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发信人: dragon (猎鹰), 信区: Green
标  题: 热追踪飞弹与红外线反制系统之竞赛
发信站: 紫 丁 香 (Mon Nov  1 08:10:27 1999), 转信


热追踪飞弹与红外线反制系统之竞赛
提要
一、
经历次空战的统计，空中战机被所有防空武器击落的比率中，以空对空或地对空红外线
追踪飞弹所占之比率最高。
二、
航空器所采取红外线飞弹反反制之措施不外乎：减低热辐射、抛射热源诱标、与主动侦
测并加以反制。
叁、
红外线诱标自火焰弹、冷热火焰弹、多角度抛射火焰弹、与主动红外线雷射干扰器等技
术演进；而红外线寻标器则朝双
色红外线感测器、高感度红外线感测器、与影像寻标器等方向改良。
四、
火焰弹必须具有可资运输、燃烧时间长、与高热度之基本特性，新式的火焰弹在弹体周
围环绕可旋转之轮状镜片後，使
得红外线飞弹极易被眩惑而无法锁定目标。
五、
红外线反制家族在运用高能红外线雷射干扰器以後，红外线飞弹在防空战场上的优势可
能即将面临挑战，但红外线飞弹
专家们也会在可预见的将来谋求对策，以使红外线飞弹永保「飞行员的最怕」之地位。

前言
　　在防空战役中，无人怀疑红外线导引飞弹是个天生杀手，自 1979 至 1985 年空中
航空器被各式武器击落的总数是 160 架，其中 90% 是被红外
线飞弹所击落。 1982 年在黎巴嫩贝卡山谷之役中，以色列空军使用 AIM-9G/L 空对空
响尾蛇热追抭飞弹在一天当中击落 89 架叙利亚米格战机，
该型飞弹为较先进的智慧型武器，可侦测出目标逃离之方向，再加以拦截为其特长。到
了 1986 年春天，前苏联在阿富汗扫荡反抗军的军事行动
中，因反抗军引进美国的刺针飞弹遂使战局逆转，刺针飞弹除了是一种人员携行的轻便
机动高效能防空武器外，其终端导引阶段并有回避击中
发动机排气口并转而攻击可造成更大伤害的机身部分之功能。
　　刺针飞弹亦使得直升机的价格高涨，虽然阿富汗反抗军声称其刺针飞弹计击落约 4
00 架苏联航空器，不过事实上此数据是稍微夸张了一点，
然以一枚价格约 5 万美元的刺针飞弹去换取 1 架约 800 万美元（1986 年的价格）的
苏联航空器，刺针飞弹在当时不得不被认为是高效能的防空武
器系统。
　　另根据 1973 年至 1997 年美国洛克希德马汀公司的统计，在被各式武器系统总击
落数 1,434 架航空器中，有 369 架（占 25.7%）是被防空火炮
所击落；215 架（15%）是被雷达所导引的空对空或地对空飞弹所击落；有 112 架（7.
8%）为其他或不明原因所摧毁；而占最大多数的 738 架
（51.5%）是由空对空或地对空红外线飞弹所击落；连最近 1997 年 11 月 16 日斯里兰
卡之「米—24」攻击直升机被击落事件中，据研判也是由坦
米尔的红外线地对空飞弹所击落。
红外线飞弹反反制措施
　　由於红外线飞弹之极佳性能所造成的巨大威胁，使得相对应的反制措施变得相当棘
手，而一般对付红外线飞弹大体有下列叁种方法：
减少或消除航空器所产生的红外线信号。
运用「被动」的手段以制造假目标。
侦测来袭之红外线飞弹并采取主动反制措施以保护航空器。
此叁种方法之原理分叙如下：
1.
