军用光电技术

军用光电技术【前言】兵者，国之大事，自古以来，军事实力都是衡量一个国家地位的标准之一，战争可以颠覆一个国家政权，在人类进入现代以来，军械装备，战役战术，作战方式.....发生了翻天覆地的变化，从摩托化到半机械化，从半机械化到机械化，再从机械化进入信息化，将来还要进入数字化。作战区域从陆地延伸到海洋，天空，太空四维一体。作战样式更加精确化，战争发生了质的变化，得益于现代装备技术和工业技术，尤其得益于电子技术和计算机技术、光学技术的高速发展，20世纪70年代以来，各种先进光电装备在高技术局部战争中的应用日益广泛，尤其是在现代的四大战争海湾战争、科索沃战争、伊拉克战争、阿富汗战争。特别是近20年来，人类算是进入了一个信息化的时代，信息战已成为一个时代的主流，由于多种军用光电武器与装备在情报侦察、夜间作战，远程控制等信息作战行动中发挥了极其重要的作用，因此，能够与之相抗衡的光电对抗技术也逐渐得到了各国军方更多的重视，并开始走上加快发展的道路。关键字：光电对抗光电制导光电干扰光电隐身【光电对抗】孙子曰:“知己知彼，百战不殆；知天知地，胜乃可全。先知者必取于人，知敌之情者也。”在孙子看来，信息优势对战略战术都是至关重要的因素，对信息的控制可以在地方阵营中产生一种“熵”，由此导致敌人内部能量散发和消失。胜利的关键更多地取决于有信息优势而获得对正确态势的领悟，关键点的拥有可以“不战而屈人之兵”。光电对抗是信息战的重要组成部分，光电对抗是指为削弱、破坏敌方光电设备的使用效能,保护己方光电设备正常发挥效能而采取的各种措施和行动的统称。包括光电对抗侦察与干扰、反光电对抗与反干扰两大对立面,每一对立面又都涉及可见光、红外、激光三个技术领域。有军事家分析和预言:在未来信息化战争中,谁先夺取光电权,谁就将夺取制空权、制海权、制夜权而产生重大影响。一个国家的电子战实力(尤其是光电对抗武器系统)对现代国防力量的影响将完全不同于某些武器(如常规武器)技术性能差距带来的影响,它更具有全局性、决定性和时间性。这次伊拉克战争中美国充分利用其光电技术优势,积极开展了以光电侦察为主要内容的光电对抗,在战争前、战争中使用了配有红外传感器的3颗“锁眼”212光学侦察卫星和3颗“长曲棍球”雷达成像侦察卫星,每天从伊拉克上空飞过12次,严密监视伊军的行动,提供了可靠的情报来源。光电对抗技术及装备包括：光电侦察告警技术及装备、红外告警技术及装备红外告警、激光告警技术及装备、利用全息技术的激光告警器、紫外告警技术及装备、光电复合告警技术及装备。1、光电侦察告警技术及装备光电侦察告警技术是指通过光电手段对敌方光电设备进行侦察,确定其位置,探测其技术参数,并在必要时发出报警的技术。它是对敌方进行攻击与实施有效干扰的基础。目前已投入使用的侦察告警设备种类繁多,主要有红外告警器、激光告警器、紫外告警器和光电复合告警器等。2、红外告警技术及装备红外告警是利用来袭目标(导弹、炸弹)的红外辐射特征进行探测、截获、定向和分析。主要装在飞机、舰船上,频段覆盖范围为3～5μm和8～14μm波段。当有来袭导弹威胁时,告警装置便发出告警信号,启动与之相连的系统实施对抗,进行自我保护。红外告警器既可以采用扫描型红外探测器,也可以采用凝视型红外探测器。3、激光告警技术及装备激光告警器主要装在地面重要目标、坦克及飞机等被保护目标上。它的功能是当目标被敌方激光测距机、激光目标指示器及激光雷达等军用激光装置的激光束照射时,探测和识别激光辐射、探测激光辐射源方向、波长及使用方法等战术技术参数,发出声光告警并引导光电干扰设备实施干扰,它是进行激光对抗的前提和首要工作。根据其工作原理的不同,大致可分为下列几种类型。1)光电探测器阵列型激光告警器最常见的阵列型激光告警器是硅光电二极管作为探测器,以接收大气气溶胶的激光能量和直接拦截激光束能量。此类告警系统在技术上最成熟,应用最广泛。美国AN/PLQ25激光对抗装置和AN/VLQ27“鱼工鱼”实战防护系统。