紅外型空空導彈光電干擾環境分析*

孟 博

(中國空空導彈研究院,河南洛陽 471000)

紅外型空空導彈光電干擾環境分析*

孟 博

(中國空空導彈研究院,河南洛陽 471000)

現代戰爭中光電干擾環境復雜嚴酷,紅外型空空導彈的抗干擾性能面臨嚴重挑戰。分析了紅外彈的發展過程以及新環境帶來的新問題,全面論述了紅外彈面臨光電干擾的形式、類型和特點,并對光電干擾環境的發展趨勢進行了客觀展望。只有認識并掌握目前紅外空空導彈的光電干擾環境特性,并瞄準未來威脅進行研究和設計,才能保證紅外空空導彈的持續發展和抗干擾性能領先。

紅外空空導彈;光電干擾;環境分析

0 引言

隨著光電技術的廣泛應用和光電制導武器的大量涌現,光電干擾對抗技術得以迅速發展。紅外型空空導彈作為典型的光電精確制導武器,光電干擾和導彈抗干擾是永恒的矛盾。目前紅外空空導彈已發展到第四代紅外成像,需面對復雜嚴酷的光電干擾對抗環境,只有在全面、客觀認識、掌握光電干擾環境的基礎上,才能設計出抗干擾性能優異、戰場環境適應性強的紅外空空導彈,提升其作戰效能。

文中首先論述了紅外空空導彈及光電干擾的發展歷程,提出了目前紅外空空導彈的新特點與面臨的新環境和新問題;分析了現代戰場中紅外彈需面對的復雜光電干擾環境的內涵、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的發展趨勢進行了展望。紅外型空空導彈只有持續提高和改進,立足目前,著眼未來,才能適應并有效抵抗目前已知和將來未知的各種嚴酷光電環境的干擾。

1 新環境帶來的新問題

紅外空空導彈依靠目標向外輻射的紅外能量探測、識別和跟蹤目標。隨著紅外制導技術的發展,紅外空空導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步。

有矛必有盾。盡管越南戰場上紅外空空導彈的戰果顯著,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]。與導彈抗干擾技術相比,光電干擾針對性強、技術門檻低、效費比高。伴隨著紅外彈性能及抗干擾能力的提高,光電干擾技術不斷發展。由于導彈抗干擾技術發展與驗證周期較長,人力物力財力投入較大,抗干擾技術往往滯后于光電干擾技術的發展。

目前紅外空空導彈已發展至第四代凝視成像體制,可提高目標形體分辨力及抗傳統點源干擾彈的能力,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年就已完成了作戰試驗[2],產品還未誕生,對手早已出現。現代空戰光電干擾種類繁多,形式各樣,發展迅速,單獨一型紅外彈難以包打天下,抵抗各種形式的光電干擾。未來空戰的光電干擾與抗干擾勢必更加激烈與嚴酷。

2 光電干擾環境分析

光電干擾通過采取某些光電技術使敵方的光電裝備不能正常工作,達到削弱或降低其效能的目的。目前紅外空空導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密的防護網,紅外彈也面臨著有效殺傷目標的嚴重挑戰。

2.1 點源干擾

點源干擾具有與目標相近的紅外輻射波段、更高的輻射能量,通過將紅外導彈誘偏,達到干擾導彈的目的[3]。點源干擾是裝備量最大、應用最廣泛、作戰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了較好的干擾效果。雖然紅外成像空空導彈采用了新的探測體制和抗干擾算法,具備優良的抗干擾性能,但面對復雜的空戰環境、目標機動及干擾的無規則海量投放,紅外成像彈也難以確保逐一抵抗。傳統的點源紅外干擾在未來的光電干擾環境中將繼續發揮其不可磨滅的作用[4]。圖1為點源干擾應用效果圖。

圖1 點源干擾應用效果圖

2.2 多點源干擾

多點源干擾是點源干擾的另一種應用形式,通過調整藥體結構、投放速度、投放方向、投放時序,可在空中形成多輻射源分布,模擬目標的大小和光譜輻射特性,干擾導彈對真實目標的正常跟蹤。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為多點源干擾應用效果圖。

圖2 多點源干擾應用效果圖

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,遮蔽真實目標或與其疊加,誘偏導彈攻擊[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,可單發或多發投放,釋放后可與目標迅速分離或伴飛,使用方式靈活,可有效干擾紅外成像導彈[7]。圖3為面源紅外干擾應用效果圖。

圖3 面源干擾應用效果圖

2.4 紅外干擾機

紅外干擾機是一種調制干擾設備,用于對抗點源式非成像紅外導彈。它以一定紅外光脈沖向周圍360°發射紅外干擾信號,調制波段與目標紅外輻射相似,頻率與來襲導彈導引頭調制頻率相近,干擾導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增大紅外輻射能量,定向紅外干擾機應運而生,它可向導彈來襲方向的小立體角范圍內發射紅外干擾光束,使導引頭探測器飽和或干擾制導信號,使導彈偏離目標,減小能量的散射和浪費,提高能量利用率和使用效能[9]。

