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与“响尾蛇”斗法——红外空空导弹的干扰与抗干扰

发布时间:2017-11-03  原作者:   点击数:

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  在自然界中,身怀剧毒的响尾蛇其实视力很差,但却会巧妙利用面部颊窝部位感知周围环境中的热辐射,从而灵敏地搜寻和定位猎物,突然发起致命一击,堪称危险的“荒野杀手”。有趣的是,生物学家也发现,有些种类的松鼠遭遇响尾蛇时会将大量血液压入尾巴并不停摇摆,靠体温的变化扰乱对方的感官功能。而在危机四伏的空中战场上,同样上演着这样的“斗法”好戏……

蛇类的颊窝器官(红色箭头)
蛇类的颊窝器官(红色箭头)

与“蛇”共舞——更新换代的红外空空导弹

  物体本身的温度越高,向外辐射的热能就越强,其电磁波长在光谱中处于可见红光的外侧,故名红外线。虽然肉眼看不见,但科学家们就仿照蛇类的特殊器官研制出光电感应器来探测红外线。进入喷气时代后,飞机在天空中高速飞行时,发动机喷口排出的尾焰、机身与空气的剧烈摩擦、蒙皮对阳光的吸收和反射等都会成为强烈的辐射源。而安装有红外制导系统的空空导弹就如同长了蛇的热敏颊窝,在有效范围内通过光学部件接收到来自远处目标的红外辐射,并转化为电信号,经辨别确认后控制导弹进行跟踪追击。

F-35B的红外图像
F-35B的红外图像

  第一代红外空空导弹诞生在上世纪的40~50年代,主要用于对付当时自卫火力比较强的重型轰炸机。这一代导弹的红外制导系统采用常温下的硫化铅(PbS)光敏元件作为探测器,灵敏度偏低,截获目标的距离较近,而且只能探测到发动机尾部的近红外波段辐射,因此导弹载机要进入目标的尾后区域才能发射。当具有超音速突防能力的新型轰炸机和战斗轰炸机出现后,第二代红外空空导弹也应运而生。其制导系统改用带有制冷装置的硫化铅探测器,感应范围扩展到中红外波段的气动热辐射,信号处理能力也有所加强,提高了捕获目标的灵敏度和作用距离,不仅可以发起近距离追尾攻击,也可以从目标的侧方实施中距离的拦截。不过,这些早期的红外空空导弹还存在着可靠性和机动性较差、缺乏抗干扰手段、对操作技术要求高等缺陷,即使是在对靶机进行测试时单发命中率也只有60%左右,参加实战后的表现更是让人大跌眼镜。

最早取得空战战果的红外空空导弹是第一代的AIM-9B“响尾蛇”
最早取得空战战果的红外空空导弹是第一代的AIM-9B“响尾蛇”

  到了1970年代中期之后,随着高性能多用途的作战飞机投入服役,各国纷纷开始研制第三代红外空空导弹。为了适应近距空战格斗的需要,这类导弹普遍采用灵敏度更高、探测距离更远的制冷型锑化铟(lnSb)导引头,装有集成化的电子组件,并加入了抗干扰措施,可实现大范围、大过载的机动攻击。配合载机的自动化航电设备,第三代红外空空导弹在使用上更为灵活,开始具备包括迎头拦截在内的全向攻击能力。在历次高技术局部战争的推动下,很快又出现了改进型的“三代半”红外空空导弹,从单元探测器发展为多元探测器,结合数字处理技术后使导弹识别目标和抗干扰的能力得以明显增强,在实战中对目标的截获概率和命中率也有了大幅提高,到目前为止仍是各国空军广泛装备的主要机载武器。

  面对21世纪初空中战场的复杂电磁环境,以及具有隐身能力和高机动性的新式战机或无人飞行器,第四代红外空空导弹开始崭露头角。它们换上了以碲镉汞(HgCdTe)等元件为核心的线阵扫描式或凝视焦平面式红外成像制导系统,可获取目标的辐射图像而不仅仅是点状光源,搜索和辨别能力更强,能有效对抗自然背景和人为施放的干扰,加上推力矢量控制、综合火控系统等先进技术,势必会让未来的空战发生根本性的变化。

AIM-9X空空导弹引导头的红外成像
AIM-9X空空导弹引导头的红外成像

  与无线电制导型和主动及半主动雷达制导型空空导弹相比,红外空空导弹采用的是针对目标热辐射的被动寻的制导方式,导弹自身和载机都不需要发出电磁波进行引导,因此具有弹上设备简单、整体重量轻、攻击隐蔽性高、可以发射后不管、造价相对低廉等优点,已经成为中近距离空战中的首要利器。在众多的红外空空导弹中,名气最大也最为典型的当然要算是美国研制的AIM-9“响尾蛇”系列导弹了。从1956年开始服役至今,“响尾蛇”一路发展到第四代,演变为一个成员众多的家族。除了AIM-9C是采用半主动雷达制导方式外,其它型号均为红外制导型,在制导精度、机动性能和攻击区域等指标上都处于同代产品的领先水平。

德国IRIS-T红外空空导弹的线阵扫描式成像导引头
德国IRIS-T红外空空导弹的线阵扫描式成像导引头

德国IRIS-T红外空空导弹的线阵扫描式成像导引头

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