减少红外线信号：
　　地球上的任何物质，只要其温度高於绝对温度零度（0° K 或 -273.16° C）以上
均会辐射红外线，此乃一简单的物理性
质。当温度增加时，若其属长波或远红外线，则其辐射频率将小於 1013 Hz；但若属短
波，则其辐射频率将大於 1013 Hz。为
便於参考起见，传统的运用是将远红外线设定於 30 至 100 微米之间；中红外线设定於
 3 至 30 微米之间，或凯氏温度约 500
° K；而近红外线则位於 0.8 至 3 微米之间（大约近 103 凯氏温度）。当然也有一些
实用的系统采用另一种分类法：频段 1
属近红外线、频段 2 介於近红外线与中红外线间、而频段 4 之红外线波长则在 3 至 
5 微米之范围。
　　要降低红外线信号可以采用交换式推进系统来达成，如可将喷射燃料操作在较火箭
引擎还要低温的引擎中，将发动机
排气降温的方法，一般大多将发动机排气与机身周围的冷空气混合，或将预期被侦测到
的热排气予以遮蔽，亦是有效的减
少热排气的方法。在最近的设计中，有将排气口置於机身上方（机背）的方法，以抑制
来袭地对空飞弹使其无法十分有效
且顺利的侦测到红外线信号，当然此举并不能完全解除威胁，因为事实上敌人的攻击方
向是难以预测的，例如当敌机位於
上方或敌人使用卫星侦测时，则仍难以隐藏该航空器之行踪。
2.
运用被动诱饵：
　　以产生另一个热源作为诱标或假目标，以诱骗来袭红外线飞弹之法即称运用被动诱
饵。常用的方法是使用火焰弹将追
热飞弹诱离其原先欲攻击的目标，此种诱标被美其名为「精神分散弹」或「魅力弹」，
而且至今仍无人能否认其功效。当
然用「被动」一词来定义此方法似乎仍有争议，因所谓被动技术乃指物质不辐射任何形
式的能量而言，故感测器侦测红外
线是一种被动的行为，就如同侦测无线电频率的接收机一样是一种被动的方式。然而一
枚发热火焰弹由於有辐射热能，故
不能算是被动，其「被动」之用语实乃因其非主动去攻击任何目标，而是被动等待红外
线飞弹来攻击而名之。
3.
侦测并采取主动反制措施：
　　此法乃连续侦收来袭红外线飞弹之踪迹，以保护航空器本身，亦即感测来袭飞弹，
加以分类，并选择适当的应变措施，此功能由预警装
置与应变装置整合以後合力完成。预警装置包括使用可侦测出雷达所导引之飞弹的雷达
预警接收机（RWR）；可侦测并监视被动热追踪导引
飞弹之红外线讯迹之设备；或使用电子光学仪器去凝视来袭之空中威胁。一旦该迫近之
飞弹被侦测且识别以後，一适当之应变措施即被启
动，这些应变措施涵括：抛射火焰弹、喷出可吸收红外线的烟雾、或以主动的方式发射
出强力的雷射光束指向该飞弹的寻标器以眩惑其导引
系统。目前已有数种整合式预警/应变系统可供采用或正在研发中，分叙如下：
　
（1）
被动空用预警系统（PAWS）：
　　由以色列 Elisra 电子系统公司所开发，该系统可在高杂讯、与复杂战场景况中经
由侦测与追踪飞弹之热排气以提
供多重威胁预警，此外 PAWS 并可与 RWR 整合达成全方位防卫、显示、与管制之目的。

（2）
AN/AAQ-WR（V）判官（Nemesis）指向式红外线反制系统：
　　该系统由诺斯诺普格鲁曼与 GEC—马可尼两公司所合作生产，该项系统采用 AAR—
54 飞弹预警器侦收可能来袭
的飞弹，当判别其为真实威胁後，除了警告飞行员外，并启动高能弧光灯以反制之。
（3）
飞弹侦测器（DDM）：
