靶弹弹载红外干扰技术研究与应用

2012-08-15郑建辉

科技传播 2012年14期

郑建辉

中国人民解放军91851部队，辽宁葫芦岛 125000

0 引言

为检验新型舰空导弹导引头的抗干扰性能指标，某型靶弹拟加装舰载红外干扰设备。弹载红外干扰设备能在靶弹起飞后的特定时间段内，按一定的投弹序列，连续投放红外干扰弹，在靶弹周围形成与靶弹红外辐射特征的相似的红外辐射源，对舰空导弹的红外导引头进行干扰。干扰设备主要用于投放面源红外干扰弹和点源红外干扰弹，也根据试验需要，投放满足特定外形尺寸要求的箔条干扰弹。本文对弹载红外干扰技术的作用机理、实现途径等问题进行分析讨论，通过对搭载平台的红外特性、作战对象红外制导性能的分析比较，详细论证了面源红外干扰弹的主要技术指标。

1 红外干扰技术分析

根据干扰弹的不同类别，红外干扰可分为点源干扰、多点源干扰和面源干扰三种形式。点源干扰是第一代干扰红外干扰，技术上已落后，目前红外干扰技术研究的重点是多点源干扰和面源干扰。多点源红外干扰弹是将多个烟火型燃烧材料装在诱饵筒内，投放后干扰弹在空中引爆形成多个燃烧点。当采用多发齐射或多方位齐射等战术投放方式时，多点源干扰弹可迅速在一定空域形成红外高辐射区，并在导引头瞬时视场内形成持续的多个干扰源，将目标信号淹没，导引头就必须处理多组脉冲信号，降低了导引头检测目标的概率，红外导引头即使启动了抗干扰措施，但因探测器的噪声几何级数增大，而难以提取有效的制导信号，从而起到保护载机的作用。多点源干扰本质上属于烟火型诱饵，干扰机制仍然是一种压制干扰，与导弹特性仍有较大差异多点源红外干扰弹的，当面对具有光谱鉴别能力或具有强度抑制鉴别能力的先进红外导引头时，其干扰效果将受到较大影响。

面源红外干扰弹则在辐射强度、光谱分布、空间分布等特征方面进行改进，与目标特征较为相似，当采用单发或连续投放的战术方式时，可以持续诱骗先进的红外导引头；采用多发、多方位投放的战术方式时，可在空间形成大面积的发热云团，通过改变导引头视场内的目标特征，增大识别与跟踪难度，达到干扰目的。其干扰方式更为灵活，干扰手段更为有效。面源红外干扰弹连续投放后，在靶弹附近形成与靶弹目标特征相似的面源红外干扰源，干扰源的辐射强度与目标接近（约1倍～3倍）、光谱分布与目标相似，且具有连续向前运动的特征，能抑制导弹的光谱鉴别（双波段制导）、强度阈值鉴别及动力学特性鉴别等多种复杂的抗干扰措施，且与目标同处于来袭导弹导引头的视场内，持续时间长于来袭导弹的制导时间。面源红外干扰源可掩盖和歪曲红外成像制导系统所要观察的目标、征候及信号特征，以混淆目标的大小、位置和数量，从而降低其探测、识别与跟踪能力。面源红外干扰弹采用大量燃烧温度在导弹目标温度范围内的特殊自燃材料作为干扰载荷，通过改进诱饵的辐射强度、光谱分布、空间散布等特征，在红外制导导弹的探测波段形成与靶弹目标红外信号相似的干扰源，并通过连续投放模拟靶弹的运动特征，使先进红外制导导弹的抗干扰措施失效，并能有效破坏制导系统的正常跟踪，从而增强靶弹面临红外制导导弹威胁时的生存能力。

2 面源红外干扰弹的主要技术指标

2.1 搭载平台的红外特性

某型靶弹长约6m，弹径54cm，当在海拔20m高度巡航飞行时，据估算，具有较高温度（在700K以上）的尾焰长度不超过10m，不考虑翼展投影面时，靶弹在飞行中的最大投影散布尺度约为16m×0.54m，尾焰羽流的最大投影散布尺度约为10m×0.54m。对于来袭的红外成像型舰空导弹，具备根据目标物的面目标特征进行真假目标鉴别的能力，因此，靶弹飞行中在红外成像型舰空导弹导引头探测器上呈现出类似的面目标轮廓。

