機載紅外誘餌技術的發展＊

趙非玉 馬春孝 盧 山 蔣 沖

（東北電子技術研究所 錦州 121000）

1 引言

幾十年來，紅外制導導彈一直是軍用飛機的最大威脅，因此，如何保護飛機免遭紅外導彈攻擊，始終是各國軍方面臨的重大課題。目前，利用紅外誘餌產生假目標將來襲導彈誘離飛機，仍是目前，應用廣泛、效費比最高的對抗手段［1］。隨著復合制導、成像制導技術的日益進步，紅外制導導彈抗干擾能力得到不斷提高，紅外誘餌技術也在隨之改進和創新，各種新型紅外誘餌相繼誕生。經過多年發展，機載紅外誘餌技術取得了多項重大突破，紅外誘餌產品經過改進、改型、升級、換代已達到較高的水平，大量列裝，已成為一種有效的機載自衛裝備［2～10］。

2 新體制紅外制導導彈抗干擾技術

2.1 上升速率判別

當紅外誘餌作為反應式紅外對抗措施來投放時，誘餌與平臺間的空間分離速度很快，這就要求誘餌在離開導引頭視場前迅速達到輻射強度峰值。目前快速點火技術可使誘餌迅速達到輻射峰值，其輻射強度的變化約大于藥柱本體部分一個數量級。點火完成后，誘餌輻射強度的快速上升及隨后的陡降都為導引頭的識別提供了可能。為了克服這種識別的方法，誘餌采用向上或向前投放，以便延長誘餌在導引頭視場內的滯留時間。

2.2 軌跡鑒別

紅外導引頭對運動點目標進行跟蹤時，識別目標和誘餌的運動特性是紅外空空導彈實現抗干擾的一種重要方法。傳統紅外誘餌由于沒有相應的氣動措施，當其從目標發射后會由于阻力和重力的作用迅速與飛機分離，并可能由于翻滾而具有較快的氣動減速，很快滯后于目標，真正的目標則繼續水平直線飛行或進行規避機動。因此導彈可以通過對目標運動特性的判斷來識別出真目標，從而使誘餌失效。

2.3 光潛鑒別

傳統紅外誘餌與典型目標的輻射波段分布特性明顯不同，誘餌輻射能量在大氣窗口波段內，近紅外區比中紅外區的能量大兩倍以上；目標的輻射特性基本集中在中紅外波段及遠紅外波段。雙色成像導引頭的跟蹤模塊包含單色成像探測系統的目標形狀、運動等目標特征提取功能，同時增加光譜特征作為對抗誘餌等干擾的有效參數，光譜特征在抗干擾決策時選取較大的權重。系統波段的選擇要依據目標特性和系統的探測能力，通常針對空中日標的空空導彈則多采用短波、中波兩個波段。在對抗誘餌干擾時，利用目標與誘餌干擾光譜特性的差異來提取真實目標，實現抗干擾的目的。

3 紅外誘餌技術的發展

3.1 傳統紅外誘餌技術

傳統紅外誘餌的主要成分是能產生紅外能量的煙火劑，以鎂為燃料，聚四氟乙烯為氧化劑，氟橡膠作粘合劑，也可添加少量其它材料增加性能。這種類型的誘餌稱為鎂／聚四氟乙烯／氟橡膠誘餌（MTV）。紅外誘餌的性能通常包括上升時間、峰值強度和持續時間。傳統紅外誘餌已經發展成多種型號產品以適應各類投放器，用來對抗紅外制導導彈，這些誘餌對抗大多數紅外制導導彈仍然非常有效，并且事實上對抗第一代紅外制導導彈100%有效。

3.2 新型紅外誘餌技術

由于先進的紅外導引頭采用了一些識別誘餌和目標的技術，傳統點源MTV紅外誘餌與目標在頻譜特性、信號時域變化和氣動運動特性等方面存在顯著差異，因此MTV誘餌的對抗效果下降了。為了有效地對抗這些先進的導引頭，必須改進目前的誘餌彈或采用新的方法。改進方向就是彌補紅外誘餌與目標在上述三方面的差異，使其更逼真地模仿目標，從而使導引頭的識別算法失效［2］。

為了干擾各種新體制紅外制導導彈，國外研究和發展了多種體制新型紅外誘餌，主要有：多元、運動型、面源、多光譜及多種體制復合紅外誘餌。這些新型紅外誘餌可以對新體制紅外制導導彈進行有效的干擾。下面介紹幾種新型紅外誘餌。

3.2.1 多元紅外誘餌

多元紅外誘餌仍屬于MTV誘餌范疇，通過重新設計彈體結構，控制上升時間、藥柱分離速度和調整發射時序，能很好地模擬目標的光譜輻射分布特征，同時多個輻射源在空中分布，可以對抗采用多元掃描技術的第三代紅外制導導彈。具有代表性產品有以色列IMI公司生產的MULTI－BLU紅外誘餌，該彈含有三個獨立的誘餌，在投放時可以按一定的時間間隔進行投放，提供三倍保護效能。

