国外机载面源红外诱饵技术发展分析

王　鹏，黄　烽，王　刚，万　纯，李　超

(中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007)



·工程应用·

国外机载面源红外诱饵技术发展分析

王鹏，黄烽，王刚，万纯，李超

(中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007)

机载红外面源诱饵弹在现代空战中具有重要作用。简要分析了机载面源红外诱饵弹对红外成像制导导弹的干扰机理、作用特点以及主要技术指标要求。介绍了几种型号的国外先进机载红外面源诱饵弹，包括其载荷、尺寸、使用平台等，对机载红外面源红外诱饵弹的技术发展趋势进行了展望。

机载；面源诱饵弹；干扰

0　引言

随着科技的发展，制导技术不断取得突破，新的制导方式层出不穷。其中，红外成像制导作为一种自主式、智能化的精确制导技术，目前已广泛用于多种精确制导弹药中。红外成像导引系统的研究始于20世纪70年代，且至少发展了3代，目前正在向第4代发展，即超大规模凝视焦平面系统[1]。红外制导武器的发展使得军用飞机面临越来越严重的威胁，各国军方也在不断采取措施，增强军用飞机在红外导弹攻击下的生存能力。经过多年发展，机载红外诱饵技术不断取得突破，其中，面源红外诱饵技术得到了广泛的认可和应用。面源红外诱饵弹系统是一种有源式红外干扰器材，通过从载机上施放，产生欺骗式假目标[2]。本文对红外面源诱饵的作用机理进行了分析介绍，列举了目前国外多种型号的面源诱铒弹产品，并讨论了面源诱饵弹的发展趋势。

1　机载面源诱饵弹干扰机理

1.1干扰机理

红外成像制导系统不仅利用目标的辐射强度大小，还利用目标红外辐射分布信息(图像信息)进行跟踪，因此其具有较高的跟踪精度和较强的抗干扰能力。虽然一般的红外成像导引头均有目标识别能力, 但由于各种限制, 识别能力有限, 在目标与干扰物的图像重叠或部分重叠时, 不可能根据图像灰度差辨认出目标和干扰物, 从而摒弃干扰物而只对目标跟踪。机载面源红外干扰作用时产生一定的红外辐射强度，同时破坏载机目标红外图像的空间分布并持续一段时间。因此，对抗红外成像导引头, 面源型红外诱饵具有很好的效果。

面源型红外诱饵在导弹导引头视场中出现后,其真目标和诱饵云共同形成目标信息,导引头视场中形成等效辐射中心,导引头锁定的是等效辐射中心,但由于面源型红外诱饵形成的热图像比被保护目标红外辐射强度大若干倍,因此随着红外诱饵云与目标在空间逐渐分离，导弹逐渐被引向诱饵,最后使真目标逸出导引头视场，达到保护目标的目的[3]。面源型红外诱饵弹在干扰红外成像制导导弹时，还能在空间布设红外辐射场破坏目标红外特征。即将干扰弹通过发射器从可进入导引头视场的方向发射出去，干扰弹装有许多燃烧单元或爆炸后能形成许多燃烧元。

燃烧过程中，在保护目标方向上，可以形成红外光谱特征和空间热红外图像相似于被保护目标的一定大小的红外辐射场，由于与被保护目标同处于来袭导弹的视场内，且燃烧时间长于来袭导弹的制导时间，故可达到掩盖或欺骗的目的，使导引头丢失所要跟踪的真实目标。 图 1是面源干扰弹干扰示意图。

