| 光电技术用于反巡航导弹的探讨 倪树新 ZT
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精华序号：37
来自论坛：小熊在线 《武器军事论坛》
内容说明：1 引 言
巡航导弹作为一种远程精确制导的高技术武器装备，已成为以“非接触精确打击”为主要特点
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光电技术用于反巡航导弹的探讨 倪树新 ZT
(4294字) laotun (235154)于2003/08/22(16:25:51)..
1 引 言
巡航导弹作为一种远程精确制导的高技术武器装备，已成为以“非接触精确打击”为主要特点的新作战思想的重要支柱，在最近几年发生的高技术局部战争和军事冲突中发挥了重要的威摄和杀伤作用。巡航导弹的作战威力引起全世界的关注。目前全世界共生产和装备各种型号的远程巡航导弹约8000枚(其中常规弹2000多枚，核弹5000多枚)，主要集中在美国和俄罗斯，并布署在许多国家。此外，法国、英国和印度等国也在大力发展巡航导弹，包括许多第三世界国家也试图研制和拥有巡航导弹，巡航导弹的扩散将势不可挡。预计未来10年内，巡航导弹将大量装备和使用。反巡航导弹问题已迫在眉睫。
2 巡航导弹的战术特点和发展趋势
巡航导弹问世于第二次世界大战期间，战后曾继续发展，但受技术条件限制长期受到冷落，七十年代以后，随着推进技术、制导技术、微电子技术和隐身技术的发展，现代巡航导弹又开始成为新一轮军备竞赛的重要领域之一。
现代巡航导弹具有如下战术特点：
1.可机动发射，生存能力强。巡航导弹体积小，重量轻，弹翼可折叠，便于各种机动平台发射，因而提高了武器系统的机动性和生存能力。
2.不易被探测，突防能力强。巡航导弹飞行高度低(15m～100m)，雷达反射截面积小(约0.1m2)，可根据战场情况设计弹道，因此防御系统难以探测、跟踪和拦截。
3.采用组合制导方式，命中精度高。巡航导弹通常采用惯导、地形匹配制导、GPS制导和景象匹配制导等组合制导方式。命中精度范围为10～30m，因而可以有选择地攻击高价值目标。
现役巡航导弹的不足之处有三：一是飞行速度低(约0.7马赫)，一旦被发现，容易被攻击和拦截；二是只能按预先规划的路线飞行，攻击预选的固定目标，因而不能攻击机动目标；三是任务规划复杂费时，从选择攻击目标，确定飞行路线，到输入电子地图，往往需要几个小时，有时会因此贻误战机。
未来的巡航导弹将出现如下发展趋势：
1.采用新的制导体制，提高命中精度，缩短任务规划时间。未来的巡航导弹将采用惯性制导/GPS制导/红外成像制导组合体制，激光雷达也是候选方案。通过新的制导体制和先进的制导软件，制导精度将提高到3m以下，任务规划时间将降至几分钟。
2.采用新型发动机和高能燃料，大幅度增加射程。未来的巡航导弹在发射重量和有效载荷不变的情况下，其射程可增大一倍，可望达到3700km。
3.发展超音速和高超音速技术使巡航导弹的飞行速度达到4～8马赫。
4.进一步提高巡航导弹的隐身性能。通过综合利用雷达、红外和声学隐身技术，进一步降低巡航导弹特征信号的水平，例如其雷达反射截积可降至0.01m2。
5.借助新的任务规划算法并和弹上通信链路交换数据，使巡航导弹具有重新选择攻击目标的能力。
3 国外反巡航导弹系统研究和发展概况
巡航导弹的使用和发展，激发了各国研究和发展反巡航导弹系统的热情，其中美国尤其关注巡航导弹防御问题，他们对各种反巡航导弹手段，相关技术途径和成本进行了广泛而深入的研究，并就各种探测、拦截方案和系统进行了大量验证试验。
1993年，美国空军和海军执行了一项研究，将陆军、空基探测器和海军的战斗机、快速数传系统及空-空导弹组成一个高技术网，以探测和拦截巡航导弹，通过研究和试验，美国国防部认为，先进的战斗机在反巡航导弹中具有巨大潜力。因为战斗机活动范围大，机动性强，适于大面积中段拦截；机载下视雷达和红外搜索/跟踪装置相互补充，能在地杂波中发现飞行中的低可探测性巡航导弹；装有毫米波雷达和凝视红外焦平面阵列导引头的空-空导弹也能抑制背景干扰，发现、锁定并拦截巡航导弹。
