雷神公司收购其火箭业务）和马丁玛丽埃塔（现为洛克希德马丁公司）。 该合资企业使用拟议的火箭设计赢得了AAWS-M比赛，非常类似于德州仪器为Tankbreaker计划开发的，即基于GOS IR的射击 - 遗忘系统，它可以从上方或沿直线路径攻击目标。 这枚火箭后来被称为标枪（Spear）。 第一支部队在1996装备了标枪。
陆军决定聘请合资企业开发Javelin ATGM已成为该计划成功的重要组成部分。 美国政府要求成立合资企业的意图是在开发阶段已经完成的任务，即通过他们选择的结构吸引两个主要承包商。 在生产阶段，政府打算将这家合资企业分开，以便分别从这两家企业获得有竞争力的产品。 后来，由于几个原因，政府决定不利用这个机会，并继续在Javelin ATGM生产阶段与合资企业合作。
Javelin计划的管理层也负责该合资企业的整体管理，然而，技术工作和大部分生产都是由两家参与公司根据合伙协议进行的。 雷神现在负责指挥和启动装置，导弹制导系统的电子模块，系统软件和系统设计控制。 洛克希德·马丁负责导弹的最终组装和火箭GOS的生产（尽管如下所述，德州仪器负责开发火箭的GOS）。
为了使用Javelin，操作员在命令和启动单元中使用IR查找器，它提供检测目标所需的图像，如电视。 然后操作员切换到火箭的GOS的IC，这允许他在目标上设置标记，“固定”它并进行射击。 就像Stinger MANPADS一样，Javelin ATGM系统使用软启动系统从发射管发射导弹，这是从场地射击所必需的（Javelin技术任务要求）。 一旦火箭离开发射筒，就会触发维持器火箭发动机，小翼的6和4尾翼打开，高速火箭在直接攻击路径或其顶部以大约46米的高度发送到目标。 该导弹配备了串联累积弹头。
ATGM Javelin在战场上取得了成功。 在2003年，在伊拉克战争中发射了超过1000火箭，并且指挥和发射装置独立于导弹使用，并继续成为美国军方中一种流行的夜视装置。
在下一节中，将检查命令启动单元和与之关联的关键系统组件。 首先，将审查CPB的设计，然后是GPS和引导和控制系统，以及推进系统和弹头。 本节最后讨论了在火箭开发中使用模拟和模拟（未在此翻译中显示）。
命令和起始块（CPB）
触发过程从命令启动单元（CPB）开始。 与Stinger上使用的相对简单的PBC不同，Javelina PBC是该系统的复杂组成部分。 CPB有一个四倍望远镜和一个长波红外夜视仪，有两个视野，四倍和九倍放大。 在同一单眼中观察到可见光和红外线两种图像。 CPB采用标准军用电池供电，提供运行所需的能量，CPB电子设备和保持探测器矩阵工作温度的冷却装置。 红外探测器是PBC最重要的部分。 与以前将热源表示为简单点的系统不同，Javelina探测器可以创建目标的详细图片。 PBC扫描IR阵列以启用目标识别。 它具有比火箭归位更高的分辨率，因为操作员需要高分辨率图像来确定敌人是否在目标上。 导弹运载火箭的红外探测器（见下文）只需在操作员识别并在其上安装瞄准标记后检测目标。
德州仪器（TI）PBC超越了参与竞赛的替代项目，让您可以通过烟雾和其他障碍物远距离观察并表现出优异的性能。 它在焦点区域240x1中有一个矩阵，后来是240x2和240x4，由长波红外8-12微米中的镉汞碲化物探测器制成。 检测器以两个方向交替扫描频率为30 Hz，从右到左扫描奇数像素（1，3，5等），从左到右扫描像素。 计算装置允许PBC确定扫描镜的角位置，使得它能够执行直接和反向扫描以获得相干图像。 为Javelin ATGM系统开发的双向扫描是独一无二的，并提供了显着的节能效果。 此扫描方法后来应用于德州仪器的几个程序中。
由于采用了一种标准化探测器芯片的新方法，PBC红外探测器也已上市。 以前，使用具有恒定温度的所谓“黑体”来维持IR系统芯片的校准。 德州仪器（TI）开发了一种热校准单元（热参考组件，TRA），它是一种无源光学单元，提供两个温度参考点，通过这些参考点校准每个探测器像素。 第一个点是在一个离轴参考图像中，第二个点是从冷元素创建的“反射”获得的。 每次扫描矩阵时，基于两个温度点的读数校准像素。 值得注意的是，TRA是一种无源元件，不需要额外的电源或控制电路。 这使开发人员可以使用现有的探测器元件进行校准，同时降低功耗并节省空间。
