干擾末敏彈技術探討

巨養鋒，薛建國，張 樂

(63891 部隊，河南 洛陽 471003)

坦克裝甲車輛是20 世紀戰爭發展與科學技術進步的產物。防御大規模集群坦克裝甲目標的快速進攻，是當前及未來局部戰爭或大規模地面戰爭的重要任務。在反坦克武器中除了反坦克火箭、反坦克導彈以外，在20 世紀90年代又出現了一種新殺手——末敏彈。末敏彈是一種以多對多的反集群裝甲和火炮的有效武器。美國是最早開展末敏彈研究的國家。除美國外，德國、法國、瑞典、俄羅斯等國在末敏彈技術方面處于領先地位。已經生產并裝備部隊的末敏彈有美國的薩達姆(SADARM)155 mm 末敏彈、德國斯馬特(SMART)155 mm 末敏彈、瑞典和法國聯合研制的博納斯(BONUS)155 mm 末敏彈等。對末敏彈進行干擾，降低其毀傷率，對提高坦克裝甲目標的生存幾率具有重要意義。

1 末敏彈攻擊過程

末敏彈是末端敏感彈藥的簡稱。這里“末端”是指彈道的末端，而“敏感”是指彈藥可以探測到目標的存在并被目標激活。所以，末敏彈就是在彈道末端能夠探測出目標的方位并攻擊目標的一種新型彈藥。末敏彈由導彈、火箭彈、炮彈、撒布器等攜帶器帶到目標區上空，利用拋撒裝置將末敏子彈從攜帶器中按一定圖形分離拋撒出來。敏感子彈被拋出后，靠減速和減旋裝置(一般是阻力傘和翼片)達到預定的穩定狀態。在子彈的降落過程中，彈上的掃描裝置對地面做螺旋狀掃描。當彈上距離敏感裝置測出彈達到預定的距地面斜距時，即解除引爆機構的保險。隨著子彈的下降，螺旋掃描的范圍越來越小。一旦敏感裝置在其視場內發現目標(也就是被激活)時，彈上信號處理器就發出一個起爆自鍛破片戰斗部的信號，戰斗部起爆后瞬時形成高速飛行(2000 ～3000 m/s)的“自鍛造”侵徹體去攻擊裝甲目標。如果敏感裝置沒有探測到目標，子彈便在著地時自毀。末敏彈可以實現“打了不管”，是一種具有高效費比的智能彈藥。末敏彈攻擊過程如圖1 所示，可以分為:①投射段;②拋撒段;③減速段，用毫米波測量高度;④降落傘打開段;⑤傳感器信息處理階段;⑥開始搜索并啟動攻擊;⑦探測掃描;⑧確認目標并發射爆炸成型彈丸(EPT)。以SADARM 為例，其全部降落時間為1 mim 左右［1］。

圖1 末敏彈攻擊過程示意圖

2 末敏彈探測目標原理

末敏彈用于探測裝甲目標的探測器為毫米波探測器、紅外探測器以及采用毫米波與紅外探測器復合式敏感裝置。相對于制導武器的目標探測裝置，其敏感裝置比較簡單，且末敏彈探測旋轉掃描速度很快(如SADARM 為456 r/min)，因此，在探測目標時對目標輻射特性的一些細節考慮較少。

2.1 毫米波敏感器

在毫米波波段，不同物質的輻射溫度差別很大，一般來說，相對介電常數高的物質，發射率低，反射系數大，因此在同樣的物理溫度下，高導電材料的輻射系數小，輻射溫度低，即比較冷，利用金屬與其他物質輻射溫度的這種差異，即可探測出金屬目標。

毫米波敏感器采用毫米波輻射計原理。毫米波輻射計是一種探測毫米波輻射的微弱寬頻信號高靈敏度接收機，它靠檢測目標輻射溫度和背景輻射溫度之差進行探測。其工作原理為:輻射計天線接收到的噪聲溫度信號經過熱敏電阻、毫米波器件就形成了具有毫米波頻率的電信號，該信號與機內由環境噪聲產生的具有毫米波頻率的電信號相比較，如果探測到目標，則上述2 種信號不同，經過比較后，有輸出信號，送入接收設備進行混頻、中放、檢波處理，輸出目標信號。如果沒有探測到目標，環境背景噪聲信號與機內產生的環境背景噪聲信號相同，相比較后，無輸出信號，這時輻射計繼續搜索目標［2］。

2.2 紅外敏感器

自然界的一切溫度高于絕對零度的物體每時每刻都產生紅外輻射，且這種輻射都攜帶有物體的特征信息，這就為探測和識別各種目標提供了客觀基礎。紅外敏感器就是利用目標與背景紅外輻射特征的差異，對坦克裝甲目標進行識別。

