张敬慧

（海军驻齐齐哈尔地区军事代表室 齐齐哈尔 161006)

1 引言

2 红外制导导弹的发展历程

红外制导技术主要分为红外非成像制导技术和红外成像制导技术两大类：

1)红外非成像制导技术是一种被动红外寻的制导技术。任何绝对温度零度以上的物体由于原子和分子结构内部的热运动而向外界辐射包括红外波段在内的电磁波能量，红外非成像制导技术就是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身所辐射的红外能量来实现精确制导的一种技术手段，它的特点是制导精度高，不受无线电干扰的影响，可昼夜作战。由于采用被动寻的方式，攻击隐蔽性好，但其正常工作受云、雾和烟尘的影响，并有可能被曳光弹、红外诱饵、云层反射的阳光和其它热源诱惑偏离和丢失目标。此外，红外制导系统作用距离有限，一般用作近程武器的制导系统或远程武器的末制导系统。

红外非成像制导导弹的发展经历了三个阶段［5］：

（1)第一代红外非成像制导导弹（20世纪40年代～1955年)，工作波段为1μm～3μm，采用非制冷硫化铅探测器。此种导弹作用距离近，而且导引头只能探测飞机的喷气式发动机尾喷管的红外辐射。因此，这类导弹的攻击范围只限制在目标后方狭窄的扇形区域内，故其战术使用只能进行尾追攻击，且受背景和气象条件对红外辐射吸收影响较大，不能全天候作战，抗干扰能力弱，使战术性能受到很大限制。第一代红外非成像制导导弹的典型代表有美国的AIM9B响尾蛇、俄罗斯的K13和SAM7等。响尾蛇AIM9是美国研制的世界上第一种被动式红外非成像制导空空导弹。AIM9的原型AIM9A没有批量生产，大量生产和使用的是AIM9B。AIM9B由美国海军武器中心于1948年开始研制，1953年9月首次发射试验成功，1956年7月开始装备部队，最大射程11km，使用高度小于15km，最大速度为Ma＝2，主要用于从尾部攻击速度比较慢的老式轰炸机。除美国自己使用外，还有英、法、德等十多个国家以及台湾地区使用，总共生产了八万枚。随后，为了满足不断发展的战术使用需要，美国海、空军曾在AIM9B基础上做了多次改进，形成了世界上最大的空空导弹系列。

（2)第二代红外非成像制导导弹（1957年～1966年)，工作波段在3μm～5μm之间，探测器采用制冷技术，光敏元件为锑化铟探测器。此种导弹导引头可以同时探测喷气式发动机喷管和发动机排出的CO2气体的红外辐射，甚至可以敏感机体蒙皮温度升高产生的红外辐射。由于工作波段向中波方向伸展，有效减小了阳光辐射的干扰，从而提高了制导系统抗背景辐射干扰的能力。这一时期的红外制导导弹扩大了攻击区，可以从后方攻击机动目标，但其攻击范围仍未超过后半球，不能实现全向攻击。第二代红外非成像制导导弹的典型代表有英国的红头（Red Top)导弹、美国的响尾蛇AIM9D导弹和法国的玛特拉R530导弹。红头导弹是由英国航空航天公司动力分部于1957年研制的空空导弹，1965年生产并服役，此型导弹最大射程12km，最大使用高度18km，最大速度为Ma＝3，导引头工作波长4μm～5μm，主要用来对付超音速和亚音速飞机，直至20世纪80年代初，一直是英国歼击机的主要装备，但此型导弹红外导引头受云雾影响较大。

（3)第三代红外非成像制导导弹（1967年以后)为近距格斗导弹，其红外制导系统普遍采用了高灵敏度的制冷锑化铟光敏元件，并且改变了以往光信号的调制方式，多采用了圆锥扫描和玫瑰线扫描，亦有非调制盘式的多元脉冲调制系统，探测范围大，跟踪角速度高等特点，有的还具有自动搜索和自动截获目标的能力。因此，这一代的红外制导导弹可以在近距离内全向攻击机动能力大的目标。第三代红外非成像制导导弹的典型代表有美国的毒刺导弹和响尾蛇AIM9L/M导弹、法国的魔术R550导弹、苏联的P73导弹和以色列的怪蛇－3空空导弹。P73导弹北约代号为 AA211射手（Archer)，是苏联20世纪70年代中后期研发，采用深制冷光电探测器的红外制导近程格斗空空导弹，也是世界上第一种能离轴发射，且搭配头盔瞄准具达到“可视即可发射”的导弹。P73导弹弹长2.9m、翼展510mm、弹径170mm；最大速度Ma＝3.7，最大射程20km，最大使用高度20km，对固定翼飞机类目标的杀伤概率为60%。安装的全向红外导引头探测距离为10km～15km，发射前视野±45°，发射后±60°，从导弹锁定目标到发射只需1s。其主要特点是：具有与头盔瞄准具（HMS)搭配的离轴发射能力；超过一般格斗导弹的射程；气动控制方式使其兼顾极短射程与远程的机动性能。