激光被动侦察告警设备有美国的HALWR激光报警接收机等。4、紫外告警技术及装备紫外告警具有虚警率低、不需低温冷却、不扫描、告警器体积小、质量轻等优点。它是利用“太阳光谱盲区(220～280nm)”的紫外波段来探测导弹的火焰与尾焰,并根据特征进行探测、截获、定位和分析,发出来袭导弹威胁的告警信号,以便实施干扰。设备有:南非MAW紫外告警器;美国AAR254(V)导弹逼近紫外告警、AAR247A、AAR247B导弹逼近紫外告警及AWAWS紫外告警器。5、光电复合告警技术及装备光电复合告警是在激光、红外和紫外告警技术基础上发展起来的高级告警器,它以小型化、模块化和具有通用功能的综合告警结构,采用探测红外、紫外和激光等主要光波威胁的光机电一体化综合告警技术,多波段光电传感器的综合和多种光电探测信息的融合技术,并使各类告警技术优势互补、资源共享、更好地发挥综合效能。光电复合告警装备有:美国研制的DOLE激光雷达告警系统;法国的红外和激光告警器;英国的激光和红外探照灯控制器等。美国研制的告警系统可同时探测观察红外、紫外和射频威胁。【光电制导武器】光电制导武器以投放准确、命中精度高、抗电磁干扰能力强等显著特点,成为最具有威胁力的武器之一。各国都在竞相发展光电制导的精确制导武器。从20世纪90年代以来爆发的几场局部战争的轨迹看,精确打击武器呈不断发展之势,表现为精确制导武器更新加速,使用量急增:海湾战争中,空对地精确制导武器还只是处于辅助地位,仅占全部投弹量的8%;1995年的波黑战争,精确制导武器的使用量提高到60%;1998年美对伊拉克“沙漠之狐”空袭,空对地精确制导武器的使用数量上升到80%以上;科索沃战争,精确制导武器占到了98%,发挥了主导作用;2003年的伊拉克战争中,美军使用了800余枚“战斧”式巡航导弹和2万余枚精确制导炸弹,占总弹药量的80%以上,为历次战争之最。因此,研究光电对抗技术和了解装备发展情况,对搞好光电对抗方法研究及顶层建设,为深入探寻光电对抗领域的制胜之策,制定未来作战攻守方略具有十分重要的意义。【光电干扰技术及装备】1、红外诱饵弹红外诱饵弹也称红外曳光弹,是造成假目标的有源红外干扰器材,可从地面、飞机或舰艇上发射,诱骗空空、空地、地空和反舰导弹等,使其脱离对目标的跟踪,从而达到保护目标的目的。法国研制的一种红外诱饵弹,用液体四氯化钛和烟火剂作热源,利用烟火剂产生的热使四氯化钛生成能产生8～14μm红外辐射的烟云。美国特拉克公司研制的一种自燃式红外诱饵弹,拟装到B252轰炸机上。这种弹含有一种新的化学物质,可自动与大气中的氧反应,产生红外辐射。这类红外诱饵弹的一个发展趋势是扩展红外辐射波长范围和使红外辐射特性更接近所要保护的目标。红外诱饵弹有:MK46/47;MJV27;MJV28;M206;AN/ALA234;AN/ALA17;AN/AHS226;AN/ALE240(V)等型号。干扰复合和成像制导的有美国和2、红外干扰机红外干扰机通常由红外辐射源、调制器和发射光学系统组成。辐射源发出与飞机发动机的峰值辐射波长相近的红外辐射,经过一定频率调制后发射出去。干扰机跟踪时,可使来袭导弹的视场内出现两个热源,目标与干扰信号同时进入跟踪视场,结果使其不能提取出正确的误差信号,造成导弹脱靶。装备有:美国AN/ALQ2157;AN/AAQ288(V);AN/ALQ2132、146红外干扰机;1ALQAN/ALQ2147“热砖”红外干扰吊舱;MIRT与“挑战者”、“马塔托”干扰机等系统。2、激光武器激光武器是一种主动干扰装备,它可用激光束直接致眩、致盲光电探测器,或完全破坏各种武器装备。根据激光束作用的对象是光电传感器、光学元器件,还是武器装备的外壳(如整流罩),所需要的激光能量或功率有很大的差异。高能激光武器是当前新概念武器中理论最成熟、发展最迅速、最有实战价值的前卫武器,具有“杀手锏”作用。它涉及高能激光器、大口径发射系统、精密跟瞄系统(光束定向器)、激光大气传输与补偿、激光破坏机理和激光总体技术这六大关键技术,其特点是“硬杀伤”,直接摧毁目标。