国外大型军用运输机电子对抗系统装备现状及发展趋势*

于　鹏　张德东　过　凯　赵非玉

(中国电子科技集团公司光电研究院　天津　300000)



国外大型军用运输机电子对抗系统装备现状及发展趋势*

于鹏张德东过凯赵非玉

(中国电子科技集团公司光电研究院天津300000)

摘要随着世界大国对全球打击和应对局部冲突的能力需求的日益加强，战场投送能力越来越受到各国的重视，大型军用运输机作为军用物资和作战人员的主要投送工具在战争中的地位在不断提升，面临严峻的战场环境，为提高大型军用运输机生存能力而装备的电子对抗系统也越来越受到重视。基于目前大型军用运输机装备的电子对抗系统的研究，全面概括总结了大型军用运输机电子对抗系统装备的研究现状和发展趋势。研究成果对全面了解和掌握大型军用运输机电子对抗系统装备具有一定的帮助作用。

关键词大型运输机； 电子对抗； 发展趋势； 红外干扰； 告警

Class NumberTN97

1　引言

大型军用运输机(简称“大运”)是指起飞总重量超过100t的运输类军用飞机。该类飞机具有快速运送大量兵员、武器装备和其他军用物资到作战前线的能力，确保部队战略机动、战术投送的规模化、快捷性和突然性。近年来多次战争中，该类飞机的动用数量接近于主战飞机，在战场上发挥了至关重要的作用。大型军用运输机是一个国家武装力量攻防战略不可缺少的基本装备，是衡量一个国家国防实力和综合国力的重要标志[1]，然而制造大型运输机的技术的复杂性使得当今世界能够掌握大型运输机技术的国家只有美国、俄罗斯以及正在发展“大运”的欧洲、乌克兰和中国。

大型军用运输机尺寸较大、飞行速度低、机动规避能力差，在作战中容易受到攻击。同时，其雷达截面较大、红外特征信号较强，使得它更容易被导弹等武器锁定。近年来中、低强度的地区冲突越来越激烈，运输机在维和与干预行动中往往要置身于敌方防空系统射程之内，尤其是在起飞和降落过程中大型军用运输机特别容易受到敌低空红外制导导弹的攻击。电子对抗系统的发展为大型军用运输机顺利执行任务提供了保障。为了提高大型运输机防御单兵携带红外制导地空导弹攻击的能力，世界各国均对本国的大型运输机进行电子对抗系统的安装、升级。

2　大型军用运输机电子对抗系统装备现状

国外历来重视大型军用运输机的电子自卫防护，已经研制开发出比较完善、先进的机载电子自卫系统，并大量装备现役飞机。为了有效对抗制导导弹的威胁，国外大型军用运输机上普遍装备了导弹告警设备、箔条/红外诱饵投放设备、红外有源干扰机以及红外定向干扰设备。

2.1导弹告警系统

导弹告警系统大体可分为两类：紫外告警和红外告警[3]。

紫外告警设备从技术体制上可分为第一代概略型和第二代成像型，其主要区别在于探测器。前者使用光电倍增管作为探测器件；而后者使用像增强器作为探测器件，大大提高了告警精度。

第一代紫外告警设备以单阳极光电倍增管为核心探测器件，探测导弹羽烟的紫外辐射能量，具有体积小、重量轻、低虚警、低功耗等优点。缺点是角分辨率差、灵敏度较低。

第二代成像型紫外告警设备以像增强器为核心探测器，精确接收导弹羽烟紫外辐射，并对所观测的空域进行成像探测，识别分类威胁源，具有识别能力强、探测灵敏度高的优点。它不但可以引导红外弹投放器和定向红外干扰机，且具有很好的态势评估能力。

1987年，在进行了数年测试后，美国Loral公司成功装备了第一台紫外告警系统AAR-47，从此，美国和欧洲的数百架飞机和直升机装备了紫外告警系统。以色列、南非、俄罗斯、德国、法国等国的十几家公司纷纷投入到该研究领域[4]，出现了近十个型号的典型装备系统，主要有美国的AAR-47、AAR-54、AAR-60，以色列的吉它-350、南非的MAW-200等。

