引信在武器系统中的地位与发展

进攻性武器系统的作用就是对预定的目标造成最大程度的损伤和破坏。在现代战争中，一般是海陆空诸兵种协同作战，遇到的目标种类很多，因而对武器系统提出了更高的要求。同时，随着现代科学技术的发展，出现了一些新式武器系统，作战威力不断提高，并使武器系统的概念大大扩展了。例如，激光、次声，甚至人工控制气象等，都可以作为一种武器来对付敌人，但是绝大多数武器仍是利用烈性炸药的爆炸所释放出的能量来毁伤目标。

早在古代，人们就认识到使用投射物作为战争工具要比徒手搏斗优越。任何一种投射工具都可以看成是延长使用者双手的手段，如使用弓可以把箭射到比用手直接投击更远的地方。弩则进一步利用人体的力量或畜力，把投射物射得更远。中国古代火药的发明则是技术上的一个飞跃，利用火药燃烧释放的能量可显著地增大投射物的射程，于是出现了火炮。与此同时，人们也想方设法使投射物的破坏作用超过它本身动能所起到的破坏作用，即提高其威力。例如，在箭头上涂上毒药，在箭杆上绑上燃烧物以引起敌营着火等。火药出现后，不仅用它作为推进剂以增大投射物的射程，同时还用它制造燃烧和爆炸性的武器来增大其破坏作用。我国宋代庆历四年（公元1044年）的《武经总要》已记载有制造火药的配方及用药和其他成分制造的毒药烟球、蒺藜火球、霹雳火球等兵器的构造、制造和使用方法。当时引燃这些兵器用的是铁锥，将铁锥烧红，用它把球壳烙热以引燃其内火药。以后改为用火药捻子引燃，明代永乐十年（公元1412年）出版的《火龙经》中称这种火药捻子为“信”或“药信”，引信这一术语就是由此产生的。在《天工开物》中，已将“信”与“引信”通用。可见，引信的出现是与中国古代火药的发明和使用直接相关的，它从最初引火的“信”发展到今天的“引信”，经历了深刻而巨大的变革。“引信”已被现代科学技术赋予了新的内容。

现代的武器系统主要包括炮弹、火箭弹、导弹、航空炸弹、原子弹、鱼雷、水雷、地雷、手榴弹等和它们的发射、运载、投放、布设装置。在上述各种弹中多装有炸药或其他装填物，在遇到目标时，利用它们产生爆炸来完成对目标的杀伤和摧毁的任务。但是炸药爆炸是有约束的：一是必须外加足够的起始能量去引爆；二是必须控制在特定的时机起爆，以保证给目标造成最大的毁伤，而在运输、储存、发射过程中都不允许爆炸。对充分发挥弹药的威力来说，如果将运载系统作为第一控制系统，则引信是第二控制系统，而且控制的是对目标作用的最后一个环节。

引信是随着目标、战斗部、作战方式和科学技术的发展而不断发展的，它的功能在不断完善和扩展，对引信的认识在不断深化，有关引信的概念也在不断发展。

为了更进一步认识引信在武器系统中的重要作用及地位，让我们回顾引信的发展历史，同时也可从中看出是什么在推动引信的发展。

在战争中，目标与战斗部处于直接对抗的状态。战斗部要摧毁目标，目标以各种方式抵抗或干扰战斗部的攻击。这种摧毁与反摧毁的对抗是目标与战斗部发展的一个动力。现代战争中有各种各样的目标，它们各自的存在条件（空中、地面、地下、水面、水下等）、物理特性（高速、低速、静止、热辐射、电磁波反射、磁性等）和防护性能（强装甲防护、钢筋水泥防护、土木结构防护、无防护等）千差万别。为了有效摧毁目标，就必须发展各式各样的战斗部，例如杀伤的、爆破的、燃烧的、破甲的、穿甲的、碎甲的、生物的、化学的、心理的、核能的以及它们的组合等。这些战斗部都有各自的对目标起作用的最佳位置。那么就要求所配用的引信首先要根据目标特点来识别目标的存在，使战斗部在相对目标最佳位置时起爆以充分发挥作用。这个最佳位置随战斗部的类型和威力不同而不同，为满足这一要求，必须研制出各种不同原理的引信。

