某型空空导弹抗红外定向干扰性能分析

■ 刘鹏云 李文涛 张宇飞/国营洛阳丹城无线电厂火箭军67基地保障部

0 引言

随着红外探测技术的发展及其在军事领域中的应用，红外制导导弹作为现代战场上具有强大威慑力的武器和有效的精确制导打击力量，在空战中发挥着重要的作用。某型红外导弹是国内大量装备的一种近距格斗空空导弹，具有良好的机动性、较强的离轴发射能力和抗干扰能力。但随着攻击技术的发展，各种干扰与对抗措施不断进步，各种战术导弹面临的战场环境日益复杂，对抗性更加激烈。

上世纪90年代，美国出现了定向红外干扰技术[1，2]，该技术在导弹接近战机时发出定向的干扰红外辐射，以干扰红外制导空空导弹的正常制导。随着激光技术的发展，激光干扰已经成为一种重要的定向红外干扰手段。

本文研究了定向红外干扰原理，根据定向红外干扰原理提出了一种红外制导空空导弹抗定向红外干扰性能的测试方法，分析了某型红外导引头的抗干扰原理，最后利用搭建的试验平台对该型红外导引头进行了测试。

1 红外定向干扰原理

激光定向红外干扰是一种红外定向对抗系统，其基本原理是利用激光束的相干性，将能量集中到很小的空间立体角内，根据载机给予的红外制导导弹的位置，瞄准红外制导导弹，采用各种干扰程序或调制手段使红外导引头工作紊乱，输出错误的目标信息或丢失目标，最终造成导弹脱靶。还可以利用高功率激光将红外导引头致眩、致盲甚至使探测器受到不可修复的损伤[3]。

2 某型红外导引头抗干扰原理

某型导弹导引头的抗干扰电路可以保护导引头免受自然和人为的红外干扰。对于背景的自然干扰，该型红外导引头采用了将目标与背景自然干扰相比较的方法，内部设置了浮动门限电路和非均匀背景抑制电路，可抗云团等大面积非均匀背景的干扰，鉴别区分目标与干扰。背景干扰抑制电路的工作原理是利用云团等大面积非均匀背景信号与目标小尺寸辐射源的信号经前放、微分、滤波放大处理后波形的差别，利用脉宽鉴别电路和峰值比较电路对目标与干扰进行判别，形成许可信号来控制门限电路内门限脉冲转换电路，其原理框图如图1所示。

图1 某型空空导弹导引头抗干扰原理框图

针对红外干扰弹等红外干扰，导引头可通过抗干扰电路进行分析，区分真假目标，使导引头保持对目标的跟踪，排除红外干扰弹对导弹的干扰。抗干扰电路由选通电路、运算存贮电路、幅度选择器、弹道选择器和就近选择器等电路部分组成，工作原理如图2所示。该导引头采用“L”型二元脉位调制式，从结构上排除了附加力矩的干扰，并装有攻角传感器，提高抗干扰性能。

图2 某型空空导弹导引头抗干扰工作原理图

当目标机施放干扰弹时，由于假目标的进入，对数放大器输出的脉冲信号将出现幅度跃变或出现两个甚至多个目标。此时，幅度选择器产生控制指令，使波门加宽，同时使幅度存储器停止记录，以保持前一个周期目标信号的幅度电平。由于信号的对称性，当一个通道的波门加宽时，控制指令也加宽了另一个通道的波门。

3 抗激光干扰试验设计

使用点源黑体作为目标源，干扰源采用波长3～5μm、频率3kHz、脉冲宽度＜90ns的红外激光器。将目标和激光干扰源放置于导引头前方，调整导引头方向，使点源黑体和导引头连线与导引头光轴、弹轴位于同一直线。使用漫反射板将红外激光干扰信号反射至导引头入瞳。目标源和干扰源覆盖导引头入瞳，以模拟定向红外干扰机工作情况。试验平台示意图如图3所示。

