首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 军事技术论文 > 军事通讯论文 > 探究机载红外定向对抗装备技术的发展

探究机载红外定向对抗装备技术的发展

2020-07-03 932 上传者：管理员

摘要：鉴于红外制导导弹对战场平台构成的严重威胁,以及传统红外对抗措施效能的下降,引出了红外定向对抗技术措施,分析其工作原理、作战流程,介绍了国外机载红外定向对抗系统的发展现状,依据其主要技术特点将其划分为四代,分析了典型产品的主要特点和技术参数,归纳了装备技术发展趋势。

关键词：
光电对抗
军事通讯
技术参数
红外制导
红外定向对抗
红外对抗
加入收藏

红外制导技术不断发展，从非制冷点源红外调幅到制冷型点源红外调频、脉冲编码、亚成像光机扫描和红外成像制导，通过光谱滤光、目标识别、记忆跟踪、光谱鉴别、速率鉴别、脉冲编码、双色红外鉴别等抗干扰手段，使传统对抗措施效能下降，对战场飞机平台构成巨大威胁[1,2]。图1概括了红外制导和红外对抗不断博弈抗衡、此长彼消的状态。

据过去30年飞机战损统计，有80%～90%是被红外制导导弹击落的，特别是凝视红外焦平面阵列的应用，通过提供二维红外图像信息，结合高速发展的信号处理和图像处理技术，使导引系统智能识别成为可能，传统的红外诱饵、红外全向干扰对抗效能下降，因此，美、俄、英、意、法、德、以色列等国家纷纷开展红外定向对抗系统的研制，以对抗不断增长的先进红外制导导弹威胁[3,4,5]。

1、工作原理

战场载机平台在面对来袭地空/空空红外制导威胁时，红外定向对抗系统在机载紫外/红外告警信息的引导下，快速调转万向架对来袭导弹导引头进行捕获、跟踪、瞄准，同时将红外干扰能量集中到狭窄的光束中，引导干扰光束照射导引头，采用各种干扰信号干扰导引头跟踪回路和制导回路，增大制导误差，甚至失去波门锁定而脱靶，从而达到保护作战平台的目的[6]。整个系统作战过程为全自动进行，无需人工参与。作战流程如图2所示。

图1红外制导与红外对抗的技术发展

图2红外定向对抗系统作战流程图

2、国外装备发展现状

自20世纪90年代，美国和英国率先开展了红外定向对抗技术研究和装备研制，已开发了四代红外对抗系统，用于保护不同类型的飞机，包括直升机、运输机和战斗机等，其中，直升机平台、运输机的装备数量最大。

2.1美国红外定向对抗系统

第一代是基于弧光灯的红外定向对抗系统，多采用紫外告警器和两框架或四框架的跟瞄发射转塔结构型式，主要代表型号产品为：美国的ATIR-CM、DIRCM。先进威胁红外对抗系统ATIRCM，型号为AN/ALQ-212(V），是美国桑德斯公司（现BAE公司）为美国陆军研制的项目，装备AH-64、CH-47、OH-58D、UH-60、V-22等直升机。项目始于20世纪90年代初，1995年底进入工程研制阶段，2001年4月成功完成靶试。ATIRCM主要由四部分构成：4个AN/AAR-57(V)通用导弹紫外告警系统、2个多光谱红外干扰机、一个电子控制单元及一个对抗投放器。ATIRCM使用氙灯干扰源，可实施近中红外双波段干扰。由美国的诺·格公司牵头开发“复仇女神”（Nemesis)AN/AAQ-24DIRCM红外定向对抗系统由4个AN/AAR-54紫外导弹告警传感器、指示控制单元、系统控制箱、电源调制器和发射转塔组成，如图3所示。

图3诺·格公司的几代红外定向对抗产品

发射转塔分为两种，小型转塔：直径20cm，质量55.7kg；大型转塔：直径40.6cm，质量87.8kg；采用大面阵HgCdTe凝视红外焦平面阵列探测器作为跟瞄传感器，跟踪精度达到0.05°，跟踪距离10km；红外干扰发射机使用调制到5°束宽、直径为5～8cm的25W氙灯，已大量装备在C-130等各型平台。图4所示为ATIRCM和DIRCM系统。

