机载导弹告警技术的装备与发展*

刘 波

(陆军航空兵学院 北京 101123)



机载导弹告警技术的装备与发展*

刘 波

(陆军航空兵学院 北京 101123)

机载导弹告警技术主要包括激光告警、红外告警和紫外告警。文章介绍了国外载导弹告警机技术的装备与现状,最后论述了机载导弹告警技术的发展动向与分析。

红外告警; 紫外告警; 双色告警

Class Number TN97

1 引言

对来袭导弹的侦察告警是作战飞机获取威胁信息、启动激光/红外干扰并进行战术规避的关键技术,它可以连续工作,对相当大空域内的威胁以很低的虚警率并能及时、精确地告警,提示平台采取相应对抗措施,从而提高了作战飞机在低空突防、空中格斗、近距支援、对地攻击、起飞和着陆等情况下对近距激光/红外制导的空-空导弹和短程地-空导弹的对抗能力。本文就导弹告警技术、装备概况、发展动向、发展分析等,作进一步的研究和探讨[1]。

2 导弹告警技术

导弹告警技术主要包括激光告警、红外告警、紫外告警[2]。

2.1 激光告警

激光告警是作战飞机针对战场复杂的激光威胁源,及时准确地探测敌方发射的激光信号,确定其入射方向,发出警报。激光告警的特点:接收视场大,覆盖空域广;频带宽,包括短、中、长激光波长;虚警率低、探测概率高、动态范围宽;方向识别能力强;反应的时间短;体积小(重量轻)。

2.2 红外告警

红外告警是作战飞机采用红外扫描或凝视成像探测器,并且多采用中波波段实现对远距离高温小目标(导弹)的被动探测。其特点:自身隐蔽性好、抗干扰能力强、探测目标范围广、作用距离比紫外告警远。红外告警系统既能探测到导弹发动机的强红外辐射,也能探测导弹蒙皮气动加热形成的高温。

2.3 紫外告警

机载紫外告警技术通过导弹发射或飞行时,发动机喷出的尾焰中含有的较强紫外辐射,采用相应紫外探测器测出导弹飞行运动情况。

3 装备概况

机载导弹告警设备主要包括激光告警设备、红外告警设备和紫外告警设备[3]。

3.1 激光告警设备

激光告警设备主要由激光光学接收系统、光电传感器、信号处理器、显示与告警装置等部分组成。

例如,美国的AN/AVR-2相干型告警器已广泛装备水面舰艇和直升机,其成像型高精度激光接收机(HALWR)的测量精度接近1毫弧度(0.06°)。

美空军SLIPAR短脉冲激光告警接收器,由Tracor公司开发,其技术性能比AN/AVR-2更先进。SLIPAR采用电池供电,可安装在各种平台上,这种告警器最适合作战飞机,其大小相当于车载雷达监视器。

Skylight是Tracor公司研制的供高性能飞机使用的高精度、高灵敏度激光告警系统。Skylight采用光纤耦合技术,有很强的抗电磁干扰能力。

俄罗斯的舰载Spektr-F激光告警系统能对付严重的背景干扰,单脉冲截获概率为95%,最大探测距离达20km～25km。

德国通用激光探测系统(COLDS)的工作波段为0.4μm～1.7μm、2.0μm～6.0μm和5.0μm～12.0μm。

英国Avimo公司研制的-LWD-21ES增强型告警器。它使用多个探测器阵列,每个阵列覆盖方位180°,其分辨率为±7.5°。光谱覆盖扩展到1.6μm。Avimo公司已制造了三种类型的LWD-21ES,并配有烟幕发射装置的一体化自卫系统。

救星(Saviour)告警器由Racal雷达防御系统公司研制,它装备直升机成功地探测出15km远的激光辐射。Saviour在坦克、直升机上和保护桥梁的试验中,告警器自动控制发射烟幕,使目标得到了完全的遮掩。

以色列Moked工程公司研制的第三只眼(ThirdEye)告警系统。这种告警器用来装备坦克、装甲车辆以及出口,而新研制的产品可装备战斗机和直升机。在以色列工业公司的基座操作多装弹发射系统(POMLS)中,采用了Amcoram LWS-2激光告警器。

3.2 红外告警设备

红外告警设备主要包括美国的AAR-44、AAR-56,德国的PIMAWS,法国的SAMIR导弹告警系统等。

其中,AAR-58红外告警设备的前身为AAR-44(V),改进后的AAR-58采用单一装置的设计,探测头、扫描器和处理器均安装在一起,重量9kg,导弹报警系统的全部计算功能都包括在容器中。采用这种单一装置的设计,便于安装和与定向相干对抗投放系统组合。扫描器采用双波段转动扫描器,能覆盖75%的全球空域。