美国还十分注重资产评估师的后续教育。资产评估师每年大概要接受30～40小时的后续教育，并参加一定时间的职业道德教育。美国资产评估协会对此进行监管，对未能按照要求参加后续教育的资产评估师下发通知，要求其在下一年度补齐上一年度的课时；如果继续未能完成，则取消其会员资格。由于美国对于后续教育的重视保证了资产评估师个人综合分析评估能力的不断提升，并且会经常举办研讨会来加强行业内部外部交流，使其资产评估行业始终走在世界最前列。

为了提高识别真假目标的能力红外非成像制导导弹采用了光谱识别技术［6］（双色导引头)。根据普朗克定律，温度不同，黑体的光谱辐射出射度不同，并且任意两波长处的光谱辐射出射度之比也不同。如果红外探测系统取两个波长处的辐射量，求出它们的比值，即可知道物体的温度。如果所用的红外诱饵主要是通过燃烧烟火剂来产生红外辐射的，其温度和被保护目标差别很大，所以其红外光谱和被保护目标的红外光谱也有很大的区别。通过光谱识别，红外探测系统可以鉴别出哪个是真目标哪个是假目标。比如美国的“针刺”FIM92A和日本的“短萨姆”导弹就利用了这种多光谱技术来对付红外诱饵。

2)红外成像制导是利用红外探测器探测目标的红外辐射，以捕获目标红外图像的制导技术，其图像质量与电视相近，但却可在电视制导系统难以工作的夜间和低能见度下工作。红外成像制导技术已成为制导技术的一个主要发展方向。实现红外成像的途径主要有以下两种：（1)多元红外探测器线阵扫描成像；（2)多元红外探测器平面阵列非扫描成像（凝视焦平面阵列红外成像)。

红外成像探测器从20世纪70年代以来已由多元线阵发展到面阵；从近红外发展到远红外。红外凝视焦平面阵列探测器的元件数对近红外已达107个，对于远红外已达105个；探测率已达1012～1014量级。红外成像制导系统的灵敏度和空间分辨率都很高，动态跟踪范围大，可达1500～1800，有效作用距离远，抗干扰性好。与非成像制导技术相比，红外成像制导系统具有更好的目标识别能力和制导精度。全天候作战能力和抗干扰能力也有较大改善，但成本较高。

红外成像制导导弹的发展经历了两代［5］。

（1)第一代红外成像制导导弹采用多元线列探测器和旋转光机扫描器相结合的方法，实现探测器对空间二维图像的读出，采用并扫或串并扫扫描体制。这类成像制导导弹在20世纪70年代中期开始研制，现已批量生产装备部队。典型代表有：美国AGM65D/F幼畜空地、空舰红外成像制导导弹（采用16元碲镉汞光导线列器件和串并扫描型光机扫描)、AM132空空导弹以及美国在海湾战争中使用的远程攻击型AGM84E斯拉姆（SLAM)导弹。美国AGM65D幼畜空地导弹于1974年开始在AGM65A基础上改进，1983年进入空军服役，该型导弹最大射程43.4km，最大速度Ma＝1.2，最大使用高度9.45km。D型在A型基础上的改进之处有：改装红外成像导引头，其数字式定心跟踪器使导弹飞向目标的中心，而不是飞向最大温差点，红外频段的选择能透过战场上的烟雾获得全天候作战能力。AGM65D导弹在1993年停产，月产量500枚，批生产总数25127枚。AGM65F导弹在D型红外成像导引头的基础上，专为攻击舰艇目标增加了图像调制处理能力，并采用质量增大到136kg的爆破穿甲战斗部和可调延时引信，此外，采取工程改进措施进一步降低导弹生产成本。

