劉 波
(陸軍航空兵學(xué)院 北京 101123)
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機(jī)載導(dǎo)彈告警技術(shù)的裝備與發(fā)展*
劉 波
(陸軍航空兵學(xué)院 北京 101123)
機(jī)載導(dǎo)彈告警技術(shù)主要包括激光告警、紅外告警和紫外告警。文章介紹了國外載導(dǎo)彈告警機(jī)技術(shù)的裝備與現(xiàn)狀,最后論述了機(jī)載導(dǎo)彈告警技術(shù)的發(fā)展動向與分析。
紅外告警; 紫外告警; 雙色告警
Class Number TN97
對來襲導(dǎo)彈的偵察告警是作戰(zhàn)飛機(jī)獲取威脅信息、啟動激光/紅外干擾并進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)規(guī)避的關(guān)鍵技術(shù),它可以連續(xù)工作,對相當(dāng)大空域內(nèi)的威脅以很低的虛警率并能及時、精確地告警,提示平臺采取相應(yīng)對抗措施,從而提高了作戰(zhàn)飛機(jī)在低空突防、空中格斗、近距支援、對地攻擊、起飛和著陸等情況下對近距激光/紅外制導(dǎo)的空-空導(dǎo)彈和短程地-空導(dǎo)彈的對抗能力。本文就導(dǎo)彈告警技術(shù)、裝備概況、發(fā)展動向、發(fā)展分析等,作進(jìn)一步的研究和探討[1]。
導(dǎo)彈告警技術(shù)主要包括激光告警、紅外告警、紫外告警[2]。
2.1 激光告警
激光告警是作戰(zhàn)飛機(jī)針對戰(zhàn)場復(fù)雜的激光威脅源,及時準(zhǔn)確地探測敵方發(fā)射的激光信號,確定其入射方向,發(fā)出警報。激光告警的特點(diǎn):接收視場大,覆蓋空域廣;頻帶寬,包括短、中、長激光波長;虛警率低、探測概率高、動態(tài)范圍寬;方向識別能力強(qiáng);反應(yīng)的時間短;體積小(重量輕)。
2.2 紅外告警
紅外告警是作戰(zhàn)飛機(jī)采用紅外掃描或凝視成像探測器,并且多采用中波波段實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)距離高溫小目標(biāo)(導(dǎo)彈)的被動探測。其特點(diǎn):自身隱蔽性好、抗干擾能力強(qiáng)、探測目標(biāo)范圍廣、作用距離比紫外告警遠(yuǎn)。紅外告警系統(tǒng)既能探測到導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)的強(qiáng)紅外輻射,也能探測導(dǎo)彈蒙皮氣動加熱形成的高溫。
2.3 紫外告警
機(jī)載紫外告警技術(shù)通過導(dǎo)彈發(fā)射或飛行時,發(fā)動機(jī)噴出的尾焰中含有的較強(qiáng)紫外輻射,采用相應(yīng)紫外探測器測出導(dǎo)彈飛行運(yùn)動情況。
機(jī)載導(dǎo)彈告警設(shè)備主要包括激光告警設(shè)備、紅外告警設(shè)備和紫外告警設(shè)備[3]。
3.1 激光告警設(shè)備
激光告警設(shè)備主要由激光光學(xué)接收系統(tǒng)、光電傳感器、信號處理器、顯示與告警裝置等部分組成。
例如,美國的AN/AVR-2相干型告警器已廣泛裝備水面艦艇和直升機(jī),其成像型高精度激光接收機(jī)(HALWR)的測量精度接近1毫弧度(0.06°)。
美空軍SLIPAR短脈沖激光告警接收器,由Tracor公司開發(fā),其技術(shù)性能比AN/AVR-2更先進(jìn)。SLIPAR采用電池供電,可安裝在各種平臺上,這種告警器最適合作戰(zhàn)飛機(jī),其大小相當(dāng)于車載雷達(dá)監(jiān)視器。
