光电对抗中的干扰技术及趋势

光电对抗中的干扰技术及趋势

【摘要】介绍了光电对抗中的无源干扰技术和有源干扰技术。无源干扰技术主要介绍了烟幕干扰和水幕干扰技术。有源干扰技术主要介绍了红外诱饵弹、红外干扰机和激光干扰机。同时简要分析了干扰技术的发展趋势。

【关键词】光电无源干扰技术；烟幕干扰；水幕干扰；红外诱饵弹

1.引言

光电干扰分为有源干扰和无源干扰两大类。有源干扰又细分为欺骗式干扰和压制性干扰两类。欺骗式干扰包括红外诱饵弹、红外干扰机和激光干扰机。压制性干扰包括致盲式低能激光武器、杀伤性激光武器和激光反辐射武器。无源干扰是一种非常有效的干扰手段，主要作用在于改变目标光学传输特性和改变目标光学特性两方面，主要手段包括烟幕和水幕干扰、红外辐射抑制、激光吸收涂层和平台外假目标等。

2.光电无源干扰技术

2.1 烟幕和水幕干扰技术

烟幕或水幕干扰是通过研究波能量的吸收和衰减作用，使敌方光电器材和制导武器无法得到维持正常成像、观察、搜索和跟踪所需要的光波能量而失去作用。烟幕干扰或水幕干扰可对敌方光电设备起到十分有效的对抗干扰作用，因此在当前的光电对抗中占有重要的地位。

烟幕是由烟（固体微粒）和雾（液体微粒）组成，属于气溶胶体系，是不均匀光学介质。当光线通过烟幕时，由于波长的不同，微粒的大小、形状、表面粗糙程度和性质的不同将会对光线产生不同程度的吸收和散射作用（即吸收作用），从而使透过烟幕后光线的强度小于进入光线的强度。而且烟的浓度或厚度越大，光线的吸收也越严重，甚至完全无法得到由目标反射或辐射出的维持光学设备正常工作所需要的光学能量。这就是通过烟幕的遮蔽作用而保护目标的基本作用原理。

为使烟幕达到遮蔽目标的目的，必须根据战术要求和作战意图有计划地施放某种烟雾，而且在施效烟雾时，应该快速抛撒，快速成烟，烟的厚度、浓度和面积均应满足战术设计要求。此外，还要考虑到风向和风力、温度、湿度等诸多因素的影响。只有这样，烟幕才能起到较好的干扰作用。

发烟剂是烟幕武器的核心部分。早期的发烟剂主要遮蔽可见光光线。这类发烟剂有黄磷发烟剂、赤磷发烟剂、雾油发烟剂以及氯化锌/铵盐混合物等。随着红外制导导弹威胁的增加又研制出可遮蔽红外线的发烟剂，例如六氯乙烷复合干扰发烟剂等。又例如，美国陆军研究的黄磷类烟雾剂可形成对3-5um和8-12um

中远红外波段的红外辐射有较好遮蔽效果的厚烟幕云。美海军研制的氯化锌/铵盐混合物发烟剂在燃烧时，产生大量浓密、吸水的氯化锌微粒。当这些微粒吸收空气中的水分时，形成大量浓厚的烟幕。德国在六氯乙烷中加入12-25%聚苯乙烯等芳香旗高聚物，燃烧形成粒度约1-10um的碳粒气溶胶，对3-5um红外辐射有较强的吸收作用。德国研制的微粒尺寸为3-60um的粉末气熔胶对8-14um的红外辐射有较强的干扰性质。

目前，还研制出比大气气溶胶遮蔽红外辐射效果更好的人工气溶胶。这种人工气溶胶由环氧树脂、酚树脂、聚乙烯树脂等高分子物质组成，其特点是颗粒质量更小，散射面积更大，具有更好的谐振尺寸和更高的折射率，因而对红外辐射有更强的散射和吸收作用。研究中的多功能红外烟幕可遮蔽从可见光、近红外光到远红外光整个红外辐射区的红外辐射，而且遮蔽面积很大。这种烟幕弹有可能使敌方红外热成像系统完全失去作用。

