先进的机载红外诱饵对抗技术措施发展研究

陈 宁，王 刚，王 鹏，陈元泰，刘玥晗

(中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007)

·工程应用·

先进的机载红外诱饵对抗技术措施发展研究

陈 宁，王 刚，王 鹏，陈元泰，刘玥晗

(中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007)

介绍当前机载红外诱饵的技术原理和性能特征，针对先进红外制导武器常用的抗干扰技术，分析了现有红外诱饵存在的不足和局限性，在此基础上系统分析了国外正在发展的多种先进的机载红外诱饵对抗技术措施，为未来机载红外对抗发展研究提供参考。

机载自卫；红外诱饵；发展

0 引言

据统计，1973-2001年有49%的飞机损失来自红外导弹，其中1984-2001年90%的飞机损失来自红外导弹。针对飞机面临的红外导弹威胁，世界各军事强国竞相发展各种机载红外诱饵措施。最初的机载红外诱饵大都是点源高能红外诱饵，对单波段的红外点源导弹具有良好的干扰效果，已大量装备。随着红外制导技术的发展，飞机面临的红外威胁程度加剧，红外导弹已具有识别真假目标的本领，传统点源红外诱饵的干扰效能急剧下降，基于此，各军事强国开展了新一代机载红外诱饵的研究，发展了多样化的红外诱饵。按投放后所形成干扰源空间特性的不同分为点源、面源、多点源、点源面源复合等；按投放后所形成干扰源光谱分布特性的不同分为光谱平衡型和非光谱平衡型；按投放后所形成干扰源运动特征的不同分为伴飞式和非伴飞式；按诱饵投放方式的不同分为火工投放式和机电投放式。国外通过多样化手段的组合使用，可针对不同体制和工作模式的来袭红外制导导弹进行有效干扰，大大提高了载机的战场自卫生存能力。

1 当前机载红外诱饵技术简介

当前的机载红外诱饵主要包括采用MTV型烟火材料的点源红外诱饵和采用固体或液体自燃材料的面源红外诱饵，2类诱饵的技术简介如下。

1)点源红外诱饵

点源红外诱饵采用MTV(镁、特氟龙、维通)型烟火材料作为干扰载荷，燃烧温度2000～3000K，释放强烈的红外辐射，对导引头形成质心干扰；根据载机安装的投放装置不同，诱饵形状和尺寸各异，大量用于各种飞机平台。该类型诱饵对大多数红外导弹仍然有效，尤其是对第一代红外导弹具有100%的干扰成功率。针对不同的红外导弹导引头，为了获得最佳的干扰效能，诱饵需要按照一定的时间顺序进行投放(即采取投弹策略)。由于载机自身红外特性以及面临的威胁不同(包括导引头体制、威胁方位、威胁距离等)，因此不同的载机以及同一载机面临的威胁不同时，其投弹策略也不同。确定投弹策略的最佳依据是通过实弹打靶测试不同策略时的干扰效果，从而最终确定最佳的投弹策略。由于实弹打靶代价高，因此主要是通过内场仿真与外场实弹打靶相结合的方式来确定最佳投弹策略。一般情况下，一型飞机会设置多种投弹策略，针对不同的威胁自动选择最佳的投弹策略。

典型的点源红外诱饵及其使用场景如图1所示。

2)面源红外诱饵

面源红外诱饵的干扰载荷包括固体材料和液体材料两类，其中固体材料包括自燃式箔片材料和点燃式箔片材料，自燃式箔片材料是一种表面多孔合金材料，在空气中暴露时可在1s内温度达到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。由于合金材料燃烧时能够逼真模拟载机发动机的羽流温度和辐射光谱特征，可以很好地改善传统点源红外诱饵在辐射光谱、辐射强度、空间形状与载机存在的明显差异，因此能够有效对抗红外成像制导导弹。根据载机安装的投放装置不同，诱饵形状和尺寸各异，型号多达十余种，主要为MJU系列，广泛用于战斗机、运输机、直升机、轰炸机等平台。该类材料主要优点是它本身是隐蔽的，即作用时不是一个火球，在夜晚仅仅呈现出微弱的玫瑰红亮光，白天对肉眼不可见。因此对导弹操作手来说，他无法判断导弹发射后是跟踪红外材料还是跟踪飞机，容易造成误判。由于该类材料的红外输出能量较低，因此它通常采用先发制人式(被来袭导弹锁定前)的干扰模式，对于一些低特征或采用红外抑制措施的载机平台如直升机、运输机、隐身战斗机、隐身轰炸机等，也采用反应式(被来袭导弹锁定后)的干扰模式。典型的采用自燃式箔片材料的面源红外诱饵及其使用场景如图2所示。

采用点燃式箔片材料的面源红外诱饵，它是采用与传统点源红外诱饵干扰载荷类似的MTV型烟火材料涂覆在箔片上，再在其上覆上一层点火药，通过诱饵发射时形成的火焰预先在弹筒内将箔片引燃，出筒后受气流作用分散形成大面积红外云团，其燃烧温度为2000～3000K，与载机辐射光谱差异明显，难以有效对抗双色或多色光学导引头。采用液体材料的面源红外诱饵，其主要载荷是羟基铝，该材料从弹筒喷出后，在空气中瞬间点燃并产生双波段红外辐射，火焰长达几米，与喷气式飞机羽烟的实际尺寸接近。代表性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Φ36 mm×158mm，燃烧时间为1.5s。