Skylight是Tracor公司研制的供高性能飛機(jī)使用的高精度、高靈敏度激光告警系統(tǒng)。Skylight采用光纖耦合技術(shù),有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力。
俄羅斯的艦載Spektr-F激光告警系統(tǒng)能對付嚴(yán)重的背景干擾,單脈沖截獲概率為95%,最大探測距離達(dá)20km~25km。
德國通用激光探測系統(tǒng)(COLDS)的工作波段為0.4μm~1.7μm、2.0μm~6.0μm和5.0μm~12.0μm。
英國Avimo公司研制的-LWD-21ES增強(qiáng)型告警器。它使用多個探測器陣列,每個陣列覆蓋方位180°,其分辨率為±7.5°。光譜覆蓋擴(kuò)展到1.6μm。Avimo公司已制造了三種類型的LWD-21ES,并配有煙幕發(fā)射裝置的一體化自衛(wèi)系統(tǒng)。
救星(Saviour)告警器由Racal雷達(dá)防御系統(tǒng)公司研制,它裝備直升機(jī)成功地探測出15km遠(yuǎn)的激光輻射。Saviour在坦克、直升機(jī)上和保護(hù)橋梁的試驗中,告警器自動控制發(fā)射煙幕,使目標(biāo)得到了完全的遮掩。
以色列Moked工程公司研制的第三只眼(ThirdEye)告警系統(tǒng)。這種告警器用來裝備坦克、裝甲車輛以及出口,而新研制的產(chǎn)品可裝備戰(zhàn)斗機(jī)和直升機(jī)。在以色列工業(yè)公司的基座操作多裝彈發(fā)射系統(tǒng)(POMLS)中,采用了Amcoram LWS-2激光告警器。
3.2 紅外告警設(shè)備
紅外告警設(shè)備主要包括美國的AAR-44、AAR-56,德國的PIMAWS,法國的SAMIR導(dǎo)彈告警系統(tǒng)等。
其中,AAR-58紅外告警設(shè)備的前身為AAR-44(V),改進(jìn)后的AAR-58采用單一裝置的設(shè)計,探測頭、掃描器和處理器均安裝在一起,重量9kg,導(dǎo)彈報警系統(tǒng)的全部計算功能都包括在容器中。采用這種單一裝置的設(shè)計,便于安裝和與定向相干對抗投放系統(tǒng)組合。掃描器采用雙波段轉(zhuǎn)動掃描器,能覆蓋75%的全球空域。
德國EADS公司研制的雙色紅外導(dǎo)彈告警系統(tǒng),采用先進(jìn)的紅外超點(diǎn)陣探測器技術(shù),在保持紅外探測器測距性能的情況下,其虛警率大幅降低,是世界上第一種應(yīng)用單片多色紅外同時探測技術(shù)的導(dǎo)彈告警系統(tǒng)。
法國SAGEM、MatraBAE動力系統(tǒng)公司聯(lián)合研制了SAMIR導(dǎo)彈告警系統(tǒng),采用了先進(jìn)的信號處理技術(shù)和紅外雙色探測技術(shù)、綜合冷卻裝置,有對多導(dǎo)彈威脅的探測能力,具有高探測概率和低虛警率,并能及時啟動有效的電子對抗措施,能安裝在各種類型的飛機(jī)平臺,其探測器采用了3m~5m波段MCT線陣(10元×2列)掃描式雙光譜探測,覆蓋區(qū)域:水平180°,垂直85°,角分辨率1°,重量:9kg。尺寸:295×170×160。
諾斯羅普·格魯曼公司為美國空軍大型飛機(jī)紅外定向?qū)?LAIRCM)系統(tǒng)研制的多成像、多光譜(MIMS)雙色紅外導(dǎo)彈告警系統(tǒng),以及由歐洲航空防務(wù)與航天公司(EADS)和泰利斯公司合作為歐洲A400M大型軍用運(yùn)輸機(jī)開發(fā)制造的雙色紅外導(dǎo)彈告警系統(tǒng)(MIRAS)裝備在F-35上的AN/AAQ-37紅外分布孔徑系統(tǒng)由六個雙色紅外傳感器提供360°覆蓋。[5]。
3.3 紫外告警設(shè)備
