紅外型空空導(dǎo)彈光電干擾環(huán)境分析*

孟 博

(中國空空導(dǎo)彈研究院,河南洛陽 471000)

紅外型空空導(dǎo)彈光電干擾環(huán)境分析*

孟 博

(中國空空導(dǎo)彈研究院,河南洛陽 471000)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中光電干擾環(huán)境復(fù)雜嚴(yán)酷,紅外型空空導(dǎo)彈的抗干擾性能面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)。分析了紅外彈的發(fā)展過程以及新環(huán)境帶來的新問題,全面論述了紅外彈面臨光電干擾的形式、類型和特點,并對光電干擾環(huán)境的發(fā)展趨勢進(jìn)行了客觀展望。只有認(rèn)識并掌握目前紅外空空導(dǎo)彈的光電干擾環(huán)境特性,并瞄準(zhǔn)未來威脅進(jìn)行研究和設(shè)計,才能保證紅外空空導(dǎo)彈的持續(xù)發(fā)展和抗干擾性能領(lǐng)先。

紅外空空導(dǎo)彈;光電干擾;環(huán)境分析

0 引言

隨著光電技術(shù)的廣泛應(yīng)用和光電制導(dǎo)武器的大量涌現(xiàn),光電干擾對抗技術(shù)得以迅速發(fā)展。紅外型空空導(dǎo)彈作為典型的光電精確制導(dǎo)武器,光電干擾和導(dǎo)彈抗干擾是永恒的矛盾。目前紅外空空導(dǎo)彈已發(fā)展到第四代紅外成像,需面對復(fù)雜嚴(yán)酷的光電干擾對抗環(huán)境,只有在全面、客觀認(rèn)識、掌握光電干擾環(huán)境的基礎(chǔ)上,才能設(shè)計出抗干擾性能優(yōu)異、戰(zhàn)場環(huán)境適應(yīng)性強的紅外空空導(dǎo)彈,提升其作戰(zhàn)效能。

文中首先論述了紅外空空導(dǎo)彈及光電干擾的發(fā)展歷程,提出了目前紅外空空導(dǎo)彈的新特點與面臨的新環(huán)境和新問題;分析了現(xiàn)代戰(zhàn)場中紅外彈需面對的復(fù)雜光電干擾環(huán)境的內(nèi)涵、形式和種類,論述了典型光電干擾的功能和特點,最后對光電干擾技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。紅外型空空導(dǎo)彈只有持續(xù)提高和改進(jìn),立足目前,著眼未來,才能適應(yīng)并有效抵抗目前已知和將來未知的各種嚴(yán)酷光電環(huán)境的干擾。

1 新環(huán)境帶來的新問題

紅外空空導(dǎo)彈依靠目標(biāo)向外輻射的紅外能量探測、識別和跟蹤目標(biāo)。隨著紅外制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展,紅外空空導(dǎo)彈從非致冷硫化鉛到致冷銻化銦、從點源到成像、從近紅外波段到遠(yuǎn)紅外波段、從光機掃描到凝視面陣、從單色到多色,在探測距離、分辨率、靈敏度、跟蹤能力等方面得到了長足的進(jìn)步。

有矛必有盾。盡管越南戰(zhàn)場上紅外空空導(dǎo)彈的戰(zhàn)果顯著,但美軍裝備紅外干擾彈后也明顯改善了飛機的生存能力[1]。與導(dǎo)彈抗干擾技術(shù)相比,光電干擾針對性強、技術(shù)門檻低、效費比高。伴隨著紅外彈性能及抗干擾能力的提高,光電干擾技術(shù)不斷發(fā)展。由于導(dǎo)彈抗干擾技術(shù)發(fā)展與驗證周期較長,人力物力財力投入較大,抗干擾技術(shù)往往滯后于光電干擾技術(shù)的發(fā)展。

目前紅外空空導(dǎo)彈已發(fā)展至第四代凝視成像體制,可提高目標(biāo)形體分辨力及抗傳統(tǒng)點源干擾彈的能力,典型代表為美國于2003年服役的AIM-9X,但能夠有效干擾凝視成像紅外彈的面源干擾在1999年就已完成了作戰(zhàn)試驗[2],產(chǎn)品還未誕生,對手早已出現(xiàn)?，F(xiàn)代空戰(zhàn)光電干擾種類繁多,形式各樣,發(fā)展迅速,單獨一型紅外彈難以包打天下,抵抗各種形式的光電干擾。未來空戰(zhàn)的光電干擾與抗干擾勢必更加激烈與嚴(yán)酷。