德国EADS公司研制的双色红外导弹告警系统,采用先进的红外超点阵探测器技术,在保持红外探测器测距性能的情况下,其虚警率大幅降低,是世界上第一种应用单片多色红外同时探测技术的导弹告警系统。

法国SAGEM、MatraBAE动力系统公司联合研制了SAMIR导弹告警系统,采用了先进的信号处理技术和红外双色探测技术、综合冷却装置,有对多导弹威胁的探测能力,具有高探测概率和低虚警率,并能及时启动有效的电子对抗措施,能安装在各种类型的飞机平台,其探测器采用了3m～5m波段MCT线阵(10元×2列)扫描式双光谱探测,覆盖区域:水平180°,垂直85°,角分辨率1°,重量:9kg。尺寸:295×170×160。

诺斯罗普·格鲁曼公司为美国空军大型飞机红外定向对抗(LAIRCM)系统研制的多成像、多光谱(MIMS)双色红外导弹告警系统,以及由欧洲航空防务与航天公司(EADS)和泰利斯公司合作为欧洲A400M大型军用运输机开发制造的双色红外导弹告警系统(MIRAS)装备在F-35上的AN/AAQ-37红外分布孔径系统由六个双色红外传感器提供360°覆盖。[5]。

3.3 紫外告警设备

第三，精心挑选制度笼子的设计、施工人员。编织限制领导干部权力之制度笼子是一项严肃的政治任务，这一任务的顺利完成除了设计科学合理、用料质优外，还必须有责任意识强、编织技艺高超的能工巧匠。在人员选择上，应当把所有承担了领导职务的人员通通排除在外，而尽可能地选择那些无职无权的平头百姓、专家学者和其他社会精英，放手让他们来承担制度笼子的规划、计设与施工。为此，应当以切实有效的措施，把握住人员入选关，以防止心术不正者通过不正当的方式混入设计、施工队伍，偷工减料而制造伪冒假劣产品。

紫外告警系统的探测器可对导弹尾焰的紫外辐射进行探测并确定来袭导弹的方向和飞行时间。

第一代紫外告警设备采用日盲型光电信增管为探测器,如美国的AN/AAR-47、以色列的吉他-300、吉他-320和南非的MAW型。其中,AN/AAR-47系统是为美海军直升机、轻型固定翼飞机和A-16、C-130等运输机研制的。该系统由四个紫外光电倍增管组件组成,可在导弹到达前2s～4s发出声光告警,并能显示来袭导弹的高度和方向。

第二代紫外告警系统AAR-47A和AAR-47B型是AN/AAR-47的加强型,在紫外光学设备的周围加装了四个激光探测器,构成紫外/激光复合告警系统。

第三代告警系统采用了高性能凝视紫外成像探测器。如美国的(AMAWS)、AN/AAR-60、法德联合研制的MILDS-2,以及以色列的吉他-350型紫外告警设备。其中,MILDS告警系统可探测超音速导弹,其反应时间0.5s、角分辨率为1°、探测距离为5km。AMAWS系统是以面阵列器件对所警戒的空域进行成像探测,采用八个紫外成像增强器,其中六个紫外成像增强器单元就可覆盖全球空域。

4 发展动向

1) 直升机地形状态感知及告警系统与雷达高度表结合提高告警能力。2009年2月,FreeFlight系统公司正在与Sandel航空电子公司合作,将Sandel公司的ST3400H直升机地形状态感知和告警系统(HTAWS)与FreeFlight系统公司高性能的RA-4000系列雷达高度表(包括带有ARINC 429接口的新型产品RA-4500)集成。Sandel公司的ST3400H直升机地形状态感知和告警系统是一种自备式系统,取得了TSO-C194认证。该系统采用了一种专利的、带LED背光的3-ATI高亮度/高分辨率显示技术。ST3400H系统与FreeFlight系统公司取得了TSO-C87认证的雷达高度表(RA-4000或RA-4500)集成后,将使HTAWS能够在给飞行员提供超高分辨率地形、障碍物、空中交通情况以及离地高度等信息连续显示的同时,还具有告警能力。当与RA-4000或RA-4500雷达高度表集成后,ST3400H将提供A-级告警能力,除了基本的TAWS告警以外,还有话音高度告警功能等[4]。

