比雷达更灵敏的红外线

中国城市经济文化研究会 周 军

现代战机的主要探测系统是机载火控雷达，这是一种主动探测设备，但其主动发射的电磁波，则会暴露自己的行踪。特别是随着具备高雷达隐身性的五代机的出现，机载火控雷达的探测效果大打折扣。

那么，有没有什么办法可以改变这一现状呢？

人们想到了早已存在的红外搜索跟踪系统。红外搜索跟踪系统是一种被动探测装置，不发出任何信号，不受电磁干扰的影响，而是通过目标的红外辐射来确定目标的方位。红外传感器不能确定目标的距离和速度，但可以通过综合到一起的激光测距仪来测量。

自然界中一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。战机在高速飞行时与空气摩擦以及发动机尾喷管口更会发出强烈的红外辐射，这使得其红外特征更加明显。因此，从原理上说这并没有问题。

红外搜索跟踪系统公认的突出优点主要有以下两点：

第一，提高导弹的命中概率和战斗机的隐蔽性。红外搜索跟踪系统探测距离远不及机载雷达，也无法替代机载雷达。因为它本身只对有红外特征的目标起作用，同时它不会像雷达一样发出电磁波探测目标，它几乎不会产生任何电磁波。这使得用它探测红外特征的目标或者锁定目标时，他国的机载预警装置无法察觉得到，极大地提高了战斗机的隐蔽性。在同战斗机空中对抗时，如果有条件使用红外搜索跟踪系统配合导弹攻击目标，敌方战斗机就无法使用预警系统进行预警，也难以进行规避，这样就能有效提高导弹的命中率。

与此同时，战斗机在执行突袭任务时，为了提高任务的成功率，在飞往敌方的目标过程中都会保持无线电静默状态，机载雷达也会关闭。目的在于减少电磁波的产生，使得他国的电磁波探测设备无法捕捉到战斗机产生的电磁波。特别是机载雷达，能够产生非常强烈的电磁波。执行偷袭任务时，在飞到目标附近前，就要关闭雷达和通讯设备。在没有雷达又要兼顾搜索目标及避免敌方知悉我机动向的情况下，不会向外发射电磁波的被动式红外搜索跟踪系统就成了战斗机所必需的装备，这样可以极大提高战斗机的隐蔽性。

第二，在一定距离上，可以有效探测到隐身战机。2018 年9 月，叙利亚上空的一架美军的F-22“猛禽”隐身战机悄悄地被另一架战斗机锁定。在当时这引起了人们的热议。因为F-22 在“异国他乡”被锁定，这还是第一次。更不可思议的是，锁定F-22 的不是隐身战机，也不是地面雷达，而是一款不具备隐身能力的苏-35战斗机。因为不管是什么战斗机，在飞行过程中发动机必须产生巨大的热量，机体和空气摩擦也会产生热量，即使是具备隐身能力的F-22 也无法避免。这就使得F-22虽然对雷达隐身，却无法对红外探测系统隐身。不过红外搜索跟踪系统无法替代机载雷达，因为它的探测距离有限，大概只有50 千米～70 千米。这样的距离只能够引导近中程空空导弹攻击目标，远了就得靠机载雷达，而且对没有红外特征的目标不起作用。

全球第一种安装现代化红外搜索跟踪系统的战斗机一般公认是苏联的米格-29 战机。现在，美国在这方面的技术水平已经超越了俄罗斯。美军“超级大黄蜂”战机安装的红外搜索跟踪系统，可以在各飞行阶段以被动方式探测多种目标，无需担心电子探测及无线电频率的反制。

在F-35隐身战机上，安装了被称为光电指示系统的红外搜索跟踪系统，还安装了开创性的被动式探测系统——机载光电分布式孔径系统，在机身6 处不同的位置各安置一个红外传感器，可对全机360度范围内来袭的导弹或逼近的飞机进行红外探测及跟踪，并与雷达、电子战设备、数据链传来的信息融合，整体输出在飞行员的头盔显示器上，使得飞行员能具备全空域态势感知能力，从而最快最好地作出判断和决定。

目前红外搜索跟踪系统主要工作在两个波段，分别是3微米～5微米的中波红外和8微米～14微米的长波红外。中波红外探测系统主要针对的是温度较高的目标，例如发动机尾喷管等；而长波红外探测可以探测到飞机外挂物、机体、蒙皮以及尾流的热量。俄罗斯四代机，例如米格-29、苏-27，使用的红外搜索跟踪系统主要在中波红外工作，用于探测飞机发动机尾喷管。而美国的“超级大黄蜂”战机的红外搜索跟踪系统则在长波波段或者中波、长波双波段工作，具有更高的灵敏度、分辨率。

五代机的一个重要特征是隐身性能。隐身战斗机主要进行了雷达隐身处理，同时有一定红外隐身措施，但主要还是致力于降低发动机的红外辐射。例如，F-22采用二元尾喷管，喷管使用冷却隔热技术降低外露部分温度，如喷管的气膜冷却和隔热技术就大大降低了喷管的温度和排气温度，S 型进气道也对发动机的热部件有遮蔽效果。

新一代的长波红外搜索跟踪系统，能够探测飞机蒙皮与空气摩擦的热量和发动机尾流。像F-22这类五代机，进行超音速巡航的时候蒙皮温度也较高，其发动机排气系统虽然进行了降温处理，但是气柱反而会更大，更容易被长波红外系统在较远距离探测到。重要的是，红外搜索跟踪系统的数据可以与雷达的数据进行融合，以便更为连续、准确地探测目标，为实施导弹攻击创造条件。

红外搜索跟踪系统对目标实施导弹攻击和计算射击参数则需要连续的测速、测距。激光测距仪当然能够进行测距，但是激光在大气中衰减很厉害，其工作距离往往小于红外跟踪系统，有时候就很难实现远距离测距。

这样，如果目标位于激光测距仪工作范围外，就必须通过多架战斗机的红外搜索跟踪系统对目标进行测距，然后再通过数据链系统共享数据，根据战斗机之间的位置和速度关系，计算出目标的距离和速度，这样才可以为导弹攻击提供充足、精确的数据。