红外制导武器的发展现状

红外制导武器的发展现状一．前言红外制导由于具有制导精度高,抗干扰能力强,隐蔽性好,效费比高,结构紧凑,机动灵活等优点,已成为精确制导武器的重要技术手段.红外制导技术的研究始于第二次世界大战期间.经过几十年的发展,红外制导技术已广泛用于反坦克导弹,空地导弹,地空导弹和空空导弹.末制导道弹和末制导子母弹,以及巡航导弹等等。红外制导技术的进步和实战的需要,推动红外制导武器飞速发展。二．红外半自动制导反坦克导弹1工作原理这一代导弹属于第二代反坦克导弹.它采用光学瞄准,红外跟踪,导线传输指令,半自动制导.由于在制导系统中采用红外测角仪.构成红外半自动跟踪.2发展现状这一代产品主要有法国和德国的米兰(Milan)和霍特(Hot)及其改进型.美国的陶(Tow)和龙(Dragon)及其改进型,瑞典的比尔(Bil1).以及我国的红箭-8等等.目前.这一代反坦克导弹仍在服役.2.1米兰反坦克导弹米兰导弹是由欧洲导弹公司于1963年着手研制,1985年共生产21万枚,销往37个国家.最初，米兰导弹是为步兵设计的,后来进一步发展成为车载发射.米兰导弹主要用于攻击坦克,装甲车辆和防御工事.武器系统的可靠性大于95%。在马岛战争中,米兰的杀伤性能令人吃惊,它比陶-2,比尔都强得多.欧洲导弹公司开发的米兰-3型导弹,它采用串联战斗部和改进的半自动视线指令制导系统,以增强破甲能力和抗干扰能力。2.2霍特反坦克导弹霍特是由欧洲导弹公司研制的一种重型反坦克导弹。除装备法国,德国外.还远销埃及,科威特,叙利亚和沙特阿拉伯等十几个国家.据统计,截止1985年底共发射6892枚,其飞行可靠性为95%,命中概率为91%.改进后的霍特-2型,加装串联战斗部的导弹称为霍特一2T型。2.3陶式反坦克导弹陶式反坦克导弹是美国休斯公司于1962年着手研制的反坦克导弹.它已在40多个国家服役,其基本型(陶BGM-71A)是西方各国应用最广泛的反坦克导弹之一.在越南战争,第四次中东战争和海湾战争中,都曾大量使用这种导弹。其中，陶-2B(BGM-71F)型导弹与早期的直接攻击型不同点之一,采用了攻顶战斗部.战斗部内有两个直径为152mm的向下爆炸成形贯穿，这将保证导弹攻击坦克,装甲车辆的最薄弱处，而且其威力将被装甲车辆的自燃现象所扩大.陶-2A型具有152mm直接攻击战斗部,弹头的前端探头装药能突破装甲.陶系列导弹都使用通用的M220A2型地面发射架,这种发射装置也可方便地安装在直升机和车辆上.2.4龙式反坦克导弹龙式导弹几乎是与陶式导弹同时由美陆军开发的.龙由单兵携带,其系统全重小于14kg,并配有红外夜视瞄准具以供夜间使用.对静止目标命中率80%,活动目标为50%,该导弹除装备美陆军和海军陆战队外,还装备北约的其它国家,并向以色列,伊朗,约旦,澳大利亚,摩洛哥,瑞士等国出售.2.5比尔反坦克导弹比尔是由瑞典博福斯公司研制的,是第一种从顶部攻击坦克的导弹.为了对抗反应装甲,瑞典又开发出比尔2型.比尔2采用飞越弹道.具有改进的双成形装药战斗部,前端的探头有80mm的向下爆炸装药,在导弹飞至目标上方时起爆.比尔2正在进行最后阶段的开发,1997年投入生产.2.6红箭-8反坦克导弹红箭-8反坦克导弹是中国北方工业公司研制的.主要为步兵设计,可跪姿发射,也可在轮式或履带式车辆上发射.配有热象仪以供夜间使用.它可有效摧毁坦克,装甲车辆和野战工事.三。红外成象制导反坦克导弹1工作原理依据目标与背景的热图像,用弹上设备实现对目标捕获与跟踪,并将导弹引向目标的方法称为红外成像寻的制导.与红外半自动制导相比.红外成像制导系统有更高的识别能力和更高的制导精度,全天候作战能力和较强的抗干扰能力.这类导弹属于第三代反坦克导弹，由于这种制导方式可发射后不管,人们普遍认为红外成像制导比激光制导更先进.2发展现状第一代红外成像导弹的代表产品是幼畜AGM-65D.它采用工作波段为8～l2mm的4×4元探测器阵列的光机扫描型红成像导引头.