图4ATIRCM和DIRCM系统

第二代系统普遍采用红外凝视告警器代替紫外告警器，采用全固态固体激光作为干扰源，发射转塔进一步优化设计，跟瞄精度大为提高，快速响应能力增强。典型性产品为诺·格的LAIRCM和BAE公司的TADIRCM。图5所示为诺·格公司的LAIRCM系统。

图5诺·格公司的LAIRCM系统

诺·格公司的LAIRCM系统是基于OPO激光器的红外定向对抗系统，用高性能红外告警器MIMS替代紫外告警器，用小型化5.5inch的激光转塔Wanda替代转塔，具备更好的气动外形；用“蝰蛇”(Viper)小型模块化空气冷却全波段固体激光器，能同时在三个波段产生红外激光：波段I是3W，波段Ⅱ是2W，波段Ⅳ是5W。耗电低于80W平均功率和320W峰值功率。激光器质量小于4.5kg，厚5cm,LAIRCM系统总质量为51kg。TADIRCM是ATIRCM的改进型，采用红外双色凝视传感器，具备更远的探测距离和更强的对杂波抑制能力；采用尺寸更小、气动性能更好的“敏捷眼”微型干扰头替代ATIRCM系统中的万向支架，干扰头仅高出飞机表面3.5inch，减少了飞机的RCS，提高机载环境适应能力。

第三代以CIRCM通用红外定向对抗系统为代表，主要技术特点为：采用更高效率的多波段激光器作为干扰源；采用模块化开放式系统架构（MO-SA）和非专有接口，支持组件互换和技术植入；采用商用货架产品，降低系统成本；主要以BAE公司和诺·格公司的CIRCM为代表（见图6）。计划装备在“阿帕奇”、“黑鹰”、“支努干”、“基奥瓦勇士”及后续机型上。

图6BAE公司和诺·格公司的CIRCM

BAE公司的CIRCM采用一体化刚性光具座结构，高效率一体化OPO双波段激光器，易于装配、集成和飞行环境下的稳定；诺·格公司的CIRCM采用SELEXGalileo公司的ECLIPSE指示器/跟踪器，质量10kg，跟瞄精度优于0.6mrad，早期采用Viper全波段OPO固体激光器；后续的研制方案采用了Daylight公司型号为SolarisTM的QCL多波段激光器，研制了新型商用货架（COTS）处理器，具备较低成本，易维护和可扩展性。

第四代以DRS公司的分布式红外定向对抗系统（DAIRCM）为代表（见图7）。

图7DRS公司的DAIRCM

将红外定向对抗系统中的跟瞄干扰光束指向机构缩小孔径后，与高分辨率高精度红外告警结合起来，利用告警传感器作为精确跟踪传感器，将红外告警孔径、光束指向发射孔径和激光告警孔径相融合，通过集中激光器供电电源，经高效率传能光纤分别给多个传感器提供激光能量，缩小了红外定向对抗系统的体积尺寸；2018年DRS公司获得1份3500万美元的合同，为30架美国空军HH-60G“铺路鹰”安装DAIRCM，后续，也将采用QCL量子级联激光器。

2.2其他国家典型定向装备

以色列有多家企业开展了红外定向对抗系统的研制。埃尔比特（Elbit)Elop公司早期开发了“多光谱红外对抗系统”（MUSIC）（见图8）。

图8“多光谱红外对抗系统”（MUSIC)

系统采用基于高帧频红外跟踪器的镜塔结构，采用OPO中波红外激光器作为干扰源，系统总质量45kg，在此基础上Elop公司与意大利ELT公司联合开发ELT-572，装备直升机和运输机。此外，还开发了用于民用飞机对抗肩扛导弹的红外定向对抗系统C-MUSIC和J-MUSIC。

2019年，以色列的飞鸟航空系统公司展示了雷达光电自卫防护传感器SPREOS（见图9）。

图9飞鸟公司的SPREOS

在传统的DIRCM的基础上，集成雷达测距功能，具备威胁确认、跟踪和干扰先进红外制导导弹等多种功能，实现最有效的干扰响应。

意大利的莱昂纳多公司开发了世界上最小最轻的Mysis-DIRCM（见图10）。单台样机质量约15.4kg，集成吊舱质量小于40kg，峰值功耗小于1300W，典型功耗小于600W，采用铥光纤泵浦的Ho:YAG/ZGP多波段激光技术体制，采用捷联稳定镜塔跟踪技术以及先进的干扰代码结构，2018年完成了飞行试验和实弹打靶试验。

