陳本營 余唐旭
(中國直升機設計研究所,景德鎮 333001)
直升機自誕生起,很快便憑借其優秀的低空機動能力、空中懸停、垂直起降和機降運輸等特點進入軍事領域。然而,與固定翼飛機相比,直升機的飛行速度較慢,飛行高度較低,很容易受到來自于地面或空中的雷達制導導彈或紅外制導導彈的武器襲擊。加之激光制導導彈和坦克發射等反直升機專用武器的發展,意味著直升機飛行員將會面臨數量越來越多、范圍越來越廣的潛在威脅。目前,直升機除設計上達到雷達隱身、紅外隱身等被動防御方式外,主要采取“導彈告警—干擾物投放”“導彈告警—干擾機”等方式進行電子自衛主動防御。
直升機作戰區域較大,作戰環境涉及陸地、海面、山林和高原等,面臨的威脅較復雜。在執行軍力運輸及武裝突擊等作戰任務時,飛行高度較低、作戰區域距離敵目標區較近。因此,首先重點考慮地空威脅,地面最主要的威脅來自單兵便攜或地面近程防空系統配備的地空紅外制導導彈的攻擊。其次,考慮來自地面近程防空系統和空中武裝直升機的制導導彈威脅。導彈威脅主要來源包括機動近程地面防空火力、便攜式地空紅外制導導彈以及近距和中遠程空空導彈。
精確制導導彈與無控武器最大差別在于其制導系統。目前,導彈主要制導原理包括激光制導、雷達制導、紅外制導、電視制導和無線電指令制導。
激光制導的基本原理是:用激光器發射激光波束照射目標,裝在彈體上的激光接收裝置接收照射的激光信號或目標反射的激光信號,算出彈體偏離照射或反射激光束的程度,不斷調整飛行軌跡,使戰斗部沿著照射或反射激光前進,最終命中目標。激光制導方式有半主動尋的式、主動尋的式和波束式(駕束式)三種。
雷達制導的基本原理是:用雷達發射裝置掃描目標,彈體上的雷達波接收裝置接收發射的雷達信號或目標反射的雷達信號,算出彈體偏離照射或反射雷達波束的程度,不斷調整飛行軌跡,使戰斗部沿著照射或反射雷達波前進,最終命中目標。雷達制導分為兩類:雷達波束制導和雷達尋的制導。雷達波束制導與激光波束制導相似,追蹤信號由激光變為雷達波。雷達尋的制導分為主動式雷達導引、半主動式雷達導引和被動式雷達導引。
紅外制導是通過目標發射出的紅外信號進行制導的技術,目前分為紅外非成像制導和紅外成像制導兩種。
紅外非成像制導技術是一種被動紅外尋的制導技術,任何絕對溫度零度以上的物體,由于原子和分子結構內部的熱運動,而向外界輻射包括紅外波段在內的電磁波能量,紅外非成像制導技術就是利用紅外探測器捕獲和追蹤目標自身所輻射的紅外能量來實現精確制導的一種技術手段。
紅外成像制導的技術原理與電視制導相似,借助紅外成像技術,通過紅外信號捕捉電視畫面,并進行追蹤。因此,電視制導系統難以在低可見度和夜間工作,而紅外成像制導卻不受這些條件限制。
電視制導是利用電視來控制和導引導彈飛向目標的技術。電視制導有兩種方式,一種是電視指令制導,另一種是電視尋的制導。
電視指令制導是早期的電視制導系統,需要借助人工完成識別和追蹤目標的任務。導彈上的電視攝像機將所攝取的目標圖像用無線電波發送到載機,飛機上的操縱人員得到目標的直觀圖像,從多個目標中選取需要攻擊的目標,然后利用無線電指令發送給導彈,通過導彈上的自動駕駛儀控制導彈,使它跟蹤并飛向選定目標。
電視尋的制導系統是新型電視制導系統,它與紅外自動尋的制導系統相似,導彈從載機發射后就與載機失去聯系,完全依靠導彈上的電子光學系統(電視尋的頭)自動跟蹤目標,并通過導彈自動駕駛儀控制導彈飛向目標。