为了提高信噪比，Stinger和Javelina红外探测器需要冷却到非常低的温度。 CPD使用杜瓦瓶，这是一种在双层墙之间使用真空以提供隔热的容器。 使用斯特林闭环发动机进行冷却，该发动机具有来自杜瓦容器的冷探针并且到达检测器的后部。 德州仪器开发的冷却设备旨在降低功耗（仅消耗1 / 5瓦特）并满足重量要求，同时将视频转换器冷却至所需温度2.5分钟。 冷却装置的生产最初面临一些困难，但由于DARPA和德州仪器的共同努力，实现了合理的成本。
在开发红外探测器时，PSC德州仪器公司使用了美国陆军夜视实验室夜视实验室（NVL）的服务。 NVL在IR系统建模方面拥有必要的经验，尤其是在测量最低分辨率温度（最小可分辨温度，MRT）和视频转换器开发领域。 为了满足陆军和海军陆战队的抗扰能力要求，军队研究实验室（陆军研究实验室，ARL）领导了一个专门的开发团队。 特别是该小组已经制定了系统抗噪能力的技术任务。 NVL开发的方法和仿真仍然是测量IR视频转换器特性的标准。 NVL还帮助引入了一种称为3D噪声的测量技术，用于在测试阶段对传感器中的动态噪声进行更精确的热建模。 建模的进一步发展导致了新的，更加用户友好和更高精度的模型的出现。
自从红外探测器的原始设计出现以来，它一直在不断升级，以提高系统的性能。 在1990开始时，DARPA资助了该计划，最终使得可以制造更复杂的探测器（易于生产）。 结果是一个所谓的Dash 6探测器（Dash 6），它安静下来并扫描更安静，这降低了操作员Javelina在战场上的声学能见度。 Dash 6检测器在1998-1999中输入生产。
最初的PCB是使用所谓的“通孔”印刷电路板技术开发的，但这种设计不符合重量要求。 这些印刷电路板使用表面贴装元件。 降低成本的程序在半导体器件集成方面取得了进步，特别是在压缩逻辑元件方面，这些逻辑元件可以应用于数字专用集成电路中，以将它们减少到两个双面印刷电路板。
减重对于开发人员来说是一项持续的任务，它影响了Javelin系统开发的各个方面，从PBC的IC探测器及其他部件开始，最后以火箭本身结束。 CPB的外壳最初由铝制成。 设计师甚至对船体进行了酸蚀处理，以尽可能地减小壁厚。 它确实减轻了重量，但也增加了其制造成本并降低了设备的可靠性。 在1999中，铝被17碳复合纤维层取代。 这有点减轻了重量，但基本上使案件更加强大。 此外，制造过程比酸洗更加一致。 在当前的PJavelina PBC中，与参考条款中规定的300相比，平均故障间隔时间超过150小时。
在新一代Javelin Block 1计划使用改进的CPB。 它将配备4x和12x放大倍数的光学系统，而不是4x和9x。 PBC还将包括基于有机LED的彩色平板显示器。 升级的目标是将探测器的范围增加50％，但重量限制反过来又严重限制了光学系统的改进。
待续
Javelin是一种便携式反坦克导弹系统，由运输发射容器中的火箭和可拆卸的命令和发射装置（CPB）组成，可供多种使用。 运输和发射容器中的火箭由圆柱形运输和发射容器，电源和冷却装置以及火箭本身组成。 命令和启动单元包括用于观察，识别和目标获取的日/夜视线。 该火箭的射程约为2000米，可用于建筑物和掩体以及装甲车辆。
火箭标枪
ATGM操作员Javelin查看命令和发射单元
前言
便携式反坦克复合体是美国步兵能够抵御中欧苏联装甲部队的重要手段。 龙族复合体是大多数冷战时期的一种手段。 这种线控反坦克复合体是在1960-x结束时开发的 - 1970-s的开始，并在1975第一年首次部署。 它也用于1990-91的海湾战争。
龙有很大的缺陷。 其有限的射程（原始版本约为1000米）意味着操作员必须太靠近射击目标，并且导线系统意味着射手必须保持打开并在目标上保持视线标记火箭飞行（最多11秒）。 此外，这个综合体是不准确的。 本宁堡的步兵学校是建立新系统的坚定支持者。 在1979中，军队首次尝试用一种名为Rattler的复合体替换龙，但几个月后，由于原型被拒绝太重而放弃了这个想法。
在1981，高级研究项目理事会（DARPA）进行了一项研究，以开发能够使用红外（IR）制导系统并击中受到最少保护的坦克上部的反坦克导弹系统。 这个程序被称为“Tankbreaker”。 坦克破坏者技术证明是有希望的，因此，美国陆军的红石军火库被指派接管新的ATGM项目。
