红外诱饵对抗技术的发展动向与分析*
2014-01-11
(空军驻锦州地区军事代表室 锦州 121000)
1 引言
红外诱饵对抗是在红外光区产生强烈辐射的一种光效应烟火剂,用于制备各类红外诱饵弹及红外干扰器材。它能够模拟出飞机、舰艇、装甲车辆等目标的红外辐射特征,对各种辐射的侦查、红外瞄器材和红外寻的导弹,它是一种以欺骗为目的的红外干扰器材,大多属于烟火型,主要通过烟火药剂的燃烧产生红外辐射来模拟各种战场军事目标,起引诱、迷惑和扰乱敌方作用以达到保护自己系统不被侵犯。本文就红外诱饵对抗技术、发展动向、发展分析等,作进一步的研究和探讨[1]。
2 红外诱饵对抗技术
红外诱饵对抗技术是一项利用烟火药的光、声、烟、热及其电磁效应来应对敌人的高科技新概念烟火对抗技术。敌对双方在紫外光、可见光及红外光的波段范围内,利用这种光电对抗技术的设备,对敌人光电观瞄器材和光电制导武器等进行观察、干扰或摧毁、诱骗迷惑、消弱或软杀伤破坏其作战效能,同时做到保护己方光电武器的有效使用[2]。
2.1 原理
当红外诱饵被抛射点燃后产生高温火焰,并在规定光谱范围内产生强红外辐射,从而欺骗或诱惑敌红外探测系统或红外制导系统。目前,普通的红外诱饵的药柱由镁粉、聚四氟乙烯树脂和粘合剂等组成。
2.2 辐射特性
红外诱饵的辐射特性:由于红外导引头的工作波段一般在1.8μm~3.5μm 和3.0μm~3.5μm,所以理想的红外诱饵的红外辐射光谱特性也应具有与被保护目标相似的光谱分布(在红外导引头的工作波段内),并且其辐射强度一般要大于目标辐射强度的两倍以上,这样才能有效地保护目标。红外诱饵的干扰波段一般是1μm~5μm。一般喷气式飞机发动机尾喷口的温度约900K,尾喷口面积是数千平方厘米,如果是两台发动机,则飞机发动机尾喷口处等效的辐射强度约为500W/sr~3000W/sr,因此,红外诱饵的辐射强度至少应为1000W/sr~6000W/sr。红外诱饵的辐射强度指标一般是由目标的红外辐射强度所决定的。红外辐射主要在1μm~3μm,3μm~5μm 波段内产生。
2.3 干扰效果
红外诱饵要达到干扰效果就是要使红外导弹攻击目标时产生脱靶。干扰成功的判别准则是使导弹的脱靶量大于导弹的杀伤半径,并且要加上一定的安全系数。红外诱饵的战术使用主要包括红外诱饵投放的时间间隔、投放的时机和一次投放的数量。红外诱饵投弹间隔时间和导弹攻击方位、载机的飞行速度、载机的飞行高度和威胁特征有关。在威胁特征中主要涉及到的是制导的类型和红外导弹的导引头红外视场角。导弹攻击方位主要影响载机飞出红外视场角的时间及在该方位上载机红外辐射特性;载机的速度决定载机飞出红外视场角的时间;导引头红外视场角主要决定角度分辨单元的宽度,决定载机飞出该分辨单元时间。
2.4 战术运用
红外诱饵的战术运用主要包括诱骗、分散、淡化。
1)诱骗。诱骗红外导弹脱靶。红外干扰弹能在红外导引头的工作波段辐射出比目标更强的信号,而红外导弹往往是跟踪最强的红外辐射源,这就造成导弹因跟踪红外干扰弹而脱靶。
2)分散。分散红外导弹错觉。主要用于舰载,其目的是在反舰导弹的红外寻的器未跟踪目标之前就投放红外干扰弹,使反舰导弹优先跟踪红外干扰弹。
3)淡化。淡化红外成像制导导弹跟踪目标。发射多个红外诱饵弹,使红外成像制导导弹无法跟踪真正的目标。
4)间隔投放。在飞机持续攻击目标时,可以以一定时间间隔(以近似等于红外诱饵燃烧时间)投放红外干扰弹,这样的战术可以破坏导弹寻的器的跟踪或者使导弹寻的器中断截获。