图3 抗激光干扰试验平台示意图

选择黑体温度400℃下孔径0.05in，黑体温度300℃下孔径0.1in、0.2in、0.4in等4种条件代表目标由远到近的4种状态。干扰源激光能量可选0.05W、0.1W、0.2W、0.4W、0.8W和1.2W，以模拟不同强度的红外定向干扰。试验前，打开目标黑体和激光光源，使其达到工作状态；利用导引头测试台进行加电加气，使导引头处于工作状态；调整黑体和激光干扰源的位置满足试验要求。试验时，首先遮盖激光光源使导引头稳定截获黑体目标，随后加入激光光源进行干扰，记录导引头输出的角速度信号、框架角信号、截获信号等信息。

根据红外定向干扰原理，当红外定向干扰影响导引头工作时，导引头的工作状态会发生紊乱。导引头信号紊乱的表现有两种：导引头截获信号消失，目标丢失；导引头输出的角速度信号出现较大幅度异常波动。

4 试验结果

本次试验采用两枚导引头进行验证，导引头截获信号消失和角速度信号出现较大幅度异常波动均认为干扰成功。

1）目标和干扰位置对干扰效果的影响

将黑体目标开启，导引头稳定截获目标，去掉激光器出光处的遮光板，缓慢调整激光器位置和高度，使其慢慢与目标重合。试验结果证明，当激光光斑和黑体在导引头处不重合时，激光对导引头无干扰作用。分析其原因，这是因为导引头的目标坐标位置记录存储电路和逻辑电路，判断激光光斑为干扰目标，予以淘汰，滤除干扰。

2）弹目距离对干扰效果的影响

将激光光源调制与黑体目标重合，黑体目标能量由小到大选定4个试验条件，调整激光能量使其能量比约为3，模拟导弹由远至近接近红外目标和干扰目标，受到干扰的情况如图4所示。

图4 目标丢失平均概率和受到干扰平均概率随模拟目标远近的变化

由试验结果可知，目标能量较小（导弹刚发射，离目标较远）时，导引头的抗干扰能力较弱，易被干扰；当目标缓慢接近近区而未到近区时，最易受到干扰；当目标到达近区时，激光干扰减小。

3）干扰源与目标源能量比对干扰效果的影响

对干扰源与目标源能量比对导引头干扰的影响进行测试，确定导引头最易受到干扰的阶段。选取黑体目标不变，调整激光能量使其缓慢变大，受到干扰的情况如图5所示。

图5 目标丢失平均概率随能量比的变化

试验结果表明，在一定范围内，干扰源与目标源能量比相近时，导引头更易受到干扰；能量比约为6时，最易干扰导引头；随着干扰源与目标源能量比的增大，干扰效果减弱。

5 试验分析

试验证明当激光光斑和黑体在导引头处不重合时，激光对导引头无干扰作用，此时导引头的目标坐标位置记录存储电路和逻辑电路，可通过与记录的红外信号特征相比较甄别出激光干扰目标，予以淘汰，滤除干扰。

导弹离目标较远时，红外信号较小，易被干扰，此时导引头易截获能量较大的目标，但因激光干扰源脉冲宽度窄，在导引头信号扫过探测器的时间内出现了多个脉冲信号，导引头系统计算相位差时易出现错误，导致角速度信号输出发生较大变化，陀螺转子随之运动，导引头丢失目标。由于导引头具有脉宽鉴别电路和峰值比较电路，当干扰源与目标源能量比过大时，导引头可对目标与干扰进行判别。因此，超过一定范围时，随着干扰源和目标源能量比的增大，干扰效果将减弱。

6 结论

某型红外近距导弹虽设计理念先进，但其中判断依据简单，能够利用的目标信息较少，抗干扰能力较弱。本文针对其抗干扰原理进行了分析，制定了抗红外定向干扰的测试方法，并进行了测试。结果表明，其抗定向干扰能力较弱，尤其是目标距离较远时易受到定向干扰的影响。