紅外敏感器就是常見的紅外探測器，其基本原理是根據紅外輻射與物質相互作用時產生的各種物理效應，將不可見的紅外輻射轉變為可見或可測的物理量。由于末敏彈的成本較低，其紅外敏感器比較簡單，敏感元數量較少，在掃描過程中所成的像不具備徑向和橫向的高分辨率，所揭示的目標信息非常有限。在紅外目標特征描述和提取、目標分類和識別等方面的研究不同于常規成像的目標識別研究，它對目標識別的實時性要求非常高，要求在1 ms 內就應把目標識別出來［3］。

2.3 復合敏感器

為了提高末敏彈發現目標概率和減少干擾影響，采用紅外和毫米波組合傳感器。在不良天氣條件下，毫米波傳感器不受霧、塵埃和煙火的影響，卻易受電磁干擾和雷達反射物影響，紅外傳感器則剛好與之相反。因此采用紅外/毫米波復合技術，可進行互補，降低其不確定性，使末敏彈的性能大大提高。

薩達姆(SADARM)和斯馬特(SMART)末敏彈采用了紅外/毫米波復合敏感器，博納斯(BONUS)目前采用紅外敏感器，正在嘗試采用紅外/毫米波復合敏感器。末敏彈敏感器發展方向是采用復合敏感技術，提高末敏彈的毀傷率。

3 坦克目標輻射特性

3.1 毫米波輻射特性

末敏彈下降掃描過程中，由于坦克目標較小，通常毫米波輻射計波束可能先掃描到地面，其天線接收地面背景的毫米波輻射，當輻射計波束掃描到坦克模型邊沿時，輻射計天線接收金屬目標的毫米波輻射，由于地面背景和金屬存在溫度差異，輻射計輸出第1 脈沖信號，天線波束從金屬目標移至地面時又形成第2脈沖信號，如圖2 所示。2 個脈沖的間隔大小反映了目標的不同尺寸。坦克頂部凸起較多，探測器天線不僅接收頂甲反射到空中的毫米波輻射，還探測周圍環境的毫米波能量。而探測到表面平滑的金屬板時，毫米波探測器天線主要接收空中的毫米波輻射。因此，當毫米波輻射計探測到坦克目標時，脈沖1、脈沖2之間的波形波動明顯［4］。

3.2 紅外輻射特性

研究表明，太陽輻射是影響坦克冷靜態紅外輻射特性的首要因素。圖2 為靜態坦克頂部裝甲與背景的紅外圖像［3］。坦克熱靜態紅外輻射特性是在坦克冷靜態紅外輻射特性的基礎上疊加上發動機部分熱負荷的影響。這種熱影響主要局限在坦克動力艙范圍內。熱靜態條件下坦克動力艙紅外輻射溫度的升高，只局限在坦克右后側的排氣管附近以及側裝甲板的后半部分。熱靜態條件下坦克后裝甲板由于熱負荷的作用也出現了明顯的不均勻升溫過程。測試結果表明:熱動態條件下，無論是夜間還是在白天，坦克的主要部件，諸如炮塔、裙板、負重輪與履帶，以及坦克整車仍保留冷靜態紅外輻射的基本特征。處于陽面的部件總是具有較高一些的紅外輻射平均溫度。坦克陰陽面紅外輻射平均溫度的差異，實際上是反映太陽輻射的影響。但在熱動態條件下，坦克動力艙和行動裝置部分的熱圖像己發生重大的改變，這些部位都產生了強烈的紅外輻射。不同測試方位的熱圖像表明，熱動態坦克的排氣管、動力艙以及整個行動裝置都呈現出很高的紅外輻射溫度。坦克行動裝置中的履帶在高速行駛過程中能產生強烈的紅外輻射。熱負荷給行駛坦克的動力艙和整個行動裝置的紅外輻射造成了極大反差。在相同的地物背景下，熱動態坦克的熱圖像就顯得格外鮮明突出(圖3)［5-6］。

4 末敏彈的干擾時機與方法

從末敏彈的攻擊過程看，對末敏彈進行主動干擾時可以進行干擾的環節有:在末敏彈拋撒前，摧毀末敏彈的載體及其發射裝置，從而徹底消除末敏彈對坦克裝甲目標的威脅;在末敏彈降落段，破壞減速傘的傘繩或使傘面大面積撕裂，使末敏彈不能掃描探測目標，進而不能攻擊目標;在搜索攻擊階段，采用煙幕等無源干擾技術，降低末敏彈對目標的識別概率，或者采用隱身技術，從而降低末敏彈的毀傷率，提高坦克裝甲目標的生存率。上述干擾必須在末敏彈的未確定目標的掃描探測階段前，一旦末敏彈確定了要攻擊的目標，此時進行的任何干擾就失去意義。

