第7章典型光电对抗系统介绍课件.ppt

第7章 典型光电对抗系统介绍,7.1 机载光电对抗系统介绍7.2 舰载光电对抗系统介绍7.3 地基激光防空武器系统7.4 激光反卫星系统,7.1机载光电对抗系统介绍目前大量可考资料对传统的机载光电对抗系统都进行了介绍，内容包括侦察、告警、干扰和激光武器等系统，其中不乏详细的原理讲解和功能描述，这里就不逐一罗列了。随着光电对抗技术的发展，机载光电对抗系统也由最初的分立系统演变到最新第四代战机的综合电子对抗系统的一部分，功能和可靠性与最初装备时已不可同日而语。,由于第四代战机装备的光电对抗系统代表目前实用的最高水平，加之文献对此前光电对抗系统的频繁报导，因此本节不再重复介绍前几代机载光电对抗系统，而主要向大家介绍第四代战机上应用的侦察、干扰和隐身系统，最后介绍机载高能激光武器的关键技术。,7.1.1第四代战机机载光电侦察告警系统1. 分布式孔径红外系统(DAIRS)光电侦察告警系统发展至今大致经历了四代。最初的光电侦察告警系统各功能模块完全独立工作。第二代系统只是将控制和显示系统共用。第三代系统实现了信号处理、数据处理部分的综合，智能感知和判断能力大大增加。第四代光电侦察告警系统则是整个综合电子对抗系统的一部分，在第三代的基础上实现了部分孔径的合成。,第四代光电侦察告警系统中最具代表性的有诺斯罗普格鲁曼公司为第四代多功能战斗机F-35研制的分布式孔径红外系统(DAIRS)。DAIRS又称光电分布式孔径传感器系统(EODAS)，于20世纪90年代初期开始研制，能够提供连续的高分辨率全空间覆盖，其多种功能包括导弹逼近告警、红外搜索与跟踪、下视红外目标瞄准指示、杀伤效果评定及导航与辅助着陆等。,DAIRS包含6个红外传感器，单个传感器为10241024的平面阵列，可提供高分辨率的 9090视场覆盖，而更为重要的是能够以满足战术要求的帧率处理连续画面，为飞行员实时显示战机周围全景视图。6个传感器与头盔显示器配合，可实现下视、侧视或后视观察。传感器装置质量轻且紧凑，每个传感器在飞机上的位置都经过严格选定，直接装在机身上，不需要吊舱，既可保证覆盖空域中一侧的90视场，又不会对飞机的雷达截面、气动阻力和气动操纵等造成影响。,DAIRS传感器可分别完成红外搜索跟踪、导弹逼近告警、图像识别与跟踪等多种功能，通过一个中央核心处理系统从数据库中抽取相关数据，得到分布孔径系统要求的各个功能算法。在研究DAIRS的过程中，研究人员解决了大面阵焦平面阵列输出的非均匀性校正(NUC)及时间帧积累问题，使灵敏度提高了12倍，这是实现导弹逼近告警及IRST的最大距离性能的关键。未来的研究工作是继续提高分辨力，使宽视场支持40004000元探测器阵列。,在DAIRS的基础上，诺斯罗普格鲁曼公司目前正在开发多功能红外分布孔径系统(MIDAS)。MIDAS系统除了将采用6个小的拱形红外传感器(每个覆盖9090视场，探测器阵列为10241024元HgCdTe)外，还包括一个高性能目标瞄准传感器。,2. 光电瞄准系统(EOTS)DAIRS只能提供1.5 mrad的图像显示分辨率，不能完全满足对地攻击的性能要求，因此还需要一个更高精度的辅助瞄准系统光电瞄准系统(EOTS)。,EOTS是在“狙击手”SniperXR高级瞄准吊舱基础上发展而来的。SniperXR是一个独立的传感器和激光指示器系统，用于目标探测和识别, 能够为地面和海上目标昼夜24 小时精确打击提供瞄准。吊舱内的传感器有前视红外系统、昼用电视摄像机、激光测距机指示器、激光光斑跟踪器和激光标识等。前视红外系统是一个640512元锑化铟凝视探测器，探测中红外波段信号，采用微扫描工作方式，通过一个连续的电变焦透镜，可形成两个视场(4和1)。光源采用二极管泵浦固体激光器，工作波长为1.06 m。,EOTS约有65%的硬件与SniperXR完全相同。EOTS中其余不同部分是由SniperXR子模块重新组装而成的，因此技术上与之完全相同，只有软件上具有一定改进。EOTS外形上也由原来的吊舱重新组装到机身内，唯一暴露在机身外的蓝宝石光学窗口设计成紧贴机身的低剖面多边形，固定在机头的雷达整流罩与前起落架之间满足隐身与气动外形双重需求。接收的红外信号通过光纤接口输入到中心计算机进行处理。,EOTS系统兼有空对空目标探测、对地对海红外搜索与跟踪功能，具有探测距离远、目标探测精度高等特点。EOTS能够在整个执行任务的过程中连续工作，而用作目标指示和跟踪的前视红外系统只有在武器投放时才会工作。