科普小文:熱追蹤飛彈究竟是怎麼回事兒?

在人們日常閒談和影視劇中,經常會聽到熱追蹤導彈的說法,其實熱追蹤導彈的專業叫法是紅外製導導彈。紅外製導是雷達制導之外的一種非常重要的尋的制導方式,也是各種對空導彈上常見的一種末制導方式。與雷達制導的不同在於前者是以紅外線作為能量媒介而後者是以微波(雷達波)作為能量媒介。無論是紅外線還是微波都是電磁波的一種,紅外線的頻率在電磁波譜中介於微波和可見光之間,所以它的特性也介於微波(雷達波)和可見光之間,比如穿透雲霧的能力強於可見光,卻不如微波(雷達波)。紅外製導屬於被動尋的制導方式,其作用原理是:任何溫度在絕對零度以上的物體,由於原子和分子結構內部的熱運動,都會向外輻射紅外能量,紅外製導就是利用紅外探測器捕獲和跟蹤目標自身所輻射的紅外能量,從而控制導彈飛向目標。顯然,紅外製導與被動雷達制導不同,後者必須要對方雷達或電子設備主動開機併產生能量輻射後製導才能生效,否則便無從發現和攻擊目標。但紅外製導就沒這個限制了,因為常溫下任何物體都會向外輻射紅外能量,這屬於一種自然現象而非人為產生的,因此理論上紅外製導是可以對任何常溫下的目標生效的,只要紅外探測器足夠靈敏。


科普小文:熱追蹤導彈究竟是怎麼回事兒?

導彈的紅外導引頭

當然這只是理論上可行,實際上紅外製導的作用效果和距離與目標自身的熱輻射強弱有關係。紅外導引頭必須能夠分辨目標輻射和背景輻射,要求目標輻射的信號強度要超過背景的輻射強度,如果兩者的紅外輻射強度相當的話,那麼紅外導引頭很可能區分不了目標和背景,制導也就無從談起了。艦空導彈攻擊的都是空中高速目標(飛機或導彈),速度越快越容易摩擦生熱,而且發動機產生的熱量也遠大於陸上或水面目標,目標的溫度越高則紅外輻射強度就越大,與背景(天空)的區別就越明顯,越有利於紅外導引頭將“熱”目標從“冷”背景中區分出來。再加上天空作為背景一般來說都是比較“乾淨”的,不像陸上或海上可能會存在各種雜物的干擾,因此紅外製導非常適合用於包括艦空導彈在內的各種對空導彈。與主動、半主動雷達制導方式相比,紅外製導導彈具有結構簡單、工作可靠、價格低廉、抗干擾能力強、攻擊隱蔽性高等優點,是一種很有前途的制導方式,也是各國軍隊爭相發展的一種導彈制導方式。

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軍用直升機的紅外輻射特徵

紅外製導具體到艦空導彈上的運用可以分為以下幾類:以法國“西北風”為代表的便攜式防空導彈、以美國“海拉姆”和我國“海紅旗”-10為代表的近防反導導彈、以美國“標準”-2 block 3B和“標準”-2 block 4A為代表的多模複合制導艦空導彈,和以美國“標準”-3為代表的海基反導導彈等等。可見,紅外製導用於艦空導彈的一大趨勢是用於反導作戰。原因很簡單,飛行速度越高的目標越容易摩擦生熱,而且高速飛行的導彈的發動機和尾焰也具備了更明顯的紅外信號特徵,因此艦空導彈無論是攔截彈道導彈還是超高速反艦導彈,紅外製導都有其獨特優勢。而且紅外製導是被動制導方式的一種,因此也屬於“發射後不管”的制導方式,不受艦上火控/照射雷達性能的制約,具備了很強的抗飽和攻擊能力(火力通道數量近乎無限),而抗飽和攻擊能力正是水面艦艇反導作戰時最重要的性能指標之一。

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開加力的B-1B 轟炸機,此時其發動機的紅外輻射強度很大

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採用紅外製導的美國“響尾蛇”空空導彈

此外,相比對地/對海導彈,通常情況下各類對空導彈的體型更小,彈上供電和冷卻能力也受到限制,而紅外導引頭尺寸小、重量輕、能耗少,更適合安裝在體型較小的對空導彈上,如便攜式防空導彈和近程空空導彈,並且更有利於與其它制導方式一起組成雙模/多模複合制導。與雷達制導方式相比,紅外製導的分辨率更高,能夠探測遠程小目標和低空目標,並且具有多目標分辨能力,甚至可以實現對目標的自動識別和命中點的選擇,這些獨特優勢都使紅外製導成為雷達制導方式以外的艦空導彈的另一重要制導方式。比如雷達制導艦空導彈在面對飛行高度較低的目標(如掠海飛行的反艦導彈)時,會受到嚴重的海面背景雜波的干擾,即使在較為平靜的海面上也會出現強烈的鏡面反射效應,使傳統的雷達制導艦空導彈在探測、跟蹤此類低空目標時受到嚴重的干擾,降低了導彈對目標的跟蹤精度,使脫靶量大幅上升。美國海軍為了增強艦空導彈的低空攔截性能,在“標準”-2 block3B的改進過程中,加入了紅外製導組成複合制導方式,利用目標的紅外信號將其從海面背景中分辨出來,從而大幅提高了導彈攔截掠海反艦導彈的能力。

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超音速反艦導彈的紅外特徵非常明顯,是紅外製導艦空導彈的絕佳目標


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