（2)第二代红外成像制导导弹去掉了光机扫描红外器件而采用扫描或凝视红外焦平面器件（长波64×64元、128×128元和中波256×256元、320×240元红外焦平面探测器件以及4N扫描焦平面器件已经达到实用水平)，采用了复杂背景下目标识别技术。典型代表有：美国坦克破坏者（Tank Breaker)导弹、欧洲的ASRAAM、美国AIM9X响尾蛇后续型、法国麦卡空空导弹、以色列的怪蛇4/5等导弹。响尾蛇AIM9X空空导弹是美国海、空军于1992年开始研制的响尾蛇AIM9L/M后续型导弹，2002年开始装备部队，采用128×128元、3μm～5μm中波凝视红外成像导引头和低成本微型信号处理电子线路技术。按要求响尾蛇AIM－9X能应对诸如俄罗斯的射手（AA211)和其它大离轴角发射全向攻击导弹，具有比对手更好的目标截获能力和优良的抗红外干扰能力。同时，要求导弹具有在发射之前锁定目标和发射后不管的能力。AIM9X导弹另一特点是可与国际视觉系统公司的联合头盔指示系统（JHMCS)联用，显示由雷达等传感器探测到的目标信息和导弹导引头信息。AIM9X导弹最大射程17.7km，最大速度Ma＝2.5。AIM9X导弹正处于生产阶段，计划到2018年生产约10000枚。

3 红外诱饵剂

3.1 基型红外诱饵剂

早期的红外诱饵剂由镁和聚四氟乙烯组成。作为红外诱饵剂，镁/聚四氟乙烯在燃烧过程中，其燃烧产物有氟化镁、氧化镁和碳等高温炽热固体微粒，在近、中和远红外三个波段内产生强烈的红外辐射，作为点辐射的红外诱饵，它可以用来对抗红外点源制导的导弹。在飞机、舰艇等目标受到红外制导武器的跟踪威胁时就施放点辐射型红外诱饵，当被保护目标和诱饵同处于导引头的视场中时，点源制导的导引头将跟踪目标和诱饵辐射能量的中心。随着红外诱饵与被保护目标的分离，由于诱饵辐射出的能量大于被保护目标辐射的能量，按照质心导引规律跟踪目标的导引头就会逐渐偏离目标，转而跟踪诱饵，从而起到保护目标的作用。

典型的红外诱饵剂是由镁（Mg)/聚四氟乙烯（TEFLON®)/氟橡胶（VITON®)组成的混合物（MTV)。其基本燃烧反应如式（1)：

MTV红外诱饵剂能够产生很强的红外辐射是基于反应产物氟化镁产生较高的生成热将碳黑加热（2200K左右)，碳黑（ελ＜2.8μm≈0.85)受热激发产生高强度红外辐射。

在实际反应中，由于空气中的氧参与反应，反应产物中还将生成氧化镁以及反应所生成的碳进一步氧化生成二氧化碳，从而产生更大的红外辐射能量。有氧燃烧反应如式（2)：

MTV红外诱饵剂在空中运动状态下燃烧时，其温度具有较大的波动性，红外辐射能量随时间变化较快。对于机载红外诱饵弹，在其起燃时间（约0.5s)之内，诱饵的温度急剧上升，红外辐射能量快速增加，其火焰温度在2000K～2500K，经过有效燃烧时间（3s～5s)后，诱饵的温度迅速降低，红外辐射能量快速下降并消失。

3.2 红外诱饵剂改进

利用聚氟化碳（PMF)取代MTV红外诱饵剂中的聚四氟乙烯制成的新红外诱饵剂（MPV)与MTV红外诱饵剂相比，红外辐射性能明显提高。MPV红外诱饵剂燃烧反应同样生成氟化镁和碳黑：

当镁的比率一定时，MPV红外诱饵剂的辐射强度要高出MTV近10倍。例如：由55g聚氟化碳、40g镁、5g氟橡胶、1g石墨粉和200ml丙酮组成的悬浮液，经搅拌直至生成粒状后过筛，然后在40℃气流中干燥5h，再用12吨压机保压6s，将药剂加工成质量为40g、直径为25mm的圆柱形药柱。表1给出了由上述方法制备的MPV红外诱饵剂以及MTV红外诱饵剂药柱的相关参数和试验结果［7］。