图1　面源干扰弹干扰示意图

根据面源型红外诱饵弹使用平台的不同，干扰分为“迷茫”和“扰乱”两种方式[4]。其中“扰乱”式干扰用来保护机动性很强的空中快速目标。当有来袭导弹时，飞机同时投放出多发具有一定辐射强度、运动轨迹和辐射面积的红外干扰弹，这样，就会在红外成制导视场中同时出现多个红外辐射源，在一定距离上与被保护平台交融在一起，形成与被保护目标相似的空间热红外图像，从而对红外成像制导系统起到扰乱作用，达到干扰目的。机载面源红外诱饵弹在投放时既要有一定的初速度，使其点燃不危及载体平台的安全，又不能与载体分离太快，以便与载体同时进入引头视场内，因此其投放时机和方式是影响干扰效果的重要因素[5]。

1)对红外成像制导系统识别能力的干扰。

面源红外干扰源在目标附近产生一定面积的红外辐射，这样干扰源的红外辐射和目标的红外辐射就会融合在一起，目标的红外辐射特征会有大的变化，常用的灰度、面积、长宽比和不变矩特征均有较大差异。只要干扰辐射和目标辐射融合在一起，红外成像制导系统就将无法识别出目标。

2)对红外成像制导系统典型跟踪模式的干扰。

红外成像制导系统通常采用相关跟踪、形心跟踪和特征跟踪模式。投放红外干扰源后，对于相关跟踪，由于干扰辐射破坏了目标红外辐射分布，相关跟踪所用的匹配模板与匹配图像有较大差异，匹配点会发生偏移，从而干扰了相关跟踪，其干扰效果与相关算法、相关区的大小、干扰物与目标间的相对运动速度等参数有关；形心跟踪和特征跟踪模式通常采用波门进行跟踪，投放干扰后，波门内红外辐射分布发生变化，相应的目标形心位置和红外特征也会发生变化，从而无法正确跟踪目标或转入预测跟踪，达到有效干扰的目的。

1.2作用特点

1)光谱特性逼真。面源型红外诱饵材料辐射时能产生与目标相似的光谱辐射分布特征。

2)辐射能量和辐射面积大。在红外成像制导全波段内，面源干扰弹作用时的辐射强度远大于目标，且在空间中分散产生较大的辐射面积。

3)辐射频段宽。面源型干扰的作用波段可覆盖红外辐射的3～5μm和8～14μm的2个主要大窗口。

4)形成速度快，作用时间长。面源干扰弹形成有效辐射强度的时间很短，零点几秒内就能对红外成像制导导弹形成干扰，作用时间长于红外制导时间，可保护目标脱离导引头视场。

1.3主要技术指标

1)光谱特征

面源干扰弹辐射红外光谱要与载机相似，从而与导引头探测器的工作波长匹配。

2)辐射对比度

红外成像导引头通过测量载机与红外干扰的辐射对比度对这两者进行区分。通过减少面源干扰弹与载机之间的红外辐射对比度，可以对被动式红外成像导引头进行有效干扰，使得导引头难以分辨载机与面源干扰弹。

3)作用时间

为了有效实施干扰，面源干扰弹作用时必须与载机同时出现在导引头视场内，并保持足够长时间，以保证载机顺利脱离导引头视场而不被重新捕获。

4)辐射面积

面源诱饵弹作用时，面积要足够大，且与载机图像部分融合，从而导致红外成像制导系统波门扩大，使其质心坐标与真实质心产生较大偏移，或者载机红外辐射分布被严重破坏，制导系统无法识别目标而无法跟踪，或只能预测跟踪。

2　国外机载面源诱饵

2.1机载面源诱饵概况

诱饵技术的核心是诱饵材料的制备。目前机载面源诱饵使用的主要有自燃液体材料和自燃箔片两种。

1)自燃液体材料诱饵

自燃液体红外诱饵(liquid pyrophoric)采用羟基铝作为诱饵材料，一旦暴露在空气中就会产生一种可控的双波段红外信号。这种新型诱饵弹发射后，推动装置将弹体从投放器中推出，弹壳及固定电缆留在发射器内。弹体脱离发射器时，推动摩擦导线点燃气体发生器，打碎隔板，推动活塞，使羟基铝从喷嘴喷出，喷出的材料在气流中瞬间点燃并产生红外辐射。火焰可长达几米，与喷气式飞机羽烟的实际尺寸更接近。具有代表性的产品有加拿大防御公司生产的MJU-5188和MJU-5130B红外诱饵，前者为战斗机研制，后者为运输机研制，均为Φ36mm×158mm，燃烧时间为1.5s。MJU-5130B诱饵如图2所示。

