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定向红外对抗系统的创新发展及市场前景

阅读量: 217次 发布时间:2023-10-21 11:35:54

  泰国“亚洲军事评论”网站2017年5月8日发表了托马斯·威辛顿的文章:。文章称,当今世界,红外威胁日趋严重,迫使人们不断地开发出越来越先进的红外干扰系统。作为红外干扰手段之一的定向红外干扰技术以其独特的优势快速地发展,成为红外导弹新的克星。文章详细的介绍了定向红外对抗系统的创新发展及未来市场发展的潜力。文章编译如下:

  便携式防空系统首次部署是在20世纪60年代,旨在保护步兵免受低空飞行器所带来的空对地威胁。尽管精确度不一样,但便携式防空系统通常在15000英尺(4572米)至30000英尺(9144米)的高度进行近距离防空。第一代便携式防空系统包括通用动力公司的FIM-43“红眼”(Redeye)导弹,该型导弹大约在1967年加入美军陆军服役。一年后,俄罗斯机械制造设计局的9K32“箭-2”(Strela-2)导弹加入苏联红军服役。这两种导弹都采用红外制导,通过追踪喷气机排出的炽热废气来锁定目标。总的来说,红外制导仍然是便携式防空系统设计师的首选方式,但是其复杂性持续不断的增加。制造商称,与传统的FIM-92“毒刺”(Stinger)导弹相比,雷神公司的FIM-92E Block-I型“毒刺”导弹等第四代便携式防空系统使用的地对空导弹视域更广。因此,相较于早期的便携式防空系统,它们能够在相对较大的范围内(25000英尺/8000米)击中目标。当然,也有一些便携式防空系统采用其他制导方式,例如,泰利斯公司的“星光”(Starburst)便携式防空系统采用瞄准线控制(Command-Line-Of-Sight,CLOS)方式,即操作员采用手动方式使导弹飞向其目标;萨博公司的RBS-70系列便携式防空系统采取了激光制导,即激光束照射到目标上,导弹上的激光导引头接收从目标反射的激光从而跟踪目标并使导弹飞向目标。

  习惯上,军方使用诱饵弹来保护军用飞机,使其免受所有红外制导空对空以及地对空导弹的攻击。诱饵弹的工作原理格外的简单,它们通常由诸如镁之类的金属制造,被飞机布撒后开始燃烧,并且燃烧的温度超过了飞机的排气,为来袭的导弹提供了更着迷的目标。诱饵弹战术要求飞机在布撒诱饵弹之后以小角度脱离,通过降低发动机功率来减少发动机的热量特征,从而对来袭的红外导弹造成干扰。

  然而,诱饵弹有一定的缺点:第一,由于飞机可用空间存在限制,能够承载的诱饵弹数量有限。第二,飞机必须探测到来袭的导弹才能布撒诱饵弹,因为红外制导武器不像半主动或主动雷达制导的空对空/地对空导弹那样发射射频能量。因此,飞行员可能依靠附近的飞机来探测来袭红外制导导弹,考虑到导弹追踪的是飞机发动机的排气,并从后方接近目标飞机,所以这是一种复杂的技术。第三,由于诱饵弹是烟火装置,一些民用机场可能会出于安全方面的考虑,禁止搭载诱饵弹的军用飞机使用它们的设施。最后,新一代的红外制导导弹采用软件算法,允许它们区分诱饵弹和飞机发动机排气的散热特征。

  军用飞机应对这些挑战的方式之一是使用定向红外对抗系统。大多数定向红外对抗系统遵循类似的原则,其工作方式取决于两个基本要素:第一是探测来袭导弹的方式,首先克服导弹探测带来的挑战;第二是战胜导弹的方式。如上所述,与半主动/主动雷达制导导弹不同,红外制导的地对空/空对空导弹不会发射射频能量,就像它们的目标一样,它们的发动机发射红外信号。定向红外对抗系统不仅仅可以探测到导弹的红外信号,还能够在其飞行期间进行跟踪。在跟踪导弹的同时,定向红外对抗系统将开启强力红外灯照射导弹的红外探测器。红外灯的紫外线光束照射到导弹的红外探测器,使其致盲。更复杂的定向红外对抗系统利用特定的波形使激光照射导弹的红外探测器,这种波形会扰乱探测器,因此导弹的制导系统将引导导弹偏离目标,并导致导弹不断调整其飞行路径,不再对飞机产生威胁,或者直到其燃料耗尽。