表1 MPV与MTV红外诱饵剂试验结果

在MTV红外诱饵剂中添加超细铝粉（UFAL)之类高能燃料添加剂可以增加燃速使红外辐射强度提高。如图1显示了超细铝粉（UFAL)对MTV红外诱饵剂燃烧时间与输出强度的影响。

图1 超细铝粉（UFAL)对MTV红外诱饵剂燃烧时间与输出强度的影响

在MTV红外诱饵剂中添加高导热石墨纤维可以提高燃速。将2%的石墨纤维加入到MTV（Mg＝63%)中，燃速提高了1.12倍。

在MTV红外诱饵剂中添加10%的锆粉，可以使MTV的燃速提高1.5倍。

在MTV红外诱饵剂中添加纳米级特性材料，可使燃速增加以及表面积增大导致红外辐射强度提高，同时可以利用其特征辐射的特性改善辐射光谱。表2给出了添加纳米特性材料的MTV红外诱饵剂试验结果，药柱尺寸：φ50×46mm；装药量：163g；密度：d＝1.76g/cm3。

表2 添加纳米特性材料的MTV红外诱饵剂试验结果

红外诱饵剂在实际使用中动态特性参数与地面静态特性参数有很大区别，随着红外诱饵剂的投放环境不同，其特性参数有所不同。动态辐射特性主要受投放高度影响和载机速度影响。

由于大气密度和压力是高度的函数，而红外诱饵剂的燃烧速度与压力有关，所以在不同高度下，红外诱饵剂的燃烧速度是不一样的，辐射强度也不一样。

MTV以及类似烟火诱饵剂燃速与压力的关系如式（4)：

其中：r是线性燃速（mm·s－1)；a＝常数（mm·s－1·MPa－n)，描述温度对燃速的影响；P＝压力（MPa)，n＝压力指数，描述压力对燃速的影响。

对于MTV药剂，压力指数随镁的重量百分率ξ（Mg)上升而下降，随镁的粒径增大而减小。对于ξ（Mg)＝0.5，ξ（PTFE)＝0.45，ξ（Viton®)＝0.05的诱饵，在海平面的α波段（2μm～3μm)辐射强度约为0.125kW·sr－1，在海拔10000m高度时，燃速是海平面燃速的0.43倍，因此海拔10000m高度产生的辐射强度等于0.053kW·sr－1。

载机速度对红外诱饵剂辐射强度的影响是气动冷却。红外诱饵剂的辐射强度随着风速的增加按指数规律地下降，当飞行速度为1马赫时辐射强度仅为静态时的10%［8］。

4 红外诱饵剂对红外制导导弹的干扰

传统的MTV红外诱饵剂，可以有效地干扰单波段红外非成像制导导弹，但对于双波段红外非成像制导或红外成像制导导弹，其干扰效果明显下降，原因是双波段红外非成像制导或红外成像制导导弹可以区分红外诱饵弹和目标，其区分依据主要有：1)频谱差异。目标一般包含几个不同强度的红外辐射，例如喷气式飞机的红外辐射来自于发动机尾焰、尾喷管和蒙皮生热等，而传统MTV红外诱饵弹是以单一的温度燃烧。MTV红外诱饵弹辐射强度比θ2～3μm/3～5μm＝1.33，对于不同类型的发动机，飞机的辐射强度比0.5≤θ2～3μm/3～5μm≤0.8。对此，采用双波段红外传感器或红外/紫外传感器的寻的器可以予以区分；2)信号的时域变化。诱饵弹具有上升时间特性，当诱饵弹出现时，寻的器可在视场内检测到信号强度迅速增加。3)运动差异。传统诱饵弹具有较快的气动减速，并会在重力作用下缓慢下降，真正的目标则继续水平直线飞行或进行规避机动。