無線電指令制導系統通常由測量裝置進行搜索和發現目標,捕捉進入雷達波束的導彈信號及導彈的空間位置和運動參數,形成指令系統,通過高頻無線電信號傳遞到導彈上。因無線電指令制導需測量裝置進行信息獲取,所以一般與其他制導模式共同作用。
隨著導彈技術發展,針對導彈制導過程進行干擾保護的電子自衛系統也隨之進入高速發展階段。早期的單一模式制導武器早已被各種干擾措施所克制,漸漸被新型多模制導武器所取代。目前,裝備導彈大多為多模式制導武器,并發展提高了抗干擾能力。
直升機對抗導彈威脅主要采取的手段為“導彈告警-干擾物投放”和“導彈告警-干擾機”兩種模式。但無論采取何種方式,能夠提前對敵方導彈進行有效告警均為能夠實現載機電子自衛的前提條件。目前,直升機所搭載的導彈告警技術主要包括激光告警、紅外告警、紫外告警和雷達告警。
直升機通過機載告警系統發現敵方導彈威脅后,可根據告警系統判斷敵方導彈制導方式,針對其制導方式使用干擾物投放器進行干擾物投放或使用干擾機對導彈進行定向干擾。
“導彈告警—干擾物投放”為傳統的直升機電子自衛系統工作模式。直升機執行任務前,要根據雷達情報、作戰環境、敵方火力威脅、攜帶干擾彈種類、數量等信息對機載自衛干擾投放程序預先加載到投放設備中,當直升機機載告警系統發現敵方導彈威脅后,按照紅外、雷達、激光等制導類型,采取相應的干擾彈投放策略。投放后載機進行戰術機動,使干擾彈效果最大化,如美國AH-64A直升機攜帶ALE-47/120枚。
“導彈告警—干擾機”為保護載機免遭紅外制導導彈特別是肩扛式紅外導彈的威脅,美軍一直在進行紅外對抗系統的研發工作,針對直升機共有2種,分別是定向紅外對抗系統-DIRCM和先進威脅紅外對抗系統-ATIRCM。其原理與“導彈告警-干擾物投放”模式相似,也是先通過機載告警設備提示敵方導彈威脅后,利用定向干擾裝置,向導彈發射光束對導彈的傳感器進行致盲,從而擺脫導彈威脅。
電子自衛系統已經是現役直升機的標準配置,而且在作戰使用中越來越依賴導彈告警,從而最大程度發揮干擾彈的使用效率。在復雜的電磁作戰環境下,其面臨的威脅對象較多,武器性能也比較先進,如低空防空導彈系統、彈炮結合系統、肩扛式導彈和武裝直升機等。所以,像AH-64阿帕奇系列、米-24系列武裝直升機和部分UH-60、米-8/17等主力運輸型直升機,都裝備有齊全的電子自衛設備。
根據國外幾次局部戰爭中戰損飛機的數據分析,戰爭中所損失的飛機中有80%~90%是由紅外制導導彈所致,紅外制導導彈已經成為戰斗機、直升機和寬體固定翼飛機等軍用飛機的最大威脅。在利比亞相對完備的俄式防空體系下,有效證明了裝備有完善電子自衛系統的直升機具有更好的戰場生存力。
隨著導彈制導技術的發展,單一制導模式導彈早已退出歷史舞臺,新型多模制導、具有抗干擾能力的新型制導武器將成為直升機面臨的主要威脅源。在沒有新的探測技術開發成熟之前,導彈升級仍以整合現有制導技術為主。
目前,直升機電子自衛系統所使用的自衛方式仍然有效,并針對探測能力做出升級,如分布孔徑紅外系統、多光譜紅外告警和全波段激光告警等,并根據新型導彈具體使用模式制定相應的制導策略。面對更加多元的復合型制導導彈,也需要直升機自身電子自衛系統的組合使用,才能有效對導彈進行告警與干擾。
[1]天波.21世紀直升機面臨的地空威脅與電子戰對策[J].航天電子對抗,1996,(4):61-63.