抗红外制导导弹方法研究
发布时间:2008-10-30   来源:王瑞凤 吴伟东   阅读次数:2078 分享到:
摘 要:本文针对红外点源制导和红外成像制导导弹,介绍了其工作机理,并从主动和被动两个方面研究了抗红外制导导弹的红外对抗方法,最后,总结出只有应用联合对抗手段,才能获得满意的对抗效果。
关键词:红外技术;对抗技术;伪装;干扰
studying of Countermeasures for the IR guided missile
Wang Rui-feng Wu Wei—dong
(commanding institute of artillery hebei langfang 065000)
abstract:In this text, first of all ,the working mechanism of IR point-source guided missile and IR imaging guided missile is introduced, and put forward to the IR Countermeasures from initiative and passive aspects, finally , make a summary, only when the concerted IR Countermeasures are used can confronting achieve good results。
keyword:IR technique;IR Countermeasures;camouflage;Interfere
1引言
在过去的30年里,据不完全统计,在战场上损失的飞机中,被红外导弹击落击伤的约占93%,而雷达制导导弹和高射炮火仅占5%左右。面对红外导弹威胁的日趋严重,迫使人们不断开发出先进的红外对抗手段。
红外对抗就是采用各种手段干扰红外制导武器的正常稳定的工作,避免遭受红外制导武器的精确打击,红外对抗既包括对红外制导武器的对抗,又包括红外制导武器本身对红外干扰的对抗,本文主要针对红外目标对红外制导武器的对抗进行研究,以下简称红外干扰。
红外干扰可以分为积极干扰和消极干扰两大类。消极干扰又叫无源干扰,包括涂料、伪装、施放烟雾及投放金属箔条等。积极干扰是主动误导敌方的制导武器,又叫有源干扰,包括红外干扰弹、红外干扰机、定向红外对抗和激光致盲等。
2红外对抗机理
红外制导武器最根本的工作原理是红外导引头跟踪飞机等红外目标的辐射源, 红外目标为更好地保护自己免受导弹攻击,主要采取以下对抗措施:降低自身红外辐射能量;变轨机动飞行;
施放红外干扰弹;启动红外干扰机等。
目前,世界上各国的红外成像制导导弹的制导基本上是采用被动红外凝视焦平面阵列成像探测器 ,它通过探测目标的热辐射来迅速地发现、识别和跟踪目标。其能够发现目标必须具备三个条件:目标表面与所处背景之间存在辐射亮度的差别;适合红外成像探测器接收的足够强的红外辐射;待观察目标的大小和形状。
由此可见 ,如果能够改变目标和背景的辐射特性,减少两者之间的对比度 ,或者大幅度地衰减进入导引头红外成像传感器系统的辐射强度,都可以使红外成像导引头系统受到干扰。如果干扰的强度相当大,红外成像导引头分辨不出目标的热图像,便可达到干扰的目的,从而成功地实现红外制导导弹的突防。
2.1 对红外制导武器的消极干扰方法
现在已经存在并被采用的消极干扰方法主要是伪装。对红外成像制导伪装方法的基本思路是消除或减少背景与目标之间的热辐射差别或用外形器材分割大斑点来欺骗、迷惑敌方制导系统。目前常采用的伪装方法主要有以下几种。
2.1.1人工遮障伪装
人工遮障伪装是指利用构筑、设置的遮蔽物所实施的伪装。目前军事领域常用的人工遮障是热红外伪装网、多频谱伪装网。热红外伪装网是指伪装装饰材料在中远红外波段的热辐射特性与背景相匹配,能对付热红外探测的伪装网。多频谱伪装网能有效地对抗可见光、近红外、热红外、中远红外以及雷达波的侦察。
