机载先进红外对抗技术发展思考

陈 颖

（空军装备部驻上海地区军事代表局，上海200231）

0 引言

红外制导空空和地空导弹对战术飞机构成致命威胁，为了应对红外制导导弹的威胁，战术飞机通过加装导弹告警系统、红外干扰系统，在面临红外制导导弹攻击时，及时告警，实施有效干扰。本文对国外先进红外对抗技术现状及发展趋势进行分析，结合实际情况和发展需求，提出未来需要重点关注和发展的技术，为机载红外对抗技术发展提供借鉴。

1 国外先进红外对抗技术发展

红外对抗技术与红外导弹技术在相互对抗中螺旋式发展，早期大多采用红外诱饵、红外干扰机等干扰措施，很少有告警措施；随着红外导弹性能改进特别是红外成像导弹技术发展，抗干扰能力提高，降低了传统红外干扰方法的干扰效果，因此红外干扰措施也在不断发展，新的面源红外干扰技术、定向能红外对抗技术随之出现，此外导弹告警技术也得到迅速发展。

1.1 红外导弹技术发展

在半个多世纪的发展历程中，红外型空空导弹在发展上已历经了四代：

第一代采用非制冷的硫化铅探测器，工作在近红外波段，只能探测飞机发动机喷口的红外辐射，因此仅可以从尾后方向攻击目标。典型代表有美国的AIM-9B，这一代导弹只能利用调制盘的调制信息从空间上、能量上区分目标和背景，不具备抗红外诱饵干扰的能力。

第二代采用制冷的硫化铅或锑化铟探测器，提高了探测能力，可以从后向攻击目标。典型代表有美国的AIM-9D，这一代导弹仍不具备抗红外诱饵干扰的能力。

第三代采用制冷锑化铟探测器，工作在中波红外波段，改进了调制盘系统，部分型号采用了多元探测器，具备一定程度的全向攻击能力及抗干扰能力。典型的有美国的AIM-9L，这一代导弹通过改进的调制方式，可以从空间上、能量上比上两代细分目标和背景，同时采用集成电路使得导弹的逻辑判断能力有较大提高，因此具备简单的抗红外诱饵的能力。

第四代采用成像制导技术，大幅度提高了探测能力，可以全方位探测、攻击目标，具备很强的抗干扰能力。典型的有美国的AIM-9X、英国的ASRAAM、德国的IRIS-T、法国的MICA-IR、以色列的Python5和南非的A-Darter等。由于这一代导弹的空间分辨力和光谱分辨力较之前有很大的提高，可以利用能量、形状、轨迹、光谱等特征来区分目标和干扰，因此具备很强的抗红外诱饵能力。红外成像技术正向着多光谱/多模复合方向发展，如MICA-IR、Python5和ADarter采用了双色红外成像制导技术。

1.2 导弹告警技术发展

目前在导弹临近告警方面采用的技术方法主要有四种：雷达、激光、红外和紫外告警系统。其中雷达是主动式工作，激光告警方式只对激光制导导弹有效，红外和紫外告警方式分别探测导弹尾焰中的红外线和紫外线，对以任何方式制导的导弹都有效，是主要告警方式。

紫外告警是通过探测导弹尾焰中的紫外辐射来发现目标的。美国在20世纪80年代研制成功了第一种导弹临近紫外告警系统AAR-47，该系统主要由4个非成像型的紫外光电倍增管探测器和1台英特尔8086中央处理器组成，应用在直升机上，可探测和告警导弹攻击的大致方向，自动触发投放诱饵弹的对抗投放器。该系统后来的一些改进型有AAR-47A(改进了紫外传感器，CPU改为使用80386)、AAR-47增强型(采用四象限紫外传感器)、AAR-47激光报警型(另加了6个0.4～1.1 μm波段的激光探测器)和AAR-47地面战车应用型。在AAR-47之后，美国和西方其它一些国家又研制了紫外成像探测型告警系统，如美国的AAR-54(V)、AAR-57，美国和德国合作研制的AAR-60以及德国与法国合作研制的MILDS-2等，都是以4～6个紫外成像探测器为核心的紫外告警系统。其基本性能：目标到达角测量精度为1°，告警响应时间为0.5～1 s，探测距离约为5 km。

红外告警装备美国经历了从AN/AAR-34到AAR-58共计四代产品，其中AN/AAR-44是最具代表性的红外告警装备，随着探测器、信号处理等技术的发展，红外告警的性能和技术水平进一步提高。AAR-44（V）是AAR-44的轻小型和改进型，探测器采用3～5 μm波段INSb线阵（10元×2列）扫描式双光谱探测，覆盖区域：水平 180°，垂直 180°，角分辨率1°。AAR-58在AAR-44（V）基础上改进，采用单一装置的设计，探测头、扫描器和处理器均安装在一起，系统质量仅9 kg，为AAR-44的1/3，而且组合了改进的算法，可进一步减小虚警率，AAR-58这种单一装置的设计，便于安装和与定向相干对抗投放系统组合。AAR-58可安装在飞机内部，也可用吊舱安装。扫描器采用双波段转动扫描器，能覆盖75%的全球空域，安装两个装置可提供全球空域防护。