3.2.2 運動型紅外誘餌

紅外導引頭引入軌跡識別目標算法以后，導致紅外誘餌有了重大發展。為了對抗軌跡識別技術，一系列誘餌設計技術應運而生，通過改善誘餌彈結構、加裝火箭發動機和采用拖曳方式，使其在發射后能在一定程度上克服阻力的作用，不至于與飛機很快分離，而是可以跟隨載機繼續飛行，從而在一定程度上增強對導引頭的干擾效果。運動型紅外誘餌主要包括空氣動力學誘餌、自推進誘餌［3］和拖曳誘餌。

1）空氣動力學誘餌

空氣動力學誘餌（Aerodynamic）可以戰勝具有軌跡識別或分離速率拒絕特性的導彈，誘餌前端具有流線型風帽，確保發射后與載機慢速分離，通常該型誘餌使用在直升機或低速運輸機上，主要由于載機速度低，可以增強空氣動力學誘餌對抗效能。具有代表性產品有Chemring公司生產的DSTL－22紅外誘餌，尺寸為25mm×25mm×206mm，可與AN／ALE－40、45和47系列投放器配套使用，發射初速35～55m／s，反作用力最大2kN。

2）自推進誘餌

自推進誘餌（Kinematic）主要應用在高速飛行的戰斗機上，采用復合材料裝藥，這種煙火材料既產生誘使敵方導彈遠離飛機的紅外能量，同時也起推進劑的作用，能產生足夠的推力，使誘餌跟隨載機飛行而不會迅速下落。其作用過程是：剛發射時，誘餌貼近載機飛行，其運動軌跡和紅外輻射特征與載機相似，隨著時間推移，受重力作用，逐漸與載機分離，引開來襲導彈。具有代表性產品有Chemring公司生產的K7紅外誘餌，尺寸為25mm×52mm×206mm，可與AN／ALE－40、45和47系列投放器配套使用，發射初速26～54m／s，反作用力最大4.5kN，該彈發射后具有優化的彈道軌跡，可以戰勝具有速率拒絕特性的導彈。其它典型自推進誘餌產品還有Esterline防御公司生產的MJU－47／B和ARM－024誘餌。

3）拖曳誘餌

拖曳紅外誘餌特點：1）開始點燃時距離載機很近，輻射強度緩慢增加直到超過平臺輻射強度，因此拖曳紅外誘餌可以戰勝上升時間識別；2）由于拖曳誘餌與載機連接，飛行速度與載機平臺一致，因此導引頭軌跡識別將不能工作。具有代表性產品有美國雷聲公司和合金表面公司聯合研制的 ALE－50（V）拖曳誘餌，ALE－50（V）拖曳誘餌具有被保護目標的運動特征。具有拖纜實時投放的能力，適應能力較強。其有效載荷為1.5mm厚的自燃箔片，與投放器和步進馬達共同組成誘餌。發射時，步進馬達轉動，將自燃箔片推出，在空中與氧氣發生氧化反應，其溫度可達800℃以上，沒有可見光輻射。拖曳誘餌通過1553B數據總線實時提供高度和運動參數，誘餌的紅外信號特征可調，推出速度可調。根據被保護平臺的紅外信號特征，其干擾時間最長可達lmin。

3.2.3 面源紅外誘餌

1）自燃箔片紅外誘餌

自燃箔片紅外誘餌［4］采用的干擾源是一種新材料—表面多孔合金材料（SMD），當暴露在空氣中后，能在1s內溫度達到800℃以上。在放熱反應中，加入金屬（如B、A1、Zr、Ti）或加入金屬氧化物（即Si02、Al203）能升高或降低熱效應，這種自燃材料通過氧化而不是通過燃燒產生紅外輻射。由于合金材料燃燒時能夠逼真模擬載機的羽煙溫度和輻射光譜，可以很好地改善點源MTV誘餌在輻射光譜、輻射強度、空間形狀與載機存在的明顯差異，有效對抗紅外成像制導導彈。具有代表性產品有合金表面公司生產的MJU－50／B和 MJU－51／B紅外誘餌。MJU－50／B是為運輸機、戰斗機和直升機應用而研制的。它采用SMD材料，在發射甚至點火前完全密封，當箔片從彈筒中彈出后與空氣接觸迅速氧化并輻射熱量。在有效持續時間上，MJU－50／B與標準MTV誘餌相差無幾，但不會產生可見光。該彈尺寸為25mm×25mm×206mm，可與美國空軍的標準投放系統配用。MJU－51／B是專為戰斗機應用而研制的，也采用SMD材料，產生的紅外輻射特征可很好地覆蓋載機發動機紅外頻譜區，其尺寸為25mm×52mm×206mm。