而第二代红外成像导弹采用焦平面阵列.具有发射后不管,全天使作战能力,自动目标识别以及较强的抗干扰能力，满足了实战的要求,因此成为反坦克导弹的开发重点.各国发展的焦平面阵列成象制导反坦克导弹有远程催格特(Trigat),海尔法(Hellfire)的改进蛩,标枪(JaveIin)和拉格(Nag)等等.2.1远程催格特反坦克导弹远程催格特反坦克导弹属于第三代坦克导弹.由英,法,德联合研制。计划从1998年开始取代米兰导弹.中程催格特为激光制导,而远程催格特为红外成象制导.远程催格特的红外成象导引头使用8～12m的焦平面阵列器件和微机控制,以实现发射后不管.该导弹既可车载也可从直升机上发射,相应射程分别为4000m和5000m.这种红外成象导引头采用32×1元的长波扫描阵列.海尔法的改进蛩美国的海尔法空地反坦克导弹,激光半主动制导,在海湾战争中战绩卓着.为了进一步提高性能.其改进型将采用红外成象制导,使用256×256元的中波红外凝视阵列.标枪反坦克导弹在坦克破坏者(TankBreaker)红外焦平面阵列成象制导导弹的基础上.美国开始进行AAWS—M蛩反坦克导弹的研制工作,后又正式定名为标枪.标枪为凝视蛩红外焦平面阵列成像制导,由藩州仪器公司与马丁?玛丽埃塔公司台作研制.在其红外成像导引头中,采用64k64元的长波凝视阵列.美国陆军和海军陆战队计划分别购买58000个和8600个这种阵剜.所以.标枪反坦克导弹可能是第一种大量使用焦平面阵列的导弹型号产品.标枪导弹于1992年8月底进行首次试验,取得成功.拉格反坦克导弹拉格是由印度设在海藩拉巴的国防研究与开发实验室研制的.拉格导弹的最初制导是由反射装置提供的,但末端制导将由弹上的导引头来完成.国防研究与开发实验室开发出两种导引头以供选用:被动的红外焦平面阵列成像制导和主动的毫米波制导.红外成像导引头采用了碲镉汞阵列和CCD器件.导弹还使用了光纤.拉格的最大射程4000m,其串联战斗都要求能摧毁任何复合装甲或主动装甲.4红外制导空空,地空导弹4.1点源寻的制导空空,地空导弹红外点源制导导弹的研制始于1948年.即美国的响尾蛇(Sidewinder).响尾蛇导弹几十年来集中在跟踪精度,灵敏度,抗干扰和封装等方面对红外寻的器进行不断的改进,已经从AIM一9L发展到AIM一9P,至今仍然是极其精确的空空导弹,被誉为美国最好的武器之一.采用红外点源寻的制导的导弹还有美国的小树,红眼睛及其改进蛩尾刺(StingerP0sT);法国的西北风;原苏联的萨姆系列(sA一7.SA一9,SA一13)等等.早期最典型的红外探测器是铅盐类(即硫化铅,硒化铅,碲化铅),在不制冷的环境中具有满足要求的灵敏度水平.硫化铅用于1.5～3.O印1渡段,硒化铅用于3.0～5.Om波段.如果在制冷的环境中工作.其灵敏度更高些.另一些探测器如锑化铟,砷化铟.则只能在制冷的环境中工作.随着探测器所需探测的渡长向长波方向发展,探测器所要求的制冷温度也向更低温度方向发展第一代红外空空导弹主要是为攻击当时的轰炸机研制的.采用从轰炸机尾后进行攻击,在机炮射程以外摧毁目标,以提高歼击机对轰炸机的攻击能力.红外系统采用结构牢靠,性能优良,工作波段在1～3衄的单元非制冷探测器,如美国的响尾蛇AIM--9B.前苏联的K--13.英国的火光等空空导弹.这一代红外导弹园技术性能较低.现世界范围内早已停产和停用.进入60年代后,由于飞机的性能有了明显提高,出现了超音速轰炸机和歼击轰炸机.只能从尾部攻击目标的第一代红外导弹就不能满足要求了.于是对红外探测器进行了较大技术改进,采用具有较高探测率的制冷型探测器.使用这种探测器的红外空空导弹仍为尾追型,但扩大了攻击范围.提高了灵敏度,增大了作用距离,实现了后半部寻的攻击或中距拦截.如美制响尾蛇AIM一9D,一9G,一9H,一9J.法制R530,英制红头等,被称为第二代红外空空导弹.70年代后红外导弹进入第三代发展时期.早期的红外导引头无论是美国的响尾蛇系列,红眼睛,还是前苏联的萨姆一7,萨姆一9.