红外告警技术发展的趋势是采用多传感器融合技术，用双色或多色无源导弹逼近告警系统替代现有的红外或紫外导弹告警系统，将多波段信息进行融合，提高探测距离、降低虚警率。

1.3 红外干扰技术发展

红外干扰措施主要为红外干扰弹、红外干扰机、定向能红外对抗等，此外干扰投放设备也随着对抗需求得到持续改进发展。

1.3.1 红外干扰弹技术

利用红外干扰弹产生的假目标来诱骗红外制导导弹是军用飞机最早和最广泛使用的干扰手段，传统的点源红外干扰弹被设计用来对抗第一代、第二代红外制导导弹，其辐射强度通常几倍于飞机的辐射强度，但这也导致与飞机目标存在明显的光谱、强度、空间分布等差异，这些差异被第三代红外制导导弹所利用开发了多种抗红外干扰技术，第四代红外导弹采用成像技术，其抑制干扰能力更强，因此飞机仅装备点源干扰弹已难以适应红外制导导弹的发展。

以自燃箔片材料为干扰载荷的面源红外干扰弹是美军ASTE计划的核心组成。机载面源红外诱饵弹（SMD）经过10～15年的发展与研究，技术已经成熟，其干扰方式、干扰机理及性能测试、评价等形成了一套完整的体系，产品达到实用水平，已在国外多种型号飞机上装备，目前外军装备的和正在开发的面源红外干扰弹产品主要包括M211、MJU-46/B、MJU-48/B、MJU-49/B、MJU-50/B、MJU-51/B、MJU-52/B、MJU-55/B、ASD 3627、ALE-50/IR、Comet、MJU-58、MJU-60、MJU-64/B、MJU-66/B等，装备的机型包括轰炸机、运输机、战斗机、攻击机、电子战飞机、直升机等。其良好的干扰效果已在多次试验和实战中得到证明。作为点源诱饵弹的升级和补充，面源红外诱饵弹的装备与应用，将进一步增强飞机对抗先进红外导弹的能力。

随着红外制导技术的发展及各种抗干扰技术在红外导弹中的应用，未来对机载红外诱饵弹的干扰能力要求将不断提高，主要的发展趋势体现在：

1）发展逼真模仿飞机光谱辐射特性(包括短、中、长波红外)大面积干扰云团的宽光谱面源诱饵；

2）发展具有红外/微波干扰能力的面源干扰技术；

3）发展动力式、伴飞式、拖曳式红外诱饵；

4）发展在复杂情况下，能够自动决策，自适应控制的大容量智能诱饵投放系统。

1.3.2 红外干扰机、定向能红外对抗技术发展

在采用红外诱饵等无源干扰手段同时，有源干扰技术也得到发展，红外干扰机是非消耗性干扰设备，它发送经调制的强红外辐射脉冲，以破坏和降低红外导引头截获目标的能力,或者是破坏其观测系统，并破坏其跟踪状态，主要分为角度欺骗和致盲式，基本装备的产品均为角度欺骗式。红外干扰机采用非相干源（碱金属蒸气弧光灯或碳棒），在近红外波段产生的辐射图案很强，并且叠加在飞机的图案特征上，对早期的工作在近红外波段红外导弹具有良好的干扰效果，但是对工作在3～5 μm波段的导弹，常用光源在这一区域辐射效率降低，此外采用改进的扫描体制或先进抗干扰措施，使得红外干扰机干扰具有局限性，从而导致定向能干扰技术的出现。

国外定向红外对抗系统主要包括：BAE系统公司研制的先进威胁定向红外对抗系统(ATIRCM/CMWS)；诺格公司研制的定向红外对抗系统(DIRCM)；诺格公司研制的大型飞机红外对抗系统(LAIRCM)；美国海军研制的战术飞机定向红外对抗系统(TADIRCM)。

定向红外干扰系统有2种工作方式。一种是开环方式，采用预先确定的干扰调制方法去对付所有类型的导引头。开环工作方式比较简单，不需要反馈信息，但干扰/信号比较低，对付所有类型的红外导弹干扰效果不是很好。ATIRCM（AN/ALQ-212(V)）、DIRCM（AN/AAQ-24(V)，又称复仇女神）属于“开环”系统。