　　由法国马特拉（Matra）与谢建（Sagem）两公司所合作生产，DDM 采用电子光感测
器提供法国幻象 2000 战机之
防护，该系统侦测敌飞弹的红外线讯号，并启动整合式频谱自卫系统。
　　另一由山德士公司所生产之先进战术红外线反制/通用飞弹预警系统（ATIRCM/CMWS
），则是整合了
AN/AAR-57（V）飞弹预警器与 AN/ALQ-212（V）指向式红外线干扰器。
（4）
MWS-20 系列：
　　由法国达梭电子所设计的主动式飞弹迫近警告系统，可保护直升机、广体航空器、
战斗机，并可改装以保护船舰。该系统可对抗
任何型式的来袭飞弹，计算撞击时间并抛射适当的诱标或反制措施。
红外线反制措施重点
　　红外线飞弹寻标器设计者与红外线反制措施研究人员，早已展开一场谍对谍或「胜
兵先胜」的长期对峙，其实这也正是电子战策略演进的
本质。在电子光学导引之飞弹未出现之前，早期的地对空飞弹均使用雷达以完成侦搜与
追踪的功能，而且在终端导引与近发引信也是使用主动
辐射，某些更复杂的飞弹则使用於??米波范围，而有些飞弹其导引则以接收指挥命令的
型式由远处的控制站遥控指挥。上述的各种情况均有一个
共同特性，那就是「主动」，亦即有信号辐射出去，而「RWR」（Radar Warning Recei
ver）即专为能对这些信号产生预警而发展出来的，因为 RWR
可识别这些威胁的特性并提供正确的预警。
　　可见光频谱边缘之红光以外仍有辐射信号的现象，是由英国天文学家威廉赫斯歇尔
爵士於 1800 年所发现，然而直到 1970 年初期此型式的辐
射能量（红外线）始被运用於被动导引技术中。当时曾有慢速固定翼运输机被早期苏联
制的 SA-7 圣杯（Grail）式红外线地对空飞弹击落，而当
时之反制措施与今天之水准比较真是有天壤之别，当时的应变措施是经飞行员目视发现
有飞弹来袭时，由另一手脚俐落的机上组员用一改装的
手枪对准飞弹方向打出一枚火焰弹。而以色列在当时也有另一种异曲同工的方法，那就
是在战机的排气口後方再加装一条烟囱，如此一来使得
发动机的热排气向机身後方退後了约 8 到 10 ??，此种设计虽然牺牲了空气动力的操控
性，但却可避免机身百接被飞弹击中之危险。
　　1973 年 10 月 6～24 日中东爆发由以色列孤军对抗阿拉伯联盟之着名的「十月战
争」中，双方的空中战机均遭受严重战损，该役中红外线导
引之空对空与地对空飞弹均大展身手，其中以色列有 33 架战机被阿联的 SA-7 飞弹击
落；反之，以色列使用美制 AIM-9 系列之响尾蛇与其自制之
Shafrir 飞弹，计击落阿拉伯联盟之战机 180 架。从此以後如何回避红外线飞弹攻击之
红外线反制（IRCM）措施即进入紧锣密鼓的研发阶段。 第一
代的反制措施是使用火焰弹（Flare），具有够大、够热、并方便包装之特点。一开始火
焰弹仅装设於任务特殊、危险性高之航空载具上，即当其
执行任务时，必须暴露於 SA-7 飞弹涵盖高度 15,000 ??范围内之情况，但是由於火焰
弹也有体积及重量，因此机身上并不可能安置过多的火焰弹。
因此下一步就是必须设法使有限的火焰弹作最有效的运用，亦即要使火焰弹在真的飞弹
来袭之前的正确时间内射出。因此就有了飞弹进袭警告
系统（MAWS）的设计，一开始的 MAWS 是运用主动雷达的技术，即利用都卜勒雷达善於
侦测快速活动目标的特性以掌握敌飞弹之行踪，该系