早在1990年美国的Pacer Snow project计划就已经为两架C-5A运输机安装了BAE系统公司的AN/AAR-47导弹告警系统，后续经C-5运输机改造升级制造的C-5M“超级银河”运输机以及波音公司C-17“环球霸王”运输机也装备了该种导弹告警系统。AAR-47是一种由四个传感器整流罩、一块CPU芯片和一个控制指示器组成的被动防护系统，如图1所示。

图1　AN/AAR-47导弹紫外告警系统

红外告警是依靠探测导弹运动中自身产生的红外辐射来实施侦察告警的装备。红外告警分扫描体制或凝视型体制，主要探测对象是地空和空空红外制导导弹，重点探测它们的发动机尾烟和高速气动加热形成的红外辐射。早期的红外告警主要利用红外辐射的瞬时光谱(如导弹发射时火舌流产生的尖峰)、波长和时间特征来识别的，方法简单，识别率低，而且虚警率高，实用性差。目前红外告警由于采用新技术、新器件等措施，逐步降低了虚警率，提高了识别能力，国际上已经形成了多种型号的装备，处于红外告警装备和紫外告警设备并存的状态。国外典型的红外告警系统主要有美国的AAR-44、AAR-56和AAQ-37，德国的PIMAWS，法国的SAMIR等。

图2　国外典型的红外告警系统

为了更精确地引导红外定向干扰装备对抗来袭红外制导导弹，美国正在发展下一代(NexGen)导弹告警子系统(MWS)，该告警设备采用尖端的双色红外导弹预警技术，运输机上导弹告警器一般采用紫外线传感器，双色红外配置能够在保持红外探测范围的同时获得误报率与紫外传感器相同或更低的告警系统，增强了导弹探测性能，能够为战区机组人员提供更好的保护。

在欧洲，军用运输机A400M最初设计主要是为了满足比利时、法国、德国、意大利、葡萄牙、西班牙、土耳其和英国空军的军备需求[5]。在研发运输机的同时也在研发配套机载电子对抗系统，其中就包括红外导弹趋告警系统。候选防御设备包括欧洲航空防务系统公司防务电子设备部的AN/AAR-60导弹发射探测系统紫外导弹告警器。另一套系统为EADS和Thales公司为联合研发的多色红外导弹告警系统(MIRAS)，MIRAS具有1～3个导弹告警传感器单元(MSU)，每个MSU提供一个半球覆盖，并连接至中央导弹告警处理器(MSP)，采用接口速率为100MBit/s以太网与飞机自卫系统进行通信。该系统是世界上第一种应用单片多色红外同时探测技术的被动式导弹告警系统，采用先进的红外超点阵探测器技术，这一技术由德国海尔布隆的AIM红外模块股份有限公司成功研制。能够针对包括便携式导弹和空空导弹在内的多种类型的导弹进行探测、追踪并为飞机提供告警信息，具有反应时间短、虚警率低，能够与其它对抗系统、诱饵发射系统以及定向红外对抗系统(DIRCM-CL)进行配合使用，已经用于德国A400M军用运输机上如图3所示。

图3　MIRAS多色红外导弹告警系统作战效果

2.2红外定向干扰设备

随着光电传感器性能的不断改进，武器系统抗干扰能力也在不断提高，特别是红外导弹采用先进技术，提高抗干扰能力，降低了现有红外对抗方法的对抗效果。红外导引头对目标信号的提取方式由点源调制盘旋转扫描、圆锥扫描，发展到光机扫描成像和凝视成像等多种。现有的各种对抗措施只能针对几种导弹，特别是难以用传统的方法干扰第三、四代红外导弹，而红外定向干扰设备可以对抗所有类型的对空红外制导导弹。