例如，最常见的地面有生目标的特点是：防护能力弱，分散面积大。摧毁这种目标的有效手段是用杀伤战斗部。要求战斗部的杀伤破片尽可能多地打到目标上。因此，采用装有瞬发作用的引信使炮弹落入敌阵地，在地面上爆炸，这就是具有瞬发作用的触发引信。这种引信简单可靠，但杀伤效果并不理想，因触发引信是靠碰地后引爆战斗部，即使其瞬发度再高，也会有一部分破片钻入土中而不能发挥作用。根据实验，76mm口径的炮弹，当炸坑深度为33cm时，杀伤效果将降低一半；当炸坑深度为45cm时，杀伤效果基本上近于零。此外，即使炸坑较浅，对卧倒在地或在战壕里的人、马，杀伤效果也几乎为零。如果能使炮弹距地面一定高度爆炸，使杀伤破片自上而下地打击地面或坑内的敌人，杀伤效果就会显著提高。在近感引信未出现前，为了使炮弹配备触发引信也能实现空炸，人们采用跳弹射击的方法，即所谓跳弹空炸。当近程射击（3～5km）、落角不大于20°时，炮弹落地时引信开始起作用，但不立即引爆弹丸，等炮弹从地面跳起，在离地面0.5～6m的高度范围内引爆弹丸，其效果与空炸相同。这就要求触发引信具有短延期作用。跳弹射击受地形、地质和射程的限制，因此跳弹率不稳定，而且还会造成部分引信甚至弹壳损坏，杀伤效果仍不理想。于是，人们想到可以用时间引信实现空炸射击。在发射前，根据射程远近装定时间，使炮弹落地之前在目标区上空爆炸。这比跳弹射击的效果好。由于地形的影响以及火炮的弹道散布和时间引信本身的时间散布，势必造成一个较大的炸高散布，使得有的炮弹落到地面上没有炸，而有的炸点则过高。空炸高度过高将使目标处于威力范围之外，碰地后仍不炸相当于瞎火。为了使落到地面上的炮弹能够碰地炸，就出现了时间触发双用引信。

通过上述对地面目标射击的分析，说明需要这样一种新原理的引信，它既不直接与目标相碰，但又要与目标有密切的联系，它控制战斗部爆炸时机要与弹目相对位置有关，只有这种引信才能弥补上述触发引信与时间引信的不足之处。

空中目标如飞机、导弹，其特点是面积小、速度高、机动性好。对于低空飞行的敌机，一般用小口径高炮榴弹配用触发引信，要求弹丸直接命中目标，最好是钻进飞机蒙皮内再爆炸，这样才能对机内的仪器、仪表、弹药、燃油、发动机和乘员等给予最大的破坏和杀伤。小口径火炮系统射速高、反应快，短时间内可发射出很多弹丸。几门火炮同时射击，在空中将形成一个拦截的弹幕，命中目标的可能性相对来讲要大一些，但要消耗大量的弹药。对付高空敌机，需采用中、大口径的火炮，其射速及反应速度均较慢，因此直接命中很困难。尤其是现代航空技术的迅速发展，飞机性能已远远超过过去的水平。现代战斗机的主要特点是航速大、机动性好、火力强，而且具有低空和超低空入侵的能力。就是对小口径高炮系统来说，其直接命中目标也越来越困难，效率显著降低。如果采用防空导弹来对付，虽然有制导系统，但也只能及时发现目标，正确跟踪目标，引导导弹按要求的精度接近目标。由于制导系统本身的误差，也不易直接命中目标。导弹成本高，威力大，要提高毁伤目标的概率只有使战斗部在目标进入其杀伤区域内时起爆，也就是采用近感引信。虽然也可以采用时间引信，即在发射前测出弹目间距离及有关弹目运动的参数等，对引信进行时间装定，这样，时间引信可以控制战斗部在目标附近爆炸。但由于时间引信本身的误差散布以及目标速度高、机动性好的特点，不容易控制战斗部在相对目标最佳位置起爆。对于导弹来说，因目标与弹道机动，采用时间引信更无意义。