摧毀末敏彈的載體及其發射裝置。就當前的偵察技術，存在較大的難度或成本太高。根據偵察告警系統提供的目標信息，利用各種攻擊方法破壞減速傘，從技術上是可行的，但對偵察告警系統的性能具有一定的要求。

煙幕技術是一種重要的光電無源對抗手段。煙幕作為一種傳統的干擾手段，隨著現代戰爭手段的發展，也在不斷發展，從最初的遮蔽單一可見光煙幕，發展到遮蔽可見光、激光、紅外、毫米波的多波段煙幕。坦克裝甲目標可以采用噴射或發射煙幕彈，在其上方形成自衛煙幕，從而改變目標及背景的輻射特性，降低目標與周圍背景之間的對比度，降低末敏彈對坦克裝甲目標的識別概率。煙幕目前的遮蔽波段已覆蓋可見光、紅外、毫米波波段，但還需要進一步提高煙幕的遮蔽效率和持續時間。根據末敏彈攻擊時間，要求干擾煙幕的持續時間大于40 s。

狹義隱身定義是指通過改變目標外部結構或在其表面進行涂層處理，改變目標的輻射特征及對電磁波的反射性能，降低目標與環境的輻射反差或光譜反射差異，從而令目標的可探測性大為降低，在一定范圍內達到“隱身”的效果。廣義隱身是指通過改變目標外部結構(結構隱身)或在目標表面進行涂裝處理(涂層隱身)，或在其外部加覆蓋物，或示假目標(偽裝)達到降低目標可探測性的目的［6］。

通過采用隱身技術，可使目標被探測的概率降低，或被探測到的距離縮短。隱身的手段有:可以采用降低目標的發射率、在目標表面涂覆功能性材料、減小目標的輻射面積等來抑制、降低目標的輻射強度;采用在目標表面覆蓋特殊材料以及采用自適應隱身材料等來改變目標的輻射特征。上述隱身技術在紅外波段和毫米波波段已取得一定成果，得到廣泛應用。目前，研究重點在目標的自隱身技術，例如，對地面目標，由于地面的高發射率(低反射率)與金屬目標的低發射率(高反射率)，使目標與背景的輻射溫度對比度很大，這時采用高發射率的材料，包括隱身涂層或其他吸波材料，可以使目標與背景的輻射溫度對比度降低，從而減少被毫米波輻射計捕獲的威脅［7］，在紅外波段，自隱身技術也同樣是可行的。但要對復合敏感的末敏彈進行干擾，必須具有在紅外和毫米波波段同時具備隱身能力，可以采用納米復合隱身涂層技術以及多頻譜隱身偽裝網［6］。目前的主要問題是坦克裝甲數量多，因此需要一種成本較低、覆蓋波段寬、隱身效果好的隱身技術，便于將其應用到坦克裝甲目標上。

假目標是一種古老的無源干擾手段，對付末敏彈同樣有效。對采用紅外敏感器的末敏彈，可以采用與坦克裝甲目標紅外特性近似的假目標進行干擾。從圖2 中的金屬板與坦克模型的毫米波特性曲線可以看出，兩者特征接近，由于末敏彈在進行目標識別時不會識別目標特性的一些細節，因此，與坦克大小接近的金屬板可以對采用毫米波敏感器的末敏彈形成干擾。如果在金屬板附加上與坦克近似的紅外輻射特性，則可以對復合敏感器的末敏彈形成干擾。

5 結束語

末敏彈已成為坦克裝甲目標重要威脅之一，對其進行有效干擾，提高坦克裝甲目標的生存幾率具有重要意義。本文在分析末敏彈探測目標原理和坦克裝甲目標的輻射特性的基礎上，對干擾末敏彈的方法進行了介紹。由于末敏彈探測目標裝置比較簡單，采用無源煙幕或者隱身技術，完全可以有效干擾末敏彈，保護坦克裝甲目標。

［1］秦新昆.末端敏感彈動態命中概率初步分析［J］. 彈道學報，1992(2):49 -56.

［2］雷彬，張洪彬.毫米波探測技術與尋的引信［J］.傳感技術學報，2003，16(2):184 -186.

［3］羅來邦.末敏彈簡易紅外成像起爆控制系統研究［D］. 南京:南京理工大學，2006.

［4］張彥梅. 基于被動毫米波探測技術的近場目標識別方法［J］.北京理工大學學報，2006，26(7):622 -625.

［5］朱壽遠，魏德孟，姚軍田，等.主戰坦克與地物背景紅外輻射特性研究［J］.紅外技術，2000，22(5):45 -50.

［6］宣益民，韓玉閣，蔡蘭波. 地面目標與背景的紅外特征［M］.北京:國防工業出版社，2004.

［7］胡傳炘.隱身涂層技術［M］.北京:化學工業出版社，2004.

［8］時翔，婁國偉，李興國，等.地面目標被動毫米波隱身技術研究［J］.微波學報，2008，24(4):58 -61.