图2　MJU-5130B自燃液体红外诱饵

2)自燃箔片红外诱饵[6]

自燃箔片是由美国合金表面公司(ASC)研发的一种表面多孔合金材料(SMD)，当暴露在空气中后，在1s内温度能达到800℃以上。这种自燃材料通过氧化而不是通过燃烧产生红外辐射。由于合金材料氧化时能够逼真模拟载机的羽烟温度和辐射光谱，可以很好地改善点源MTV诱饵在辐射光谱、辐射强度、空间形状与载机存在的明显差异，有效对抗红外成像制导导弹。

目前国外利用自燃箔片作为载荷的机载面源型诱饵已发展了多种型号，应用于不同的作战平台上[7]。

MJU-49/B利用合金表面公司研制的自燃箔片材料作为载荷，主要用于美国海军保护直升机和喷气机，对抗红外空空导弹。其尺寸为Φ36mm×146mm，质量为0.34kg，过载4.2g，投放平台为ALE-39及Ф36适用型。如图3所示。

图3　MJU-49/B诱饵弹

MJU-50/B是美国空军先进战略战术消耗物(ASTE)计划中的一种，如图4所示。由合金表面公司研制，用于对抗先进的地空、空空红外制导导弹。MJU-50/B可以保护低信号特征的战斗机、运输机和直升机，且在白天或夜晚条件下肉眼不可视。其尺寸为25mm×25mm×203mm，质量为0.275kg，过载4.2g，可在ALE-4X等投放器使用。

图4　MJU-50/B诱饵弹

MJU-52/B(BOL-IR)由瑞典萨伯公司和合金表面公司联合研制，装备于F-15、F-18等多款战斗机型。约60片发火片密封于58mm×53mm×4.9mm大小的磁盘状盒子里，如图 5所示，每盒约54g，过载4.2g，由BOL投放系统释放，一个投放系统最多可装填160盒。进入作战区域时，提前释放，通过间隔式投放形成持续的干扰作用。最初，美国海军担心氧化材料仅由一层薄且易碎的塑料包敷，有可能发生安全问题，比如该弹一旦不慎落在飞机燃料舱上可能会点燃飞机燃油，导致损坏飞机或造成人员伤亡。不过这些担心已被证明是多余的，该红外诱饵弹的燃烧温度远低于飞机燃油的起燃温度。至今，已向美国海军交付了约4000枚这种新型红外诱饵弹，其测试和评估结果得到了普遍肯定。

图5　MJU-52/B投放包

“彗星”-COMET是美国雷声公司和合金表面公司联合为攻击机、大型运输机等研制的先进红外对抗装备，如图6所示。吊舱内装填有自燃箔片，为了加强其欺骗能力，在威胁武器发射之前的截获阶段COMET就开始实施诱骗。为A-10、 C-130和指定的战术空军作战飞机研制的COMET旨在提供具有先发制人特点、持续时间长的投放能力，因此无需导弹告警器。它能施放一种特殊材料，施放时间可长达30min。

图6　COMET吊舱

表1列举了一些其他使用SMD的面源诱饵弹型号的情况。

表1　一些其他SMD面源诱饵弹型号情况

2.2机载面源诱饵发展趋势

为了有效对抗先进的红外导弹，要求红外诱饵弹能更逼真地模拟目标[8]。通过对红外诱饵发展现状的分析，其技术发展势可归纳如下。

1)采用新材料

通过改进诱饵材料或开发新材料，使诱饵弹频谱特性更加接近载机。利用复合燃烧剂实现两个或以上燃烧温度，这种冷热式诱饵弹能更加有效地干扰红外制导导弹。如英国的防栅系统盾牌反导系统可覆盖3 ～ 5μm 和 8～14μm 两个波段，模拟目标轮廓图像，从而有效干扰红外成像制导导弹。德国研制了一种在箔条上涂覆燃烧剂的诱饵材料，通过在空中引爆产生闪烁热云，对红外成像导弹实施诱骗。