同时EOTS光电瞄准系统可与激光等其他光电传感器综合，完成目前各类机载瞄准吊舱的功能。,7.1.2第四代战机机载光电干扰系统1. “彗星”拖曳式红外诱饵“彗星”拖曳式诱饵是由雷声公司开发出的一种新型面源红外诱饵，代表了目前最先进的机载红外诱饵技术。“彗星”由AN/ALE-52对抗投放系统投放，施放时间延长至 30 min，最初计划将其安装在A-10飞机上。与此前的红外诱饵(如ALE-50(V)相比，该系统具有如下显著特点：采用可调谐投放技术，对不同的飞机、环境情况投放速度可调；无需导弹告警接收机引导提示，可先行投放以干扰红外制导导弹的发射；增加了多光谱热源、动态轨迹、面燃烧以及双色热源等技术，对红外制导导弹实施宽频段干扰；可施放人眼无法看见的特殊干扰材料。,2. 战术定向红外(TADIRCM)系统海军研究实验室(NRL)和BAE系统公司的桑德斯(Sunders)分部研制的TADIRCM系统包括6个双色红外凝视传感器、1个信号处理器、1个小型红外激光器以及2个紧凑型指示器跟踪仪。,为提高探测概率和降低虚警率，TADIRCM系统采用双色凝视焦平面阵列代替 AAR-57(V)凝视型紫外传感器实现导弹告警。为兼顾预警范围和跟踪精度，TADIRCM系统具备宽视场捕获和窄视场跟踪功能。由于双色传感器能够有效鉴别地物干扰，抑制阳光及闪光干扰，加之采用了先进的信号处理算法，TADIRCM的告警系统能在杂波环境中发现敌方发射的导弹，并迅速锁定目标。,一旦锁定目标进入跟踪状态，TADIRCM就利用桑德斯(Sanders)公司的“敏捷眼”红外多波段激光器作为干扰光源实施干扰。TADIRCM所用“敏捷眼”红外激光器是一种二极管抽运的Tm:Ho:YLF激光器，能够在红外制导常用的3个波段同时输出激光，在波段1、波段2和波段4，干扰功率分别达到5 W、0.5 W和 5 W。TADIRCM 系统采用闭环的工作方式，能够大大增强干扰效果，总的干扰时间有 34 s，完全符合战斗机自卫系统干扰时间的要求。TADIRCM的微型干扰头尺寸小，对飞机气动布局影响小。,在干扰头上装有一个导电外壳，以降低表面不均匀性。这种设计同样是为了满足飞行气动性能和隐身性能方面的双重要求。1999年进行的试验中，美海军在白沙导弹靶场用TADIRCM系统成功干扰了空空导弹。海军使用的TADIRCM系统与空军的不同，它使用的是开环干扰模式。试验中导弹从7 km外的F-15上发射，受TADIRCM系统干扰的脱靶距离达到惊人的5 km。在2 s的有效干扰时段内，导弹以螺旋飞行轨迹偏离目标。与海军开环工作模式相比，F-35的闭环工作模式更能有效干扰红外/激光制导导弹，因此可以预测F-35搭载的TADIRCM实际性能会更好。,7.1.3第四代战机光电隐身系统以B2和F117为代表的第二代隐身飞机主要采用独特的气动外形来降低飞机的可探测性，但机动性却受到很大影响。由于飞机的发动机、尾喷管以及蒙皮等部位是红外辐射热量最强、最集中、最易遭到红外制导导弹攻击的薄弱环节，因而美军在第二代隐身飞机上就采取了有效的红外隐身措施，如采用散热量低的涡扇发动机和能够使排气系统的红外辐射源快速消散在大气中的二元扁平式尾喷管，使F-l17A和B-2第二代隐身飞机在实战中成功地躲避了敌方红外制导导弹的攻击。,F-22基本沿用了第二代较成熟的红外隐身技术。此外，为了提高飞机的机动作战性能，避免因增加加力燃烧室而造成发动机尾焰温度升高，F-22还采用了矢量可调管壁来降低发动机及其尾焰的红外辐射强度，同时在发动机尾喷管里装设了液态氮槽来降低喷嘴的出口温度。在F-22的表面、发动机、后机身及排气系统等红外辐射源集中的部位涂覆了工作在814 m波段的低辐射率红外涂料，使该机具有更好的红外隐身特性。,为了降低飞机的激光反射特性，F-22采用平板式外形和尖锐边缘以及翼身融合的隐身设计结构，并在其机翼尖锐边缘、机身及表面涂覆激光隐身吸波材料。由于F-22所具有的隐身性能足以对付2010年前后的防空威胁，因此，F-35在很大程度上利用了F-22的隐身技术成果。F-35的隐身设计重点在降低成本上。 F-35维护隐身性能所需的外场工作量及费用比二代隐身飞机均下降近一倍，其生产成本和隐身维护所需费用比F-22大幅度降低。它采用的隐身涂料也更具耐久性、抗毁性且易于维修。,为适应对地攻击需求，F-35更加注重可见光隐身技术的应用。目前，美国正致力于一种可见光隐身材料的研发工作。