美国的LAIRCM系统是红外定向干扰典型代表，是诺斯罗普·格鲁曼公司研制的AN/AAQ-24(V)“复仇女神”定向红外对抗系统的最新改进型，每架飞机需携带转塔发射机的数量由飞机的大小及其所发出的红外辐射强度来确定[2]。2001年9月28日，诺斯罗普·格鲁曼公司赢得研制LAIRCM系统的合同。2002年1月18日，波音公司赢得把LAIRCM系统综合到C-17飞机上的合同。Fibertak公司负责提供激光器。诺斯罗普·格鲁曼公司将对2002年6月7日签订的原始合同中的研制内容做些更改，以便把LAIRCM系统安装到C-130上。2004财年将签订合同，把LAIRCM系统安装到KC-135上。此外，美国空军的KC-10、C-5、预警机、JSTARS，海军的P-3C等大型作战飞机也相继提出了装备需求[7]。

LAIRCM系统可对来袭导弹发出告警，每架飞机需携带转塔发射机的数量由飞机的大小及其所发出的红外辐射强度来确定。例如，C-17运输机携带三个转塔发射机，而比它小一些的C-130则携带两个转塔发射机。LAIRCM利用“蝰蛇”激光器作为定向能源来攻击红外制导导弹。这种多波段“蝰蛇”激光器安装在一个小型指示器/跟踪仪转台上，能够发出无色的、对人眼安全的激光。“蝰蛇”激光器与AAQ-24(V)相兼容，由诺斯罗普·格鲁曼/Fibertek研制。1999年8月，在“黑鹰”直升机上对“蝰蛇”激光器进行了飞行测试[6]。测试中，采用未被压制的发动机发出红外辐射源信号。在进行的52次测试中，“蝰蛇”激光器全部成功地破坏了模拟IR导弹的光学锁定。

C-17、C-130运输机，民用飞机加装红外定向干扰系统如图4所示。

图4　C-17运输机装载的定向红外干扰系统

除美国外，欧洲也在大力开展红外定向干扰装备的研究工作。欧洲A400M军用运输机计划装备是由德国EADS公司、DBD公司和法国泰利斯公司联合研制的可以对抗高性能导弹导引头的机载激光自卫系统(FLASH)。该自卫对抗系统是一种能够对抗热寻的导弹的有源闭环定向红外对抗系统(DIRCM)，可用于各种大型宽体飞机对抗来袭的地对空、空对空等红外制导导弹的攻击。2014年11月17日，在德国柏林航空展上德国迪尔防务公司与以色列埃尔比特公司签订了一项独家合作协议，为德国空客A400M军用运输机配备埃尔比特公司的自卫系统。迪尔公司要将三套埃尔比特系统公司的J-MUSIC系统整合成一套多转塔定向红外对抗系统(DIRCM-CL)，以确保对飞机的360°无死角防护。J-MUSIC系统是一种用于保护大型飞机(重型运输机、加油机、贵宾喷气式飞机等)的定向红外对抗系统。该系统采用了与C-MUSIC系统相同的定向红外对抗器，如图5所示。J-MUSIC可采用单转塔或双转塔配置，能够很方便地集成到任何类型的飞机上，巴西航空工业公司(Embraer)为巴西空军开发的KC-390飞机项目已经选中了这一系统。

欧洲A400M军用运输机的DIRCM-CL红外定向干扰系统如图5所示。

图5　A400M运输机DIRCM-CL红外定向干扰系统

2.3箔条/红外诱饵投放设备

箔条/红外诱饵投放设备作为基本防护手段，在大型军用运输机上普遍装备，主要代表装备为ALE-47(V) CMDS(Airborne Advanced Countermeasure Dispenser System)，如图6，该系统是由BAE系统公司研发用于取代美国海军AN/ALE-39干扰系统和美国空军的AN/ALE-40干扰系统，它能够通过告警系统或驾驶员发射箔条、红外干扰弹或启动雷达干扰机，以干扰敌方雷达系统，该系统可发射60个包括箔条、红外弹和雷达假目标在内的一次性假目标。主要安装在C-5、C-17、C-130、C-141、E-8C、F-16C/D、F-14、F/A-18C/D、F/A-18E/F、P-3、SH-60、VH-3D、VH-60N、HH-60G/H、MV-22、MH-47D和MG-60L/K等各种平台上。

