某型空空導彈抗紅外定向干擾性能分析

■ 劉鵬云 李文濤 張宇飛/國營洛陽丹城無線電廠火箭軍67基地保障部

0 引言

隨著紅外探測技術的發展及其在軍事領域中的應用，紅外制導導彈作為現代戰場上具有強大威懾力的武器和有效的精確制導打擊力量，在空戰中發揮著重要的作用。某型紅外導彈是國內大量裝備的一種近距格斗空空導彈，具有良好的機動性、較強的離軸發射能力和抗干擾能力。但隨著攻擊技術的發展，各種干擾與對抗措施不斷進步，各種戰術導彈面臨的戰場環境日益復雜，對抗性更加激烈。

上世紀90年代，美國出現了定向紅外干擾技術[1，2]，該技術在導彈接近戰機時發出定向的干擾紅外輻射，以干擾紅外制導空空導彈的正常制導。隨著激光技術的發展，激光干擾已經成為一種重要的定向紅外干擾手段。

本文研究了定向紅外干擾原理，根據定向紅外干擾原理提出了一種紅外制導空空導彈抗定向紅外干擾性能的測試方法，分析了某型紅外導引頭的抗干擾原理，最后利用搭建的試驗平臺對該型紅外導引頭進行了測試。

1 紅外定向干擾原理

激光定向紅外干擾是一種紅外定向對抗系統，其基本原理是利用激光束的相干性，將能量集中到很小的空間立體角內，根據載機給予的紅外制導導彈的位置，瞄準紅外制導導彈，采用各種干擾程序或調制手段使紅外導引頭工作紊亂，輸出錯誤的目標信息或丟失目標，最終造成導彈脫靶。還可以利用高功率激光將紅外導引頭致眩、致盲甚至使探測器受到不可修復的損傷[3]。

2 某型紅外導引頭抗干擾原理

某型導彈導引頭的抗干擾電路可以保護導引頭免受自然和人為的紅外干擾。對于背景的自然干擾，該型紅外導引頭采用了將目標與背景自然干擾相比較的方法，內部設置了浮動門限電路和非均勻背景抑制電路，可抗云團等大面積非均勻背景的干擾，鑒別區分目標與干擾。背景干擾抑制電路的工作原理是利用云團等大面積非均勻背景信號與目標小尺寸輻射源的信號經前放、微分、濾波放大處理后波形的差別，利用脈寬鑒別電路和峰值比較電路對目標與干擾進行判別，形成許可信號來控制門限電路內門限脈沖轉換電路，其原理框圖如圖1所示。

圖1 某型空空導彈導引頭抗干擾原理框圖

針對紅外干擾彈等紅外干擾，導引頭可通過抗干擾電路進行分析，區分真假目標，使導引頭保持對目標的跟蹤，排除紅外干擾彈對導彈的干擾。抗干擾電路由選通電路、運算存貯電路、幅度選擇器、彈道選擇器和就近選擇器等電路部分組成，工作原理如圖2所示。該導引頭采用“L”型二元脈位調制式，從結構上排除了附加力矩的干擾，并裝有攻角傳感器，提高抗干擾性能。

圖2 某型空空導彈導引頭抗干擾工作原理圖

當目標機施放干擾彈時，由于假目標的進入，對數放大器輸出的脈沖信號將出現幅度躍變或出現兩個甚至多個目標。此時，幅度選擇器產生控制指令，使波門加寬，同時使幅度存儲器停止記錄，以保持前一個周期目標信號的幅度電平。由于信號的對稱性，當一個通道的波門加寬時，控制指令也加寬了另一個通道的波門。

3 抗激光干擾試驗設計

使用點源黑體作為目標源，干擾源采用波長3～5μm、頻率3kHz、脈沖寬度＜90ns的紅外激光器。將目標和激光干擾源放置于導引頭前方，調整導引頭方向，使點源黑體和導引頭連線與導引頭光軸、彈軸位于同一直線。使用漫反射板將紅外激光干擾信號反射至導引頭入瞳。目標源和干擾源覆蓋導引頭入瞳，以模擬定向紅外干擾機工作情況。試驗平臺示意圖如圖3所示。