  相较于诱饵弹,定向红外对抗系统有许多优点:第一,它们不仅仅可以击败红外制导导弹,而且还能发现它。第二,诱饵弹能够击败的导弹数量最终取决于飞机携带的诱饵弹数量,而定向红外对抗系统不同,只要飞机的发动机发电,它们就不断地执行任务;第三,由于定向红外对抗不使用烟火装置,所以装备定向红外对抗系统的飞机使用民用机场没什么问题。因此,定向红外对抗系统已经被证明对准军用飞机(如国家元首或政要的飞机)很有吸引力,它们需要保护,也需要用民用机场。此外,一些航空公司,如以色列的国家航空公司——以色列航空公司——由于面临叛乱分子使用便携式防空系统发动袭击的潜在风险,所以对定向红外对抗系统非常感兴趣。

  莱昂纳多公司(原芬梅卡尼卡集团)生产MIYSIS系列定向红外对抗系统,该公司定向红外对抗项目负责人托尼·英尼斯(Tony Innes)称,设计一种有能力的定向红外对抗系统并不是特别容易,对于定向红外对抗系统来说,尺寸、重量和功耗都是主要考虑因素。他说:“定向红外对抗系统必须小巧、轻便,并且只需要搭载平台提供非常低的功率,同时提供最佳保护。实际上,这在某种程度上预示着一套完整的可提供全方位(球面)防御的探测和防护系统消耗的电力要低于500瓦,重量小于88磅(40千克)。”对于在大多数情况下要定向红外对抗系统保护的轻型通用直升机或无人机等比较小的平台来说,这是一个很重要的考虑。英尼斯先生补充说,响应时间是另一个关键的设计标准。通常,从导弹探测到完成压制,定向红外对抗系统所需的时间在2秒至5秒之间。他说:“定向红外对抗系统必须在启动后立即对抗红外制导便携式防空系统,无论其发射的距离有多远。对于最紧急的超短距离攻击,需要定向红外对抗系统中少量的运转机件具备出色的响应速度。”最后,能够击败导弹的激光器一定要具有必要的功率和灵敏度。英尼斯先生说:“这需要先进的激光技术和出色的威胁跟踪精度。”

  对于莱昂纳多公司的MIYSIS系列便携式防空系统,英尼斯先生表示:“与市场上的其他定向红外对抗系统相比,MIYSIS系列便携式防空系统的体积更小,重量更轻,功耗更低,并提供了能够应对先进威胁的全方位覆盖,这在某种程度上预示着它能够从任何角度探测来袭的空对空和地对空导弹。”英尼斯先生补充说,该产品具有模块化设计。实际上,这在某种程度上预示着MIYSIS系列便携式红外对抗系统能与已经安装在飞机上的导弹袭击警报系统(MAWS)配合使用,也能安装在没有配备导弹袭击警报系统的飞机上独立达成目标。同样,它还可以与已经安装在飞机上的现有防御性辅助子系统——诱饵弹、热焰弹(对抗红外制导导弹的武器)以及对抗措施分配器——配合使用。关于莱昂纳多公司MIYSIS系列便携式防空系统的设计理念的另一个重要的条件是较低的尺寸、重量和功耗,使产品能够安装在轻型通用直升机、运输机或者大型客机等一系列飞机上。关于客户的详情信息,英尼斯先生从始至终保持缄默,但是他透漏:“北约组织购买的MIYSIS系列便携式防空系统将在不久之后安装在固定翼平台上;另有3家客户选购的产品将集成至贵宾专机上;还有2家客户选购的系统将装备型号不明的特种任务飞机。”