能适时选择最佳干扰调制工作方式的概念称为闭环技术，它首先用一台激光器向导引头发射一束激光，分析其返波信号，确定导弹使用的传感器类型。然后针对这类传感器选择最有效的干扰调制方式，对射向导弹的干扰激光进行调制。虽然闭环工作方式比较复杂，需要使用激光器，而且激光器的亮度比较高，系统才能检测到从导弹的反射光，处理器也必须增加对各种威胁的算法，提高程序能力和处理效能。但是由于该方式采用了创新的跟踪和处理技术，能对不同类型的导弹适时选择最佳的干扰调制，使更密集的激光束射到导引头上，获得高的干扰/信号比，所以闭环系统更加灵活，并能更有效地对抗新型红外导弹。LAIRCM属于闭环系统。

从国外定向红外干扰系统的研制过程分析，未来发展趋势包括：

1）采用大阵列红外凝视型导弹告警系统，提升导弹告警距离和全程告警能力。

美军在初期研制、装备红外定向干扰系统AN/AAQ-24时，由于红外告警系统尚未成熟，首先采用了紫外告警系统。但在后续使用过程中发现，紫外告警系统存在告警距离低、没有全程告警能力、不能给出战场态势等缺点，而红外告警系统则克服了上述缺点，因此在后续系统的研制、装备时普遍改为大阵列红外凝视型导弹告警系统，甚至在通用导弹告警系统CMWS的改型中采用了最先进的双色红外告警技术，并在已经装备红外定向干扰系统的飞机上重新加装了红外导弹告警系统以替换紫外告警设备。

2）采用全波段激光器作为干扰光源，提高干扰光能量密度和干扰成功率

在红外定向干扰系统刚开始研制时由于中波激光器技术发展尚未成熟，采用了非相干灯和小功率激光器配合的方案作为干扰光源，一方面造成系统复杂；另一方面由于灯的转换效率、束散角等都存在不可克服的缺陷，因此系统的作战效能难以有效发挥。随着激光技术的发展，现有系统的发展趋势是取消非相干灯、增加激光器波长输出、提高激光功率，从而有效提高系统对红外制导导弹的有效干扰距离和干扰成功率，提升系统作战能力。

3）提高设备小型化程度，采用光控阵技术

随着光机组件、器件性能的提升，以及激光器、电源技术的改进，现有系统正在大力小型化，外露在载机外部的部分已经大幅降低，不仅可以减少系统的气动阻力，而且也降低了系统的使用环境要求。同时，为了便于战斗机加装，正在开展光控阵技术研究，以使干扰激光在平台进行大机动时仍能稳定干扰导弹导引头。

1.3.3 干扰投放装置技术发展

美军自20世纪60年代以来，已经研制多种箔条和干扰弹投射器来满足单一军种飞机要求，如ALE-40(V)、ALE-45(V)（空军）、ALE-39(V)（海军）/M-130投射器（陆军）。这些系统要求人工启动才能投射干扰物，这增加了飞行员的工作负担，并且在逃避机动期间分散飞行员的注意力。

美空军在1983年开始实施AN/ALE-47(V)计划，研制能够自动操作的系统。ALE-47(V)能够发射所有的ALE-39(V)、ALE-40(V)一次使用的投射物，提供人工、半自动和自动投射方式，后两种方式使用雷达告警接收机信息以及飞机的位置和速度数据，使投放的类型、量和速度达到最佳。ALE-47(V)允许使用多种投放物类型和任何数量的人工程序，投射速率快。ALE-47(V)与飞机的雷达告警接收机、干扰机、导弹告警系统和其它的传感器接口，以提供自动化威胁自适应投射能力。座舱控制单元(CCU)作为机上人员接口，允许飞行人员为自动的、半自动的或人工操作编制程序。全自动模式时，系统选择适当的响应，不要人员干预，即可依据机上电子战传感器的数据来投射一次使用干扰物，它可在干扰弹发射前自动地编制程序，软件可确定机上余下投射物的最佳使用。此模式机组人员任何时刻都可进行干预调整。半自动模式时，系统分析告警传感器发来的数据，选择对应的干扰弹类型以及程序。机组人员作出响应或能够人工选择不同的操作。人工模式时，机组人员可选择6个预编程序的一个序列。这一操作与ALE-39(V)和ALE-40(V)系统相似。随着威胁对抗的复杂性，干扰需要逼真模拟载机的运动特征，更多的干扰载荷和持续时间更长的保护，机内空间有限，导致干扰投放装置向拖曳式、吊舱式、外挂式等发展。