图10Mysis-DIRCM

3、关键技术及发展趋势

红外定向对抗系统历经多年发展，不断进行光束控制光机载荷的优化，逐步满足大机动、大过载条件下的快速响应和精确跟瞄的要求，同时不断提高系统的模块化设计，提高系统兼容性和可拓展能力。为满足和适应复杂战场环境智能对抗的要求，还需在以下几个方面开展深入研究和攻关。

3.1红外对抗仿真效能评估技术

红外对抗仿真与效能评估是系统研制过程重要内容，美国DHS制定了DIRCM系统的性能测试评估标准，依据研制过程划分为六个阶段：计算机建模仿真测试阶段、部件性能测试阶段、子系统集成测试阶段、硬件在回路测试阶段、系统飞行测试阶段、火力生存试验阶段。根据红外制导武器制导和抗干扰原理[7]，建立导弹制导、自动驾驶仪控制、弹体气动力学过程的数学模型，依据导弹干扰效果的判定信号及判据，研究不同体制的红外干扰措施的信号结构、辐射特性并建立红外干扰对成像导引头的影响、红外定向对抗设备对多种不同材料红外传感器的影响。通过红外干扰有效性度量准则、判据，根据信息准则和功率准则，利用度量干扰有效性的方法、相空间统计法、时间统计法、干扰效果的模糊综合评估法，并比较每种方法的适用条件，对几种度量方法的置信度进行分析。红外干扰仿真的目的是得到最佳的干扰信号结构，手段是数字仿真、半实物仿真和外场试验验证，见图11。

图11国外红外对抗数字仿真及半实物、外场试验验证

3.2宽温高效多波段激光器技术

开展新体制宽温高效多波段激光器技术研究，为实现在机载环境下对各型红外制导导弹的高效干扰，需要激光波段能够覆盖各代红外制导导弹工作波段，早期红外制导导弹主要工作在短波红外波段，波段范围为1～3μm，目前发展的红外制导导弹工作波段主要为中波波段，波段范围为3～5μm。因此，要求红外激光器能够输出1～5μm波段的激光。因此，一方面开展PPLNOPO和ZGPOPO中红外激光干扰源的研制[8,9]，积极开发耐高功率的中红外非线性-晶体，积极开发新型泵浦源，进一步提高电光转换效率，减小体积，降低功耗；另一方面，需开展适应机载环境条件的高光束质量、单芯输出功率在3W以上的量子级联QCL激光器，满足未来各型平台的作战要求。

3.3对导弹智能识别与对抗技术

针对红外调幅调制、调频调制、多元圆锥扫描/玫瑰线扫描、面阵凝视成像等多种工作体制的红外制导导弹，开展对导弹智能识别技术研究，通过多种途径建立不同类型导引头识别特征，建立完善的导引头数据库，通过多种途径学习、分析、解算特征数据库，采用比对类比等方法实现导引头类型及参数的快速准确识别；开展针对不同类型数据库的有效干扰代码研究，结合不同类型导引头的抗干扰算法，建立干扰代码库，实现对不同类型红外导引头的有效干扰。

4、结论

红外定向对抗系统是光电对抗领域中重要的研究方向，对于飞机平台的光电自卫防护有重要意义，通过对机载红外定向对抗系统的研究，分析其技术特点，归纳技术发展趋势，为国内装备的发展提供借鉴意义。

参考文献：

[1]Johnny Heikell.战场直升机电子战自卫系统全局观[M].白华,杨曼,沈阳,等译,2009:32-45.

[2]方有培,汪立萍.红外成像制导武器现状及其对抗[J].航天电子对抗,2004(2):60-64.

[3]淦元柳,徐世录.美国的直升机载红外干扰系统[J].战术导弹技术,2006(6):89-94.

[4]赵霜,方有培.红外成像制导及其干扰技术[J].红外与激光工程,2006(10):197-201.

[5]王永仲.现代军用光学技术[M].北京:科学出版社,1994:416-422.

[6]李炳荣,刘峰.红外诱饵对抗红外制导导弹的成像仿真[J].光电对抗与无源干扰,2003(2):52-55.

[7]蒋耀庭,潘丽娜.激光有源干扰及其发展现状[J].激光技术,2004,28(4):438-441.

[8]张冬燕,王戎瑞.高功率中红外激光器的进展[J].激光与红外,2011(5):488-491.

[9]李赞佳,丁东.量子级联微腔激光器的研究进展[J].承德民族师专学报,2009(5):37-38.