图6　ALE-47箔条/红外诱饵投放设备

另外俄罗斯IL-76军用运输机采用的APP-50型机载干扰设备，该设备可以发射PPR-50型箔条弹和PPI-50型红外干扰弹，PPR-50型箔条弹可在1s～3s和5s～10s时间内，在飞机后半球形成50m2和100m2的偶极子反射云层，对敌空情雷达和机载雷达实施无源干扰。

大型军用运输机与战斗机在箔条/红外诱饵干扰弹的使用上有所不同，由于大型军用运输机的RCS和红外辐射强度都要比战斗机大得多，每次实施有效对抗所使用的箔条/红外诱饵的数量比较大，因此在大型军用运输机往往需要配置更多的箔条/红外诱饵干扰资源。图7是国外大型军用运输机投放红外干扰弹的照片。

图7　大型军用运输机投放红外干扰弹

2.4新型红外诱饵

传统的MTV红外诱饵弹，可以有效地干扰第一代红外制导导弹，但对第二、三代红外制导导弹和红外成像制导导弹的干扰效果就明显下降和没有干扰效果，原因在于二、三代先进红外寻的器具有了一定的抗干扰能力，其中最主要的技术有运动特性鉴别和红外辐射突变的鉴别，可以区分传统红外诱饵和目标，其区分依据主要有：

1) 频谱差异

目标一般包含多个不同强度的红外辐射，如喷气式作战飞机的红外辐射主要来自于发动机尾焰、尾喷管和蒙皮生热等，而传统红外诱饵弹是以单一的温度燃烧。对此，采用双波段红外传感器或红外/紫外传感器的寻的器可以予以辨别。

2) 信号的时域变化

第一代红外诱饵弹具有上升时间指标要求。其时间范围是一定的，当诱饵弹发射时，红外导引头可在视场内检测出红外信号强度迅速增强，从而根据该时间特性辨别真假目标。

3) 运动特性

第一代红外诱饵弹具有较快的气动减速，并会在重力作用下缓慢下降，而真正的目标则继续水平直线飞行或进行规避机动，红外诱饵的运动与载机的运动特性差异很大，红外诱饵与载机迅速分离，红外制导导弹利用两者运动特性的差异对真假目标进行鉴别。

4) 热图像特性

国外从20世纪90年代就已经开始新型红外诱饵方面的技术研究，1997年，美国提出“先进战略与战术一次性干扰器材”(ASTE)计划，目的是为战术飞机研制可对抗先进红外导弹的新型红外诱饵弹。该计划由美国空军管理，研制工作主要由英国马可尼宇航公司和合金表面公司承担，其中前者负责研制MJU-47B和MJU-48B红外弹，后者研制MJU-50B和MJU-51B红外弹[8]。MJU-48B红外弹采用两种材料产生红外辐射，除了传统的MAGTEF(镁与特氟隆的混合物)材料外，还使用了合金表面公司发明的所谓自燃材料。这种自燃材料通过氧化而不是通过燃烧产生红外辐射。

C-17运输机的装载的红外干扰弹为kilgore公司研制的MJU-53/B IR Decoy Flare以及alloy surface公司研制的MJU-50/B，另外MJU-10/B除装备于C-5运输机，也装备于C-17运输机[9]。

MJU-50B是为运输机、战斗机和直升机应用而研制的。它采用自燃材料，在发射甚至点火前完全密封，当氧化金属薄片从弹壳中弹出后与空气接触就迅速氧化并辐射热量。在持续时间上，MJU-50B与标准燃烧式诱饵弹相差无几，但它辐射能量时不产生可见光。2000年初，美国空军按照ASTE计划与合金表面公司签订了一份价值460万美元的合同，要求生产和交付73000枚MJU-50B红外弹，计划装备A-10、C-130、F-16飞机及若干直升机。

图8是国外运输机投放新型红外诱饵的照片。

图8　CC-130飞机发射两枚自燃型红外诱饵

俄罗斯IL-76运输机采用PPI-50型红外干扰弹，如图9所示，可在0.3s～0.5s的时间内，喷射烟火燃烧剂，其烟火燃烧剂可以燃烧6s～10s，在机身两侧形成约0.7m的火焰，该型红外干扰弹对付从后半球攻击的带红外导引头的导弹最为有效。