近年来美国倾入大量资金,加快机载激光武器(ABL)，天基激光武器(SBL),战术激光武器(THEL),地基激光武器(GBL),舰载激光武器(HEL2WS)的研制。美国波音公司、TRW公司和洛克希德马丁公司承担ABL研制合同,ABL系统由波音7472400型飞机平台、无源红外传感器。3、烟幕器材烟幕是一种简便易行、有较高性能价格比的干扰和反侦察手段。据二次大战的实战统计,进攻中若使用高度为10～15m的中等浓度的烟幕或高度仅为5m的高浓度烟幕,可以使部队伤亡减少90%以上。烟幕不仅能干扰目视的可见光侦测系统,而且对红外微光、电视和激光等新型观瞄器材也有很大障碍作用。据测定,烟幕可使步枪的命中率降低70%～80%,甚至使反坦克炮和坦克炮完全丧失作用,使反坦克导弹的效能降低1/5到1/3。目前各国装备的烟幕器材主要有烟幕罐、烟幕炸弹和炮弹、发烟火箭弹、烟幕手榴弹、烟幕榴弹、车辆发动机排气烟幕系统、航空烟幕撒布器、直升机烟幕系统等,可产生迷盲烟幕、遮蔽烟幕、欺骗烟幕和信号烟幕等。根据不同需要,产生的烟幕可达几十米至几万米宽,烟幕形成时间最短少于2s,持续时间可达几分钟、几十分钟或更长。烟幕器材的发展趋势是研究具有多光谱性能、无毒、无腐蚀、无刺激的发烟剂,研制体积小、耗能省、成烟迅速和大面积的发烟器材弹药。【光电隐身技术】隐身技术是20世纪80年代发展起来的反侦察手段,是一种消极干扰措施,有反雷达探测技术、反光学探测技术和反声波探测技术等。目前,隐身技术主要采用以下几种途径:1、热抑制、热屏蔽技术采用各种手段,比如冷却、加入吸收红外辐射的添加物、改进燃料成份,以降低红外源的辐射强度。同时采用隔热材料和隔热装置遮蔽热辐射。2、改变结构或外形即从合理的外形结构上下功夫,减少飞行器的气动加热或改变辐射的分布方向。例如,B22轰炸机结构设计紧凑,形似蝙蝠,采用S形进气道,利用机身或机翼遮挡进气口和尾喷口。3、采用隐身、伪装材料或涂料通过特种复合材料或涂料的使用,减小目标与环境间的差别,起到迷惑或扰乱敌方观测的作用。比如,使用能强烈吸收激光同时具有可见光和红外迷彩效果的材料或涂料,减弱激光反射率、改变目标的可见光(包括微光)和红外外观特性,从而降低目标被发现的概率。我国已研制成功的可见光\激光\红外复合隐身涂料就属于这一类。【结论】有人说20世纪是电子学的世纪，21世纪将是光子学的世纪。随着激光、红外、电视、微光、光纤、多光谱、全息等现代光学技术的迅速发展，以及与电子、计算机等技术的日益密切结合，军用光电技术在未来高技术战争中，在侦察、识别、跟踪、导航、火控、显示、指挥、控制、通信、模拟和信息处理等方面必将起到越来越重要的作用。。战争永不重复，永远是以当代最新技术能够提供的最快速度前进，冷兵器时代是每天几十公里的人腿和马腿的速度；机械化时代是每小时几百公里的车轮；信息化时代则是每秒30万公里的电磁波。杜黑说：“胜利总是向那些预见战争特性变化的人微笑，而不会向那些等待变化发生后才去适应的人微笑。在战争样式迅速变化的时代，谁敢先于走先路，谁就能获得用新战争手段克服旧战争手段所带来的无可估量的利益”。让我们再一次回味一下这句曾经响彻了整个历史天空的话吧。海湾战争、科索沃战争、阿富汗、伊拉克战争等一系列信息化战争的冲击波还没有过去，新的更大的信息化闪电战的高级样式，又将显现。激荡全球的新军事变革必将被大幅度地推向更高层次。信息化作战——现代战争的导向！参考文献:[1]黄泽贵,胡国平.光电对抗新技术的应用与展望[J].电子对抗技术,2002。[2]戴清民.电子防御导论[M].北京:解放军出版社,1999。[3]牛广有.光电对抗技术综述(1)[J].电子对抗学术,1998。[4]张德文.红外对抗技术[J].红外与激光工程,1996。[5]叶盛祥,谢德林,杨虎,等.光电对抗技术[J].光电工程,2001。[6]王海燕.光电对抗技术和装备的现状及