2)覆盖宽频谱

随着制导系统的发展，要求面源型红外诱饵的覆盖波段越来越宽。由近红外区的 1～3μm、中红外区的3～5μm 向远红外区的8～14μm发展,从而实现全波段覆盖。可同时采用两种或以上类型的面源诱饵材料进行作用，以达到更好的效果。例如，英国“鸡尾”多光谱诱饵，复合了可见光、SMD和气动多光谱三种诱饵材料。该复合诱饵作用时产生大面积热源对红外成像制导导弹进行干扰。

3)控制燃烧过程

控制红外诱饵弹的点燃和初始燃烧过程以干扰红外寻的器对上升时间的判断。红外干扰波段必须与被干扰导弹的工作波段一致或接近，红外诱饵弹的辐射能量必须大于被保护目标(军用飞机、舰船装甲车辆)的红外辐射能量。必须保证把红外诱饵弹投射到寻的器跟踪视场内，而且在视场内持续燃烧的时间必须大于被保护目标离开导引头视场所需要的时间。

4)一体化

为了达到综合一体化的对抗效果，将面源红外诱饵与其他对抗手段如射频无源诱饵等相结合，构成复合对抗系统。

3　结束语

综上所述，机载面源诱饵弹能够有效对抗红外成像制导导弹，国外发展了多种型号的面源红外诱饵弹应用于不同的机载平台。为了更加逼真地模拟目标特性，红外诱饵技术的发展及战术使用将由单一体制向多种体制复合方向发展。同时，随着宽频谱、新材料、复合光电对抗技术的进步,面源型红外诱饵弹也将更趋完善，但其研制工作也将变得更加复杂。■

[1]田振华.红外制导空空导弹先进技术综述[J].航空兵器，2003(5)：11-16.

[2]吴涛,陈磊.成像式红外诱饵弹技术的发展[J].舰船电子工程，2010,30(5):31-34.

[3]张宏宇,林涛，等.面源红外干扰弹对红外成像制导系统干扰研究[J].光电技术应用，2008，23(3)：25-28.

[4]吕相银，黄超超，等.面源新红外诱饵对红外成像制导干扰的评析[J].电子技术对抗，2004，19(5)：41-45.

[5]陈宁，万纯，等.红外面源诱饵干扰有效性分析[J].航天电子对抗，2012，28(6)：38-41.

[6]陈苹苹.先进的红外干扰技术——特种材料诱饵[J].航天电子对抗，2001(6)：32-33.

[7]淦元柳，王晓飞,等.国外面源型红外诱饵技术的装备与发展[J].舰船电子工程，2009，29(9)：24-27.

[8]李宝宁，谢吉鹏,等.美国面源型红外诱饵弹的发展分析[J]. 舰船电子工程，2009，29(7)：33-35.

Technology development of foreign airborne surface-type infrared decoy

Wang Peng, Huang Feng, Wang Gang, Wan Chun, Li Chao

(No.8511 Research Institute of CASIC, Nanjing 210007, Jiangsu, China)

Airborne surface-type infrared decoy plays an important role in the modern air combat. Its interference mechanism to infrared imaging guided missile, function characteristic and main technical index requirements are analyzed. Several types of foreign advanced airborne surface-type infrared decoys are introduced, including load, size, platform, etc. And the trend of its technology development is prospected.

airborne; surface-type decoy; interference

2015-06-30；2016-03-02修回。

王鹏(1989-)，男，工程师，硕士，主要研究方向为光电对抗。

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