2 先进的红外导弹抗干扰技术分析

导弹制造商通常采用多种方法和技术措施来消除诱饵的影响，这些已经足够对抗诱铒。为了抑制诱饵的干扰作用，导弹采用了数字化和多样化(从制冷导引头到非常复杂的电路)的抗干扰措施，主要包括上升速率触发、轨迹感知、光谱辨别等。

2.1 上升速率触发

新一代导弹可通过上升速率触发器来识别诱饵。在识别阶段，能量快速上升正常必须保持诱饵在导弹视场内。导弹将感觉到的快速上升速率的诱饵能量与其可接受的能量上升速率(是可预期的，与发动机动力调整带来的变化有关)进行比较，如果其超过了可接受的能量上升速率，那么导弹将启用抗干扰措施，典型措施是闭上“眼睛”进入记忆跟踪状态，当退出跟踪记忆状态时，诱饵已经在导引头视场之外，但飞机仍然停留在导引头视场中。典型的载机能量特征、诱饵能量特征比较示意图如图3所示。诱饵的能量上升速率明显大于载机动力调整时预期的能量上升速率，因而容易被导弹滤除掉。

2.2 轨迹感知

新一代导弹可通过轨迹感知来识别诱饵。主要通过在导引头视场部分设置衰减滤波器进行轨迹判断，即当目标处于导引头视场中心时，诱饵的位置通常在目标的后下方；或者通过感觉诱饵在速度项上存在向后的矢量来进行轨迹判断。出于安全考虑，要保证诱饵与载机的安全分离，诱饵从载机发射后通常会向后和向下运动，这一实际现象被用于导弹的抗干扰识别。诱饵在重力作用下逐渐向下分离，并且由于缺乏一定的质量和速度而向后运动。在导弹的导引头视场内设置一个拒绝象限区域，降低对该区域内目标红外辐射源的可接受性，因而可将潜在的诱饵滤除；也可通过关注诱饵与载机在不同方位的分离速度将诱饵滤除。典型的导弹轨迹感知抗干扰原理示意图如图4所示。诱饵处于被导引头拒绝的区域，因而容易被导弹识别出来而加以滤除。

2.3 光谱鉴别

新一代导弹可通过探测目标在整个波段范围内的能量水平是否相似来识别诱饵。双色导引头能够通过同时比较2个不同红外波段的能量水平，对诱饵和飞机发动机羽流进行光谱鉴别。典型的MTV基诱饵燃烧温度在2000℃，而飞机发动机尾喷温度在600～800℃范围。导引头比较这2个波段的能量，并且观察在这2个测量波段内的能量相似水平。如果不能匹配某一标准，那么诱饵将作为非目标而滤除。典型的飞机发动机尾喷温度与诱饵温度比较示意图如图5所示。诱饵的燃烧温度与载机发动机尾喷温度差异较大，二者所对应的红外辐射峰值波长不同，如果采用中短波双色或中中波双色探测器进行探测，则2个波段的能量差异非常大，因此容易被导弹识别出来而加以滤除。

图5 典型飞机发动机尾喷温度与诱饵温度比较示意图

3 发展中的先进机载红外对抗技术

正在发展以及未来将要发展的机载红外对抗技术措施主要包括燃烧曲线修形、空气动力学诱饵、多光谱诱饵、自燃式诱饵、多点源诱饵、推进式诱饵、智能投放器，这些技术措施能够显著提升诱饵对抗导弹的成功概率。

3.1 诱饵燃烧曲线修形

通过燃烧曲线可控制诱饵燃烧过程的能量，不同燃速诱饵药剂的燃烧曲线图如图6所示。可以看出，尽管燃烧曲线不同，但诱饵产生的整个能量(曲线下方)是相同的。速燃药剂曲线表示快速起燃有一个短燃烧过程，针对快速喷气式飞机，由于载机速度的原因，诱饵与载机快速分离，因此，要求诱饵在飞出导弹视场前要尽可能快地达到特定的能量水平。另外2条曲线表示改变后的情况，从诱饵制造商的角度，为了制造一个非常有效的诱饵，需要知道峰值能量、上生时间、持续时间等具体需求。

3.2 空气动力学诱饵

空气动力学诱饵设计用于对抗具有轨迹敏感特征或分离速度触发能力的导弹。诱饵沿载机向前发射，通过空气动力学鼻锥确保发射后与载机相对较慢地分离，因此该类诱饵能够抑制导弹追寻相对飞机具有向后分离速度的目标的抗干扰措施。一般情况下，该类型诱饵的干扰效果随载机速度的增加而降低，因此其适用对象仅为直升机或低速运输机。而且，在快速喷气式飞机上前向安装发射器将造成各种各样的问题，其中极为重要的是诱饵发射后伴随的快速气流进入发射器空弹仓会形成强烈的振动效应。