2) ATK公司研制直升机用炮火告警系统。2009年9月,阿连特技术系统公司(Alliant Techsystems/ATK)将开始为美国海军直升机研制一种能够探测炮火射击的新型传感器,8月20日,海军与该公司签署了一项价值200万美元的额外测试和数据收集工作合同,此合同中还包括激光告警器错报问题的作战飞行解决方案[5]。

ATK将在其AAR-47导弹告警系统中加入敌方炮火指示器。这种组合系统将能够为直升机机务人员提供导弹和小型火力武器攻击告警。

这种敌方炮火指示器的能力同样也是联合威胁获知系统(joint and allied threat awareness system,JATAS)的一项关键要求。美国海军现已取代了AAR-47系统。

3) 台湾为P-3C海上巡逻机订购导弹来袭告警系统。2009年9月,美国艾利安特技术系统公司综合系统部为台湾提供一批AAR-47导弹来袭告警系统(MAWS)、总价值170万美元的合同已经签署[6]。

AAR-47是一种被动导弹预警系统。上述这批系统现已装在台湾向洛·马公司已订购的12架P-3C猎户海上巡逻机上。

4) 斯洛文尼亚警用直升机将装备HELLAS障碍物告警系统。2009年11月,欧洲航空防务及航天公司将在年底前为斯洛文尼亚警用直升机飞行中队的贝尔直升机提供直升机激光雷达(Helicopter Laser Radar,HELLAS)障碍物告警系统[7]。

HELLAS系统能够在能见度非常低的情况下甚至是夜间工作,可帮助飞行员探测和规避小型障碍物,如高压线等。系统利用人眼安全的激光束扫描直升机前方领空,对电线等的精确探测距离可达1km。HELLAS的显示器可为飞行员显示前方地形灰度图。潜在障碍物以红色显示,直升机驾驶员可以及时识别,并采取适当的规避措施。

目前,已有50多套HELLAS系统装备到了德国警用直升机、德国营救直升机和泰国空军直升机等。德国和芬兰NH90运输直升机也已装备该系统。

5) 阿连特公司为美国及盟军飞机提供AAR-47导弹告警系统。2010年10月,ATK公司已收到美国海军一份价值6700万美元的不定期交付不定数量(IDIQ)合同,以生产AAR-47导弹告警系统的武器可更换组件(WRAs)。该合同涵盖新组件和改造组件的生产,包括光学传感器、控制指示器和计算机处理器[8]。

ATK公司的AAR-47导弹告警系统是一种电子战系统,旨在保护直升机和飞机,抵御地对空导弹的威胁。它还提醒飞行员辨别来自激光制导和激光辅助武器的威胁。AAR-47导弹告警系统安装在美国及其超过16个盟国的飞机上。该系统安装在2600多架固定和旋转翼飞机,包括C-5、C-17、C-130、P-3、AH-1W、UH-1N、V-22等飞机。

ATK公司国防电子系统副总裁比尔卡斯廷说:AAR-47系统是经过作战验证的飞机生存系统,拯救无数的飞机机组人员。我们开发提供经济可靠的电子战系统,以保护美国及其盟国的军事飞行员。

6) ATK公司为AAR-47导弹告警系统提供敌火力指示能力。2011年5月,ATK公司宣布其最新研制的敌火力指示技术将用于升级海军的AAR-47导弹告警系统。除了探测来袭导弹外,新敌火力指示技术还可帮助探测小口径武器火力和火箭弹,提供增强的防护能力。ATK公司是首个为导弹告警系统提供这种重要能力的公司[9]。

ATK公司的AAR-47导弹告警系统是经过作战验证的电子战系统,可用于保护直升机和固定翼飞机免受面空导弹的袭击。AAR-47系统增加敌火力指示能力后,可帮助直升机和固定翼飞机乘员探测各种威胁。敌火力指示技术仅是对软件升级,无需调整AAR-47的硬件组件。

7) 美国陆军为C-RAM系统订购传感和告警系统。2011年11月,美国陆军与美国诺斯罗普·格鲁曼公司签订一份合同,为部署在阿富汗和伊拉克的反火箭弹、炮弹和迫击炮弹(C-RAM)系统订购传感和告警系统[10]。

双方签订的合同总价值1.24亿美元。该合同包括2部分,一部分是2010年签订的价值7600万美元第一年任务订单的备选合同;另外一部分是4800万美元的扩展合同,美国陆军为部署在阿富汗和伊拉克的C-RAM系统订购传感和告警系统。