圖3 抗激光干擾試驗平臺示意圖

選擇黑體溫度400℃下孔徑0.05in，黑體溫度300℃下孔徑0.1in、0.2in、0.4in等4種條件代表目標由遠到近的4種狀態。干擾源激光能量可選0.05W、0.1W、0.2W、0.4W、0.8W和1.2W，以模擬不同強度的紅外定向干擾。試驗前，打開目標黑體和激光光源，使其達到工作狀態；利用導引頭測試臺進行加電加氣，使導引頭處于工作狀態；調整黑體和激光干擾源的位置滿足試驗要求。試驗時，首先遮蓋激光光源使導引頭穩定截獲黑體目標，隨后加入激光光源進行干擾，記錄導引頭輸出的角速度信號、框架角信號、截獲信號等信息。

根據紅外定向干擾原理，當紅外定向干擾影響導引頭工作時，導引頭的工作狀態會發生紊亂。導引頭信號紊亂的表現有兩種：導引頭截獲信號消失，目標丟失；導引頭輸出的角速度信號出現較大幅度異常波動。

4 試驗結果

本次試驗采用兩枚導引頭進行驗證，導引頭截獲信號消失和角速度信號出現較大幅度異常波動均認為干擾成功。

1）目標和干擾位置對干擾效果的影響

將黑體目標開啟，導引頭穩定截獲目標，去掉激光器出光處的遮光板，緩慢調整激光器位置和高度，使其慢慢與目標重合。試驗結果證明，當激光光斑和黑體在導引頭處不重合時，激光對導引頭無干擾作用。分析其原因，這是因為導引頭的目標坐標位置記錄存儲電路和邏輯電路，判斷激光光斑為干擾目標，予以淘汰，濾除干擾。

2）彈目距離對干擾效果的影響

將激光光源調制與黑體目標重合，黑體目標能量由小到大選定4個試驗條件，調整激光能量使其能量比約為3，模擬導彈由遠至近接近紅外目標和干擾目標，受到干擾的情況如圖4所示。

圖4 目標丟失平均概率和受到干擾平均概率隨模擬目標遠近的變化

由試驗結果可知，目標能量較小（導彈剛發射，離目標較遠）時，導引頭的抗干擾能力較弱，易被干擾；當目標緩慢接近近區而未到近區時，最易受到干擾；當目標到達近區時，激光干擾減小。

3）干擾源與目標源能量比對干擾效果的影響

對干擾源與目標源能量比對導引頭干擾的影響進行測試，確定導引頭最易受到干擾的階段。選取黑體目標不變，調整激光能量使其緩慢變大，受到干擾的情況如圖5所示。

圖5 目標丟失平均概率隨能量比的變化

試驗結果表明，在一定范圍內，干擾源與目標源能量比相近時，導引頭更易受到干擾；能量比約為6時，最易干擾導引頭；隨著干擾源與目標源能量比的增大，干擾效果減弱。

5 試驗分析

試驗證明當激光光斑和黑體在導引頭處不重合時，激光對導引頭無干擾作用，此時導引頭的目標坐標位置記錄存儲電路和邏輯電路，可通過與記錄的紅外信號特征相比較甄別出激光干擾目標，予以淘汰，濾除干擾。

導彈離目標較遠時，紅外信號較小，易被干擾，此時導引頭易截獲能量較大的目標，但因激光干擾源脈沖寬度窄，在導引頭信號掃過探測器的時間內出現了多個脈沖信號，導引頭系統計算相位差時易出現錯誤，導致角速度信號輸出發生較大變化，陀螺轉子隨之運動，導引頭丟失目標。由于導引頭具有脈寬鑒別電路和峰值比較電路，當干擾源與目標源能量比過大時，導引頭可對目標與干擾進行判別。因此，超過一定范圍時，隨著干擾源和目標源能量比的增大，干擾效果將減弱。

6 結論

某型紅外近距導彈雖設計理念先進，但其中判斷依據簡單，能夠利用的目標信息較少，抗干擾能力較弱。本文針對其抗干擾原理進行了分析，制定了抗紅外定向干擾的測試方法，并進行了測試。結果表明，其抗定向干擾能力較弱，尤其是目標距離較遠時易受到定向干擾的影響。