由上述对地及对空目标的分析结果可见，无论是时间引信还是触发引信，在高速目标迅速发展的形势面前，都显得能力不够，从而限制了武器战斗性能的发挥。在这种情况下，迫使人们去寻求新原理的引信，能不碰击目标而在相对目标最佳位置引爆战斗部的引信，这就是近感引信。

近感引信的发展是从20世纪30年代开始的，德国最早，其次是英国、日本、苏联，它们曾先后设计了多种类型的近感引信。例如苏联在1935年制成了声学引信，在实验室和靶场试验时，得到令人满意的结果。用它来对付装有M-11或M-17发动机的飞机，可以保证在50～60m的距离动作，并对炮弹发射的声音不起作用。近感引信的飞跃发展是在20世纪40年代以后，是由于第二次世界大战中特别令人注目的两大事件促成的。第一个事件是有很大活动半径的新式导弹的出现，它使近感引信变成极为必需的装置。因飞机上装载的航空导弹数量一般不多，它们的构造复杂而且昂贵，这就使它们不能像普通口径的航空炮弹那样大量地消耗。此外，导弹的遥控系统或是自动瞄准系统都存在着不可避免的误差而不能导引弹头直接命中目标。因此，对导弹来说，实现近感起爆比炮弹更加必要。第二个事件是雷达技术的发展，为实现新原理的近感引信创造了条件。如美国在1940年左右才开始研究，但很快就把雷达技术移植到近感引信上来，从而后来居上，处于领先地位。连续波多普勒无线电引信于1943年研制成功并装备部队。到第二次世界大战结束时，共生产可用的连续波多普勒无线电引信约两千多万发，这些引信在大战后期和朝鲜战争中都显示出强大威力。无线电引信相对触发引信成倍甚至几十倍地提高杀伤效果，这一事实使各国受到很大启示，投入了更多的人力、物力，而且把最先进的技术成就优先用于引信。由于广泛采用了各个科学领域中的最新成就，近感引信发展很快。无线电引信从20世纪40年代的电子管型、50年代的晶体管型、60年代的固体电路型，发展为70年代的特制集成电路型。例如美国将中、大口径地炮榴弹引信，用一种集成化通用无线电引信代替。在迫击炮弹上，也研制配用了集成化的多用途引信。随着电子计算机、微电子技术、红外技术、激光技术、遥控（感）技术等在近感引信中得到应用，先后出现了各种原理的近感引信，如红外引信、激光引信、毫米波引信等。

目前，近感引信已由配用于导弹及大、中口径炮弹上发展到配用于小口径炮弹上。根据现代飞机和防空技术的发展水平，各国普遍认为中高空的防御可利用导弹，而低空防御则可用小高炮和低空导弹。由于小高炮有反应快、射速高、数量多及初速大等许多特点，因而仍是现代战场上的一种有效的不可缺少的防空武器。如瑞典博福斯公司为提高40mm高炮武器系统的效能，于1974年第一次在40mm预制钨珠凸底榴弹上正式配用无线电近感引信，从而大大提高了杀伤概率。其他国家也都在研究、设计和制造各种小口径的近感引信弹药，有的已装备部队。

回顾引信发展史，可以得到极为重要的启示：引信的发展史，就是为提高引信利用目标或其环境信息水平的奋斗史。换句话说，引信一直为获取“最佳”炸点所需的目标信息而奋斗。初始的时间引信是靠使用者获取目标位置信息而作用的，炸点不能由引信本身来确定。触发引信的出现，是引信开始利用目标信息的标志，但只能利用与目标接触时的唯一的目标位置信息，因而利用目标信息的水平低，它只能确定炸点，而在碰击前不能选择炸点。近感引信的出现，使引信利用目标信息的水平达到一个新高度，即引信本身可以根据弹目交会条件自己选择炸点。历史事实充分说明，只有提高引信利用目标信息的水平，引信的功能才会有所突破。还应指出，现代引信不仅在选择的功能上有很大突破，而且在抗干扰性能方面也有较大的发展，其实质仍然是提高利用信息的水平。例如，保险机构采用双重环境力解除保险，提高了对环境力信息的利用水平；又如自适应引信不仅能适应弹目交会条件的变化，而且能识别干扰信号，从而提高引信对目标的识别能力。这意味着引信正向“信息化”“智能化”方向发展。