图9　PPI-50型红外干扰弹

2.5红外干扰机

为了增强大型军用运输机对抗红外制导导弹的能力，美国的运输机上普遍安装使用红外有源干扰机，红外有源干扰机的主要优点是可长时间工作，可实施全向干扰，且不需要告警设备引导使用，可有效对抗第一、二代红外制导导弹。随着，红外制导系统和目标识别算法的发展和进步，包括第三、第四代红外制导导弹在内的先进红外制导导弹大量装备，具备很强的抗干扰能力，针对传统点源红外制导导弹研发的红外干扰机已经无法对抗该类导弹。因此，近些年国内外均在广泛研发能够有效对抗各种类型的红外制导导弹的定向红外对抗系统。

红外有源干扰机的主要代表装备为英国BAE系统公司北美分公司的AN/ALQ-157，图10是国外运输机装备的红外有源干扰机。

图10　国外运输机装备的红外有源干扰机

2.6雷达告警设备

雷达告警设备用于截获、分析、识别雷达信号、判断威胁程度并实时告警的雷达对抗侦查设备。典型的机载雷达告警设备主要由天线、接收机、信号处理器、控制装置、显示装置和告警装置等部分组成，能够监视敌方炮瞄雷达、地空导弹制导雷达、空空导弹制导雷达、机载截击雷达等对载机的照射，能对雷达从搜索到跟踪状态的转换及导弹发射状态做出实时反映。

美国典型的运输机载雷达告警系统为AN/ALR-56M雷达告警接收机，该系统包括四个定向接收机，一个超外差接收机，一个C/D波段(0.5GHz～2GHz)的接收机和电源单元，两个驾驶舱控制面板和一个方位指示器，一个分析处理器及一个前后相连的天线阵列，用于对地面和空中对飞机有威胁的武器系统进行选搜索、跟踪、分析、鉴别，并提供有效的威胁报警。能够为AN/ALE-47(V)提供输入信号，以触发飞机自我保护用的箔条或红外弹并进行选择和投放。

2006年，美国空军授予MTC技术公司一份价值400多万美元的C-130J飞机项目订单，要求改装C-130J飞机上的雷达告警接收机AN/ALR-56M，由合作伙伴BAE系统公司提供技术支持。该系统能够探测大范围内正在接近的雷达信号，并可自动进行敌我识别，当探测到威胁飞机时，能够为飞行员提供告信息。目前，该系统已经应用于C-17、C-130J、F-16、B-1B飞机上。

为应对现代战场上大量复杂的雷达系统威胁，A400M采用EADS公司和Indra公司共同研制的ALR-400雷达告警接收机，如图11所示，该系统能够处理复杂的雷达信号波形，如高脉冲密度的频率捷变脉冲多普勒雷达信号和附近强发射天线发出的微弱的不连续探测信号，同时具有低纬度短距接收能力和高维度远距接收能力[10]。

IL-76采用的雷达告警接收机为SP10 SIRENA-3M(S3M)，用于雷达站对飞机的侦测和来自于任何方向的火控雷达照射告警，并能够定制和控制箔条干扰弹的发射，能够为机组人员提供灯光警报和声音警报，除安装在IL-76飞机上，还可用于AN-26，MIG-21，MIG-23，MI-8等机种上，采用混合微电路的模块化设计方法。

3　大型军用运输机电子对抗系统的发展趋势

随着军事技术的发展，大型军用运输机亟待加快自身电子对抗系统的完善和技术更新进程，以应对更加先进的雷达和红外导弹的威胁，结合国内外军用运输机电子对抗系统发展的现状，军用运输机电子对抗系统发展趋势主要包括以下几个方面：

1) 发展一体化综合电子对抗系统

把包括雷达告警、导弹攻击告警、ESM和ECM(含光电和无源对抗)等子系统以及主处理器和内部通信系统在内的多种电子对抗设备和电子对抗手段有机的结合成一个综合性的电子对抗系统，干扰性能覆盖微波、毫米波、红外、激光等频谱范围，形成强大的电子自防护力量，同时具备实时威胁和导弹攻击告警，并自动选择对抗手段，做出最佳响应的能力。

