作战飞机自卫系统,红外、诱饵、射频和综合系统一个也不能少


当今市场上有多种类型的飞机自卫系统,所有的防御辅助系统/子系统/套件(DAS/DASS)采用了共同的布局:威胁探测器、对抗装置、控制器。雷达告警接收机(RWR)是最常用的传感器,它利用辐射源特征数据库和分布在机身四周的传感器确定辐射源的位置。通常雷达告警接收机能够覆盖大部分雷达的频率范围,即2-18GHz。目前在产的雷达告警接收机种类很多,例如塞莱克斯ES公司的“空中卫士2000”;BAE系统公司的AN/ALR-56;雷声公司的AN/ALR-67;俄罗斯的SPO-32/L150 Pastel、SPO-15LM Beryoza;意大利电子公司的ELT/156。一个广泛应用的例子是诺格公司的APR-39,该系统在美国和其它国家的军用直升机及固定翼飞机上已经部署了超过7000套。

诺格公司指出,1958年至1992年间被击落飞机中的80%是被非雷达制导武器击中,因此导弹逼近告警(MAW)系统是飞机自卫系统的另一重要组成部分。激光告警系统能够探测激光制导导弹以及使用激光近爆引信的导弹。无源紫外/红外传感器只能探测导弹发射和助推器的尾焰,使用较少且相对更复杂的雷达探测器能够探测各种形式的武器发射。

典型的导弹逼近告警系统包括空客防务及宇航公司的AN/AAR-60 MILDS(导弹发射探测系统)、以色列艾尔斯莱公司的无源导弹逼近告警系统和PAWS 2、萨博公司的MAW-300、欧洲导弹集团公司的DDM、诺格公司的AN/AAR-54、俄罗斯Azovsky公司的MAK,以及以色列艾尔塔公司的EL/M-2160。以轨道ATK公司的AN/AAR-47导弹逼近告警系统为例,该系统已经部署在超过16个国家的3200多架固定翼和旋转翼飞机上。

一旦完成对威胁的确认,飞行员可以选择手动部署对抗措施或者设定DASS来自动采取措施。最常用的对抗措施是箔条和曳光弹。箔条在第二次世界大战中出现,至今变化很小。它由切成适当长度以迷惑特定雷达频率的金属薄片(通常是铝)或镀有金属的塑料线组成。尽管投掷箔条仍能有效掩护飞机或生成一个诱饵,但现代的雷达不再像从前那样容易被箔条欺骗。

红外对抗措施

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F-15E战斗机投放曳光弹

曳光弹已经诞生了近半个世纪,它能够诱使热寻的导弹远离飞机或者迷惑导弹的鉴别电路。通常曳光弹的燃烧持续时间为2-4秒,使用引燃或自燃材料发出肉眼不可见的红外辐射。镁-特氟龙-氟橡胶(MTV)引燃弹药筒被广泛应用,经过几十年的不断改进其性能得到很大提高。

双谱曳光弹(通常装载在投放器中)被用来应对双波段寻的导弹(例如紫外和红外)。但有些导弹能够根据目标飞机的高速运动与曳光弹慢速运动的对比,以及曳光弹突然升高的热量与飞机相对较低温度的对比,对曳光弹和飞机进行区分。

目前在用的干扰物投放器很多,例如萨博公司的BOL、BOP-L和BOZ;欧洲导弹集团公司的SAPHIR、ELIPS;俄罗斯的APP-50、ASO-2V;泰利斯公司的Vicon 78/XF。Kanfit公司、Meggit防务系统公司、MES公司、Symetrics工业及轨道ATK公司也生产干扰物投放器。以常用的BAE系统公司的AN/ALE-47为例,该投放器是ALE-39/40/45系列的后续型号,能够自动或手动投放多达60枚一次性干扰弹,包括箔条、曳光弹或雷达诱饵。

箔条和曳光弹的最大问题是无法防御从飞机前方实施攻击的导弹,而专用红外干扰机能够在此类情况下发挥作用。很多俄罗斯飞机装备了Zenit/GosNRTI L-166系列系统。同时,BAE系统公司生产了数种红外干扰机,例如AN/ALQ-157(生产了近1000套)和AN/ALQ-144(仅美国空军就装备了3000套)。红外干扰机通过在发热源四周布设调制屏将能量传送至导弹寻的器。然而,此类系统无法在所有方向上都辐射足够的能量,而且辐射经常会被飞机机身遮挡。一旦导弹未被干扰机扰乱,导弹就会将干扰机的发热源作为其寻的目标,并进行跟踪。

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诺格公司的“卫士”吊舱系统是红外干扰机市场上的顶尖产品,预计将为美国、英国、加拿大、澳大利亚等国超过