5)箔条/红外投放。红外/箔条弹同时投放,以对付不同种类的导弹。将红外干扰弹和箔条干扰弹设计成具有相同的外形尺寸,或者是箔条干扰弹外形尺寸的两倍。
3 发展动向
1)雷声公司的干扰型小型空射诱饵投产。美国《军事与航空航天电子学》2011年11月29日报道:美国空军的小型空射诱饵(MALD)改型项目达到了里程碑C节点,授权雷声公司开始该系统的低速初始生产。美国空军还授予雷声公司一项价值500万美元的合同,用于将生产的第四批基本型MALD 改成MALD-J型。MALD 是一种模块化、空中发射的可编程飞行装置,重量不足136kg,航程约500海里。MALD-J在基本型MALD 上增加了雷达干扰能力[3]。
2)美国空军利用空射诱饵为B-52H 轰炸机提供突防能力。美国空军巴克斯代尔空军基地网站2012年3月23日报道:美国空军正在为B-52H 轰炸机和F-16战斗机综合微型空射诱饵(MALD)和微型空射诱饵-干扰机(MALD-J)。MALD 装有小型涡喷发动机,用来吸引敌方雷达和欺骗敌方指战员;MALD-J 是MALD 的改进型,可提供与MALD 相同的功能,同时还增加了干扰敌方雷达的能力,使友机能够在不被敌方雷达探测到的情况下飞入敌防区[4]。
B-52H 轰炸机能够在飞行中对它所搭载的MALD/MALD-J进行重新编程,是目前美国空军唯一具备这一能力的军机。每架B-52H 轰炸机能够携带16 枚MALD/MALD-J,每架F-16飞机则能够携带4枚(在装机之前已经编好程序)。通过编程,多枚MALD/MALD-J 可以飞行不同的路线,以便为B-52H 飞机飞入敌方领空提供更多的选择。在被投放出去之后,MALD/MALD-J会按照编入的程序飞行预定的路线,执行欺骗敌方防空体系的任务。它能够对付一体化防空系统,因此美国空军将其视为力量倍增器;它能够扰乱敌方对空情的感知,而使B-52H 或F-16飞机不被发现—因此,如果一枚MALD 被敌方防空体系击落了,反而说明它成功完成了自己的任务。
在B-52H 轰炸机和F-16 战斗机撤出战斗之后,未被击落的MALD/MALD-J仍将继续飞行。此后,该诱饵将减速,此时敌方才会发现它不是来袭的飞机;最后,该诱饵可蜿蜒飞向某处空地并加速落到地面。
3)美国空军装备干扰型微型空射诱饵。美国《防务内部》2012年10月4日报道:美国空军将在F-16战斗机和B-52轰炸机上装备该公司的干扰型微型空射诱饵(MALD-J)[5]。
雷声公司表示,MALD-J已完成了发展测试阶段工作。MALD-J是一个空射诱饵,可飞入敌方雷达威胁圈内,从而将敌方注意力从其载机中引开。每架F-16可以携带4 枚诱饵,而B-52 可携带16枚诱饵,MALD-J与微型空射诱饵(MALD)在尺寸和外形上一致,因此载机可以携带相同数量的MALD-J。
雷声公司还研制了一种MALD 货运飞机发射系统(MCALS),可从运输机上发射MALD。该系统去年三月已在C-130 运输机上完成了发射MALD 的试验。
4)美国空军微型空射诱饵干扰机进入工作飞行试验。美国《空军杂志》网站2012年9月25日报道:雷声公司9月24日宣布,美国空军与该公司开始对微型空射诱饵干扰机进行工作试验,并已成功完成四次飞行[6]。
这种干扰机在原有微型空射诱饵平台基础上添加了雷达干扰性能。美国空军空战司令部已批准该平台进入实际运行。雷声公司空战系统副部长说:微型空射诱饵渗入敌方综合防空系统,导致他们跟踪瞄准错误目标,而不是对准我们的飞机,从而可以保护飞行员的生命。这种诱饵已经经过作战考验。微型空射诱饵干扰机在此基础上为作战人员提供了更多性能。到目前为止,在13次试验中,诱饵和干扰机试飞全部成功。