1996年2月，美国陆军和海军在夏威夷群岛太平洋导弹靶场进行了第一阶段巡航导弹防御先期概念、技术演示和包括多种海空装备的联合反巡航导弹演习，成功地拦截了4枚模拟巡航导弹。试验和演习证明，利用相互配合的空基、地基探测器可显著地扩大作战空间，提高系统的可靠性。空基探测的最佳方案是由固定翼飞机和浮空器组成的系统。
1996年3月，美国陆军用其和以色列联合研制的“鹦鹉螺”高能战术激光武器成功地进行了摧毁模拟巡航导弹飞行的“BQM-34S型靶机，验证了高能激光武器拦截巡航导弹的可行性。
1996年6月，美国利用其“复仇者”低空近程防空系统进行了反巡航导弹试验，在C3I系统的引导下，成功地摧毁了模拟巡航导弹的目标靶，证明了改进的近程导弹防空系统可在反巡航导弹中发挥作用。
通过试验和评估，美国概括出如下结论：
1.必须提高对地巡航导弹防御计划的优先权；
2.必须把空中、地面多种平台携带的雷达和红外等多种探测器组成协调一致的探测网，才能达到早期预警、有效识别巡航导弹的目的；
3.分层多手段防御是拦截巡航导弹的最有效方法，即外层由战斗机载空-空导弹，中间层由空基探测平台引导的地-空导弹，内层由近程防空导弹实施拦截。
4.必须强调发展低成本高效反巡航导弹系统，其主要技术途径是建立反飞机、反战术弹道导弹和反巡航导弹一体化的防空系统。
美国的反巡航导弹研究成果为其他国家开展反巡航导弹研究工作提供了有益的借鉴。
4 光电子技术在反巡航导弹中的应用
这里所说的光电子技术主要是指激光和红外技术。
激光的高载频、高相干性和高能量密度特性所带来的高时域、空域、频域分辨率能力，强抗干扰能力和高能瞬间攻击能力，以及红外的无源特性、高的温度灵敏度特性和高分辨率成像特性等，使得光电子技术在反巡航导弹系统占有重要地位。其主要应用包括反巡航导弹过程的各个环节，即巡航导弹的探测与跟踪、拦截弹的制导与火控以及反巡航导弹激光武器。
4.1 巡航导弹的光电探测与跟踪
由于巡航导弹的雷达和红外特征信号较弱，且能在超低空利用地杂波和有利地形隐蔽飞行，同时由于按预先装订的程序飞行，不能简单地通过测轨确定其发射点和弹着点，因此，比高超音速战术弹道导弹更难以探测和跟踪。为此，美国主要利用预警机和战斗机载多传感器系统探测和跟踪巡航导弹。目前，预警机已从单一的被动监视改为主/被动监视，即利用激光雷达与被动红外搜索跟踪相结合的系统，不仅从背景中发现和识别目标，而且可为舰载、机载或陆基武器系统提供目标的精确距离和弹道轨迹。美国的“眼镜蛇球”(Cobra Ball)RS-135S红外预警机监视系统和机载“门警”系统都采用了这种光电组合传感器系统。
用于战区弹道导弹防御计划的“眼镜蛇球”红外预警机除原有的红外搜索跟踪器(IRST)外，还加装了YAG激光测距机。
海军的机载“门警”(Gatekeeper)系统，则采用IRST和激光雷达/跟踪(LR/T)组合体制，其中IRST采用双波段(3～5μm和8～12μm)HgCdTe红外焦平面阵列，用以发现和识别目标，并引导LR/T对目标实施跟踪和测距。1995年该系统尚处于研制阶段。美国计划将其装备在E-2C、S-3或E-3预警机上。“门警”系统的性能参数如下：
.系统性能
光学系统视场：4°(垂直)×2°(水平)
监视范围：-15°～+85°(垂直)
测距范围：100～1000km
扫描速率：40°/s
测量速率：20次/s
传感器高度：7.6～9km
.IRST性能
波 长：3～5μm，8～12μm
孔 径：20cm
探测器阵列：6×960元 HgCdTe
.LR/T角跟踪器性能
工作波长：3.5～5μm
孔 径：20cm
跟踪探测器阵列：InSb
跟踪方式：跟踪中心像素区的点