2) 发展平台外使用的一次性有源雷达诱饵

在未来面对的隐身作战环境中，为避免暴露平台本身，除了尽可能利用小功率的雷达干扰机外，可利用平台外一次性有源雷达诱饵对来袭导弹进行干扰，无需使用雷达干扰机对导弹攻击的全过程实施干扰，提高效费比。

3) 发展远距离、高精度、低虚警导弹告警系统

为了积极有效配合电子对抗系统对来袭导弹威胁的有效干扰，机载导弹告警系统应具备对来袭导弹提供远距离、高精度告警定位能力。远距离的告警能力能够为大型军用运输机电子对抗系统对抗来袭导弹提供足够的反应时间，告警系统提供的高精度告警参数可用于引导干扰机对来袭导弹实施干扰，同时还可通过主处理器的优化算法为CMDS系统自动布放红外/箔条诱饵弹提供最优的干扰措施。

4) 发展高效红外光电对抗装备

通过对大型军用运输机的自身雷达、红外特性以及面临的威胁对象分析，红外制导导弹尤其是便携式红外制导导弹仍然是军用运输机的主要威胁。应大力发展包括红外定向干扰设备、新型红外干扰机和红外干扰弹在内的高效红外光电对抗装备以对抗红外制导导弹。

5) 发展新型电子战武器

从导弹威胁出发，在先进导弹制导攻击、通信原理的研究基础之上，进行技术和体制创新，研发新型电子战武器，增强军用运输机的电子防护和进攻能力。

4　结语

综上所述，国外已经发展和装备了门类多样、综合性强、集成化高、技术先进的电子对抗系统，大大提高了大型军用运输机的整体作战性能，我国在发展大型军用运输机配套电子对抗系统装备时，应在充分了解国外相关技术的基础上，结合国内相关技术现状进行合理的论证，以实现大型军用运输机电子对抗系统的通用性、可靠性和先进性。

参 考 文 献

[1] 李广义.国外大型军用运输机发展现状与趋势[J].航空制造技术，2005(9)：36-43.

[2] 范丽京.定向红外对抗系统概述[J].航空兵器，2004(1)：16-18.

[3] 蒋耀庭，孙晓杰.美国导弹告警技术的发展[J].飞航导弹，2004(1)：27-30.

[4] 何大龙，汤新，王晓飞.典型作战剖面下的紫外告警对抗有效性分析[J].光电技术应用，2005，20(3)：4-6.

[5] 陈宁，李元龙.A400M：面向未来的大型运输机[J].国防科技工业，2010(4)：58-61.

[6] 方有培，汪立萍，吕鑫.精确对抗技术的现状及发展[J].航天电子对抗，2010，2(26)：9-12.

[7] 徐大伟，刘铭.国外红外对抗技术的发展[J].舰船电子工程，2012，32(9)：17-19.

[8] 康大勇，高俊光，胡琥香，等.红外双色复合制导对抗技术[J].光电技术应用，2009，24(5)：14-16.

[9] 李宝宁，谢吉鹏，李朝荣.美国面源型红外诱饵弹的发展分析[J].船舶电子工程，2009(7)：33-39.

[10] 周帆，陈兴凯，韩壮志，等.机载雷达告警接收机的现状及技术发展趋势[J].飞航导弹，2014(2)：41-46.

*收稿日期：2015年10月4日,修回日期：2015年11月9日

作者简介：于鹏，男，高级工程师，研究方向：光电对抗。

中图分类号TN97

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.04.001

Present Situation and Development of Electronic Countermeasure System for Large Military Transport Aircraft

YU PengZHANG DedongGUO KaiZHAO Feiyu

(Academy of Opto-Electronics，China Electronics Technology Group Corporation， Tianjin300000)

AbstractWith the role status of the large military transport planes upgrading in the war， the electronic warfare system， which is equipped with the electronic warfare system， is paid more and more attention. Based on the research hotspot and the developing trend of the electronic warfare equipment for the large military transport are summarized in the present research. The research results are helpful for the comprehensive understanding and mastering the electronic warfare equipment of the large military transport.

Key Wordslarge military transport， electronic countermeasure， development trend， infrared jamming， alarm