2.2 作战对象的红外制导性能

下面以美制“拉姆”导弹为例研究典型舰空导弹的红外制导特性。RIM-116A（Block 0）型“拉姆”导弹专用于对付辐射无线电频率的反舰巡航导弹，采用双模制导，飞行中段采用被动射频制导，飞行末段采用被动中波红外制导。发射后，弹载射频导引头迅即指引导弹飞向目标，并使红外导引头转向目标方向；在飞行末段，一旦探测到目标的红外信号，弹载控制逻辑电路即自动将射频制导转变为红外制导，以便最终锁定目标。

为了对付日益先进（红外特征弱、采用多模制导、不辐射或间歇辐射射频信号、具有干扰能力）的反舰导弹，美、德两国海军对RIM-116A（Block 0）“拉姆”导弹进行升级改进，开发RIM-116B（Block 1）“拉姆”导弹。Block 1继承了Block 0的全部优势性能和成熟技术外，对红外制导信息要素的采集获取和处理进行了全面升级，使之仅用红外制导方式就可以完成制导拦截来袭目标。Block 1上配装了新型红外成像扫描寻的器和智能型数字信号处理器，红外寻的导引被分为红外（IR）和双模红外（IRDM）（光谱）两种方式，实现了全程红外制导，拥有了对无射频辐射反舰导弹的攻击和摧毁能力。

2.3 面源干扰弹的性能指标分析

1）工作波段

拉姆导弹的红外制导系统来自“尾刺”地空导弹，工作在4.1µm～4.4µm波段，因此，针对拉姆导弹的无源干扰设备（面源红外干扰弹）的工作波段范围确定为3µm～5µm。

2）峰值辐射强度

为了有效模拟该型靶弹的红外辐射强度，要求面源红外干扰弹的红外辐射强度变化在靶弹红外辐射强度的变化范围内，设计的面源红外干扰弹的峰值辐射强度在3µm～5µm波段内不小于300W/sr，在有效的持续时间内，与靶弹飞行时的红外辐射强度接近，既保证了可信的红外辐射强度，又不会明显改变所形成面源红外干扰源的辐射光谱，面源红外干扰弹在1.3µm～3µm、3µm～5µm和8µm～14µm波长范围内的辐射强度分布与靶弹相似。

3）能量比率

该型靶弹的红外辐射主要分布在中波3µm～5µm，而曳光弹（点源红外干扰弹）的红外辐射主要集中在短波1.3µm～3µm，两者差异较大，采用双模红外制导的拉姆舰空导弹导引头一般根据两个波段内的辐射能量比来对目标的辐射光谱进行鉴别，面源红外干扰弹设计能够模拟靶弹的辐射光谱特征。以3µm～5µm和1.3µm～3µm波段的辐射强度之比作为衡量标准，点源红外干扰弹在3µm～5µm和1.3µm～3µm波段的辐射强度之比一般小于0.5，飞航导弹（靶弹）在3µm～5µm和1.3µm～3µm波段的辐射强度之比在2以上，设计面源红外干扰弹在3µm～5µm和1.3µm～3µm波段的辐射强度之比大于1.5，与靶弹接近，舰空导弹导引头难以鉴别。

4）上升时间

面源红外干扰弹在投放后需在短时间内形成面源红外干扰源，上升时间与自燃箔片的自身性能有关，自燃箔片采用特殊合金材料，相比较于烟火型红外诱饵药柱，采用自燃箔片作为干扰载荷的红外干扰弹其上升时间一般不大于1s，满足干扰使用需要。

5）持续时间

面源红外干扰弹投放后形成的面源红外干扰源要求在靶弹脱离来袭导弹攻击视场前保持可信的特征。根据国内外相关试验研究，持续时间达到2s以上时，即具备有效干扰来袭导弹的能力。

6）散布面积

为了抑制点源红外干扰弹的干扰，红外成像导弹根据目标的面目标特征进行识别，舰空导弹在动态飞行中，由于观测角度的变化，靶弹目标在其导引头探测器上的面目标特征是一个动态变化的过程，因此要求无源干扰设备所形成的面目标不一定完全模拟靶弹的外形轮廓，只需在投放后呈现一定的面目标特征（并且在动态变化）即可对舰空导弹的导引头造成干扰。根据估算，面源红外干扰弹在空中形成的干扰云团的面积在5m2以上，在舰空导弹视场内与靶弹形成相似的红外辐射源，并明显改变了导弹视场内红外场景的特征，能有效干扰红外成像导弹的跟踪与识别过程。