定向红外对抗(DIRCM)

随着定向红外对抗在成本、复杂性和可靠性方面的改进,其在对抗红外制导导弹方面的应用愈发广泛。诺格公司的AAQ-24“复仇女神”、AAQ-24(V)“大飞机红外对抗”(LAIRCM)和吊舱式“卫士”系统是市场上的领先产品,目前正在或计划为美国、英国、加拿大、澳大利亚等国家超过1000架固定翼、旋转和倾斜翼平台提供保护。

LAIRCM包括紫外AN/AAR-54(V)或双色红外无源导弹告警传感器、跟踪系统、可控跟踪/干扰炮塔(起初是“蝰蛇”固态激光器,2008年起使用更小的“卫士”激光发射机)。LAIRCM利用激光能量使导弹寻的器失效。

BAE系统公司的AN/ALQ-212(V)“先进威胁红外对抗”(ATIRCM)系统是为直升机之类的小型飞机而设计,于2009年部署于美国陆军并表现优异,累计飞行时间超过85000小时。ATIRCM系统包含了AN/AAR-57通用导弹告警系统(CMWS)、电子控制单元、两个可控红外干扰头、激光干扰机、干扰投放器。第三代的通用导弹告警系统具备探测和规避轻武器发射与火箭推进式榴弹的能力。英国的“阿帕奇”(APACHE)、“支奴干”(CHINOOK)、“野猫”(WILDCAT)和“灰背隼”(MERLIN)直升机都装备了该系统。2005年3月,美国允许BAE系统公司向美国的同盟国家出口ATIRCM系统。

美国陆军试图用重量更轻的通用红外对抗(CIRCM)系统来替代ATIRCM系统,并于2012年授予诺格公司和BAE系统公司技术验证合同。CIRCM的重量只有85磅,用于小型直升机的只有35磅,全部安装时重量不超过120磅。这比LAIRCM重量的一半还轻。美国陆军很快将授出21套系统的研发合同。美国陆军和海军的外场试验将从2019年开始。预计仅美国陆军就将采购超过1000套系统。

市场上另一款主流的DIRCM系统是埃尔比特系统公司的轻型(60磅)多频谱红外对抗(MUSIC)系统。它包含了系统处理器、导弹告警系统、捕获和跟踪目标的热成像仪、便于导弹寻的器追踪目标的高速反射镜转塔和致盲导弹传感器的激光器。

以色列交通部在2009年6月为民航飞机订购了275磅重的商用吊舱式MUSIC(C-MUSIC)系统,成功测试后于2014年底完成了对机队的安装。该J-Music系统专为大型飞机而设计,并已经装备了巴西航空工业公司的KC-390飞机。重40磅的微型MUSIC系统适用于小型直升机和其它轻型平台。

MUSIC系统装备被世界各国的军方、要员专机和民用飞机大量使用,包括德国空军的A400M,亚洲国家的“黑鹰”,意大利空军的C-130J、C-27J和AW101(装备了意大利电子公司基于MUSIC而开发的ELT/572),要员直升机和其它飞机。

塞莱克斯ES公司是DIRCM领域的另一个研发商,其在2013年推出了MIYSIS系统。该系统有多种结构,通常包括两个红外传感器、使用5个传感器的导弹告警系统、控制系统,系统总重量不超过110磅、功率低于500瓦。该系统可以采用吊舱形式或全内装式。

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J-MUSIC是 Elbit公司于2012年推出的可对抗肩扛式导弹的定向红外对抗系统,该系统能够为中型和大型飞机提供

射频对抗

定向红外对抗系统只能对抗红外制导威胁。为对抗雷达和雷达制导武器需要使用干扰机。典型干扰机包含了接收机、处理器和调谐至敌方发射器频率的发射机。噪声干扰机发射类似于白噪声的信号,遮蔽飞机回波信号或使其完全消失。噪声干扰机需要大量功率,若能瞄准一特定频率范围还是非常有效的。

噪声干扰机的问题是,很多先进的雷达能够基于每个脉冲改变波形特性,这样噪声干扰就无法对其进行预测,而且很多雷达具有干扰寻的(HOJ)模式。通过使用旁瓣降低和人工智能技术,雷达对很多形式的干扰具有抗干扰特性。对一些中等能力的雷达告警接收机来说,低截获概率(LPI)雷达基本是不可见的。

欺骗干扰比噪声干扰更加有效,这是因为其发射的信号模拟了真实雷达的回波,使目标看起来比真实目标更近或更远,或者在被欺骗雷达上生成多个目标。

跟踪中断技术主要用于对抗跟踪/制导雷达,其机理是通过发送比真实信号更强的假信号,从而使雷达锁定假目标。按照类似于雷达天线的旋转速率来改变干扰信号的幅度,能够对圆锥扫描雷达进行干扰,使雷达天线离开目标。