第三,精心挑選制度籠子的設(shè)計、施工人員。編織限制領(lǐng)導(dǎo)干部權(quán)力之制度籠子是一項嚴(yán)肅的政治任務(wù),這一任務(wù)的順利完成除了設(shè)計科學(xué)合理、用料質(zhì)優(yōu)外,還必須有責(zé)任意識強(qiáng)、編織技藝高超的能工巧匠。在人員選擇上,應(yīng)當(dāng)把所有承擔(dān)了領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)的人員通通排除在外,而盡可能地選擇那些無職無權(quán)的平頭百姓、專家學(xué)者和其他社會精英,放手讓他們來承擔(dān)制度籠子的規(guī)劃、計設(shè)與施工。為此,應(yīng)當(dāng)以切實(shí)有效的措施,把握住人員入選關(guān),以防止心術(shù)不正者通過不正當(dāng)?shù)姆绞交烊朐O(shè)計、施工隊伍,偷工減料而制造偽冒假劣產(chǎn)品。
紫外告警系統(tǒng)的探測器可對導(dǎo)彈尾焰的紫外輻射進(jìn)行探測并確定來襲導(dǎo)彈的方向和飛行時間。
第一代紫外告警設(shè)備采用日盲型光電信增管為探測器,如美國的AN/AAR-47、以色列的吉他-300、吉他-320和南非的MAW型。其中,AN/AAR-47系統(tǒng)是為美海軍直升機(jī)、輕型固定翼飛機(jī)和A-16、C-130等運(yùn)輸機(jī)研制的。該系統(tǒng)由四個紫外光電倍增管組件組成,可在導(dǎo)彈到達(dá)前2s~4s發(fā)出聲光告警,并能顯示來襲導(dǎo)彈的高度和方向。
第二代紫外告警系統(tǒng)AAR-47A和AAR-47B型是AN/AAR-47的加強(qiáng)型,在紫外光學(xué)設(shè)備的周圍加裝了四個激光探測器,構(gòu)成紫外/激光復(fù)合告警系統(tǒng)。
第三代告警系統(tǒng)采用了高性能凝視紫外成像探測器。如美國的(AMAWS)、AN/AAR-60、法德聯(lián)合研制的MILDS-2,以及以色列的吉他-350型紫外告警設(shè)備。其中,MILDS告警系統(tǒng)可探測超音速導(dǎo)彈,其反應(yīng)時間0.5s、角分辨率為1°、探測距離為5km。AMAWS系統(tǒng)是以面陣列器件對所警戒的空域進(jìn)行成像探測,采用八個紫外成像增強(qiáng)器,其中六個紫外成像增強(qiáng)器單元就可覆蓋全球空域。
1) 直升機(jī)地形狀態(tài)感知及告警系統(tǒng)與雷達(dá)高度表結(jié)合提高告警能力。2009年2月,FreeFlight系統(tǒng)公司正在與Sandel航空電子公司合作,將Sandel公司的ST3400H直升機(jī)地形狀態(tài)感知和告警系統(tǒng)(HTAWS)與FreeFlight系統(tǒng)公司高性能的RA-4000系列雷達(dá)高度表(包括帶有ARINC 429接口的新型產(chǎn)品RA-4500)集成。Sandel公司的ST3400H直升機(jī)地形狀態(tài)感知和告警系統(tǒng)是一種自備式系統(tǒng),取得了TSO-C194認(rèn)證。該系統(tǒng)采用了一種專利的、帶LED背光的3-ATI高亮度/高分辨率顯示技術(shù)。ST3400H系統(tǒng)與FreeFlight系統(tǒng)公司取得了TSO-C87認(rèn)證的雷達(dá)高度表(RA-4000或RA-4500)集成后,將使HTAWS能夠在給飛行員提供超高分辨率地形、障礙物、空中交通情況以及離地高度等信息連續(xù)顯示的同時,還具有告警能力。當(dāng)與RA-4000或RA-4500雷達(dá)高度表集成后,ST3400H將提供A-級告警能力,除了基本的TAWS告警以外,還有話音高度告警功能等[4]。