统除了提供飞行员威胁预警外，并可自动触发一反制措施。飞弹进袭警告系统亦可采用
红外线或电子光学的被动技术去侦测敌飞弹自发射、加
速、中途、或终端各阶段之行踪。
　　面对火焰弹可将红外线飞弹自真实目标诱离的挑战，飞弹寻标器专家们即设计出智
慧型（smart）寻标器以为因应，其基本道理是利用每一
真实目标均有包含数种不同红外线辐射源之独特频谱，例如一架喷射机的红外线信号可
源自引擎排气、排气口周围、引擎燃烧时对机身的传
热、航电设备产生的热、机头与空气磨擦後产生的热、座舱罩产生的热等，因此若采用
可感应不同红外线频段之感测器再配合适当的数学运
算，智慧型寻标器即可轻易的辨识真实目标与发热火焰弹之差别。
　　为了去除飞行员的不安与迫不及待的心态，时下已有一些现成的技术可资运用，如
由洛克希德马汀公司红外线影像系统组所开发的以「非
冷式微量辐射热侦检仪」为基础所制造出来的红外线感测器，具有辨识温差 0.04°C 之
高灵敏度特性，该高灵敏性并不需其他机械结构或复杂电
路辅助，当以阵列方式组合时，此种感测器可精确呈现目标之所有红外线图像。另一出
美国欧克屋脊（Oak Ridge）国家实验室以矽或锭砷化物结
构为基础所制成的「非冷式红外线侦测器」亦可辨识温差达lO°K～6°K 之灵敏度，意
即只要任一物质之周围有百万分之一度的温差变化时均可被
侦测出来，由於此感测器之高敏感性，使得任何发热物体无所遁形。
　　当然火焰弹的研造专家也不甘示弱，为了反制此种高灵敏度的红外线感测器，新一
代的火焰弹采用合成烟火技术，可在燃烧时产生两种以
上成数种的温度，此种「冷—热」火焰弹可有效骗过上述的高感度红外线寻标器，然而
智慧型寻标器的设计专家们却又找到了一种区分战机与
火焰弹的方法，那就是两者的运动状态不同，意即火焰弹被抛射以後受到地心引力的影
响，其速度会相对低於航空器的速度，而该航空器将以
原航向、原速度继续飞行，或是转向加速以回避攻击，因此只要使用更详细的数学运算
，即可清楚的分辨航空器与火焰弹的差异。而由英国遍
斯威谢克斯公司（Pains Wessex）所发展的海盗式（Pirate）火焰弹却可模拟近乎真实
目标之红外线信号，此种火焰弹主要是经由空中与海面多重辐
射源组合类似真实船舰所产生的红外线频谱图像，以引诱掠海飞行的红外线攻舰飞弹。

　　第叁回合双方的交战演变成红外线反制系统制造商努力研发火焰弹的性能与投掷法
，期使火焰弹发射出去所呈现的红外线图像就跟真实抛
射这些火焰弹的航空器或船舰一样，例如将火焰弹的抛舱口朝引擎之反方向，或沿着欲
防护之机身的方向以一安全距离拖曳火焰弹，类似系统
如出雷神（Raytheon）公司所开发的消耗性拖曳式火焰弹。
　　诱标 AN/ALE-50 即是，该系统可供美空军的 F-16、F-l5、B-lB 及美海军的 F/A-
l8E/F 等机型选用。该系统原先是用以部署作为主动式射频诱
标，但经雷神公司改良後以原 ALE-50 装备为架构转而开发成拖曳式红外线诱标，该诱
标的材料是采用铁心塑胶包装而成，因为磨功精细而易燃
性高，意即只要将之暴露放大气中即会自燃，或是可快速氧化。此种材料具有慢速燃烧
的特性，在设计成拖曳式火焰弹以後尚需克服空气动
力、及使红外线飞弹在频谱与热源中难以辨识其为诱标的特性，此外 ALE-50 投掷器尚
有可同时携带射频与红外线诱标之功能。
　　为了克制上述型式之火焰弹，寻标器研发专家们又开发出「影像寻标器」，亦即以