综上所述，引信的发展可以归纳为以下三点：

（1）引信发展的动力。战争的发展，包括目标的发展和战术应用的发展，对引信提出各式各样且越来越高的要求，引信在不断满足这些要求中得到发展。所以说，战争对引信的需求是引信发展的源动力。

（2）引信发展的基础。现代科学技术发展及其成果的应用，为引信满足战争要求提供了先进、完善和多样化的技术及物质基础。所以说，科学技术和生产力的发展水平是引信发展的基础。(www.xing528.com)

（3）引信发展的水平。取决于引信对目标信息的利用水平。

我国从1958年开始研制近感引信。1962年以前主要是解剖分析外国产品。从1962年到1966年，主要是对美、苏等国的产品进行仿制。从20世纪70年代以来，近感引信的研制工作进入了一个新阶段，即改型和自行设计阶段，并形成了批量生产能力。

仔细分析国内外引信的发展历史和现状，可以认为国内外引信的发展趋势和主要特点有如下几点。

（1）信息化。2001年秋，美国国防研究计划局（DARPA）决定在C4ISR基础上增加终端毁伤（Kill），即提出C4KISR。由此，引信作为C4KISR中的一个环节出现，意味着引信必须大幅度提高自身信息技术的含量。实现引信与武器体系其他子系统，特别是与信息平台、发射平台、运载平台和指控平台之间信息链路的联结。

引信信息化水平的提高，不仅意味着引信需要获取更多的环境信息和目标信息以满足作战需求，更重要的是为引信功能的扩展提供了更好的基础。

（2）提高抗干扰能力。利用各种物理场、各种探测原理和先进的信号处理手段，提高引信对各类目标的准确识别能力，提高引信自身战场生存能力，确保引信工作的可靠性。

提高抗干扰能力是引信特别是近感引信发展的永恒主题。提高近感引信抗干扰能力主要从两个方面着手：一是提高信号处理水平，这是每种引信都必须采用的办法，其基础是目标特性的准确性，因此，要加强目标特性的研究；二是在可能的情况下，利用物理场特性和新的工作原理提高抗干扰能力，这是最有效的办法。

（3）提高炸点控制精度。进一步挖掘并更加充分利用各种目标信息和环境信息，使引信对目标准确识别，实现引信起爆模式和炸点的最优控制。

提高炸点控制精度是引信特别是近感引信发展的又一个永恒主题。有几层含义：①是否所攻击的目标（是敌还是我，目标还是干扰，是否易损部位）；②启用何种作用方式（近感，触发，延期）；③在最有利位置起爆。

（4）微小型化。采用MEMS（微机电）技术、MMIC（单片微波集成路）技术、专用单片集成电路、高能电池等手段，实现引信微小型化。

引信小型化，进而微型化，可以带来一系列好处。微小型化的引信可以在小口径弹药上使用，或者在所占体积不变的情况下可以使用更多的元件、器件、部件，使引信功能更加完善。更吸引人的好处是可以节省出空间用于装药。

（5）发展多功能引信。一种引信具有多种功能，可具有触发、近感、时间等。触发又可具有瞬发、长延期、短延期等；近感可以具有炸高分档功能。

如果一种引信具有多种功能，就意味着一种引信可以配多个弹种。这将会给生产、勤务、保障、使用等诸多环节带来一系列好处。

（6）功能扩展。现代引信除了具备起爆控制的基本功能外，还可以为续航发动机点火，为弹道修正机构动作提供控制信号，可以实现战场效果评估，还可与各类平台交流信息（实现与信息平台、指控平台、武器其他子系统和引信之间）。引信信息化水平的提高是引信功能扩展的重要内容。

（7）高能量小体积电源。现代引信用电源（原电池加管理电路）主要是化学电源和物理电源。化学电源原电池主要有热电池和铅酸电池，物理电源原电池主要是发电机发电。这两种电源虽然可以满足现代引信的需要，但如果不能在小体积高能量方面获得突破，引信的微小型化会受到严重影响。