在Tankbreaker计划之前，提出了许多要求。 其中，例如，火箭必须有一个即发射击系统，它必须有一系列2000米，重量小于16-kg并从上方攻击目标。 由于竞争，Hughes Aircraft和Texas Instruments的应用程序被选中进行进一步开发。 两种应用都基于IR寻的头（GOS）。 顾名思义，与仅区分热点的更简单的GOS Stinger相比，这种类型的GOS将IR信号转换为二维图像。 Tankbreaker计划主要包括IC GOS的开发，其中最高点是一系列飞行试验（资金不足以确定火箭功能的水平）。 在整个1985-86中，本宁堡的步兵学校继续坚持需要更换Dragon综合体，并开始为新建筑群制定参考条款。 最终，创建了一个用美国海军陆战队取代龙的技术任务。
在1986中，军队宣布接受关于平均现代反坦克复合体（高级反坦克武器系统 - 中型，AAWS-M）的两年验证和确认行动原则（原理证明，持久性有机污染物）的提案，从而启动第二次替换尝试ATRA龙。 与德州仪器（用于开发红外技术），Hughes（用于开发光纤目标技术）和福特航空航天（激光束引导）合作的合同价值约为每个30百万。 大约在18的验证和验证阶段，美国陆军和美国海军陆战队公布了全尺寸设计阶段的建议请求。 最后，选择了一家合资企业（JV），其中包括德州仪器（后来雷神公司收购其火箭业务）和马丁玛丽埃塔（现为洛克希德马丁公司）。 该合资企业使用拟议的火箭设计赢得了AAWS-M比赛，非常类似于德州仪器为Tankbreaker计划开发的，即基于GOS IR的射击 - 遗忘系统，它可以从上方或沿直线路径攻击目标。 这枚火箭后来被称为标枪（Spear）。 第一支部队在1996装备了标枪。
陆军决定聘请合资企业开发Javelin ATGM已成为该计划成功的重要组成部分。 美国政府要求成立合资企业的意图是在开发阶段已经完成的任务，即通过他们选择的结构吸引两个主要承包商。 在生产阶段，政府打算将这家合资企业分开，以便分别从这两家企业获得有竞争力的产品。 后来，由于几个原因，政府决定不利用这个机会，并继续在Javelin ATGM生产阶段与合资企业合作。
Javelin计划的管理层也负责该合资企业的整体管理，然而，技术工作和大部分生产都是由两家参与公司根据合伙协议进行的。 雷神现在负责指挥和启动装置，导弹制导系统的电子模块，系统软件和系统设计控制。 洛克希德·马丁负责导弹的最终组装和火箭GOS的生产（尽管如下所述，德州仪器负责开发火箭的GOS）。
为了使用Javelin，操作员在命令和启动单元中使用IR查找器，它提供检测目标所需的图像，如电视。 然后操作员切换到火箭的GOS的IC，这允许他在目标上设置标记，“固定”它并进行射击。 就像Stinger MANPADS一样，Javelin ATGM系统使用软启动系统从发射管发射导弹，这是从场地射击所必需的（Javelin技术任务要求）。 一旦火箭离开发射筒，就会触发维持器火箭发动机，小翼的6和4尾翼打开，高速火箭在直接攻击路径或其顶部以大约46米的高度发送到目标。 该导弹配备了串联累积弹头。
ATGM Javelin在战场上取得了成功。 在2003年，在伊拉克战争中发射了超过1000火箭，并且指挥和发射装置独立于导弹使用，并继续成为美国军方中一种流行的夜视装置。
在下一节中，将检查命令启动单元和与之关联的关键系统组件。 首先，将审查CPB的设计，然后是GPS和引导和控制系统，以及推进系统和弹头。 本节最后讨论了在火箭开发中使用模拟和模拟（未在此翻译中显示）。
命令和起始块（CPB）
触发过程从命令启动单元（CPB）开始。 与Stinger上使用的相对简单的PBC不同，Javelina PBC是该系统的复杂组成部分。 CPB有一个四倍望远镜和一个长波红外夜视仪，有两个视野，四倍和九倍放大。 在同一单眼中观察到可见光和红外线两种图像。 CPB采用标准军用电池供电，提供运行所需的能量，CPB电子设备和保持探测器矩阵工作温度的冷却装置。 红外探测器是PBC最重要的部分。 与以前将热源表示为简单点的系统不同，Javelina探测器可以创建目标的详细图片。 PBC扫描IR阵列以启用目标识别。 它具有比火箭归位更高的分辨率，因为操作员需要高分辨率图像来确定敌人是否在目标上。 导弹运载火箭的红外探测器（见下文）只需在操作员识别并在其上安装瞄准标记后检测目标。