都应用调幅或调幅调频调制盘,但这类导引头存在着如下缺点:1)调翩盘的有效透过率较低;2)单元探浏器瞬时视场很大,导致背景噪声随其面积的均方根而增大;3)当视场内出现多目标,便容易跟踪在几个目标辐射强度的等能量点或跟踪一个强辐射目标.因而易失目标;4)较难实现有效的红外反对抗;5)旋转式调幅调制盘存在盲区.由于上述缺陷,第三代红外空空导弹如响尾蛇AIM--9L,M,P,尾刺(Stinger)等都采用圆锥扫描系统.尾刺一POST采用玫瑰线扫描和紫91”/红外双色探澍技术,以提高性能.AIM--9L是美海军,空军联合研制的,曾被誉为超级响尾蛇.导引头采用氲制冷的InSb探测器.提高了灵敏度,攻击角可大于9O’.其改进型AIM一9M.进一步改进了格斗性能,提高了抗干扰能力,对红外背景(如沙漠)下的目标截获力提高了50%,并采用闭环制冷技术.70年代末美国发展的尾刺一P0sT1由于采用玫瑰线的扫描技术.克服了现有调制盘寻的器难以解决的缺陷.采用玫瑰线扫描探测器瞬时视场急剧缩小.从而使元件噪声大幅度下降,提高了信噪比.扩大了攻击区.玫瑰线扫描跟踪系统的灵敏度明显优于调幅调翩盘跟踪系统.玫瑰线扫描的另一优点是便于抑制多目标和背景干扰.尾刺一POsT采用双波段夹心探测器:InSe用于41m中波红外波段,cdSe用于0.3—0.55m紫外波段双色探测器技术的应用,使其不仅具有较强的抗红外干扰能力.而且具有白天全向攻击能力.这种导弹在阿富汗战场上战果卓着.法国的西北风地空导弹,其寻的器采用了调制盘一光敏面系统,有较高的灵敏度和抗干扰能力;其改进塑,将采甩多元红外,紫外双色翩导体制.在红外空空导弹的发展中.红外成象制导技术以其优异的性能引起西方发达国家的密切关注.由于红外点源寻的空空导弹未能实现真正的全自主攻击.不能满足实战的需要.这类导弹(如响尾蛇AIM一9L)美国,簿国在1989年,日本在1992年都已先后停产.AIM-’9L的改进型,探测器采用闭环式制冷技术,虽然截获目标和抗干扰的能力均有明显提高,但还是满足不了空战的需要.美国在1991年,日本在1993年也已停产.红外制导空空导弹正在向红外成象方向发展.4.2红外成像利导空空导弹发达国家正在开发的第四代红外空空导弹普遍采用了红外成像制导技术.一至三代红外导弹易受红外诱饵弹干扰,命中概率低,且攻击范围小.只能进行尾攻和侧攻,或仰攻时有一定盲区.由于红外成像利导技术能为导弹提供更多的目标特征信息,使其成为抗干扰能力最强的技术手段之一.第四代红外空空导弹由于采用了红外成像制导技术,提高了导弹的灵敏度,获得了更远的全向探测距离.由于采用红外成像导引头和推力矢量技术.导弹的探测能力和机动性都大为提高.其离轴发射能力达到了±90.也就是说,在前半球180’的范围内,导弹都具有对目标的攻击能力,而一,二两代红外空空导弹不具有离轴发射能力.第三代红外空空导弹开始具有这种能力,但离轴角度小,如AIM--9L只有±28’.响尾蛇AlM一9x是美国空军,海军正在研制的第四代空空导弹.美海军于1987年开始研制采用红外戚像导引头的AIM—9R空空导弹,后美国国会于1992年取消了AIM一9R计划,由空,海军联合研制响尾蛇AIM--’gX.1996年选定主承包商开始4年半的工程制造发展阶段.与此同时,1996年下半年对参与竞争的国外型号进行试射和技术鉴定.确保技术合作项目,1997年末到1998年初获胜的设计型号开始试飞.预计2003年-2005年进入美空,海军服役,’参加竞争的国外型号有英国的先进近程空空导弹(ASRAAM),法国的麦卡改进型,以色列的怪蛇4和俄罗斯的从一l1射手等.AIM--9X导弹的机动过载超过50g,最大离轴发射角±90’.为了充分利用大量库存的AIM一9M,要求该导弹采用现有导弹的发动机,战斗部和引信,着重发展高性能红外成像导引头和低阻力大机动弹体.AIM--9X导弹采用工作于3～5的128×128元阵列.演示结果表明