典型的空气动力学诱饵及其发射场景如图7所示。

3.3 多光谱诱饵

多光谱诱饵设计用于对抗双色导弹，其主要方法是应用一种比传统MTV诱饵较冷的燃烧材料作为载荷材料。典型的MTV诱饵和飞机的辐射强度-波长曲线图如图8所示。从中可以看出，MTV诱饵的主要辐射能量集中在低红外波段，这是由于其燃烧温度约为2000℃，而飞机发动机的燃烧温度约为700℃，主要辐射能量集中在高红外波段。导弹通过同时测量高、低2个波段的辐射能量并与标准的辐射能量进行比较，可进行真假目标识别。为了对抗该类型导弹，诱饵需要在高红外波段比低红外波段具有更高的能量，因而必须应用较冷的燃烧材料。

3.4 消耗式面源诱饵(CAD)

消耗式面源诱饵(CAD)主要设计用于商用或特殊用途的飞机，其诱饵材料除具有与其他自燃材料类似的隐蔽性能外，还具有一旦燃烧即完全消耗尽的特点。国外简称为CIV-IR。

3.5 多弹丸诱饵

多弹丸诱饵的功能主要是在发射后可形成多个干扰源。针对不同类型的诱饵，多弹丸诱饵可采用不同的装载形式。图9(a)展示了一种将2种不同类型的诱饵装载成一个模块化干扰物组件，该组件可快速地安装在具有数字化控制功能的投放器中，不同数量和类型的诱饵装载在一起用以对抗不同的威胁。图9(b)展示了类似的思想，它是通过将2个诱饵载荷安装在单个诱饵筒中来实现多弹丸功能，可采用任何类型的诱饵(如MTV型和光谱型、光谱型和空气动力学型)进行结合。

3.6 推进式诱饵

推进式诱饵是一种自带动力发射后可自主向前飞行的诱饵。由于空气动力学诱饵主要用于直升机和低速飞机，对于快速喷气式飞机，推进式诱饵需要获得更大的前向速度。如K7推进式诱饵(如图10(a)所示)，通过安装在标准的2″×1″诱饵壳体内与现有投放系统匹配。一旦发射后，其尾翼展开，诱饵自投放点向前推进足够的时间来诱导来袭导弹。推进式诱饵在F-16飞机上发射时的红外热像图如图10(b)所示。

3.7 智能投放器

智能投放器具备诱饵种类识别及工作过程监视记录的能力。随着更多种类的诱饵的出现，为了对抗所有不同的威胁需携带“鸡尾酒”式诱饵(多种诱饵搭配使用)，因此要求投放器要变得智能化。当前投放器不能识别哪种诱饵安装在哪一个位置，因此，为了能够按照正确的程序投放“鸡尾酒”式诱饵，诱饵必须以正确的点火顺序装填在投放器中。为了防止错误的装载模式，未来投放器必须能够识别所装载的诱饵的种类。作为诱饵制造商，在诱饵中置入一个电子芯片，以便能与改进后的投放器互相通信并提供诱饵的类型、没有飞行的时间、生产日期、剩余寿命等数据，这对勤务维护处理是非常有帮助的。不同种类的诱饵在投放器中的典型装载状态如图11所示。

4 结束语

随着多种抗干扰措施的应用，未来红外制导武器将越来越智能化，当前的MTV诱饵已不能对抗所有的威胁，发展先进的机载红外诱饵对抗措施十分必要。针对不同的威胁场景需要采用“鸡尾酒”式诱饵应对，为了适应不同类型的诱饵投放需求，投放器必须向智能化方向发展，这样才能按照正确的顺序将不同种类的诱饵投放出去以实施对抗，即使在某个特定的诱饵投放失败时，也能准确地继续执行投放指令。红外制导武器威胁与红外对抗措施这一对“猫和老鼠”的游戏将持续向前发展。■

[1] Scobie KC. Defeating the threat[R]. Salisbury England：Chemring Group PLC, 2007.

[2] Scobie KC. US Countermeasures[R]. Salisbury England：Chemring Group PLC, 2007.

[3] Goddard P. Advanced infrared countermeasures solutions[R].Adelaide, Australia：Chemring Countermeasures Ltd, 2008.

[4] Darling S.UK countermeasures[R].Adelaide, Australia：Chemring Countermeasures Ltd, 2007.

Researchonthedevelopmentofadvancedairborneinfrareddecoycountermeasures

Chen Ning, Wang Gang, Wang Peng, Chen Yuantai, Liu Yuehan

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

The technical principles and characteristics of current airborne IR decoy are introduced. The limitations and imperfections of existing IR decoy are pointed out in consideration of the application of anti-jamming technology to advanced IR guided weapon. Based on the analysis of abroad multiple advanced IR decoy countermeasures，the reference for the research of further development of IR decoy countermeasures is provided.

airborne self-defense； IR decoy； development

2017-06-25；2017-08-28修回。

陈宁(1979-)，男，研究员，从事光电对抗技术研究。

TN972；TN976

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