这种工作用于F-35上的电致变化材料，可有效降低飞机的可见光特性。这种电致变化材料是一种能发光的聚合物薄膜，在通电时薄膜可以发光并改变颜色，不同的电压会使薄膜发出蓝色、灰色、白色的光，必要时该薄膜可形成浓淡不同的色调。把这种薄膜贴在飞机表面，通过控制电压大小，便能使飞机的颜色与天空背景一致。美国佛罗里达大学已开发出一种具有这种功能的“电致变色”聚合物。,7.1.4机载高能激光武器系统高能激光武器不论用于防御还是进攻，都具有其他传统武器不可比拟的优势。高能激光武器以光速传输能量，攻击目标的速度与光速相同，传输时间可以忽略不计，因此在毁伤目标时无需计算提前量，瞬间即中。高能激光武器主要依靠红外探测器捕捉、跟踪目标，作战过程不受电磁波干扰，防御方难以利用电磁干扰手段降低其命中目标的概率。高能激光武器发射时无后坐力，转移火力快，可在360范围内调整火力，击中一个目标后只需调整一下角度即可攻击另一个目标，从而能在短时间内大批毁伤空中目标。美国军方正是看中了机载高能激光武器的这些优点，从20世纪90年代开始大力开展这方面的研究。,1 机载高能激光系统组成典型的高能激光系统，如机载激光(ABL)和战术机载激光(ATL)等，作战系统通常包括三个子系统，即目标捕获和跟踪系统、 大气补偿系统和激光打击系统。目标捕获和跟踪系统引导光束跟踪打击目标； 大气补偿系统发射并接收信标照明光，估算大气抖动，由自适应光学系统对高能打击光束提前补偿；而高能激光打击系统的作用不言自明。,图7.1为高能激光武器系统的组成及作战过程示意图。捕获到目标之后，为使集中到传感器上的激光能起到致盲、破坏作用，大气抖动的补偿必不可少。这一过程需要借助照明光束。通过接收信标照明光束反射信号估算传播路径中的大气效应，经自适应光学系统补偿，可达到最佳攻击效果。,图7.1高能激光武器系统的组成及作战过程示意,2. ABL计划ABL计划最早可追溯到20世纪70年代，当时的机载激光实验室(ALL)提出用高能激光摧毁弹道导弹的构想，后来为美国军方采纳，作为战略防御计划(SDI)的一部分。但是受限于当时的技术，并没立即实施。ABL计划正式开始于20世纪90年代初，其系统主要部件有载机平台(波音747-400F飞机)、传感器系统、被动红外传感器、高能激光光源装置(目前是化学氧碘激光器COIL)以及瞄准跟踪系统，系统样机如图7.2所示。,图7.2ABL样机(载机为波音747),它的作战过程是：先用机上360视场的被动红外传感器探测目标，再采用波长1.06 m的多光束激光器照明目标，经高分辨率成像传感器进行成像，通过主望远镜进行观察以获得良好的跟踪数据，随后引导信标激光和杀伤光束。信标光束比杀伤光束稍早一些发出，以便对杀伤光束所要经过的大气路径进行测量。杀伤光束在信标激光到达目标并返回后发出。研究表明，由7架ABL载机组成的机群能对战区级冲突地区提供最佳的弹道导弹防御。,初步作战方案是，由7架ABL飞机组成的作战机群中，至少应使用5架部署在一个军事危急区域，可形成两条反导轨道，但要形成24小时的作战能力需要7架载机，携带足够进行200次发射所需的燃料。数百万瓦的激光通过2 m直径的发射望远镜发射出去，足以攻击远至 600 km处的目标。,19921996年是ABL计划的概念验证阶段，主要进行COIL的小规模试验、强激光大气传输特性和光束控制。到1996年已完成了一系列地基外场试验，证实了COIL能够提供满足作战需求的兆瓦级输出功率。试验还模拟了机载激光器在战区导弹防御作战情况下预计将遇到的强烈湍流条件和传输环境，重复并成功地演示验证了自适应光学补偿和闭环跟踪能力。1996年6月美军成功地进行了两次主动跟踪助推段飞行的弹道导弹的试验，证实了主动跟踪的可行性。,1997年2月，ABL计划进入技术设计和降低风险阶段，1998年1月成功地完成了历时1个月的系列风洞试验，验证了机载激光器关键部件10.4英寸鼻锥转塔和激光器排气系统的设计性能。1998年6月，TRW公司设计的几十万瓦级的单个激光器模块成功进行了地面“第一束光”试验。此后，在光束控制方面，先后突破了变形镜、大带宽控制回路、低功率信标照明激光器等技术，大气数据分析也取得了重要进步，为COIL机载试验铺平了道路。,2000年4月，美国国防部会同空军和弹道导弹防御局对ABL进行审查和风险评估，认为风险已经降到可以接受的程度，ABL计划从子系统研发转向系统组装阶段。2002年ABL载机平台进行了首次飞行。