单脉冲雷达较难被干扰,需要使用交叉眼之类的技术来实现干扰。这样,两个转发器发射经过时延后的雷达信号,致使回波形状(也就是探测的方向)失真。

目前在用的射频干扰系统超过50多种。以诺格公司的AN/ALQ-162为例,该系统在美国、加拿大、丹麦、意大利、科威特、西班牙等国家服役。AN/ALQ-162能够对抗连续波和脉冲多普勒雷达,安装方式可以是吊舱、外挂架或内装式。

其它的雷达干扰机(大多为吊舱形式)有诺格公司的AN/ALQ-131(V)、AN/ALQ-135(V)、AN/ALQ-165机载自卫干扰机;BAE系统公司的数字电子战系统(DEWS);Exelis公司的AN/ALQ-136和先进一体化防御电子战系统(Aidews);塞莱克斯ES公司的“空中影子”;艾尔塔公司的EL/L-8212/22;Kaluga无线电技术研究所(KNIRTI)的SPS-141/2/3、SPS-151/2、SPS-161/2、SPS-171/2和L187AE;意大利电子电子公司的ELT/553/555/558/568系列和VIRGILIUS。

诱饵

干扰只是对抗雷达威胁的一种方法。雷达诱饵能够辅助干扰机和其它对抗措施来对敌方雷达实施干扰或者将导弹诱偏。很多的诱饵是一次性的,但最近几十年中拖曳式雷达诱饵的应用更广泛。拖曳式雷达诱饵使用后可以选择回收或者丢弃。典型的例子是BAE系统公司最初为FA-18E/F“超级大黄蜂”研发的AN/ALE-55(V)光纤拖曳式诱饵。该系统可分为三个层次进行干扰:中止雷达对目标的跟踪、解除雷达的锁定、充当导弹的目标。市场上的其它拖曳诱饵包括雷声公司的ALE-50、空客防务公司的“空中蜂鸣器”(SKY BUZZER)以及塞莱克斯ES公司的“瞪羚”(ARIEL)。

然而,并不是所有的有源诱饵都是拖曳式的。例如,塞莱克斯ES公司已经研发了投掷式“亮云”干扰诱饵,诱骗雷达制导导弹和火控雷达。“亮云”诱饵从标准的55毫米曳光弹弹筒发射,塞莱克斯公司称它比拖曳式诱饵更加便宜和便于使用。

雷声公司生产了大量的投掷式诱饵,例如可以从标准弹筒投放的GEN-X。GEN-X从1994年开始服役,装备了美国海军和美国海军陆战队。2015年5月份,雷声公司获得美国空军ADM-160C小型空射诱饵-干扰机(MALD-J)合同。MALD能够模拟战斗机或者轰炸机,而MALD-J可以主动干扰敌方的防空系统。该诱饵使用涡轮喷气动力装置,其射程为560英里,飞行速度为6马赫。

综合系统

当前,市场上有很多包含了控制、探测、对抗措施(主要是曳光弹和箔条)的综合飞机自卫系统。例如,雷声的先进对抗电子系统(ACES)综合了其公司的ALQ-187(V)2干扰机、ALR-93雷达告警接收机和ALE-47干扰物投放器;泰利斯公司的SPECTRA(用于“阵风”战斗机)包含了电磁和激光探测器、红外导弹告警器、干扰机、箔条/曳光弹投放器。

作战飞机自卫系统,红外、诱饵、射频和综合系统一个也不能少

常见的其它综合系统还有:欧洲战斗机机载防御子系统公司的“禁卫军”(PRAETORIAN);BAE系统公司的AN/ASQ-239 “梭鱼”(BARRACUDA);埃尔比特公司的ALL-IN-SMALL;塞莱克斯ES公司的“直升机综合防御辅助系统”(HIDAS);NII Ekran公司的L370 Vitebsk(President-S);萨博公司的综合防御辅助系统(IDAS)、小型IDAS(CIDAS)、民用飞机导弹防御系统(CAMPS)以及吊舱式ESTL;RUAG公司的综合自卫系统(ISSYS)可插入设备(POD);Exelis公司的AN/ALQ-211和AN/ALQ-214(V)4/5综合防御电子对抗(IDECM)系统。

飞机的防护并不取决于某一方面。美国空军认为隐身、速度、高度、装甲、反辐射导弹和摧毁敌C2能力是其飞机在过去几十年里未被击落的部分原因,其它原因还包括使用箔条、曳光弹和诱饵,显而易见。


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