  图1、莱昂纳多公司的MIYSIS系列便携式防空系统经过优化,能够安装在轻型飞机上。

  虽然诸如MIYSIS系列便携式防空系统之类的产品能使用基于红外的导弹袭击警报系统,但是以色列小鸟航空系统公司(BIRD Aerosystems)的“自我防护雷达光电传感器”(theSelfProtectionRadarElectro-OpticSensor,SPREOS)定向红外对抗系统略有不同,它使用基于雷达的导弹袭击警报系统。该雷达利用多普勒效应,经过测量雷达发射脉冲与目标脉冲回波的射频频率变化,以确定来袭导弹相对于飞机的速度和位置。该公司发言人在接受《亚洲军事评论》杂志采访时称:“使用雷达探测导弹的方式完全消除了系统的虚假警报,并确保仅在遭遇真正的威胁时启动干扰系统。”实际上,这避免了定向红外对抗系统被别的热源所触发,例如,附近的友好飞机布撒的诱饵弹可能会引起对抗装置被激活。以色列小鸟航空系统公司还表示,目前正在为SPREOS系列定向红外对抗系统寻找客户,并将于今年六月在巴黎举行的欧洲防务展览会上展出该系统。

  除了以色列小鸟航空系统公司的SPREOS系列定向红外对抗系统,新产品还包括英德拉系统(Indra Sistemas)公司的InSheild系列定向红外对抗系统,该系统已经安装在西班牙空军的空客A400M涡轮螺旋桨运输机上。像本文中讨论的其他系统一样,它采用开放式架构,以便在其寿命周期内轻松集成新技术。

  图2、西班牙英德拉系统公司的InSheild系列定向红外对抗系统已经加入西班牙空军服役。

  以色列对红外制导空对空/地对空威胁并不陌生。2002年11月24日,叛乱分子使用9K32“箭-2”便携式防空系统攻击了阿基亚航空公司的波音757-300型客机,当时该客机正从肯尼亚南部蒙巴萨附近的莫伊机场飞往特拉维夫。因此,以色列埃尔比特系统公司研发生产了“多光谱红外干扰”(Multi-spectral infrared countermeasure,MUSIC)系列定向红外对抗系统,该系统能够装备波音公司的737、747、757、767和777系列客机(除了757以外,以色列航空公司运营了所有机型)。军用飞机,例如德国空军装备的空客公司A400M型飞机也搭载了MUSIC系列定向红外对抗系统。埃尔比特系统公司负责光电和激光业务的副总裁丹·斯拉斯基(Dan Slasky)介绍说,MUSIC系列新产品是唯一能够在商业飞机上运行的定向红外对抗系统。该系统将使军方未来的行动获益匪浅,因为除了在机场乘客登机和离机之外,商务客机几乎不间断地飞行,所以这些系统也几乎不间断地运行,已经创下了成千上万小时的使用记录。MUSIC系列定向红外对抗系统在民用领域积累的经验,将在最近以及正在进行的作战行动中显示出定向红外对抗系统的价值。

  图3、以色列埃尔比特系统公司的MUSIC定向红外对抗系统已经装备了波音系列客机。

  BAE系统公司“高级威胁红外对抗系统”(Advanced Threat Infrared Countermeasures,ATIRCM)项目经理汤姆·柯克帕特里克(Tom Kirkpatrick)表示,该公司的AN/ALQ-212高级威胁红外对抗系统目前正在美国陆军波音CH-47D/F“支奴干”重型直升机上服役,在阿富汗和伊拉克的战场上保护这些飞机很多年了。AN/ALQ-212高级威胁红外对抗系统在CH-47D/F和其他未公开型号的飞机上作战飞行累计超过135,000小时。2015年3月,BAE系统公司宣布,除美军外,AN/ALQ-212高级威胁红外对抗系统已被美国国防部批准销往国外。

  图4、BAE系统公司的ATIRCM定向红外对抗系统已经装备了美军CH-47D/F“支奴干”重型直升机。

  从技术的角度来看,未来的定向红外对抗系统迫切地需要降低尺寸、重量和功耗。以色列小鸟航空系统公司倡导的一个潜在开发思路是在飞机的机身周围安装分布式激光器,而不是将其定位在飞机上的单一位置,因为后者会增加特定区域的重量,从而可能会影响飞机的性能。将干扰来袭红外制导空对空/地对空导弹的激光器分布在机身各处,可以分散重量,同时消除安装在同一单元中作为定向红外对抗系统其他工作部件的激光器的单点故障。

  激光技术也有望逐步发展,意大利电子公司(Elettronica)生产的ELT/572定向红外对抗系统已经在意大利空军的洛克希德·马丁公司C-130J涡轮螺旋桨运输机和AW-101型直升机上服役,展现了定向红外对抗技术发展的这一维度。根据该企业来提供给《亚洲军事评论》杂志的书面声明:“激光源技术,例如量子级联激光,可以在更多的红外波段增加激光发射器的数量,在未来可能应用于导弹的红外搜索器。”