同时，COIL高能激光系统转入爱德华兹空军基地的系统综合实验室(SIL)进行地面试验，如图7.3所示。,图7.3ABL地面实验系统,到2004年，首架样机组装完成，被命名为YAL-1A，如图7.4所示。它采用波音 747-400F作为载机，由6个COIL高能激光模块、 2个低功率固体信标激光器、 CO2激光测距系统、机鼻旋转炮塔和光束控制系统等组成。2004年12月该样机成功进行了首次飞行。,图7.4YAL-1A系统结构,2005年ABL计划有两个目标：一是低功率系统的束控-火控飞行试验，二是在实验室里实现6模块COIL 的满功率运行。2005 年8 月1 日，导弹防御局宣布，ABL飞机历时8个月，经过20多次飞行试验，验证了机载激光的高级作战管理系统和束控-火控系统，实现了机载激光2005 年的目标。同年12月，空军宣布，机载激光的兆瓦级COIL 在发射功率和持续辐照时间上已经达到要求，成功地实现了2005 年的预期目标。,2007年7月，ABL完成了空中模拟攻击试验，通过跟踪、瞄准和模拟攻击空中目标，对机载激光器的战场管理系统以及束控-火控系统的性能进行了演示验证，并成功补偿了大气扰动。2008年2月，ABL计划成功将6个COIL高能激光模块全部装入载机，使ABL的研究与应用又向前迈进了一大步。 在美国2009财政年度军事预算中，“弹道导弹升空阶段防御”(ABL机载激光器)计划总投资4.212亿美元，必将为ABL迎来新的发展。,3 ATL计划作为ABL的战术应用，先进战术激光ATL计划在2000年被美国国防部纳入研究计划，2002年与波音公司正式签订合同。经过多年的发展，2007年，波音公司领导的小组就在一架经过改装的美空军洛克希德-马丁C-130H“大力士”运输机上安装了一台高能COIL激光器，直径为1.27 m的激光旋转炮台从机腹伸出，能发出宽度约10 cm的激光束，并在15 km的战术距离内命中地面目标。,激光束的瞄准点和作用时间都可以调整，因此对目标的破坏程度也能控制。据最新报道，美国波音公司日前成功进行了由C-130H运输机搭载的高能激光武器的首次地面试射。这次试射是2007年5月13日在新墨西哥州的柯特兰空军基地进行的。此前，高能COIL激光器已经在柯特兰空军基地的戴维斯先进激光厂房中进行了50多次实验室试验，以验证其可靠性。这次是首次将其安装到C-130H运输机上，将ATL系统作为整体进行试射。ATL样机如图7.5所示。,图7.5ATL样机(载机为C-130H),7.2舰载光电对抗系统介绍舰载光电对抗系统的作用是保护水面舰艇不受光电制导武器和激光武器袭击，同时确保己方光电设备能够正常工作。其功能包括：对敌光电信号的侦察、识别和截获并及时告警；对敌光电设备进行干扰，使其无法正常工作；针对敌我双方特点，实施反侦察、反干扰措施等。,自从美国将硬摧毁纳入综合电子战范畴之后，强激光武器也进入到光电对抗的领域，而且扮演着越来越重要的角色。舰艇在运载能力上有着得天独厚的优势，可以搭载飞机、汽车等难以承载的设备，为大型激光武器系统提供了理想的平台。为在短时间内摧毁目标，部分高能激光武器需要数百千瓦到兆瓦级的输出功率，激光器因此会做得非常庞大，如中红外先进化学激光器(MIRACL，见图7.6)就是这样。,图7.6中红外先进化学激光器(MIRACL),自由电子激光器具有输出功率高、波长可调和转换效率高三大特点，成为目前海军重点发展的激光武器光源。因需要高能粒子加速器和摆动器，注定它在短期内只适合陆基和舰载激光武器。适用于高功率激光束的光学系统、控制系统和光束引导系统在体积和重量上也远大于机载系统，同时舰艇航行速度要远低于飞机飞行速度，光束传播的大气环境迥异，这些不同之处是本节重点考虑的内容。,7.2.1舰载光电告警系统1. AN/AAR-44机/舰载红外警戒系统AN/AAR-44机/舰载红外警戒系统是辛辛那提电子公司研制的一种对来袭导弹告警的红外接收机。该系统用于飞机和舰船自卫，能自动告警和发出指令控制红外干扰，现已装备到海军直升机和水面舰艇。该系统能连续地在半球空间进行边搜索边跟踪，同时验证导弹的发射，向飞行员发出导弹位置的告警和自动控制对抗措施，以遏制导弹威胁和增强飞机的生存能力。,AN/AAR-44采用凝视传感器，能识别威胁并自动控制对付威胁的对抗措施，还能在太阳辐射、复杂地理背景、水和干扰的环境中进行多状态鉴别和对抗多个威胁。它主要用于防御地空和反舰导弹，可对付多枚SA7、SA9红外制导导弹。