雷声公司研制的拖曳式红外诱饵和“彗星”吊舱式诱饵的干扰效果已经得到演示验证。外观图分别如图1、图2所示。拖曳式红外诱饵采用已有的AN/ALE-50拖曳式诱饵载体模拟载机的运动特征，装载自燃箔片载荷，能够灵活调制自燃箔片的投放速率，提高持续干扰时间，使得导引头已有的抗红外干扰能力（CMM）失效。“彗星”面源诱饵能够装载大容量的自燃箔片，一个“彗星”面源诱饵弹可以装载6个细长的自燃箔片诱饵筒，每个诱饵筒能提供长达5 min的持续干扰时间，因此“彗星”面源诱饵的持续干扰时间能够达到30 min，这样只要在危险区域就可以通过不断释放面源诱饵材料来干扰可能的导引头锁定目标能力。“彗星”吊舱诱饵能够实时调整诱饵投放速率，以增加干扰的灵活性和延长持续干扰时间。

挂架式无源干扰设备，作为一种新型的机载自卫干扰手段，近年来国外发展尤为迅速，萨伯公司的BOL系统是一种能携带160个箔条／面源诱饵的先进干扰弹投放器，其主要特点：载荷容量大（相同体积下载荷装填量大，含有160个载荷单元）、投放无需火工装置（机电投放）、安装方式不占用载机内部空间（安装在导弹发射架内或载机挂梁两侧）、红外与箔条载荷均可投放、使用灵活，产品系列包括BOL-300、BOL-500、BOL-700等，与 LAU-7/127/128/129/138等导弹发射架匹配，已经装备于F-14/15/16/18、C-130、Harrier GR7、Tornado F3、EF-2000、Typhoon、Gripen等机型，图3为BOL-500挂架诱饵系统及安装在F-18飞机位置图。

图1 AN/ALE-50拖曳式红外诱饵

图2“彗星”吊舱式面源诱饵

图3 BOL-500挂架诱饵系统及安装在F-18飞机位置图

图4为美国空军在F-18飞机装备BOL诱饵系统投放面源诱饵，成功将红外导引头诱骗，从飞机目标转向投放的大面积发热云团，验证对红外成像导引头具有独特的良好的干扰效果。

2 未来需重点关注和发展的机载红外对抗技术方向

通过研究国外红外对抗技术发展现状和发展趋势，结合机载红外对抗需求,得出未来重点关注和发展的技术方向包括：

1）发展机载威胁告警、干扰一体化综合光电对抗系统

图4 F-18装备的BOL诱饵系统成功诱骗红外成像导引头试验

未来战争威胁环境日趋复杂，提高告警距离、对告警信息自动处理，及时给出干扰策略并引导智能投放干扰是光电对抗的发展方向。

此外需要重点关注红外、射频、光电综合一体化干扰系统，这是美军下一步发展方向，红外、射频、光电综合一体化干扰系统融合雷达告警和光电告警传感器信息，提供给飞行员一个综合的威胁态势，系统还能够指导飞行员采取规避或自适应实施恰当的对抗措施，减轻飞行员的负担，提高干扰效率。

2）发展面源红外干扰技术

面源红外干扰弹技术是一项通用红外干扰技术，根据各平台飞机特征设计红外辐射特征，开展适配性设计和验证后可应用到直升机、运输机、战斗机、轰炸机、无人飞行器以及反舰（巡航）导弹等平台。

根据对抗发展需求，需要重点在提升载机运动特征模拟能力、提升干扰数量，延长干扰时间等方面开展针对研究。其中实现模拟载机运动特征的包括拖曳式诱饵、伴飞式诱饵形式，提升干扰数量、延长干扰时间的途径包括干扰弹小型化、增加干扰装载、发展大容量干扰设备等。

同时对面源干扰载荷进行优化改进，建立模拟各平台红外辐射特征的配方数据库，根据平台对抗需求选择对应的配方；满足红外全波段光谱特征模拟需要，增强RCS特征，开展对雷达/红外成像复合制导导弹的干扰效能分析和验证试验。

3)发展定向能红外对抗技术

定向能红外对抗技术是国内外重点发展的红外对抗技术，可结合直升机等平台，突破多波段可调谐小型激光器、多光谱凝视焦平面阵列双色告警、跟瞄定位和干扰策略核心技术，结合载机目标特征和威胁导弹制导原理，突破小型化、模块集成化设计、理论和试验研究，实现具有对抗先进成像导弹的主动红外对抗一体化技术。

4）加强光电对抗仿真平台的建设和干扰效能评估研究

加强光电对抗仿真平台建设，开展模拟各种典型空战条件下各干扰弹干扰策略效能仿真、评估研究，选出最优干扰策略，通过地面试验、载机空中演习等方式进行验证，确定最终干扰策略。

3 结束语

本文对国外先进红外对抗技术现状和发展趋势进行分析，结合实际情况和发展需求，提出未来需要重点关注和发展的技术，包括机载威胁告警、干扰一体化综合光电对抗系统、面源红外干扰系列化技术以及定向能对抗技术等，为国内机载红外对抗技术发展提供借鉴。■