2）自燃液體紅外誘餌

自燃液體紅外誘餌（Liquid pyrophoric）采用羥基鋁作為誘餌材料，一旦暴露在空氣中就會產生一種可控的雙波段紅外信號。這種新型誘餌彈發射后，推動裝置將彈體從投放器中推出，彈殼及固定電纜留在發射器內。彈體脫離發射器時，推動磨擦導線點燃氣體發生器，打碎隔板，推動活塞，使羥基鋁從噴嘴噴出，噴出的材料在氣流中瞬間點燃并產生紅外輻射。火焰可長達幾米，與噴氣式飛機羽煙的實際尺寸更接近。具有代表性產品有加拿大防御公司生產的MJU－5188和MJU－5130紅外誘餌，前者為戰斗機研制，后者為運輸機研制，均為Φ36mm×158mm，燃燒時間為1.5s。

3.2.4 光譜均衡紅外誘餌［5］

當今紅外誘餌技術研究熱點是專注于光譜適應（Spec－trally adapted）研究。噴氣式飛機紅外輻射主要取決于熱羽煙選擇性輻射，熱羽煙在4～5μm波段具有較強的紅外輻射，在2～3μm波段紅外輻射較弱；而傳統 MTV紅外誘餌恰恰相反，因此紅外導引頭利用飛機目標和紅外誘餌在光譜分布的差異，根據飛機目標和紅外誘餌的各波段輻射強度積分之比相差較大來提取真實飛機目標的信號，剔除紅外誘餌。通常有兩種方法進行紅外誘餌輻射光譜范圍調整，第一，通過配方調整，選取在4～5μm波段具有較強輻射的材料；第二，降低誘餌燃燒溫度。具有代表性產品有英國Wallop公司研制生產的DSTL 24紅外誘餌，該彈尺寸為25mm×52mm×206mm，4～5μm 波段輻射強度大于3.0kW／sr，能有效地干擾雙波段紅外制導導彈，可裝備在AN／ALE－40、45和47系列投放器上使用。其它光譜均衡紅外誘餌產品還有M212和MJU－59／B紅外誘餌。

3.2.5 復合紅外誘餌

復合紅外誘餌通常為兩種體制復合，典型復合誘餌有點源／面源復合誘餌和伴飛／面源復合誘餌。

1）點面源復合紅外誘餌

點面源復合紅外誘餌是一項新的欺騙式復合紅外干擾技術，具有兩種干擾載荷，當載機使用紅外誘餌來進行自衛干擾時，在作戰時無法判斷敵方導彈制導方式的前提下，采用“cocktail”模式進行投放，MTV誘餌可以干擾第一、二代紅外制導導彈及帶有一定抗干擾措施的第三代導彈，而SMD可以干擾紅外成像制導導彈，能夠大大提高載機的自衛能力和生存概率。點面源復合紅外誘餌具有代表性產品為MJU－48／B，采用了兩種載荷，除了傳統的MTV誘餌外，還使用了合金表面公司的SMD材料，該彈尺寸為25mm×52mm×206mm，使用ALE－47投放器投放，適用于美國各種戰斗機。

2）紅外伴飛面源誘餌

紅外伴飛面源誘餌采用伴飛與面源誘餌復合的技術體制，在光譜和強度上能夠形成與飛機紅外特征相似的紅外輻射，并且在飛行速度和運動軌跡方面與載機相當，可以擊敗具有目標光譜鑒別和運動識別能力的紅外制導導彈。紅外伴飛面源誘餌具有代表性產品為Kilgore公司研制生產的MJU－39／40B，由推進／紅外復合裝藥和SMD兩種載荷組成，尺寸為52mm×65mm×260mm，該彈專為F－22飛機研制，由AN／ALE－52投放器投放。

3.2.6 其它紅外誘餌技術

其它紅外誘餌技術包括紅外強光誘餌技術、紅外氣囊誘餌技術、噴霧延燃誘餌技術等，在此不再贅述。

目前歐美等國空軍裝備的機載紅外誘餌情況見表1。

表1 歐美等國裝備的機載紅外誘餌

4 結語

綜上所述，未來紅外誘餌的技術和手段將隨著紅外制導體制和技術的發展不斷改進和提高，由于導彈制導體制不斷向復合制導方式發展，因此紅外誘餌技術的發展及戰術使用趨勢是從單一體制→“cocktail”→多種體制復合的發展及使用模式。未來紅外誘餌將在組分和結構設計方面變得更加復雜，但是層出不窮新型紅外誘餌還不能完全代替傳統紅外誘餌，而僅僅作為紅外誘餌對抗技術的補充。

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