该系统由圆锥形检测器、处理机和显示控制器组成。检测器安装在飞机机身的后下方，连续搜索下半球空域，跟踪来袭导弹。在显示器上给出导弹的精确方位参数，并能发出命令及音响告警。该系统还能自动启动对抗装置，可引导定向红外对抗系统实施干扰等对抗手段。,2. AN/SAR-8红外搜索与目标指示系统AN/SAR-8系统是由加拿大海军和美国海军联合研制的。第1个系统于1989年交付美国海军进行广泛的陆上试验。第2个系统于1990年交付，装载在舰艇上进行海上试验。1993年该系统又进行了舰艇自防护系统的海上试验，已装备在美国和加拿大的3000 t级以上的水面战舰和航空母舰上。,AN/SAR-8系统用于补充舰载雷达警戒系统，用来探测和报警掠海飞行反舰导弹、飞机、舰船对己方舰艇的威胁。在电子对抗或反辐射导弹威胁的情况下，该系统根据威胁目标的不同红外特征，探测和报警目标对舰船的威胁。它用2 s时间扫描360的全方位，自动指示目标，将目标精确的方位角、俯仰角及有关信息提供给舰载对抗系统或武器系统。该系统所采用的对目标边扫描边跟踪技术可以探测到新的目标。其技术性能是:视场方位角360，俯仰角20，工作波段为35 m 和814 m，探测距离大于10 km。,3. 光纤激光告警系统1994年，美国Varo公司系统部光电系统分部为美国海军研制了一套光纤激光告警系统。该系统可供飞机、舰船和陆基等多种作战平台装载使用。基本系统的探测波长为 0.41.0 m，使用模块后，探测波长的范围可扩大。系统配有6个传感器，每个传感器视场为90。其传感器十分微小，可平镶在平台上的任何地方。使用时将其中4个传感器安装在最大的平台上，以便提供激光束照射的全方位告警。该系统可测定威胁激光束的方向和波长，并显示在雷达告警接收机的显示器上。美国海军对该系统进行了试验，主要测试了系统探测和识别激光束波长的能力。,7.2.2舰载光电干扰系统1. 舰外超快速散开无源干扰系统MK36SRBOCMK36SRBOC是美国海军典型的现役舰载箔条/红外诱饵发射系统。该系统配备有红外、箔条以及红外、箔条组合弹，可对付雷达制导、红外寻的和雷达/红外复合制导的反舰导弹。干扰方式有“质心式”、“转移式”和“冲淡式”三种。,六管发射装置成对以45、55、65仰角固定安装，视舰艇吨位大小，在舰上的配置可以是两座装也可以是四座装，其中航母上均采用四座装。射程分为5挡，在诱饵弹发射前装定，最大射程为4 km。储弹箱每箱可存放35枚诱饵弹。 箔条弹作战时以接力方式连续发射，使导弹不断偏移，或者重新发射，每30 s一次。红外干扰弹的作战性能参数为：反应时间6 s，燃烧时间大于40 s，可干扰频段为35 m，辐射强度大于2000 w/sr。,MK36SRBOC是一个智能化程度很高的系统，能自动响应空中威胁，能自动检查和识别诱饵弹，自主发现哑弹并及时采取最佳替代措施，还可以自动定期检测系统故障等。美国航母、巡洋舰、驱逐舰、两栖作战舰艇等都装备了该系统。该系统也广泛装备日本海上自卫队的驱逐舰和护卫舰。中国台湾海军作战舰艇的电子战装备大多数由美国进口或合作研制，体系与美海军相仿，普遍装备了该无源干扰发射系统。,2. 英国“Super Barricade”诱饵系统Super Barricade(超级防栅)属于英国“防栅”诱饵系列，是在Barricade MK、MK和MK的基础上改进的。该系统于1987年开始研制，20世纪90年代初开始服役于芬兰海军，并且已向澳大利亚、马来西亚、挪威等国出口。系统的主要特色是可提供多层软杀伤防御能力保护舰艇。它能以远程“迷惑”方式、中程“冲淡”和“转移”方式以及近程“质心”方式工作，对抗处于不同阶段的红外反舰导弹。英国马来亚航空公司正在研究上部有六个发射管的横移机构，目的是为了使发射管能在方位上回转，以优化诱饵干扰弹的布放。,3. 俄罗斯PK-10系统PK-10系统现服役于俄罗斯、格鲁吉亚、乌克兰海军。俄所有“现代级”驱逐舰上都装有该系统。该系统包括10个KT-216发射装置、1个控制台和一些诱饵弹。每个发射装置由10个120 mm口径、仰角固定约45的发射管组成，发射装置是可旋转的。 简易的控制台最多可控制4个发射装置。诱饵弹都采用“质心”干扰样式。发射的诱饵弹有3种，即SR-50箔条弹、SOM-50红外/激光混合弹和SK-50箔条/激光混合弹。PK-10系统和SOM-50红外/激光混合弹以及Spektr-F“半杯”型激光测向告警系统一起组成了一体化软杀伤防御系统，能有效地对抗激光、红外和雷达制导的威胁。