红外热成像伪装技术的目的是要尽量减小发射装备与背景之间的红外辐射温差,力图使装备形体特征与背景融合一致。目前普遍采用的红外伪装方法是在目标表面涂以低发射率涂料或披挂伪装网。装备表面涂覆低发射率涂料,可明显降低其辐射能量,它的静态应用已取得较好的效果。但是当前低发射率涂料颜色品种尚不够丰富,难以形成较理想的热迷彩;而且动态行驶中发射车表面总是落满了尘土,各个区域上涂层发发射率的降低以及彼此间的差异是无法显示出来的。相反,伪装网技术成熟,而且波段兼容性好。
2.1.2红外隐身伪装
红外隐身措施主要降低目标热红外辐射强度,使探测器接收不到足够的能量,减少目标被发现识别和攻击的概率。无论红外成像制导系统采取何种识别和跟踪方式,它都要求目标和背景具有较大的红外辐射差异。这个差异可以用辐射对比度表示:
C=(a-b)/(a+b)
其中,C表示目标和背景的对比度;a和b分别表示目标和背景的辐射强度。C越大,表示辐射差异越大。对防御而言,应该预先减小这个差异。方法有:
(1)降低目标表面的红外辐射强度。
(2)改变目标辐射的波段。
(3)采用红外融合措施。
(4)采取降温手段来实现。
2.1.3红外烟幕伪装
红外烟幕干扰是一种被动的对抗手段,作为一种军事遮蔽和伪装武器 ,在现代战争中的作用越来越重要。实质是凭借大量的微小颗粒对红外辐射进行吸收与散射的综合作用,把入射的红外辐射衰减到光电瞄准探测系统不可能可靠工作的程度,造成导引头不能拾取足够的辐射能量(信息)以区分目标和背景,引起导引失败。例如当目标产生的红外辐射通过遮蔽烟幕的透过率小于15%时,被动红外成像系统将无法显示完整的目标图象,起到对红外成像的干扰作用。即使不能完全阻断红外辐射进入红外探测系统 ,红外烟幕也会对跟踪系统的特征提取和特征选择产生干扰作用。红外烟幕有干扰时间长、面积大、温度和目标温度接近及干扰波段宽等优点,最好与红外诱饵结合使用 ,这会对红外成像系统识别和跟踪目标产生强烈的干扰效果。
2.1.4迷彩伪装
迷彩伪装是用涂料、染料和其他材料改变目标和背景的颜色、图案所实施的伪装。目前军事领域最常用的迷彩伪装手段是使用热图迷彩。热图迷彩是利用不同辐射特性的材料涂覆于目标表面,以形成表面辐射温度不同的热图斑点,从而达到歪曲目标图像的目的。例如,对于导弹阵地,可采用由我国航天系统研制的多频谱隐身涂料、聚氢酯涂料,涂在导弹发射车、发射井盖、发射场坪等设施上可有效地对抗可见光、近红外、热红外和雷达波的侦察。
2.1.5假目标伪装
假目标伪装是为欺骗敌人,模拟目标的暴露征候所实施的伪装。假目标伪装在海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争等最近几场高技术战争中取得了较好的效果。根据红外成像制导对3~5微米和8~14微米波段敏感的特点,设置假目标、假热源来模拟真目标的各种外形特征,欺骗、迷惑精确武器制导系统。使其产生错误指令,进而保存了目标。
2.1.6 动态变形伪装
动态变形伪装是—个新概念,是传统伪装技术的延伸和发展,采用的是假目标伪装的原理,在真目标表面及其附近大面积覆盖光电器材或其它结构型器材,预警雷达得到信号时,启动该系统,待成像制导武器进入目标区以后,系统就模拟真目标的外形和热图像进行渐变,逐渐远离真目标,使武器的制导系统随着系统的渐变改变制导方向进而偏离真目标。
动态变形伪装要求伪装系统具备两种以上的伪装状态,并可以根据需要迅速从一种伪装状态变化到另外—种伪装状态。伪装器材在每种伪装状态下都具有良好的伪装性能,但各种伪装状态下的伪装图像特征不相关。因此,由于动态变形技术可以使目标外形不断变化,所以即使敌方在侦察阶段能够识破其中的一种或几种伪装状态,在实施攻击时也难以稳定跟踪和锁定目标。
2.1.7低温等离子体伪装
目前正在研制的低温等离子体具有一定的屏蔽红外和吸收微波的作用。我们可以采用能产生该等离子体的薄片或瓷管布置在背景上,控制产生的等离子体浓度来模拟目标的暴露征候。在一定的安全距离之内设置多个目标,使来袭武器不能准确判断真目标的位置,或者控制发生器数量和位置使其随时间变化产生不同的斑点来改变背景,也能起到干扰效果。
2.2对红外制导武器的积极干扰方法
积极干扰又称有源干扰,对红外接收系统实施有源干扰,可降低其接收的信噪比,让信号淹没在噪声中,从而降低系统对红外目标的探测概率。在有源干扰下,红外制导导弹的红外接收系统将会有很大的降低,致使红外制导导弹的命中概率有很大的影响。比较成熟的积极干扰方法有如下几种。