5)英国百人队长舰载软杀伤诱饵发射系统成功完成射击试验。英国《简氏国际防务评论》2013年5月16日报道:英国凯姆龙干扰对抗系统公司在英国南部地区对其新型百人队长(Centurion)可训练的舰载软杀伤诱饵发射系统进行了系列射击试验,表明第三阶段研制工作已经结束。该系统可发射多种效应器,包括声诱饵弹,以及与雷声公司导弹系统分部联合研制的近程地对地导弹[7]。
凯姆龙干扰对抗系统公司自2009年9月开始独立投资研制百人队长舰载软杀伤诱饵发射系统,其阿尔法(Alpha)概念验证样机于2010年11月在克兰菲尔德武器试验与评估中心靶场成功进行了试验。随后公司决定投入更多资金开展第三阶段研制工作,即设计、集成和测试博悦(Bravo)样机,该样机包含多项工程改进(从测试阿尔法样机过程中获取的初步经验),此外还汲取了凯姆龙干扰对抗系统公司罗克·曼勒研究分公司在系统和特征信号管理方面的专业技术。第三阶段研制工作实现了巨大的工程优化,包括:改进机械设计以扩大俯仰范围;研制发射系统驱动装置和作战软件;硬件和软件射击回路控制;以及设计和评估雷达截面减小方案等。其射击试验于5月8日在英国威尔特郡索尔兹伯里平原开展,试验期间,百人队长系统成功发射了12发130mm 诱饵弹。此外,此次试验还演示了本地控制台的功能。
凯姆龙干扰对抗系统公司称,第四阶段研制工作将重点开发软件和研制预生产型百人队长系统,目的是在进入环境测试之前实现结构设计的优化和增强。
6)美国完成了干扰型微型空射诱饵研制工作。美国雷声公司网站2013年6月16日报道:最近,美国空军和雷声公司在预算范围内完成了干扰型微型空射诱饵(MALD-J)持续4年的研制工作。作为研制工作的一部分,MALD(微型空射诱饵)和MALD-J一共进行了30次工程与作战飞行测试,全部取得成功;其中MALD-J进行了15次飞行测试并全部取得成功。雷声公司的官员表示,MALD项目在性能和能力方面一直超过预期,MALD-J可极大地提升为打击作战的生存力和战术性电子攻击(能力),将赋予美军一种决定性的优势[8]。
MALD 是一种最先进的低成本、模块化空射飞行器,具有自主性和可编程能力。它的重量不到136kg,航程达到926km 左右,通过复制作战飞行剖面和美军及其盟军飞机的信号来保护飞机及其乘员。MALD-J在基本型MALD 平台的基础上增加了雷达干扰能力,可为美军提供一种适应复杂电子战环境的经济有效且独特的能力。雷声公司从2012年秋季开始交付MALD-J。现在,对于美国及其盟国的电子战作战行动而言,MALD-J已成为一种理想的力量倍增器选择。
7)欧洲塞莱克斯公司成功测试可用于战斗机的抛放式有源诱饵。英国塞莱克斯ES 公司网站2014年4月16日报道:意大利芬梅卡尼卡集团的子公司—塞莱克斯ES 公司已对其辉云(BriteCloud)可抛放式有源诱饵进行了多次成功的全程测试。该诱饵自备采用数字射频存储(DRFM)技术的有源干扰机,用于配装高速喷气机,诱骗雷达制导导弹和火控雷达[9]。