,4. 法国“达盖”系统“达盖”(Dagaie，法国海军称之为AM-BLIB)系统是 EE防御公司研制的近距离速爆式无源干扰系统。Dagaie MK1系统于1980年开始批量生产，Dagaie MK2于20世纪90年代研制成功，Dagaie MK3即将问世。前两种系统现已装备近100艘法国海军舰艇并出售给16个国家的海军。适装范围从250 t的快艇直至3800 t的驱逐舰。“达盖”系统可在舰艇左右舷对称配置两座或四座发射装置，视需要而定。每座发射装置有810个标准干扰弹箱。,每箱装有33枚箔条弹或34枚红外弹，每枚箔条弹又有4枚子箔条弹，发射架可自由回转360，回转速度为1.5 rad/s，瞄准精度优于3，但不能在俯仰方向上转动。发射仰角调整范围为1580。为了使箔条云具有更大的发射面积，“达盖”系统采用箱式发射装置和子母弹结构，当一箱33枚箔条弹齐射时，在空中形成132个散开点，箔条云团的等效雷达反射截面积达5000 m2。34枚红外弹在0.5 s发射完毕，其中8枚瞬间激活, 其余26枚持续激活，使红外干扰持续时间达32 s，产生35 m窗口辐射，红外辐射能量平均为 2000 W/立体角。,为增强整个系统的干扰效果，“达盖”还配备了REM中程电磁诱饵火箭弹，每箱能装填4枚弹，一枚雷达反射面积大于2000 m2，从而使系统具有冲淡和转移功能。“达盖”控制设备的自动化和智能化程度很高，配备10箱式发射架的“达盖”，不仅可以有效对付导弹的组合攻击，还能在10 s 内自动连续实施发射，以对抗来自五个不同方位的袭击(来袭方位角之差大于30)。,5. SRBOC超快速散开舰载诱饵发射系统SRBOC系统由Loral Hycor 公司生产，用于大型战舰的自卫。该系统由发射架、控制器、诱饵弹、储弹箱和电源组成，可发射多种箔条弹、红外诱饵弹和一次性使用干扰机，发射距离可达2.5 km。该系统采用的诱饵弹有超级海尔姆、 超级海尔姆、超级箔条星、 超级双子座和超级LRBOC。该系统自动化和智能化的程度非常高，能够从诸多类型的假目标中自动选择最佳假目标类型和最佳发射架，自动执行最佳战术发射程序以及建议最佳舰艇机动。,1枚箔条弹的反射面积可掩护1艘护卫舰，1枚红外诱饵弹的红外辐射强度可以模拟1艘大型舰的红外辐射，因此具有很强的干扰反舰导弹的能力。该系统可与舰上的电子战支援系统、计算机及测风、导航等传感器接口。在用于大型战斗舰艇防护时，每艘战舰上最多可装备10套发射器，干扰弹的装载数量依据舰船排水量而确定。,6. RBOC舰载诱饵发射系统RBOC是美国洛拉尔海克公司研制的箔条和红外诱饵弹舰船发射系统，其组成包括迫击炮发射器、干扰弹和相应的控制、支援装置等设备，用于舰艇的防护。型系统是MK33MK34、RBOC诱饵发射系统的改进型，既可使用美国海军的标准干扰弹，也可使用更大的干扰弹用于较大舰艇的防护。RBOC系统可与ALEX诱饵投放系统一起使用，构成全自动的作战系统。RBOC系统使用的干扰弹有CHAFFSTAR和CHAFFSTAR型箔条弹、HIRAM和HIRAM型红外诱饵弹、GEMIN型射频/红外混合干扰弹、LOROC远程箔条弹。目前RBOC系统已应用于美国海军和巴西、中国台湾、韩国和新加坡等国家和地区的海军舰船。,7. ALEX舰载诱饵发射系统ALEX系统是美国洛拉尔海克公司研制的新一代舰载诱饵发射系统。该系统采用高度模块化技术，可以根据需要组配，安装于不同类型的舰船。该系统具有三种工作方式：自动方式、半自动方式和手工方式。ALEX系统采用与RBOC相同的发射器管，发射相同系列的箔条和红外诱饵弹，发射管口径为112 mm或130 mm，每个发射器装6个发射管。舰船上可成对安装212个发射器，这根据舰船大小而确定。,系统对攻击的响应可自动选择最佳的诱饵弹类型、发射器、发射时间、对抗程序和舰艇机动方案。ALEX可自动检测和识别发射管中的诱饵，对未发射的诱饵弹自动检测和修正。系统能够在现场进行软件重装并验证，具备标准化的控制网络和灵活的接口，具有机内自检测等功能。据报导，该系统可取代SRBOC系统。,8. LAIR舰载红外干扰机LAIR(LampAugmented IR)舰载红外干扰机是洛拉尔公司根据该公司与美国海军研究实验室(NRL)签订的合同研制的，它是洛拉尔公司机载红外干扰机的改装型。改装后的干扰机尺寸增大，干扰源为铯灯。