2 光電干擾環(huán)境分析

光電干擾通過采取某些光電技術(shù)使敵方的光電裝備不能正常工作,達(dá)到削弱或降低其效能的目的。目前紅外空空導(dǎo)彈面臨的主要光電干擾形式包含點源干擾、多點源干擾、面源干擾、、噴油延燃、多光譜干擾、自燃干擾彈、伴飛干擾彈、拖曳干擾、激光干擾、激光致盲/摧毀、電磁脈沖等。這些干擾為載機提供了嚴(yán)密的防護網(wǎng),紅外彈也面臨著有效殺傷目標(biāo)的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

2.1 點源干擾

點源干擾具有與目標(biāo)相近的紅外輻射波段、更高的輻射能量,通過將紅外導(dǎo)彈誘偏,達(dá)到干擾導(dǎo)彈的目的[3]。點源干擾是裝備量最大、應(yīng)用最廣泛、作戰(zhàn)效果最顯著的紅外干擾手段,投放形式、方向和位置多樣,不同形式的投放組合實現(xiàn)了較好的干擾效果。雖然紅外成像空空導(dǎo)彈采用了新的探測體制和抗干擾算法,具備優(yōu)良的抗干擾性能,但面對復(fù)雜的空戰(zhàn)環(huán)境、目標(biāo)機動及干擾的無規(guī)則海量投放,紅外成像彈也難以確保逐一抵抗。傳統(tǒng)的點源紅外干擾在未來的光電干擾環(huán)境中將繼續(xù)發(fā)揮其不可磨滅的作用[4]。圖1為點源干擾應(yīng)用效果圖。

圖1 點源干擾應(yīng)用效果圖

2.2 多點源干擾

多點源干擾是點源干擾的另一種應(yīng)用形式,通過調(diào)整藥體結(jié)構(gòu)、投放速度、投放方向、投放時序,可在空中形成多輻射源分布,模擬目標(biāo)的大小和光譜輻射特性,干擾導(dǎo)彈對真實目標(biāo)的正常跟蹤。例如以色列的MULTI-BLU多點源干擾,含獨立誘餌3個,可以一定時間間隔投放[5]。圖2為多點源干擾應(yīng)用效果圖。

圖2 多點源干擾應(yīng)用效果圖

2.3 面源干擾

面源干擾在投射后點燃,形成大面積的高能量紅外干擾云,遮蔽真實目標(biāo)或與其疊加,誘偏導(dǎo)彈攻擊[6]。面源干擾輻射能量高、輻射面積大、輻射頻段寬、形成速度快、作用時間長,可單發(fā)或多發(fā)投放,釋放后可與目標(biāo)迅速分離或伴飛,使用方式靈活,可有效干擾紅外成像導(dǎo)彈[7]。圖3為面源紅外干擾應(yīng)用效果圖。

圖3 面源干擾應(yīng)用效果圖

2.4 紅外干擾機

紅外干擾機是一種調(diào)制干擾設(shè)備,用于對抗點源式非成像紅外導(dǎo)彈。它以一定紅外光脈沖向周圍360°發(fā)射紅外干擾信號,調(diào)制波段與目標(biāo)紅外輻射相似,頻率與來襲導(dǎo)彈導(dǎo)引頭調(diào)制頻率相近,干擾導(dǎo)彈跟蹤信號并逐漸誘騙[8]。

一般的紅外干擾機干擾強度不足,為了在有限的機載空間內(nèi)增大紅外輻射能量,定向紅外干擾機應(yīng)運而生,它可向?qū)梺硪u方向的小立體角范圍內(nèi)發(fā)射紅外干擾光束,使導(dǎo)引頭探測器飽和或干擾制導(dǎo)信號,使導(dǎo)彈偏離目標(biāo),減小能量的散射和浪費,提高能量利用率和使用效能[9]。

紅外干擾機與目標(biāo)一體,無相對運動信息,自身隱蔽性較好;可連續(xù)工作和重復(fù)使用,干擾時間更長;根據(jù)作戰(zhàn)需要,可采取欺騙和壓制的工作方式。典型的如美國諾斯羅普·格魯曼公司研制的“勝利女神”紅外定向干擾系統(tǒng)(如圖4所示)。

圖4 紅外干擾機外形圖

2.5 噴油延燃

當(dāng)飛機被紅外導(dǎo)彈跟蹤后,可人工或自動向后噴出一團燃油,延遲一段時間(或距離)開始燃燒,形成與飛機尾焰相似的高能紅外輻射源,干擾導(dǎo)彈正常跟蹤[10]。由于被拋出的燃燒油團像一塊“熱磚頭”,此種噴油延燃形式的干擾也稱“熱磚”干擾,它產(chǎn)生的紅外輻射區(qū)域面積大、強度大、干擾時間長,可有效干擾紅外成像導(dǎo)彈。圖5為噴油延燃干擾應(yīng)用效果圖。