跟踪精度：～5μ rad
.LR/T激光雷达性能
激光源：Nd∶YAG泵浦 KTP OPO
工作波长：1.571μm
孔 径：7cm(发射)，20cm(接收)
探测器：InGaAs(APD)
探测方式：直接探测
单个脉冲能量：600mJ
脉冲宽度：10ns
发射光束宽度：～20μ rad
接收瞬时视场：～30μ rad
波 形：每组3个脉冲，脉冲间隔8ms
测距精度：1m
此外，美国正在研制机载动目标指示(MTI)激光雷达，旨在探测和跟踪低飞巡航导弹。采用1000W射频激励CO2激光器和HgCdTe线列探测器，外差探测体制，作用距离为10～40km。
4.2 拦截弹的制导与火控
机载空-空导弹是早期拦截巡航导弹的最佳选择，而红外制导则是空-空导弹的优选制导体制。美国空军正在发展两种采用红外制导的反巡航导弹的空-空导弹，一种是AMRAAM中程导弹的改进型——AIM120和AIM-9红外制导响尾蛇导弹的改进型——AIM-9X，改进工作主要集中在导引头上，以提高对付低高度、低可探测性的高性能巡航导弹的能力。在美国巡航导弹防御中，先进战斗机F22所载的AIM-9X和AIM-120导弹是防御现代巡航导弹大规模攻击的关键武器。经过性能、成本和风险等全面评估，休斯公司赢得了AIM-9X的制造和发展合同。它采用128×128元InSb红外焦平面阵列探测器和斯特林循环制冷器。计划在20年内生产一万枚，每枚50万美元。
以前布置的防空系统大多为独立的反飞机或反战术弹道导弹系统，不具备反巡航导弹能力，从经济承受能力和作战能力上看都不理想，因而，建立一体化防空系统成为现代防空系统的重要发展趋势。为此，一方面改进现有的防空系统，使其具备反巡航导弹的能力，另一方面研制新的一体化防空系统。如用于战区导弹防御计划的美国MIM-104“爱国者”系统，MIM-23B改进型“霍克”系统、俄罗斯的S-300P改进型和美、德、意正在联合研制的“扩大的中程防空系统”——MEADS等不仅可对付飞机和战术弹道导弹，而且可以在前沿防空C3I和火控系统的引导下拦截巡航导弹。这些新型一体化防空系统的改进之处主要是在用于火控的探测和跟踪传感器系统中增加了包括激光、红外和电视等光电传感器。
4.3 战术高能激光武器
战术高能激光武器作为一种正在发展的新概念武器，利用激光束直接摧毁来袭目标或使之失效，具有杀伤率高、反映时间短、能短时间内对付多个目标、单发成本低(几千美元)等优点，因而引起世界各国的重视。经过30年来的研究和发展，现已形成以化学激光器(主要是氟化氘和氧化碘)为辐射源的舰载、车载和机载型实验系统，用于战区导弹防御，特别是巡航导弹的防御。美国海军的HELWS系统和陆军的Gardian系统均已进行了成功的导弹打靶试验，演示了100%的杀伤概率，并在一定程度上解决了适装性问题，可根据需要进入工程制造阶段，预计本世纪末即可部署。美国空军的机载激光武器(ABL)进展稍迟一些，预计2000年进行低功率样机飞行试验和高功率样机地面试验，2001年进行高功率样机飞机试验，2002年部署首台作战演示样机，2008年构成完整的反导弹机群。
5 结 语
光电子技术在反巡航导弹系统中的重要作用和技术潜力已得到验证，但其技术难度也是显而易见的，所涉及的诸多关键技术必须解决，主要包括IRST系统中的红外焦平面阵列及其高效制冷技术、激光雷达中高功率辐射源技术和动目标检测技术、激光武器系统中的高能激光器技术和精密跟踪瞄准技术等。
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已加入精华区 (空) 香奈尔 (235953)于2003/08/24(12:01:17)..
- ◎ 都是好东西！(空) jason770 (235166)于2003/08/22(16:34:29)..
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