2.2.1.红外有源干扰机
红外干扰机是一种有源红外对抗装置,能发出经过调制精确编码的红外脉冲,使来袭导弹产生虚假跟踪信号,从而失控而脱靶。目前国外已装备部队的红外干扰机多采用0.4~1.5 μm的非相干光源,主要有以下3种:
(1)强光灯型,如铯灯、氙弧灯和蓝宝石灯等。
(2)加热型,是由电加热或燃油加热红外辐射元件而产生所需的红外辐射。
(3)燃油型,当目标受威胁时,由发动机喷出一团燃油,延时一段时间后发出与发动机类似的红外能量。这种方法介于红外干扰机与红外诱饵之间,所以也有人称这种方法为红外诱饵。
2.2.2 定向红外对抗
红外干扰机是红外对抗的重要手段。人们从红外对抗的实践中得出规律:红外干扰机产生的光辐射越强,导弹偏离飞机的距离就越大。而随着更先进导弹的不断问世,也迫使人们加大干扰机的输出功率。但是干扰机的输出功率不能无限增大,它受到干扰机体积、输出孔径尺寸和基本功率消耗的限制。这就促使人们开发出定向红外对抗(DIRCM)技术,即将红外干扰能量集中到狭窄的光束中,当红外导弹逼近时,导弹逼近报警系统(MAWS),将光束引向来袭导弹方向,使导弹导引头工作混乱而脱靶。
定向红外对抗可以采用常规的红外光源也可以采用激光,而激光能在干扰光束中集中更大的能量。同其它红外对抗方法相比,相干光(激光)定向红外对抗(CDIRCM)技术能提供更远的作用距离和更大的灵活性,能有效干扰制导系统先进的新一代红外导弹。
2.2.3激光致盲
定向红外对抗装置采用高性能激光发射定向干扰波束,可用来直接烧毁敌方的红外探测器或射手的眼睛,甚至摧毁敌方的导弹,但即使激光功率达不到热破坏的程度,光电器件也会出现类致盲效应。出现致盲后,器件的探测能力要经过一段时间(秒级)才能恢复到原来的水平。对红外成像制导导弹来说,致盲的存在将对导弹造成很不利的影响。
2.2.4 红外诱饵干扰技术
红外诱饵弹是极其有效的红外对抗手段,它能将红外导弹引偏使其脱靶,从而确保军事平台的安全。已由单一诱饵发展到红外/射频复合诱饵。
点状单光谱红外诱饵弹是用于对抗红外非成像制导导弹的点源式红外诱饵假目标。红外制导导弹的红外探测目标的红外辐射,把目标当成一个点来跟踪和追击。当被保护目标受到红外制导导弹的攻击时,投放红外诱饵,由于红外诱饵是热辐射体,在燃烧过程中放出大量的热量,其辐射强度是目标辐射强度的几倍,红外导引头按比例导引规律跟踪,将偏向红外诱饵,而不是目标本身。
对付红外成像制导导弹需要使用大面积、高效能、宽光谱的红外诱饵弹。发射后能在目标周围产生大面积的红外辐射区 ,并且具有比较宽的光谱覆盖范围。包括自燃型红外诱饵弹、带有多个红外诱饵子弹头的火箭和充气型诱饵等。其战术使用主要包括红外诱饵弹投放的时间间隔、投放的时机和一次投放的数量。
2.3 对红外制导武器的综合干扰方法
仅仅采取上述干扰措施还难以保证目标不被发现,一些先进的红外成像制导导弹具有复合制导能力 ,以此来弥补成像制导的缺陷 ,可以大幅度提高导弹的抗干扰能力。
针对红外成像制导系统在不同阶段所具有的弱点,寻找有效的干扰途径,准确探测来袭导弹的方位、时间,运用经过有机结合的干扰方式,实施有针对性的干扰 ,尽量避免使用单一的干扰方式,对来袭导弹进行全程、全面干扰,即综合干扰。需要说明的是,综合干扰不是多种干扰方式的罗列,而是从整体上综合考虑运用各种干扰方式,对导弹飞行的每个阶段都实施干扰,从而提高对导弹干扰的成功率。
3、结论
主动干扰和被动干扰都可以对现代红外制导导弹进行有效的干扰,但对于红外制导导弹现在所采用的复合制导和红外制导导弹本身对红外干扰的对抗技术的发展,红外目标必须采用综合干扰方法对其实施干扰,以提高对导弹干扰的成功率。
参考文献:
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【2】孙伟通,红外成像制导及对抗技术,光电技术应用,2003,(4)。
【3】刘永波,抗红外成像制导技术浅析,光电对抗与无源干扰,2002,(3)。
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