  图5、意大利电子公司生产的ELT/572定向红外对抗系统已经装备意大利空军的C-130J涡轮螺旋桨运输机和AW-101型直升机。

  关于定向红外对抗的未来市场,以色列小鸟航空系统公司对其需求看涨。该公司发言人称:“引入定向红外对抗解决方案的主要驱动力是便携式防空系统对军用和民用航空的威胁慢慢的变大。”该公司发言人补充说:“随着需求的增加,预计定向红外对抗系统的采购成本将逐步下降,此外,定向红外对抗系统的日益成熟和成本下降使其能够进入更广泛的军方和准军方(贵宾专机)市场。”总部在华盛顿特区的全球顾问与咨询公司Avascent公司负责人约书亚·帕夫卢克(Joshua Pavluk)注意到了定向红外对抗系统的需求。他说:“目前,定向红外对抗系统的军事需求量正在上升。估计2016年全球军方采购定向红外对抗系统的开支接近5亿美元,高于上一年的支出总量(2015年约4亿美元)。展望未来,明年的支出会更高。”帕夫卢克先生称:“便携式防空系统继续带来威胁,并将推动现有飞机安装定向红外对抗系统。”他预计对定向红外对抗系统的最大需求来自于美军。他说:“美军是定向红外对抗系统的最大买家,2017年至2021年的需求量将占全球需求总量的60%以上。诺斯罗普·格鲁曼公司的AN/AAQ-24(V)‘大型飞机红外对抗装置’(Large Aircraft IR Countermeasure,LAIRCM)是最近采购开支上升的驱动力之一。”

  除了美国之外,帕夫卢克先生预计中东和北非地区在2017至2021年之间的支出将占定向红外对抗系统全球总支出的15%,欧洲的需求仍然很低,还在于在同一时间框架内相对于别的地方缺乏新的军用飞机采购项目。在飞机类型方面,Avascent公司认为,最大的定向红外对抗装置需求来自诸如波音C-17A“环球霸王-III”(Globemaster-III)和C-130J涡扇和涡轮螺旋桨运输机之类的固定翼飞机,以及旋翼航空器对于定向红外对抗系统的持续需求。

  不过,帕夫卢克先生警告说,从长久来看,定向红外对抗系统方面的支出可能会减少。他说:“定向红外对抗系统方面的支出在未来五年将会受到更多的限制。相比来说较高的系统成本意味着定向红外对抗系统并不符合每个人的口味。对于一些人来说,是好处超过了成本,但还有一些人根本就没有这方面的预算。即使便携式防空系统威胁普遍较高,一些国家也不会面临重大危险,或者选择承担更多的风险。此外,延迟或取消平台采购计划也将对定向红外对抗系统采购计划产生多米诺骨牌效应。”

  此外,帕夫卢克先生警告说,民用航空公司运营商配备定向红外对抗系统积极性不高。他说:“相反,民用市场还没有采用诸如定向红外对抗系统之类的对抗装置,尽管它们能够为飞机、乘客和机组人员提供保护,除非通过政治立法、安全规定并且第三方(如政府)愿意提供升级费用和支持,否则这些系统进入民间市场将需要很长的时间。”坦率地说,航空公司不太可能愿意为他们的大型客机安装昂贵的定向红外对抗系统,因为他们要继续努力减少相关成本以吸引乘客。他说:“许多航空公司的成本过高,大多数航空公司并没获得政府提供的安装该系统的财政支持。”令人遗憾的是,在系统成为航空公司的必需品之前,可能会有客机在敌对地区如叙利亚或伊拉克战场或者其他饱受战争蹂躏的地区,如南苏丹被击落。

  找到隐蔽在暗处的狙击手一直是各国军队头疼的问题,但是如今这样的一个问题解决了。

  狙击手是一种在世界各国特种部队中接受过相应的专业训练并担负特殊任务,一般藏匿于隐蔽且开阔场所使用精准的轻武器对特殊目标或者重要人物进行远距离摧毁和暗杀,也正因为狙击手的隐蔽性高且很可能造成己方重大损失,但是如今狙击手也不轻松了。

