利用静电感应原理的近炸引信电容近炸引信，红宝石电容电压变化信号探测目标

电容近程目标探测技术的形成与发展如同近炸引信的产生与发展一样，电容近炸引信的产生与发展离不开需求牵引与技术推动。它诞生于第二次世界大战时期，至今经历了漫长的发展道路。随着科学技术的进步与推动，武器性能不断提高，武器系统对弹药性能提出了越来越高的要求。现代战场的强电磁环境和电子对抗水平的提升要求弹药具有很强的抗电磁干扰能力，以及一些特殊弹种对近炸引信的特殊要求等，都促使引信工作者不断探索新原理、新技术的引信以满足武器系统对引信性能的要求。电容近炸引信就是在这些需求下发展壮大起来的。半个多世纪以来，国际上对电容近炸引信发展给予了高度重视。德国在第二次世界大战时期就开始研究电容引信，先后配用在航空炸弹、火箭弹和反坦克破甲弹上。英国马克尼空间防御系统责任有限公司（Marconi Space Defense System LC,Marconi SDSL）从1962年就开始研究用于导弹、炮弹和航空炸弹上的电容近炸引信。瑞典也积极发展电容近炸引信，目前已有配用在航空炸弹上的反跑道侵彻弹电容近炸引信。美国在为配有核弹头的导弹研制了贴地炸直流电容引信后，也在积极发展迫击炮弹（简称迫弹）上的电容近炸引信。我国早在1996年就定型了配用在90mm航空火箭弹上的电容近炸引信，该引信是由作者团队与吉林江北机械厂联合研发的我国首个以近炸为主的多选择引信，具有近炸、瞬发及延期多种功能。之后相继成功移植到火箭云爆弹、迫弹、榴弹、反坦克导弹等多种弹药上。引信借助静电场进行目标探测，最早可追溯到20世纪40年代中期，当时德国在积极发展无线电引信的同时，研制了世界上第一个利用静电感应原理的近炸引信——电容近炸引信。该类引信的原理框图如图12所示。一种早期电容引信的原理框图该电容引信利用由电子管构成的两个振荡器实施目标探测。其原理是将探测电极与弹体构成的结构电容器接入振荡器Ⅰ的振荡回路，而振荡器Ⅱ采用固定电容，使二者工作频率f1、f2相等并严格固定，然后将f1、f2加在混频器上。无目标时f1= f2，其差频为零，混频器无输出信号。遇目标时，极间等效电容的改变引起振荡器Ⅰ工作状态改变，使f1下降。由于f1是弹目距离r的函数，r越小电容变化量Δ C越大，引起f1下降越多，所以在混频器输出端分离出的频率为 fd(r) = f1f2的差频信号也越大。当该差频达到预定炸高的对应值时，引信输出引爆信号。该引信由于极间电容变化量所限，作用距离不到0.3 m。因为采用频率对比手段，所以对振荡器频率稳定性要求甚高。电容变化量ΔC与频率变化量Δ f之间并非具有严格的线性关系，因此振荡器频率的选择直接影响引信的探测灵敏度。该引信的探测本质是利用混频器输出的差频变化信号来反映电极间电容的变化信息，从而间接反映弹目距离信息。而当时该引信设计者认为该引信工作（起爆控制）取决于电极间动态电容的临界值CΣ，从而掩盖了电容变化量Δ C这个本质性的参量。20世纪50年代中期，美国为解决配有核弹头的导弹战斗部因碰炸引信所带来的碰地时发生导弹战斗部变形引起作用效果显著下降的弊端，研制了利用静电场工作的直流（DC）电容引信。该类引信的作用距离仅有数英寸至一两英尺[插图]，也称为“贴地炸（near-surface-burst）引信”。20世纪60年代又研制了用于常规弹药上的贴地炸引信，引信探测器原理示意图。它采用将直流电源通过串接负载电阻R 直接施加于两个探测电极来建立外部电场。弹目交会时，目标T对该电场的边缘场（fringe field）产生扰动使电荷重新分布，导致串联回路产生电流，使R两端产生压降。弹目距离不同，扰动不同，产生电流、压降也不同。该探测器正是直接利用该串联回路中R上的电压变化信号探测目标。