如何有效地对抗先进的红外制导导弹，要求红外诱饵弹能更逼真地模拟目标，弥补红外诱饵弹与目标在上述三个方面的差异。就MTV类红外诱饵剂而言，改善其与目标辐射频谱的差异，主要是通过添加一些特性辐射材料，使药剂燃烧反应产物的辐射特性更接近目标的辐射特性。如MTV红外诱饵剂与另一种药剂的混合物，这种药剂含硼、铝、乌洛托品、硝酸钾和过氯酸铵。铝和硼燃烧产生选择性辐射体，包括 BO、HBO2和 Al2O3。HBO2、Al2O3和BO分别在5μm、1.5μm和2.5μm波段产生辐射，辐射强度比θ2～3μm/3～5μm的平均值≈0.56；乌洛托品及其衍生物所释放的氮气作为火焰冷却剂，火焰的冷却有助于辐射光谱与目标的辐射光谱匹配，但与目标的辐射特性完全一致是很难做到的；改善与目标的运动差异，主要是通过在药剂中添加一些其它材料使红外诱饵剂燃烧时不但产生红外辐射，同时产生推力克服气动阻力，模拟目标的飞行轨迹运动，当然，完全模拟目标的运动轨迹也是难以做到的。所以，装填MTV类红外诱饵剂的诱饵弹，要完全模拟目标的特征是有一定的困难的，也只能在一定程度上提高对先进的红外制导导弹的干扰效果。

有效地对抗先进的红外制导导弹的另一种方式是“压制式”干扰，即采用高能红外辐射剂，在导弹视场内形成高能量、大面积的红外辐射区域，在红外成像探测器上形成较大面积的高亮度背景，使被保护目标淹没在这种高亮度背景之中［9］。红外成像探测器搜索目标的频率大约为几十至上百帧/秒，依据前后搜索图片之间的差异、关联等来识别确定目标。倘若能够进行1s～2s的有效“压制式”干扰，使红外成像探测器丢失几十帧的搜索图片，失去足够的图片之间关联信息，即可导致目标瞬时丢失。由于导弹的飞行速度较快，瞬时的目标丢失就会引起弹道的大幅度偏离，即使再恢复红外成像能力，由于惯性及搜索角度的限制，很难再找回目标，从而实现了对抗红外成像制导导弹的目的。对于飞机而言，一般在3μm～5μm的辐射强度为1000W/sr左右，在8μm～14μm的辐射强度约为在3μm～5μm的辐射强度的1/5～1/6，即200W/sr左右。当红外辐射剂的辐射强度在3μm～5μm达到75000W/sr，在8μm～14μm达到15000W/sr，则可能实现“压制式”干扰红外成像制导导弹。如果红外辐射剂的红外辐射强度高到能够使红外制导导弹“致盲”或“致眩”，其干扰效果会更好。

5 结语

MTV红外诱饵剂自从问世以来，以其具有的高效费比在对抗红外制导导弹保护目标安全中被广泛地应用，并且发挥了重要的作用，虽然其在对抗先进的红外制导导弹中显露出了许多不足，但经过改进，特别是其具备的红外辐射强度高、价格低廉、使用方便的特点，仍具有广泛的应用空间［10］。通过解决高空低气压燃烧速度减慢和气动冷却问题，进一步提高其辐射性能，达到实用状态下能够使红外制导导弹“致盲”或“致眩”的效果，将会使红外诱饵剂在对抗红外制导导弹中起到更加重要的作用。红外诱饵剂不仅在对抗导弹中得到应用，在训练器材和测试设备中作为一种经济高效的红外源也普遍被采用。随着技术的发展，红外诱饵剂性能的不断完善，将会给红外诱饵剂带来更大的应用空间。

［1］陈明华，焦清介，温玉全，等.Mg＿4Al＿3/PTFE红外诱饵剂的辐射性能研究［J］.激光与红外，2005（7).

［2］潘功配，杨硕.烟火学［M］.北京：北京工业大学出版社.

［3］彭和平.国外军用发烟器材发展现状与趋势［J］.火工品，1995（2)：3741.

［4］郭美芳.国外军用特种弹药发展现状与趋势分析［J］.特种弹药，2012（3)：1215.

［5］汪中贤，樊祥.红外制导导弹的发展及其关键技术［J］.飞航导弹，2009（10).

［6］高勇，时家明，汪家春.红外对抗与新型红外诱饵［J］.舰载武器，2001（2).

［7］ErnstChristian Koch.Pyrotechnic Composition for Producing IRradiation［P］.US 2003，0150535A1.

［8］ErnstChristian Koch.Review on Pyrotechnic Aerial Infrared Decoy［J］.Propellants，Explosives，Pyrotechnics，2001（26)：311.

［9］汪涛，樊详.双色导引头的光电对抗与双色干扰诱饵［J］.红外与激光工程，1999（2).

［10］张冬梅.国外军用烟幕隐身剂的现状和发展［J］.红外技术，2008（7)：376378.