圖5 噴油延燃應(yīng)用效果圖

2.6 多光譜干擾

多光譜干擾通過調(diào)整裝藥成分及比例,產(chǎn)生多光譜燃燒焰,輻射能量可覆蓋紅外輻射的多個波段。例如德國BUCK公司研制的DM69 A2多光譜干擾[11],具有能量上升時間短、輻射能量強等特點,發(fā)射后形成具有一定面積的漂浮紅外云,圖6為多光譜干擾使用效果圖。

圖6 多光譜干擾應(yīng)用效果圖

2.7 自燃干擾

自燃干擾利用自燃液體燃燒產(chǎn)生熱源及輻射能量,燃燒火焰長度可達(dá)數(shù)米,產(chǎn)生的紅外輻射與飛機尾氣主要成分的輻射特性相似,產(chǎn)生的紫外輻射與飛機羽煙光譜相像,火焰長度與飛機實際尾焰長度相近,可模擬飛機的主輻射源,使導(dǎo)彈跟蹤發(fā)生偏離,可干擾紅外成像導(dǎo)彈及多色導(dǎo)彈。另外自燃干擾發(fā)射后可自發(fā)點火,使用靈活,例如加拿大防御公司生產(chǎn)的MJU-5130B自燃干擾,如圖7所示[11]。

圖7 自燃干擾外形圖

2.8 伴飛干擾

伴飛干擾自身可產(chǎn)生推力,發(fā)射后在一定時間內(nèi)保持與載機的近距離伴飛狀態(tài),同時產(chǎn)生與載機相近的紅外輻射能量,誘騙導(dǎo)彈的跟蹤;隨著重力的影響,伴飛干擾逐漸下降并遠(yuǎn)離載機,進(jìn)而引開導(dǎo)彈攻擊。新型伴飛干擾可調(diào)整干擾特性,模擬飛機的輻射特性和運動特征。圖8為MJU-71B伴飛干擾外形圖[11]。

圖8 伴飛干擾外形圖

2.9 拖曳干擾

拖曳干擾通過拖曳線牽引,與飛機一起運動,兩者具有相似的運動特性。干擾輻射強度可隨飛行高度、速度及作戰(zhàn)需要調(diào)整,實現(xiàn)與目標(biāo)相近的輻射特性[12]。發(fā)射后與飛機無動力伴飛,燃燒時間較長,且可在導(dǎo)彈攻擊前釋放,不僅可干擾導(dǎo)彈的正常跟蹤,也可在發(fā)射前擾亂導(dǎo)彈對真實目標(biāo)的識別和截獲,干擾效果較好,例如雷聲公司研制的“彗星”拖曳干擾,如圖9所示。

2.10 激光干擾

激光干擾屬于定向紅外干擾機的變化形式,其光源為相干光激光,可使干擾波束集中更多能量,提供更遠(yuǎn)的干擾距離。與傳統(tǒng)的開環(huán)定向紅外干擾相比,先進(jìn)的激光定向紅外干擾系統(tǒng)采用閉環(huán)技術(shù),通過對比分析發(fā)射激光與被導(dǎo)彈反射回激光的信號特性,確定導(dǎo)彈類型,進(jìn)而制定針對性強的調(diào)制激光進(jìn)行干擾,具有更好的戰(zhàn)場靈活性[13]。圖10為激光干擾外形圖。

圖9 拖曳干擾外形圖

圖10 激光干擾外形圖

2.11 激光致盲/摧毀

激光致盲/摧毀屬于大功率壓制性有源干擾,通過窄波束強激光源照射來襲導(dǎo)彈導(dǎo)引頭或彈體,使導(dǎo)引部件失效或彈體毀壞[14]。激光致盲/摧毀雖然威力強大,但實現(xiàn)這一功能卻并非輕而易舉。發(fā)射激光的脈沖器功率要大,同時要縮小體積、減輕重量。為了能使運動飛機上的激光器瞄準(zhǔn)導(dǎo)彈,需要一個精度高、穩(wěn)定性好的伺服跟蹤平臺。另外,激光受天氣影響較大,由于散射和衰減,其作用距離會顯著下降。目前用于激光致盲/摧毀紅外導(dǎo)彈的大功率激光器還未得到廣泛應(yīng)用。圖11為激光致盲/摧毀設(shè)備外形圖。

