红外线导引

更新时间:2022-10-28 13:32

红外线导引也常被称作热导引或追热导引,红外线导引以感应、追踪目标物与周遭环境的红外线讯号强度差异来找掌握目标的位置与动向。

响尾蛇原理

在美国的沙漠里,有一种极毒的响尾蛇。它的眼睛已经退化,几乎成为瞎子。但它却是捕鼠能手,捕捉时的动作是那样灵敏和准确。这是怎么回事儿呢?经过研究,发现在响尾蛇的眼睛前下方,有个凹下的小窝,里面长着一个对红外线非常敏感的“探热器”。它的这个神秘“装置”是一小块薄膜,厚度不过10~15微米(1000微米等于1毫米),却能够接受波长为0.01毫米的红外线。当热体的红外线投射到“探热器”时,就能发出信息,从而让响尾蛇知道热体所处的准确位置。即使是夜间,爬虫、老鼠、小兽已入睡了,但是它们仍有体温,仍会不断地发出红外线,响尾蛇凭着它奇妙的“探热器”,就能感知它们的存在,准确无误地把它们逮住。

讯号来源

红外线导引可以分成两种,一种是进行攻击的一方以特殊的红外线讯号照射在目标上,利用反射的讯号作为武器导引的依据。这种导引方式最先以夜间使用的红外线探照灯为开端,能够协助在夜间行驶或者是寻找目标。可是在导引方面并没有成功的发展。

另外一种导引技术是根据目标本身释放的红外线讯号与周遭环境间的差异,从而将目标分离出来进行攻击的方式,这种被动导引型态不需要另外使用任何讯号照射在目标上,省去额外的装备也不会惊动目标。缺点是如果目标与周围环境的讯号差异不大,或者是过低而无法分离出来,也就无法利用作为导引的依据。

讯号呈现

早期的红外线导引追踪的是目标散发出来特定波长的讯号强度,对於导引系统来说只是在寻找和追踪指定波长下最热的目标,至於这个热源是不是实际上的目标就无法判断。

即使加上冷却的技术以及改进寻标器对讯号的灵敏度,这种设计的基本能力与限制并未改变。直到新一代的红外线影像(IR Image,IIR)技术运用之後,大幅度改善与提升红外线导引的层次。红外线影像不再是单纯的看到一个热源,而是进一步的看到目标大致的外型轮廓,类似以电视影像显示的型态。这种技术位红外线导引提供两项新能力:分辨目标的型态与正确的追踪目标。

虽然红外线影像的显示精细程度无法与一般光学系统相比,不过概略的辨识能力已经普遍运用在许多武器系统上,譬如说区分船只或者是车辆的大小,或者区分目标是车辆、建筑或者是人体,而以传统方式伪装或者是掩蔽很有可能会被自己散发的红外线讯号而清楚的自伪装下显示出来。

发展概况

早期的热导引技术并非很成熟,在敌机转向後,飞弹转去追太阳,直到燃料耗尽。此外在低空运用时,也经常发生转去追地面烧屋或长期曝晒的热石。

不过,以上是第一代的追热导引技术,对於热源只能粗略感应,并以战机的引擎喷口热源为主追踪。且後续的战机也开始反制设计,即是在追热飞弹追咬时,於机尾抛出火球热源,以此扰乱、诱导飞弹,藉此摆脱飞弹的追击。然而在追热技术不断精进後,第三代的追热飞弹已能精确感应及追寻,对热的感应灵敏度大幅提升,不再只是追寻引擎、火球等强烈发热位置,就连飞机机翼、机身在高速飞行时与空气摩擦的热源也能感应,且加入影像判别能力,不再一味地追锁球形热体,而能转向追寻更像飞机形体的飞行物。

反制手段

当然,美国匿踪战机F-117以执行对地攻击任务为主,虽然匿踪性能让其能避开多数的雷达类导引飞弹,但也有可能遭受红外线导引飞弹的攻击,为此F/A-117在引擎喷口位置加入冷却机制,期望以较低冷的排气,减低遭受追热飞弹攻击的机率。

类似的,今日的战舰舰体设计,除了降低雷达(电波、电磁波)反射率、雷达反射面积,刻意将甲板上结构、舱面建筑设计成非垂直的倾斜型态,使电磁波能多向折射,减少回波率。不过反舰飞弹多半拥有比空对空飞弹更大的弹体,所以也逐渐采行复和式导引,即同时具备雷达导引与红外线导引,在近接目标可交叉比对分析,降低诱导干扰并强化目标辨识性,而追热方面正是以战船的排热烟囱为首要感应,所以新一代的战舰不仅强调低雷达反射波,对於烟囱排热也开始采行与F/A-117类似的冷却机制,使排气的温度能尽可能接近环境温度,减少被红外线感应追踪的机会,此方面如法国拉法叶级巡防舰最具代表性。

最後,追热飞弹的好处也在其全向性,透过灵敏的热感应,战斗机不需要事先锁定,也不用理会敌机所处方位,只要将追热飞弹射出,飞弹即会自动找寻本机之外的热源并加以攻击。而追热飞弹的缺点则在於距离有限,即便固态火箭燃料可持续追增,但现有热感应技术的感热距离有限,因此只能用於短距离的空战,以及陆军、海军的低高度、近身防空之用,如舰载用的公羊飞弹(美国、德国合作研发)、西北风飞弹(法国),陆面则有车装的檞树飞弹、步兵肩射的标枪飞弹、前述的刺针飞弹等。

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