C-RAM系统的设计采用传感器,指挥和控制(C2)和可视化的工具,可针对来袭的间接火力为士兵提供早期告警。该系统已经被美国陆军部署到阿富汗,用以保护部队,支持驻阿富汗的持久自由行动。

5 发展分析

机载导弹告警技术的发展趋势:发展分布孔径红外系统、多光谱红外告警、双色告警技术、全波段激光告警、一体化的综合告警技术[11]。

1) 发展分布孔径红外系统。分布孔径红外系统(DAIRS)是基于红外告警系统,可实现连续的高分辨率全空间覆盖,其多种功能包括导弹逼近告警、近距红外态势感知(SAIRST)、下视红外目标指示、辅助导航等,可与头盔瞄准系统耦合使飞行员能下视、侧视或后视。

2) 发展多光谱红外告警。通过多光谱光电传感器获取目标的光谱信息以及对主目标、背景光谱维信息的处理,提高对目标的识别能力并充分降低虚(误)警技术,是导弹告警技术未来发展的重要趋势。双色红外告警是目前最为先进的光电告警机制。

3) 发展双色告警技术。双色红外波段和图像识别算法的大幅改进,可对复杂的背景进行抑制,提高对目标的探测效果,并降低虚警率,使红外导弹逼近告警设备具有实际应用的能力,已越来越受到世界各国的重视。例如,红外/紫外复合告警是大视场紫外告警和小视场红外告警的综合。紫外告警由多个成像型探测头构成,可对空域进行全方位监视;红外告警则是一个小视场的跟踪系统,紫外告警探测截获威胁目标后,把威胁方位信息传给中央控制器,中央控制器通过控制多轴向转动装置完成对红外告警的引导,由于导弹发动机燃烧完毕后仍有较低的红外辐射量,红外告警可对目标继续跟踪,所以二者可以“接力”方式工作。

例如,美国F-22战斗机装备的告警系统,可利用紫外辐射、可见光、红外辐射直至毫米波实施侦察告警;英国普莱西雷达公司研制的复合光电侦察告警器能有效地探测红外探照灯和两种激光。

4) 发展全波段激光告警。研制全波段激光告警器和激光警戒接收机,使其范围覆盖可见光、近红外、中红外直至远红外波段,并具有一定的波长识别能力。

5) 发展一体化的综合告警技术。红外告警→紫外告警→双色告警这一技术发展沿革构成了几十年来机载导弹告警发展的路线图,先进的探测器阵列和处理技术更促使越来越多的小型传感器在飞机上应用,同时双色红外告警系统已形成装备,并与其他光电装备形成搭配,将导弹告警、态势感知、辅助导航、编飞等多功能综合一体化。

6 结语

随着激光告警、红外告警、紫外告警和一体化综合告警技术的不断研制和开发,其告警精度越来越高,其效果越来越好,在未来现代化战争或局部战争中,对于防空反导来说,适时运用一体化综合告警技术,就能够有效地保护自身目标的安全[12]。

[1] 赵勋杰,张英远,高稚允.紫外告警技术[J].红外与激光工程,2004,33(1):5-9.

[2] 陈健,于洪君.光电对抗与军用光电技术研究进展[J].光机电信息,2010,27(11):12-17.

[3] 周玉龙.超大视场红外告警系统的成像特点分析[J].应用光学,2010,31(6):871-875.

[4] 直升机地形状态感知及告警系统与雷达高度表结合提高告警能力[N].2009-03-12.

[5] ATK公司研制直升机用炮火告警系统[N].每日防务快讯,2009-09-18.

[6] 台湾为P-3C海上巡逻机订购导弹来袭告警系统[N].每日防务快讯,2009-09-30.

[7] 斯洛文尼亚警用直升机将装备HELLAS障碍物告警系统[N].每日防务快讯,2009-11-16.

[8] 阿连特公司为美国及盟军飞机提供AAR-47导弹告警系统[N].每日防务快讯,2010-11-10.

[9] ATK公司为AAR-47导弹告警系统提供敌火力指示能力[N].每日防务快讯,2011-06-07.

[10] 美国陆军为C-RAM系统订购传感和告警系统[N].每日防务快讯,2011-11-10.

[11] 陈兆兵,郭劲,姜伟伟.红外告警设备的应用现状与发展趋势[J].光机电信息,2008,25(9):0037.

[12] 赵勋杰.导弹逼近光电综合告警[J].红外与激光工程,2001,30(6):447-450.

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

刘波,女,硕士,讲师,研究方向:航空仪表电气控制。

TN97

10.3969/j.issn1672-9730.2015.03.004