美国海军研究实验室重视发展舰载红外干扰机，其原因是廉价的双色或双调制红外寻的器即将广泛用于反舰导弹，它们能够有效地测出舰外红外曳光弹的温度，转而追踪真正需要打击的目标。,7.2.3舰艇光电隐身技术由于海水背景相对较冷，一致性好，水面舰艇很容易被红外探测器发现和识别。舰艇辐射的红外信号主要分为两类。一类是内部辐射源产生的短波长辐射，主要是来自主机动力和其他设备散热。其中以主机散热加热的船体钢板和主机排放的废气加热烟囱辐射的强度最大。由于这些部位温度高，辐射波长相对较短，因此大量能量集中在35 m波段。,另一类长波长外部辐射，由舰艇表面反射和吸收环境辐射产生。舰艇表面积大，很小的温差也会在背景中形成强烈的辐射。而日光照射对舰艇加热效果尤其明显，超过10仰角的日光照射会使舰艇表面与背景温差达到10以上。因温度低，辐射波长集中在814 m。当前针对这两类辐射采用了不同的措施减少红外辐射，以达到红外隐身的目的。,1. 降低内部辐射冷却和隔离是最主要的措施。在排气系统终端安装红外抑制器(IRSS)，能够降低烟囱管壁和排气羽烟的温度，从而降低它们的红外辐射。目前大部分冷却系统都采用空气做冷媒。比如美军采用的“边界层红外抑制系统(BLISS)”扩散装置，将热废气与周围空气混合, 以降低温度。法国“拉斐特”级护卫舰烟囱采用玻璃钢代替钢板制造，再涂以低辐射的特殊涂料，并对发动机排气口和玻璃钢排气管作了精细的隔热处理，从而在很大程度上抑制了红外辐射。“薄膜冷却”是直升机上常用的冷却方案，现在也被借鉴到舰艇。,该方案采用层层套接的薄膜导管诱导冷空气进入排气管，在排气管内壁形成冷空气薄膜，可使排气管与环境温差从高于300降到60左右，大大降低了红外辐射。水的比热远大于空气，可以作为更有效的降温媒质。向烟道喷水能够迅速降低废气温度。不过，喷水降温存在着不足之处，凝结的水蒸气会增加羽烟的可视信号。向烟道喷洒含盐的海水还需要对烟道采用特殊的材料并采取适当的措施，防止加速烟道腐蚀。而瑞典“维斯比”级轻型护卫舰和德国MEKOA200 轻型护卫舰则采取了相对全面的措施，将烟囱出口设在舰艇的尾部，让废气从舰尾排出至海上冷却，可将废气温度降至100 以下，而且排出的气体大部分被舰尾的波浪所掩盖，因此红外特征信号很小。,2. 降低外部辐射对于舰艇表面的长波长辐射，多采用特殊涂料来减少吸收和辐射。针对日光照射，红外隐身涂料具有较低的短波吸收率和一定的隔热能力，可避免舰船表面吸热升温，降低舰体和背景的温差。通常认为舰体与背景温差控制在5以内时，具有较低的可探测性。隐身涂料还具有较低的发射率，以降低舰船在红外波段的辐射能量。,此外，采用水雾遮蔽也是重要的红外隐身手段。水雾是由大量细小悬浮水粒子组成的气溶胶，对相当宽频谱范围的红外辐射有很强的吸收和散射作用。通过控制水雾粒子的粒径大小和分布、水雾的浓度与空间尺寸，可使得穿过水雾的红外信号大大衰减，降低舰只的探测概率。,7.2.4舰载高能激光武器(防空和反导)舰载激光武器系统在跟踪、照明及光路补偿方面与机载激光武器系统具有很多相似之处。本章7.1.4小节对机载高能激光武器作了较为详细的介绍，这里只对舰载有别于机载的方面进行补充。,1. 中红外化先进学激光器/海石光束定向器(MIRACL/SLBD)美国海军“海石(Sealite)”计划始于1977年，目的是实施接近实用的高能激光武器试验。该计划最初选用的是TRW公司研制的中红外先进化学激光器(MIRACL)。MIRACL是DF连续波激光器，光学谐振腔长9 m，输出光斑半径约10 cm，工作中心波长3.8 m，从3.64.0 m波段之间大约分布有10条受激发射谱线，输出功率最大可达 2.2 MW。截止2006年，MIRACL共进行了150余次试验，总计三千多秒的发光测试，其中有70 s在最大功率下运行，已充分证明其可靠性。图7.6是安装在白沙导弹靶场的MIRACL，图7.7是它的燃烧室和增益产生组件。,“海石”光束定向器(SLBD)是休斯公司为海军设计制造的光束定向装置，外形如图7.8所示。SLBD主反射安装在万向支架上，可以高速转向。主镜直径为1.8 m，经扩束后高能光束直径为1.5 m。主镜0.3 m的外径用于对目标跟踪，采用质心跟踪和相关跟踪算法，设定特定空间位置门限，以减小背景噪声的影响。图7.9是MIRACL/SLBD的光路和结构示意图。图中成像捕获传感器采用40 cm的红外成像望远镜，工作波长为815 m，跟踪视场为45 mrad，用于目标初始捕获。 