比雷達更靈敏的紅外線

中國城市經濟文化研究會 周 軍

現代戰機的主要探測系統是機載火控雷達，這是一種主動探測設備，但其主動發射的電磁波，則會暴露自己的行蹤。特別是隨著具備高雷達隱身性的五代機的出現，機載火控雷達的探測效果大打折扣。

那么，有沒有什么辦法可以改變這一現狀呢？

人們想到了早已存在的紅外搜索跟蹤系統。紅外搜索跟蹤系統是一種被動探測裝置，不發出任何信號，不受電磁干擾的影響，而是通過目標的紅外輻射來確定目標的方位。紅外傳感器不能確定目標的距離和速度，但可以通過綜合到一起的激光測距儀來測量。

自然界中一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。戰機在高速飛行時與空氣摩擦以及發動機尾噴管口更會發出強烈的紅外輻射，這使得其紅外特征更加明顯。因此，從原理上說這并沒有問題。

紅外搜索跟蹤系統公認的突出優點主要有以下兩點：

第一，提高導彈的命中概率和戰斗機的隱蔽性。紅外搜索跟蹤系統探測距離遠不及機載雷達，也無法替代機載雷達。因為它本身只對有紅外特征的目標起作用，同時它不會像雷達一樣發出電磁波探測目標，它幾乎不會產生任何電磁波。這使得用它探測紅外特征的目標或者鎖定目標時，他國的機載預警裝置無法察覺得到，極大地提高了戰斗機的隱蔽性。在同戰斗機空中對抗時，如果有條件使用紅外搜索跟蹤系統配合導彈攻擊目標，敵方戰斗機就無法使用預警系統進行預警，也難以進行規避，這樣就能有效提高導彈的命中率。

與此同時，戰斗機在執行突襲任務時，為了提高任務的成功率，在飛往敵方的目標過程中都會保持無線電靜默狀態，機載雷達也會關閉。目的在于減少電磁波的產生，使得他國的電磁波探測設備無法捕捉到戰斗機產生的電磁波。特別是機載雷達，能夠產生非常強烈的電磁波。執行偷襲任務時，在飛到目標附近前，就要關閉雷達和通訊設備。在沒有雷達又要兼顧搜索目標及避免敵方知悉我機動向的情況下，不會向外發射電磁波的被動式紅外搜索跟蹤系統就成了戰斗機所必需的裝備，這樣可以極大提高戰斗機的隱蔽性。

第二，在一定距離上，可以有效探測到隱身戰機。2018 年9 月，敘利亞上空的一架美軍的F-22“猛禽”隱身戰機悄悄地被另一架戰斗機鎖定。在當時這引起了人們的熱議。因為F-22 在“異國他鄉”被鎖定，這還是第一次。更不可思議的是，鎖定F-22 的不是隱身戰機，也不是地面雷達，而是一款不具備隱身能力的蘇-35戰斗機。因為不管是什么戰斗機，在飛行過程中發動機必須產生巨大的熱量，機體和空氣摩擦也會產生熱量，即使是具備隱身能力的F-22 也無法避免。這就使得F-22雖然對雷達隱身，卻無法對紅外探測系統隱身。不過紅外搜索跟蹤系統無法替代機載雷達，因為它的探測距離有限，大概只有50 千米～70 千米。這樣的距離只能夠引導近中程空空導彈攻擊目標，遠了就得靠機載雷達，而且對沒有紅外特征的目標不起作用。

全球第一種安裝現代化紅外搜索跟蹤系統的戰斗機一般公認是蘇聯的米格-29 戰機?，F在，美國在這方面的技術水平已經超越了俄羅斯。美軍“超級大黃蜂”戰機安裝的紅外搜索跟蹤系統，可以在各飛行階段以被動方式探測多種目標，無需擔心電子探測及無線電頻率的反制。

在F-35隱身戰機上，安裝了被稱為光電指示系統的紅外搜索跟蹤系統，還安裝了開創性的被動式探測系統——機載光電分布式孔徑系統，在機身6 處不同的位置各安置一個紅外傳感器，可對全機360度范圍內來襲的導彈或逼近的飛機進行紅外探測及跟蹤，并與雷達、電子戰設備、數據鏈傳來的信息融合，整體輸出在飛行員的頭盔顯示器上，使得飛行員能具備全空域態勢感知能力，從而最快最好地作出判斷和決定。

目前紅外搜索跟蹤系統主要工作在兩個波段，分別是3微米～5微米的中波紅外和8微米～14微米的長波紅外。中波紅外探測系統主要針對的是溫度較高的目標，例如發動機尾噴管等；而長波紅外探測可以探測到飛機外掛物、機體、蒙皮以及尾流的熱量。俄羅斯四代機，例如米格-29、蘇-27，使用的紅外搜索跟蹤系統主要在中波紅外工作，用于探測飛機發動機尾噴管。而美國的“超級大黃蜂”戰機的紅外搜索跟蹤系統則在長波波段或者中波、長波雙波段工作，具有更高的靈敏度、分辨率。

五代機的一個重要特征是隱身性能。隱身戰斗機主要進行了雷達隱身處理，同時有一定紅外隱身措施，但主要還是致力于降低發動機的紅外輻射。例如，F-22采用二元尾噴管，噴管使用冷卻隔熱技術降低外露部分溫度，如噴管的氣膜冷卻和隔熱技術就大大降低了噴管的溫度和排氣溫度，S 型進氣道也對發動機的熱部件有遮蔽效果。

新一代的長波紅外搜索跟蹤系統，能夠探測飛機蒙皮與空氣摩擦的熱量和發動機尾流。像F-22這類五代機，進行超音速巡航的時候蒙皮溫度也較高，其發動機排氣系統雖然進行了降溫處理，但是氣柱反而會更大，更容易被長波紅外系統在較遠距離探測到。重要的是，紅外搜索跟蹤系統的數據可以與雷達的數據進行融合，以便更為連續、準確地探測目標，為實施導彈攻擊創造條件。

紅外搜索跟蹤系統對目標實施導彈攻擊和計算射擊參數則需要連續的測速、測距。激光測距儀當然能夠進行測距，但是激光在大氣中衰減很厲害，其工作距離往往小于紅外跟蹤系統，有時候就很難實現遠距離測距。

這樣，如果目標位于激光測距儀工作范圍外，就必須通過多架戰斗機的紅外搜索跟蹤系統對目標進行測距，然后再通過數據鏈系統共享數據，根據戰斗機之間的位置和速度關系，計算出目標的距離和速度，這樣才可以為導彈攻擊提供充足、精確的數據。