  为了应对防不胜防的狙击手,各国对于反狙击手的战术也是层出不穷,但反狙击手的难点在于能否准确、及时的发现狙击手的位置。只有准确、及时、快速的发现并消灭狙击手,才能保障进攻一方的安全。因此,狙击战术的广泛应用对反狙击手探测装置的发展提出迫切要求。目前各国的反狙击手探测系统主要是采用声测、红外和激光等技术。

  在一般情况下,轻武器射击时会发出两种冲击波,一种是超音速枪弹产生的冲击波,另一种是推进火药产生的枪口冲击波。

  在较短距离内,通过两种冲击波的到达方向和时间就能精确判断出枪手的位置。如果距离较远,则需要仔细考虑枪弹的弹道和冲击波参数,例如通过冲击波产生的压力和周期能判断枪弹的型号。反狙击手声探测系统以是利用上述原理工作的。

  反狙击手声测定位系统确定狙击手的位置,是通过接收并测量狙击步枪的膛口冲击波和弹丸行产生的冲击波来实现的。通常只能探测超声速弹丸。系统的核心部件是可以感应到爆炸并能测出爆炸声学探测器反狙击手探测系统有单兵佩挂型、固定设置型和机动平台运载型。

  俄罗斯这个反狙击系统的技术参数(仅供参考)5.45-7.62mm的小口径武器的探测距离:600米,12.7-14.5mm的小口径武器的探测距离:1500米左右,侦测时间:不超过2秒,侦测角度:360°,侦测武器口径:5.45-14.5mm,可同时侦测目标:10个。侦测误差:600米距离的误差小于5%;1500米长距离的误差小于10%;方位角误差不超过1%。

  比如以色列拉斐尔公司的反狙击手声探侧系统由前端传声器阵列和后端处理主机两部分所组成。前端有1~3个阵列天线,用于探测枪弹的方向、射程、仰角和弹道等信息;后端处理主机包括中央处理器和显示器两部分。如果要监视大范围区城.如机场、兵营、重要公路,反狙击手声探测系统还可以“成群”部署,通过电缆或无线方式连接起来,由一个中央指挥间统一控制。

  系统带有音频告警装置,在车辆遭到小型武器攻击时能向车辆成员告警并判定枪弹误差距离。该系统储存所有小型武器射击参数,以便对射击做多元化的分析和核查,而且不受各种军事和非军事声响的影响,如直升机噪声和榴弹发射器射击的噪声。

  美国研制的“蝰蛇”定向式红外单兵作战和反狙击系统由红外摄像机、计算机、步枪上安装的惯性传感器及显示器组成。红外摄像机采用 CCD探测器阵列,探测枪击闪光,产生视频信号传至数字信号处理机,推算出狙击手位置。美军狙击手在发现目标后1~10秒即可反击。该装置在武器射程2~3倍的距离上探测概率达100 % ,能提供狙击手位于窗后还是树后这样的详细信息。

  美国马里兰高级开发实验室开发的“毒蛇反狙击手系统”使用红外视频相机,可以装在飞机(包括无人机)上。当飞机在指定地区盘旋时,相机从发射子弹的枪口上捕捉到红外信号,立刻用全球定位系统确定枪手位置,并将情报传输给附近的部队。此外,美军还研制了“冠军”、“救生员”、“神枪手”等利用红外探测技术的反狙击手系统。

  该探测定位仪由红外半导体激光照明器、护眼激光测距仪、摄像机和全球定位系统组成。工作时,首先用激光器扫描复杂的敌情方向,当激光器的光束照射到敌狙击手步枪瞄准镜时,由于其反射激光的能力比周围背景的反射能力强,因此被摄像机接收下来,将其位置叠加在场景的电视画面上,从而在狙击手射击前即可发现其位置。

  目前世界各国推出的反狙击手探测装备大多是采用声探测技术,发展很成熟的产品还有法国米特拉维公司的皮勒尔MK II型狙击手探测系统,美国BBN公司研制的“枪弹定位器”声学反狙击手系统,美国AAI公司研制的 PDCue 反狙击手声探测系统。

  5月19日第四届中国国际警用装备及反恐技术装备展览会在北京展览馆举行。中国电子科技集团第3研究所公开展示新型的反狙击手装备。该装备由一个正四面体生阵列天线和探测仪组成,大多数都用在对射击中的狙击手进行探测报警,实时报告目标方位。

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