采用陀螺仪稳定的稳定镜可提供一个相对固定的参考视轴。,MIRACL输出的高能激光束经中继镜到达快速抖动镜(Fask Steering Mirror)， 依照跟踪算法给出相对于稳定镜的偏移量，抖动镜进行快速偏转，使高能激光束通过主镜扩束后离轴发射，持续照射目标。由于只有抖动镜快速偏转，因此降低了对整个稳定系统和主镜的机动性要求，从而实现了对高速移动目标的跟踪打击。通过调节次级反射镜可以控制发射光束的聚焦点，使之落到攻击目标上，聚焦范围为400 m到无穷远(平行光)。除了主境外，所有中继镜都采用水冷散热。主镜反射光束直径已经扩束到1.5 m，功率密度较低，不需要水冷。,图7.7MIRACL的燃烧室和增益产生组件,图7.8“海石”光束定向器(SLBD),图7.9MIRACL/SLBD的光路及结构示意图,2. 舰载自由电子激光器军舰的搭载能力远远大于飞机，因此系统对光源的体积重量不再有苛刻的限制，基于此，负责美海军舰载高能激光器研制的托马斯杰弗逊国家加速器实验室计划把自由电子激光器搬上军舰。,目前美国海军暂时将氟化氘中红外先进化学激光器(MIRACL)作为舰载激光武器，但这只是权宜之计。海军的研究表明，受热晕的影响，DF化学激光器的波长对于近海的环境并不是最佳的。海军于1995年1月告诉国会，他们不再采用MIRACL进行确定高能激光器能否发展装舰应用的研究。海军认为，MIRACL/SLBD系统能满足对付横向目标所需的性能，但在军舰自卫或者是在沿海区域支援作战时，由于侧风太小，对固定目标或者是径向飞行的目标来说，要求通过大气的高功率激光束没有或有少许移动，此时热晕使MIRACL无法传送足够的能量，造成打击效能迅速降低。,寻找具有更低大气吸收波长的激光器代替MIRACL就变得非常必要了。于是，海军于1995年完全停止了研究DF化学激光器装舰可行性的工作。美国海军已经提出了研制舰载高能激光武器的新计划，其重要一步是重新选定适合于在沿海环境下使用的最佳波长。经过研究，美国海军得出结论: 在113 m红外波长范围内只有12.5 m波长激光的大气传输性能优于MIRACL的3.8 m波长激光的大气传输性能。通过对12.5 m波长激光在沿海条件下的大气吸收特性、消光特性和总的大气传输特性进行计算比较，确定了1.6 m波长为适于沿海环境下的最佳波长。,2006年10月31日，托马斯杰弗逊国家加速器实验室创造了自由电子激光器输出功率14.2 kW的最高记录，激光波长为1.61 m。图7.10为直线型自由电子激光器原理图，图7.11是托马斯杰弗逊实验室自由电子激光器的超导加速器。,图7.10自由电子激光器原理图,图7.11 自由电子激光器的超导加速器,7.3地基激光防空武器系统激光武器用于防空的试验始于20世纪70年代，最初采用的激光器是CO2激光器、HF激光器和DF激光器等，后来发展到固体激光器，试验中多次摧毁靶机和导弹。激光武器用于防空具有的很多优点是防空导弹所不具备的。激光武器以光速输送能量打击目标，不论是高速飞行的飞机还是导弹，都可以将它们视为静止目标，瞄准时不需要提前偏移量。,考虑到辐照时间，激光武器一次作战的时间只有12 s，并且激光发射时无后坐力，只需旋转镜面就能够照射新的目标，重复打击能力很强，能够防范传统意义上的饱和攻击。此外，激光武器对光学制导导弹和灵巧炸弹有软、硬两种不同程度的杀伤效果。激光能量足够高时可以将它们直接摧毁，即使能量降低几个数量级，同样可能对它们的制导系统造成一定的损伤，轻则短时致盲，重则永久损坏。无论如何，都可以使制导炸弹脱靶。并且，激光防空还具有发射成本低的特点。统计表明，激光单次射击的成本不足防空导弹 1/10，可以用来对付无人机、近程火箭弹等廉价目标。所以说激光武器是对付空中目标的有效武器之一，既可以单独作战，也可以配合其他防空武器进行区域防空。,7.3.1“鹦鹉螺”计划美以合作的“鹦鹉螺”计划(Nautilus Project)是战术高能激光(THEL)的重要组成部分，试验周期从1995年5月到1996年2月，主要用于验证激光拦截近程火炮的可行性，同时也为未来激光防空提供试验依据。试验采用成熟的先进中红外化学激光器(MIRACL)和“海石”光束定向器(SLBD)。1995年以捆绑着的火箭弹为靶标进行了试验。试验中用SLBD发射激光照射靶标，成功地确定了摧毁这类目标所需的光束功率，并确定了在典型的防空范围内进行捕获、跟踪、瞄准以及照射和再瞄准的试验。这些试验都在1995年地面试验中获得成功。