德州仪器（TI）PBC超越了参与竞赛的替代项目，让您可以通过烟雾和其他障碍物远距离观察并表现出优异的性能。 它在焦点区域240x1中有一个矩阵，后来是240x2和240x4，由长波红外8-12微米中的镉汞碲化物探测器制成。 检测器以两个方向交替扫描频率为30 Hz，从右到左扫描奇数像素（1，3，5等），从左到右扫描像素。 计算装置允许PBC确定扫描镜的角位置，使得它能够执行直接和反向扫描以获得相干图像。 为Javelin ATGM系统开发的双向扫描是独一无二的，并提供了显着的节能效果。 此扫描方法后来应用于德州仪器的几个程序中。
由于采用了一种标准化探测器芯片的新方法，PBC红外探测器也已上市。 以前，使用具有恒定温度的所谓“黑体”来维持IR系统芯片的校准。 德州仪器（TI）开发了一种热校准单元（热参考组件，TRA），它是一种无源光学单元，提供两个温度参考点，通过这些参考点校准每个探测器像素。 第一个点是在一个离轴参考图像中，第二个点是从冷元素创建的“反射”获得的。 每次扫描矩阵时，基于两个温度点的读数校准像素。 值得注意的是，TRA是一种无源元件，不需要额外的电源或控制电路。 这使开发人员可以使用现有的探测器元件进行校准，同时降低功耗并节省空间。
为了提高信噪比，Stinger和Javelina红外探测器需要冷却到非常低的温度。 CPD使用杜瓦瓶，这是一种在双层墙之间使用真空以提供隔热的容器。 使用斯特林闭环发动机进行冷却，该发动机具有来自杜瓦容器的冷探针并且到达检测器的后部。 德州仪器开发的冷却设备旨在降低功耗（仅消耗1 / 5瓦特）并满足重量要求，同时将视频转换器冷却至所需温度2.5分钟。 冷却装置的生产最初面临一些困难，但由于DARPA和德州仪器的共同努力，实现了合理的成本。
在开发红外探测器时，PSC德州仪器公司使用了美国陆军夜视实验室夜视实验室（NVL）的服务。 NVL在IR系统建模方面拥有必要的经验，尤其是在测量最低分辨率温度（最小可分辨温度，MRT）和视频转换器开发领域。 为了满足陆军和海军陆战队的抗扰能力要求，军队研究实验室（陆军研究实验室，ARL）领导了一个专门的开发团队。 特别是该小组已经制定了系统抗噪能力的技术任务。 NVL开发的方法和仿真仍然是测量IR视频转换器特性的标准。 NVL还帮助引入了一种称为3D噪声的测量技术，用于在测试阶段对传感器中的动态噪声进行更精确的热建模。 建模的进一步发展导致了新的，更加用户友好和更高精度的模型的出现。
自从红外探测器的原始设计出现以来，它一直在不断升级，以提高系统的性能。 在1990开始时，DARPA资助了该计划，最终使得可以制造更复杂的探测器（易于生产）。 结果是一个所谓的Dash 6探测器（Dash 6），它安静下来并扫描更安静，这降低了操作员Javelina在战场上的声学能见度。 Dash 6检测器在1998-1999中输入生产。
最初的PCB是使用所谓的“通孔”印刷电路板技术开发的，但这种设计不符合重量要求。 这些印刷电路板使用表面贴装元件。 降低成本的程序在半导体器件集成方面取得了进步，特别是在压缩逻辑元件方面，这些逻辑元件可以应用于数字专用集成电路中，以将它们减少到两个双面印刷电路板。
减重对于开发人员来说是一项持续的任务，它影响了Javelin系统开发的各个方面，从PBC的IC探测器及其他部件开始，最后以火箭本身结束。 CPB的外壳最初由铝制成。 设计师甚至对船体进行了酸蚀处理，以尽可能地减小壁厚。 它确实减轻了重量，但也增加了其制造成本并降低了设备的可靠性。 在1999中，铝被17碳复合纤维层取代。 这有点减轻了重量，但基本上使案件更加强大。 此外，制造过程比酸洗更加一致。 在当前的PJavelina PBC中，与参考条款中规定的300相比，平均故障间隔时间超过150小时。
在新一代Javelin Block 1计划使用改进的CPB。 它将配备4x和12x放大倍数的光学系统，而不是4x和9x。 PBC还将包括基于有机LED的彩色平板显示器。 升级的目标是将探测器的范围增加50％，但重量限制反过来又严重限制了光学系统的改进。
待续
- John Lyons，Duncan Long，Richard Chait
- Stinger和Javelin导弹系统
- ATGM标枪发展中的关键技术难点。 1的一部分
ATGM标枪发展中的关键技术难点。 2的一部分
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