2) ATK公司研制直升機(jī)用炮火告警系統(tǒng)。2009年9月,阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司(Alliant Techsystems/ATK)將開始為美國海軍直升機(jī)研制一種能夠探測炮火射擊的新型傳感器,8月20日,海軍與該公司簽署了一項價值200萬美元的額外測試和數(shù)據(jù)收集工作合同,此合同中還包括激光告警器錯報問題的作戰(zhàn)飛行解決方案[5]。
ATK將在其AAR-47導(dǎo)彈告警系統(tǒng)中加入敵方炮火指示器。這種組合系統(tǒng)將能夠為直升機(jī)機(jī)務(wù)人員提供導(dǎo)彈和小型火力武器攻擊告警。
這種敵方炮火指示器的能力同樣也是聯(lián)合威脅獲知系統(tǒng)(joint and allied threat awareness system,JATAS)的一項關(guān)鍵要求。美國海軍現(xiàn)已取代了AAR-47系統(tǒng)。
3) 臺灣為P-3C海上巡邏機(jī)訂購導(dǎo)彈來襲告警系統(tǒng)。2009年9月,美國艾利安特技術(shù)系統(tǒng)公司綜合系統(tǒng)部為臺灣提供一批AAR-47導(dǎo)彈來襲告警系統(tǒng)(MAWS)、總價值170萬美元的合同已經(jīng)簽署[6]。
AAR-47是一種被動導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)。上述這批系統(tǒng)現(xiàn)已裝在臺灣向洛·馬公司已訂購的12架P-3C獵戶海上巡邏機(jī)上。
4) 斯洛文尼亞警用直升機(jī)將裝備HELLAS障礙物告警系統(tǒng)。2009年11月,歐洲航空防務(wù)及航天公司將在年底前為斯洛文尼亞警用直升機(jī)飛行中隊的貝爾直升機(jī)提供直升機(jī)激光雷達(dá)(Helicopter Laser Radar,HELLAS)障礙物告警系統(tǒng)[7]。
HELLAS系統(tǒng)能夠在能見度非常低的情況下甚至是夜間工作,可幫助飛行員探測和規(guī)避小型障礙物,如高壓線等。系統(tǒng)利用人眼安全的激光束掃描直升機(jī)前方領(lǐng)空,對電線等的精確探測距離可達(dá)1km。HELLAS的顯示器可為飛行員顯示前方地形灰度圖。潛在障礙物以紅色顯示,直升機(jī)駕駛員可以及時識別,并采取適當(dāng)?shù)囊?guī)避措施。
目前,已有50多套HELLAS系統(tǒng)裝備到了德國警用直升機(jī)、德國營救直升機(jī)和泰國空軍直升機(jī)等。德國和芬蘭NH90運(yùn)輸直升機(jī)也已裝備該系統(tǒng)。
5) 阿連特公司為美國及盟軍飛機(jī)提供AAR-47導(dǎo)彈告警系統(tǒng)。2010年10月,ATK公司已收到美國海軍一份價值6700萬美元的不定期交付不定數(shù)量(IDIQ)合同,以生產(chǎn)AAR-47導(dǎo)彈告警系統(tǒng)的武器可更換組件(WRAs)。該合同涵蓋新組件和改造組件的生產(chǎn),包括光學(xué)傳感器、控制指示器和計算機(jī)處理器[8]。
ATK公司的AAR-47導(dǎo)彈告警系統(tǒng)是一種電子戰(zhàn)系統(tǒng),旨在保護(hù)直升機(jī)和飛機(jī),抵御地對空導(dǎo)彈的威脅。它還提醒飛行員辨別來自激光制導(dǎo)和激光輔助武器的威脅。AAR-47導(dǎo)彈告警系統(tǒng)安裝在美國及其超過16個盟國的飛機(jī)上。該系統(tǒng)安裝在2600多架固定和旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī),包括C-5、C-17、C-130、P-3、AH-1W、UH-1N、V-22等飛機(jī)。