在2014年2月第一周进行的测试中,一架正被一部地面火控雷达跟踪的战斗机发射了数枚全状态辉云诱饵,所有的诱饵都按照按规划完成了任务,探测了威胁雷达信号并以其内置的干扰机进行干扰,地面火控雷达对战斗机的锁定顷刻被破坏,随后开始跟踪诱饵直至诱饵撞地。在这次测试之前,塞莱克斯ES 公司已对辉云进行了大量测试,包括大量的计算机建模和地面滑车试验工作。塞莱克斯ES公司从2013年11月启动辉云的研制,瑞典萨伯集团是其研制伙伴—该集团打算将辉云诱饵作为一种电子战增强选项用于其各型鹰狮战斗机。由于辉云的尺寸和外形与从标准的55mm曳光弹发射筒撒布的曳光弹相同,因此将能够很好地适应包括鹰狮在内的许多战斗机。
4 发展分析
红外诱饵对抗技术的发展趋势:宽波段、双色多元干扰、成像/复合干扰、一体化、多功能[10]。
1)宽波段。红外覆盖波段应向更宽的方向发展。目前采用红外制导的导弹大多是双波段和三波段复合制导体制,其中8μm~14μm 波段的红外成像制导是其优选波段。因此必须加快发展8μm~14μm 波段的红外成像干扰和诱饵系统,以覆盖红外波段范围。
2)双色多元干扰。发展红外/紫外多元干扰技术,用于干扰双色多元导引头。
3)成像/复合干扰。红外干扰体制应从点源向成像和复合干扰方向发展。采用4个红外辐射源的复合干扰系统,以及采用激光作干扰光源的大功率压制式光电干扰系统,可对红外成像和复合制导的导弹导引头发射大功率信号,强制探测器工作于非线性饱和区或者将其击穿。
4)一体化。单一红外对抗设备或系统,不足以对抗未来发展的复合光电制导弹。必须与雷达、红外、激光及可见光结合,向一体化/复合光电对抗方向发展。
5)多功能。红外对抗系统向通用化、系列化、组合化及多功能方向发展。为了降低成本,提高单一设备和系统的可靠性、可维修行,以实现一机多用和系统的多功能化,如红外干扰设备中的发射器和控制器,红外诱饵系统中的诱饵弹及投放设备,复合光电对抗系统中的箔条弹、红外诱饵弹、激光发射器以及投放系统等均采用系列化、组合化设计,可以达到各类装载平台设备或系统的通用化。
5 结语
当红外诱饵被抛射点燃后产生高温火焰,并在规定光谱范围内产生强红外辐射,从而欺骗或诱惑敌红外探测系统或红外制导系统。文章分析了红外诱饵的辐射特性、干扰效果和战术运用,最后论述了红外诱饵对抗技术的发展动向与分析。在未来现代化战争或部战争中,对于防空反导来说,适时运用红外诱饵对抗技术,就能够有效地保护自身目标的安全[11]。
[1]赵非玉,马春孝,卢山.机载红外诱饵技术的发展[J].舰船电子工程,2012(3):20-22.
[2]贾明永,董德新,陈勇.多元双色红外导引头抗干扰技术研究[J].航空兵器,2006(3):19-22.
[3]雷声公司的干扰型小型空射诱饵投产[N].每日防务快讯,2011-12-12.
[4]美国空军利用空射诱饵为B-52H 轰炸机提供突防能力[N].每日防务快讯,2012-04-10.
[5]美国空军将在2012年底前装备干扰型微型空射诱饵[N].每日防务快讯,2012-10-10.
[6]美国空军微型空射诱饵干扰机进入工作飞行试验[N].每日防务快讯,2012-10-16.
[7]英国百人队长舰载软杀伤诱饵发射系统成功完成射击试验[N].每日防务快讯,2013-05-28.
[8]美国完成了干扰型微型空射诱饵研制工作[N].每日防务快讯,2013-06-20.
[9]欧洲塞莱克斯公司成功测试可用于战斗机的抛放式有源诱饵[N].每日防务快讯,2014-04-25.
[10]淦元柳,蒋冲,刘玉杰,等.国外机载红外诱饵技术的发展[J].光电技术应用,2013,28(6):13-17.
[11]赵非玉,卢山,蒋冲.面源红外诱饵仿真建模方法研究[J].光电技术应用,2012,27(2):66-69.