比雷達更靈敏的紅外線

周 軍

現(xiàn)代戰(zhàn)機的主要探測系統(tǒng)是機載火控雷達，這是一種主動探測設(shè)備，但其主動發(fā)射的電磁波，則會暴露自己的行蹤，甚至因此成為敵人的目標(biāo)，危及戰(zhàn)機本身。特別是隨著具備高雷達隱身性的五代機的出現(xiàn)，機載火控雷達的探測效果大打折扣。那么，有沒有什么辦法可以改變這一現(xiàn)狀呢？

人們想到了早已存在的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)。紅外搜索跟蹤系統(tǒng)是一種被動探測裝置，不發(fā)出任何信號，不受電磁干擾的影響，而是通過目標(biāo)的紅外輻射來確定目標(biāo)的方位。紅外傳感器不能確定目標(biāo)的距離和速度，但可以通過綜合到一起的激光測距儀來測量。

全球第一種安裝現(xiàn)代化紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的戰(zhàn)斗機一般公認(rèn)是蘇聯(lián)的米格-29戰(zhàn)機。現(xiàn)在，美國在這方面的技術(shù)水平已經(jīng)超越了俄羅斯。美軍“超級大黃蜂”戰(zhàn)機安裝的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)，可以在各飛行階段以被動方式探測多種目標(biāo)，無需擔(dān)心電子探測及無線電頻率的反制。

而在F-35隱身戰(zhàn)機上，也安裝了被稱為光電指示系統(tǒng)的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)，同時還安裝了開創(chuàng)性的被動式探測系統(tǒng)——機載光電分布式孔徑系統(tǒng)，在機身6處不同的位置上各安置一個紅外傳感器，可對全機360度范圍內(nèi)來襲的導(dǎo)彈或逼近的飛機進行紅外探測及跟蹤，并與雷達、電子戰(zhàn)設(shè)備、數(shù)據(jù)鏈傳來的信息融合，整體輸出在飛行員的頭盔顯示器上，使得飛行員能具備全空域態(tài)勢感知能力，從而最快最好地做出判斷和決定。

自然界中一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。戰(zhàn)機在高速飛行時與空氣摩擦以及其尾噴口處更會發(fā)出強烈的紅外輻射，這使得其紅外特征更加明顯。因此，從原理上說這并沒有問題。

目前紅外搜索跟蹤系統(tǒng)主要工作在兩個波段，分別是3～5微米的中波紅外和8～14微米的長波紅外。中波紅外探測系統(tǒng)主要針對的是溫度較高的目標(biāo)，例如發(fā)動機尾噴口等，而長波紅外探測可以探測到飛機外掛物、機體、蒙皮以及尾流的熱量。俄羅斯四代機米格-29、蘇-27，使用的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)，主要工作在中波紅外，用于探測飛機發(fā)動機尾噴管。美國“超級大黃蜂”戰(zhàn)機的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)則工作在長波波段或中波、長波雙波段，具有更高的靈敏度、分辨率。

五代機的一個重要特征是隱身性能。隱身戰(zhàn)斗機主要進行了雷達隱身處理，同時也有一定的紅外隱身措施，但主要還是致力于降低發(fā)動機的紅外輻射。如F-22采用二元尾噴管，噴管使用冷卻隔熱技術(shù)降低外露部分溫度，如噴管的氣膜冷卻和隔熱技術(shù)就大大降低了噴管的溫度和排氣溫度，S型進氣道也對發(fā)動機的熱部件有遮蔽效果。

新一代的長波紅外搜索跟蹤系統(tǒng)，能夠探測飛機蒙皮與空氣摩擦的熱量和發(fā)動機尾流。像F-22這類五代機，進行超音速巡航的時候蒙皮溫度也較高，其發(fā)動機排氣系統(tǒng)雖然進行了降溫處理，但是氣柱反而會更大，更容易被長波紅外系統(tǒng)在較遠距離探測到。重要的是，紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以與雷達的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，以更為連續(xù)、準(zhǔn)確地探測目標(biāo)，為實施導(dǎo)彈攻擊創(chuàng)造條件。

比起火控雷達，紅外搜索跟蹤系統(tǒng)有著突出的優(yōu)點，但對目標(biāo)實施導(dǎo)彈攻擊和計算射擊參數(shù)則需要連續(xù)的測速、測距。激光測距儀當(dāng)然能夠進行測距，但激光在大氣中衰減很厲害，其工作距離往往小于紅外跟蹤系統(tǒng)，有時很難實現(xiàn)遠距離測距。例如，“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)，其紅外探測能力達到130公里。

這樣，如果目標(biāo)位于激光測距儀工作范圍外，就必須通過多架戰(zhàn)斗機的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)對目標(biāo)進行測角，然后再通過數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，根據(jù)戰(zhàn)斗機之間的位置和速度關(guān)系，計算出目標(biāo)的距離和速度，這樣才可以為導(dǎo)彈攻擊提供充足、精確的數(shù)據(jù)。