ATK公司國防電子系統(tǒng)副總裁比爾卡斯廷說:AAR-47系統(tǒng)是經(jīng)過作戰(zhàn)驗證的飛機(jī)生存系統(tǒng),拯救無數(shù)的飛機(jī)機(jī)組人員。我們開發(fā)提供經(jīng)濟(jì)可靠的電子戰(zhàn)系統(tǒng),以保護(hù)美國及其盟國的軍事飛行員。
6) ATK公司為AAR-47導(dǎo)彈告警系統(tǒng)提供敵火力指示能力。2011年5月,ATK公司宣布其最新研制的敵火力指示技術(shù)將用于升級海軍的AAR-47導(dǎo)彈告警系統(tǒng)。除了探測來襲導(dǎo)彈外,新敵火力指示技術(shù)還可幫助探測小口徑武器火力和火箭彈,提供增強(qiáng)的防護(hù)能力。ATK公司是首個為導(dǎo)彈告警系統(tǒng)提供這種重要能力的公司[9]。
ATK公司的AAR-47導(dǎo)彈告警系統(tǒng)是經(jīng)過作戰(zhàn)驗證的電子戰(zhàn)系統(tǒng),可用于保護(hù)直升機(jī)和固定翼飛機(jī)免受面空導(dǎo)彈的襲擊。AAR-47系統(tǒng)增加敵火力指示能力后,可幫助直升機(jī)和固定翼飛機(jī)乘員探測各種威脅。敵火力指示技術(shù)僅是對軟件升級,無需調(diào)整AAR-47的硬件組件。
7) 美國陸軍為C-RAM系統(tǒng)訂購傳感和告警系統(tǒng)。2011年11月,美國陸軍與美國諾斯羅普·格魯曼公司簽訂一份合同,為部署在阿富汗和伊拉克的反火箭彈、炮彈和迫擊炮彈(C-RAM)系統(tǒng)訂購傳感和告警系統(tǒng)[10]。
雙方簽訂的合同總價值1.24億美元。該合同包括2部分,一部分是2010年簽訂的價值7600萬美元第一年任務(wù)訂單的備選合同;另外一部分是4800萬美元的擴(kuò)展合同,美國陸軍為部署在阿富汗和伊拉克的C-RAM系統(tǒng)訂購傳感和告警系統(tǒng)。
C-RAM系統(tǒng)的設(shè)計采用傳感器,指揮和控制(C2)和可視化的工具,可針對來襲的間接火力為士兵提供早期告警。該系統(tǒng)已經(jīng)被美國陸軍部署到阿富汗,用以保護(hù)部隊,支持駐阿富汗的持久自由行動。
機(jī)載導(dǎo)彈告警技術(shù)的發(fā)展趨勢:發(fā)展分布孔徑紅外系統(tǒng)、多光譜紅外告警、雙色告警技術(shù)、全波段激光告警、一體化的綜合告警技術(shù)[11]。
1) 發(fā)展分布孔徑紅外系統(tǒng)。分布孔徑紅外系統(tǒng)(DAIRS)是基于紅外告警系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的高分辨率全空間覆蓋,其多種功能包括導(dǎo)彈逼近告警、近距紅外態(tài)勢感知(SAIRST)、下視紅外目標(biāo)指示、輔助導(dǎo)航等,可與頭盔瞄準(zhǔn)系統(tǒng)耦合使飛行員能下視、側(cè)視或后視。
2) 發(fā)展多光譜紅外告警。通過多光譜光電傳感器獲取目標(biāo)的光譜信息以及對主目標(biāo)、背景光譜維信息的處理,提高對目標(biāo)的識別能力并充分降低虛(誤)警技術(shù),是導(dǎo)彈告警技術(shù)未來發(fā)展的重要趨勢。雙色紅外告警是目前最為先進(jìn)的光電告警機(jī)制。