圖11 激光致盲/摧毀外形圖

2.12 電磁脈沖

電磁脈沖可產(chǎn)生強烈的電磁輻射,對較大范圍內(nèi)的電子設(shè)備和和關(guān)鍵部件進(jìn)行壓制性和毀壞性的殺傷。電磁脈沖武器可摧毀、損壞和干擾紅外導(dǎo)彈導(dǎo)引傳感部件,使導(dǎo)彈致盲和損害[15]。電磁脈沖作用頻率寬、殺傷效率高、全天候工作且對瞄準(zhǔn)精度要求不高,是威力極大的信息化武器。圖12為電磁脈沖使用效果圖。

圖12 電磁脈沖應(yīng)用效果圖

3 發(fā)展趨勢及未來展望

紅外空空導(dǎo)彈的光電干擾從傳統(tǒng)看得見的點源干擾彈逐步發(fā)展到新概念看不見的電磁脈沖,形式愈加多樣,應(yīng)用愈加靈活,威力愈加強大,在未來的發(fā)展歷程中,光電干擾還會在以下方面繼續(xù)加強突破和拓展:

1)復(fù)合化

紅外干擾與紫外、雷達(dá)、激光、毫米波等多頻譜干擾相結(jié)合,進(jìn)行干擾的多光譜信息融合,形成多波段、多模式的復(fù)合一體化的干擾系統(tǒng),實現(xiàn)全頻段光電干擾,降低多色、多?？湛諏?dǎo)彈的抗干擾性能和作戰(zhàn)效能。

2)智能化

在復(fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境中,光電干擾系統(tǒng)自動實現(xiàn)導(dǎo)彈探測、識別、告警、決策、控制與實施,并與機載管理系統(tǒng)與飛行控制系統(tǒng)相交聯(lián),向飛行員提供實時動態(tài)信息,人工或自動進(jìn)行不同形式的光電干擾投放或機動規(guī)避。

3)實戰(zhàn)化

提高光電干擾設(shè)備小型化、模塊化和通用化,克服惡劣環(huán)境、天氣對光電干擾的影響,提高干擾對戰(zhàn)場環(huán)境的適應(yīng)性,由階段干擾向全程干擾和提前干擾發(fā)展,強化干擾的實戰(zhàn)效果。

4 結(jié)論

在現(xiàn)代化和高科技的戰(zhàn)場上,紅外空空導(dǎo)彈和光電干擾之間的對抗是主旋律,紅外彈的抗干擾性能也日益引起人們重視。文中針對紅外彈的發(fā)展過程以及新環(huán)境中體現(xiàn)的新特點,論述了紅外彈面對的主要光電干擾形式及特點,分析了光電干擾環(huán)境,最后對光電干擾的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

目前光電干擾形式多樣,特性各異,而先進(jìn)的紅外成像或多色導(dǎo)彈只能抗住少數(shù)部分的干擾,一型導(dǎo)彈無法包打天下;同時導(dǎo)彈研發(fā)周期長,風(fēng)險大,投入多,發(fā)展往往滯后于干擾發(fā)展,這造成了導(dǎo)彈發(fā)展和應(yīng)用的局限和被動。只有在客觀、系統(tǒng)分析各種光電干擾特性的基礎(chǔ)上,在研發(fā)導(dǎo)彈前預(yù)先設(shè)想可能的干擾形態(tài),提前進(jìn)行潛在的抗干擾設(shè)計,保持導(dǎo)彈抗干擾功能的模塊化和更新機制,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,保證紅外彈在未來復(fù)雜光電干擾環(huán)境下能用、管用、好用。

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AnalysisonElectro-opticalCountermeasureEnvironmentofInfraredAir-to-airMissile

MENG Bo

(China Airborne Missile Academy,Henan Luoyang 471000,China)

In modern war,electro-optical countermeasure environment is complex and harsh,and the anti-jamming performance of IR air-to-air missile faces serious challenge.The developing process of IR air-to-air missile and new problem caused by new environment were analysed.The form、tpye and feature of IR electro-optical countermeasure were discussed comprehensively.And the development trend of electro-optical countermeasure environment was prospected objectively.Only by understanding and mastering the electro-optical countermeasure environment characteristics of IR air-to-air missile,and researching and designing future threats,then the sustainable development and advanced anti-jamming performance of IR air-to-air missile would be ensured.

infrared air-to-air missile; electro-optical countermeasure; environmental analysis

10.15892/j.cnki.djzdxb.2017.02.012

2016-05-11

孟博(1985-),男,河南洛陽人,工程師,碩士,研究方向:導(dǎo)彈總體技術(shù)。

TN97

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