名为「凝视」阵列的光学侦测阵列元件以产生两个座标
的目标影像，以鉴别目标与火焰弹，由於此型寻标器可凝视并稳稳锁定目标的红外线影
像，使得以多重热源，或可修正空气动力的火焰弹或诱
标叉再度面临挑战。目前这个时期正是迈入红外线反制/红外线飞弹（IRCM/IR missile
）两者相互竞赛之第四回合阶段，很快的吾人将可目睹红外
线反制专家们如何找出对策以反制最新式的影像寻标器。
　　下一回合 IRCM 的竞赛将会把焦点置於「蓄意辐射」—雷射上，当雷射运用於 IRC
M 後，双方的竞技将变成更为白热化，换言之双方的争夺
重点将会是在「干扰/信号（J/S）比」上，所谓干扰/信号比是指干扰能量与被保护载具
上所产生的红外线信号之能量比，吾人已知有许多可减少
航空载具上红外线辐射能量的技术，而干扰即是使侦测系统（寻标器）饱和的意思，干
扰可使红外线飞弹无法锁定目标且被诱离，并转而攻击
火焰弹或其他诱标。
火焰弹工作原理
　　正常火焰弹之燃烧时间有限，因此在前一枚火焰弹烧完之前，必须抛射另外一枚火
焰弹以达有效防护载具本身之目的。为达此效果已有各
种努力以造出可资运输、长时间燃烧、与高热度之红外线热源，将这些技术延伸以後，
即可造出各式可长时间燃烧与混淆热追踪飞弹之小型红
外线干扰器。如由山德士公司所制造的 AN/ALQ-144 电子式热源即是以圆柱状矽碳化物
（SiC），外环绕以镜片状之调变系统制造而成。另一型由
山德士所生产的 AN/ALQ-147A ，俗称热传（Hot Brick）系列，则是采用 JP 燃油与高
压空气混燃以後再加热矽碳化物以产生高热源，此红外线输出
再经由一组环绕热源之轮状镜片作机械性的调变。其他可产生更久输出的红外线诱标所
采用的材料包括有强化铯与以氙质电浆来产生弧光热
源，这些材质均可有效将电子脉冲转换成脉冲式红外线辐射，同时光学调变技术亦被适
当的运用於此领域。
　　此种新式的热源诱标将更能诱骗红外线飞弹以保护航空器本身的安全，在许多实际
运用程序中，当飞弹的追踪系统只要锁定目标以後，即
会将目标（最终的点）保持在侦测元件的中心位置，并使导引系统维持一「净值信号输
出」。换言之，只要该净值信号输出的状况完成以後，
即表目标已被正确锁定，而且可确保随後的拦截路径无误，摧毁目标之任务方可预期。
但若是该净值信号输出之状况产生变化即表目标红外线
源已不再位於飞弹寻标器之光学追踪系统中心，此时该变化的信号将被转换成弹翼控制
，以修正飞弹拦截路径，结果将使目标再度被锁定，而
净值信号输出之状况得以重新被保持。然而一经由旋转镜片所调变的高热点源（Hot-sp
ot）红外线诱标将可令寻标器产生不可捉摸且难以将之锁
定於中间位置之现象，如此将迫使飞弹之追踪系统产生一连串不定的修正信号，结果，
以目标的观点论之，这些不定的修正信号亦连带的使弹
翼产生不稳定的振动现象；如此一来飞弹即难以稳定追踪目标，甚且增加飞弹错误拦截
之机会。
　　此错误拦截乃飞弹十分重要的课题，不能不慎重加以考虑，第一代人员携行肩射飞
弹，如美制 FIM-43 红眼、或前苏联的 SA-7 圣杯（Grail）
均舍近发引信，而以直接击中目标确达最大摧毁效果为设计要求；而下一代的飞弹则具
有可摇控引爆的更复杂引信技术，此一发展使得红外线
反制系统不得不把反制点（使飞弹开始产生错误拦截的那一点）延伸到航空器的 100 ?