3) 發(fā)展雙色告警技術(shù)。雙色紅外波段和圖像識別算法的大幅改進(jìn),可對復(fù)雜的背景進(jìn)行抑制,提高對目標(biāo)的探測效果,并降低虛警率,使紅外導(dǎo)彈逼近告警設(shè)備具有實(shí)際應(yīng)用的能力,已越來越受到世界各國的重視。例如,紅外/紫外復(fù)合告警是大視場紫外告警和小視場紅外告警的綜合。紫外告警由多個成像型探測頭構(gòu)成,可對空域進(jìn)行全方位監(jiān)視;紅外告警則是一個小視場的跟蹤系統(tǒng),紫外告警探測截獲威脅目標(biāo)后,把威脅方位信息傳給中央控制器,中央控制器通過控制多軸向轉(zhuǎn)動裝置完成對紅外告警的引導(dǎo),由于導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)燃燒完畢后仍有較低的紅外輻射量,紅外告警可對目標(biāo)繼續(xù)跟蹤,所以二者可以“接力”方式工作。
例如,美國F-22戰(zhàn)斗機(jī)裝備的告警系統(tǒng),可利用紫外輻射、可見光、紅外輻射直至毫米波實(shí)施偵察告警;英國普萊西雷達(dá)公司研制的復(fù)合光電偵察告警器能有效地探測紅外探照燈和兩種激光。
4) 發(fā)展全波段激光告警。研制全波段激光告警器和激光警戒接收機(jī),使其范圍覆蓋可見光、近紅外、中紅外直至遠(yuǎn)紅外波段,并具有一定的波長識別能力。
5) 發(fā)展一體化的綜合告警技術(shù)。紅外告警→紫外告警→雙色告警這一技術(shù)發(fā)展沿革構(gòu)成了幾十年來機(jī)載導(dǎo)彈告警發(fā)展的路線圖,先進(jìn)的探測器陣列和處理技術(shù)更促使越來越多的小型傳感器在飛機(jī)上應(yīng)用,同時雙色紅外告警系統(tǒng)已形成裝備,并與其他光電裝備形成搭配,將導(dǎo)彈告警、態(tài)勢感知、輔助導(dǎo)航、編飛等多功能綜合一體化。
隨著激光告警、紅外告警、紫外告警和一體化綜合告警技術(shù)的不斷研制和開發(fā),其告警精度越來越高,其效果越來越好,在未來現(xiàn)代化戰(zhàn)爭或局部戰(zhàn)爭中,對于防空反導(dǎo)來說,適時運(yùn)用一體化綜合告警技術(shù),就能夠有效地保護(hù)自身目標(biāo)的安全[12]。
[1] 趙勛杰,張英遠(yuǎn),高稚允.紫外告警技術(shù)[J].紅外與激光工程,2004,33(1):5-9.
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[7] 斯洛文尼亞警用直升機(jī)將裝備HELLAS障礙物告警系統(tǒng)[N].每日防務(wù)快訊,2009-11-16.
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Equipment Technique and Development of Airborne Missile Warning Technology
LIU Bo
(Institute of the Army Aviation, Beijing 101123)
The airborne missile warning technology includes laser warning alarm, infrared and ultraviolet warning. The paper introduces the present situation of equipment and missile warning machine technology abroad, finally discusses the development trend and analysis of airborne missile warning technology.
IR Warning, UV warning, two-color warning
2014年9月7日,
2014年10月23日
劉波,女,碩士,講師,研究方向:航空儀表電氣控制。
TN97
10.3969/j.issn1672-9730.2015.03.004