紅外干擾機與目標一體,無相對運動信息,自身隱蔽性較好;可連續工作和重復使用,干擾時間更長;根據作戰需要,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(如圖4所示)。

圖4 紅外干擾機外形圖

2.5 噴油延燃

當飛機被紅外導彈跟蹤后,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,它產生的紅外輻射區域面積大、強度大、干擾時間長,可有效干擾紅外成像導彈。圖5為噴油延燃干擾應用效果圖。

圖5 噴油延燃應用效果圖

2.6 多光譜干擾

多光譜干擾通過調整裝藥成分及比例,產生多光譜燃燒焰,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 多光譜干擾應用效果圖

2.7 自燃干擾

自燃干擾利用自燃液體燃燒產生熱源及輻射能量,燃燒火焰長度可達數米,產生的紅外輻射與飛機尾氣主要成分的輻射特性相似,產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,使導彈跟蹤發生偏離,可干擾紅外成像導彈及多色導彈。另外自燃干擾發射后可自發點火,使用靈活,例如加拿大防御公司生產的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

伴飛干擾自身可產生推力,發射后在一定時間內保持與載機的近距離伴飛狀態,同時產生與載機相近的紅外輻射能量,誘騙導彈的跟蹤;隨著重力的影響,伴飛干擾逐漸下降并遠離載機,進而引開導彈攻擊。新型伴飛干擾可調整干擾特性,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、速度及作戰需要調整,實現與目標相近的輻射特性[12]。發射后與飛機無動力伴飛,燃燒時間較長,且可在導彈攻擊前釋放,不僅可干擾導彈的正常跟蹤,也可在發射前擾亂導彈對真實目標的識別和截獲,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,提供更遠的干擾距離。與傳統的開環定向紅外干擾相比,先進的激光定向紅外干擾系統采用閉環技術,通過對比分析發射激光與被導彈反射回激光的信號特性,確定導彈類型,進而制定針對性強的調制激光進行干擾,具有更好的戰場靈活性[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彈導引頭或彈體,使導引部件失效或彈體毀壞[14]。激光致盲/摧毀雖然威力強大,但實現這一功能卻并非輕而易舉。發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導彈,需要一個精度高、穩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/摧毀紅外導彈的大功率激光器還未得到廣泛應用。圖11為激光致盲/摧毀設備外形圖。

圖11 激光致盲/摧毀外形圖

2.12 電磁脈沖

電磁脈沖可產生強烈的電磁輻射,對較大范圍內的電子設備和和關鍵部件進行壓制性和毀壞性的殺傷。電磁脈沖武器可摧毀、損壞和干擾紅外導彈導引傳感部件,使導彈致盲和損害[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 電磁脈沖應用效果圖

3 發展趨勢及未來展望

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

1)復合化

紅外干擾與紫外、雷達、激光、毫米波等多頻譜干擾相結合,進行干擾的多光譜信息融合,形成多波段、多模式的復合一體化的干擾系統,實現全頻段光電干擾,降低多色、多模空空導彈的抗干擾性能和作戰效能。

2)智能化

在復雜多變的戰場環境中,光電干擾系統自動實現導彈探測、識別、告警、決策、控制與實施,并與機載管理系統與飛行控制系統相交聯,向飛行員提供實時動態信息,人工或自動進行不同形式的光電干擾投放或機動規避。

3)實戰化

提高光電干擾設備小型化、模塊化和通用化,克服惡劣環境、天氣對光電干擾的影響,提高干擾對戰場環境的適應性,由階段干擾向全程干擾和提前干擾發展,強化干擾的實戰效果。

4 結論

在現代化和高科技的戰場上,紅外空空導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展過程以及新環境中體現的新特點,論述了紅外彈面對的主要光電干擾形式及特點,分析了光電干擾環境,最后對光電干擾的發展趨勢進行了展望。

目前光電干擾形式多樣,特性各異,而先進的紅外成像或多色導彈只能抗住少數部分的干擾,一型導彈無法包打天下;同時導彈研發周期長,風險大,投入多,發展往往滯后于干擾發展,這造成了導彈發展和應用的局限和被動。只有在客觀、系統分析各種光電干擾特性的基礎上,在研發導彈前預先設想可能的干擾形態,提前進行潛在的抗干擾設計,保持導彈抗干擾功能的模塊化和更新機制,實現可持續發展,保證紅外彈在未來復雜光電干擾環境下能用、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:導彈總體技術。

TN97

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