?以外以提供目标更为安全的防护。
潜入寻标器
　　IRCM 最近有一新奇兵加入其作战序列，那就是高能且极易控制其方向的红外线辐射
——雷射，其能量由弧光源或热砖（Hot Brick）所产生
且可全向辐射。为确保所望辐射方向可获得最大能量，因此必须运用光学镜片或反射器
，吾人已知，在干扰时 J/S 侦必须尽可能大到使飞弹寻标
器被诱骗并转而锁定诱标之效果，而以弧光源随意散播出红外线能量的方式并不是最佳
提高 J/S 比值的方法，若能产生一精准方向、极窄波束的
红外线雷射，则其所提升的 J/S 比值将千百倍於上述任意散播的方法。
　　依据上述可知雷射能量确定是控制 J/S 比值的要素，然而有两项不可或缺的重要特
性是不能疏於考虑的，第一、由於雷射具有极小的散布，
因此必须可被精确的控制指向；第二、其波长能互动感应以达实用效果。第一个精确指
向的需求可经由飞弹进袭预警器（MAWS）提供精确的飞
弹攻击方向之资讯而获得，由山德士为美国海军正开发中的捷眼（Agile Eyes），就是
一种光纤拖曳式干扰器，该系统藉由一系列的控制感测器以
相当高的精度追踪来袭飞弹，其精度与射频感测器可相比拟。
　　接下来要选择适当的雷射波长就是一个较具挑战性的问题，因为欲达最大反制效果
，被选用的红外线雷射之波长必须位於该型被反制飞弹
寻标器之接收频宽内，此乃因一寻标器之红外线光学侦测器均设定於接收特定红外线频
段内之信号，以减少接收到杂波与杂讯之机率。假若以
「频段 1」之红外线雷射去干扰仅能接收「频段 3」之来袭红外线飞弹，则其干扰效果
势必有限，最理想的状况是该干扰雷射具宽频且可迅速的
被调整至所望之工作频率。若要了解来袭飞弹之接收频段，可以数位位元的资讯将可调
雷射编码後，用以询问该来袭飞弹，由以频率为函数之
雷射反射与被吸收状况，即可正确指示该飞弹寻标器的操作频段，如果询问雷射波束可
突穿来袭飞弹前缘之光学侦测器，则经由其馀反射之调
变信号即可换算出飞弹之相关参数。
　　至於空用雷射干扰技术事实上已发展成型，除了可迅速调整频率之外，并可改变脉
波来复频，该系统是以二极体为动能的光子振汤器，可
产生 6W 的输出功率，其产生的连续波谱宽则可涵盖 1.5 到 5 微米之间，而美国海军
的捷眼（Agileeye）红外线干扰器同样的具有全频段涵盖能
力，也是一种可调的红外线雷射。
　　截至目前为止至少有两种美国的 IRCM 系统已具雷射干扰性能，即 ATIRCM 与判官
（Nemesis），此两系统均已进入测试阶段，其中诺斯诺普
格鲁曼的判官系统是采用高能、以弧光灯为基本结构的反制装备，且曾於 1997 年 10 
月 27 日成功的完成其首次对一模拟飞弹的空中测试。该测试
是在英国耶欧维尔（Yeovil）的 GKN「西土（West-land）直升机设施中心」进行，并以
直升机「徘徊」与「侧方飞行」两种模式发射模拟飞弹测
试之，该系统并预留空间以备整合入正开发中的雷射反制技术。
　　1996年9月，在美国陆军的白沙飞弹试射场（新墨西哥州）的一系列实弹射击测试中
，该 ATIRCM 系统展示了其侦测红外线飞弹并以雷射波
束反制之的优异性能，在该项测试中，ATIRCM 系统被装置於一移动之缆车上，并成功的
侦测与反制 8 枚不同的红外线导引飞弹。
结语
　　西方有一传统的观念认为：「如果有某种东西看起来像鸭子，且听其叫声也像鸭子
，那麽这个东西可能就是鸭子」。但在全球各地、各实
验室的科学家们正在尝试改变此一传统的认定，他们要让红外线飞弹寻标器肯定它们所
锁定的热源就是真实的目标。而红外线飞弹专家们也不
甘示弱的要展现其飞弹鉴别「真实目标」与「红外线诱标」的能力，自「被动型」到「
主动型」，继而演进成「智慧型」，在电子战领域的竞
争中，似乎没有永远的赢家，唯一能处身立於不败的法则就是「不断的超敌胜敌」。

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         ------没有比人更高的山，
                   没有比脚更长的路。

※ 来源:．紫 丁 香 bbs.hit.edu.cn．[FROM: dip1.hit.edu.cn]