其次是水幕遮蔽技术。这种方法是在红外制导导弹来袭方向上，距舰船目标一定位置，快速大面积地喷洒水雾，形成一定厚度的遮蔽屏障。水幕中大量水雾微粒吸收和散射舰船目标的红外能量，大大降低了红外辐射的透过率，使红外制导武器寻的头迷盲而失效。据计算，厚1mm的水幕，在整个红外波段的衰减可达到5-1200倍，尤其对远红外。中红外的辐射衰减十分明显。这就表明，如果在舰船周围布设较厚水幕，则将会对防止红外成像制导导弹攻击产生一定效果。

水幕不足之处是对可见光遮蔽不够好。为此，可在其中加入黑色染料。这样，就可形成在整个红外光和可见光十分良好的水幕遮蔽层。

2.2 红外辐射抑制

舰船红外辐射抑制是增强舰船“隐身”特性的重要手段之一，它对增强舰船的总体红外对抗能力，即增强舰船的隐蔽性、保密性和生存能力具有非常重要的意义。

对舰船红外辐射来说，首先应注意热源辐射。舰船中的各种发动机上升烟道，由烟道排放物质形成的“羽烟”，温度都很高。对红外寻的反舰导弹来说，这些区域为一些“亮点”，极易受到这种导弹的攻击。其次是远红外辐射，舰船的绝大部分壳体和上层建筑表面温度接近环境空气温度，因而主要辐射远红外信号。敌方IRST系统，可根据舰船的远红外图像，判断出舰船内部机器安装结构、武器及电子系统配备，布局甚至推进系统的情况等。

因此，理想的红外抑制，应使舰船成为红外制导导弹和IRST系统无法“看见”的隐身目标。具体地讲，舰船红外抑制最重要要求是消除或抑制高强度的中红外热辐射源，使其成为扩展的、具有低辐射和低对比度特性的目标。与中红外信号相比，对舰船远红外信号的抑制要困难得多。对远红外信号的抑制要求是使舰船和背景间、舰船内各部分间成为对比度更低甚至均匀的扩展目标，致使敌方红外成像系统对这些目标的探测很困难，所探测的红外图像也非常模糊，无法辨认。

目前，一些国家在舰船上已不同程度地装上了专用红外抑制设备。专用红外抑制设备已成为当今或今后舰船的重要组成部分之一。

对舰船红外抑制的方法很多，但概括起来，大致有散热降温法、隔热降温法、喷涂涂料法和热转移法四种。

（1）散热降温法：改进烟道结构，使发动机燃油废气分散排出；在烟道四周喷洒水雾或加装红外辐射档板；将排放的高温废气分向舰船的两舷，在舰船内经过废气快速回冷系统进行冷却；在烟道中，装上注入冷空气的专用设备，来冷却可探测的热金属表面和灼热的废气；在发动机动机和其舱壁间喷射冷空气，等等。通过上述措施，可大大减少舰船温度区域3-5um中红外波段的辐射，同时降低了与周围空间的热对比度。这对舰船对红外制导导弹的综合对抗是十分重要的。红外干扰机的主要特点是：（1）工作波长可人为选择，从而增强了对各种导弹的干扰能力。（2）红外干扰机与被保护平台构成一体，使来袭导弹无法从速度上把目标与干扰信号分开。（3）红外干扰机可较长时间连续工作，这就弥补了红外诱饵弹干扰时间短、弹药有限等不足。

红外干扰机的核心是红外辐射源。红外辐射源有不同分类法。一种分类是用加热方式分，分为直热式和旁热式两种。例如，各种类型的金属（如镍铬丝）和表面烧结一层红外涂层的合金丝等，均为直热式辐射源。旁热式辐射源应用更多。这种辐射源是通过对发热体高温加热，使罩在外面的耐高温红外辐射材料受热而产生红外辐射。另一种分类是按所用材料分为燃油型、电热型和强光灯型三种。

（1）燃油型：燃油型红外辐射源有几种工作方式。一种为燃油发动机燃料作为热源向外辐射红外热量（直热式）。另一种是用燃油加热陶瓷棒产生辐射红外热量（旁热式）。第三种是从干扰器中喷出燃油，延迟一段时间后立即燃烧，迅速形成一个模拟目标的巨大辐射源来诱饵导弹偏航。这种方式称为“热砖”干扰技术。有些文献也把这种方式列入红外诱饵弹之列。

（2）电热型：这种红外辐射源主要是用电加热陶瓷、石英、石墨等材料，产生红外辐射，能常采用旁热工作方式。例如美国的AN/ALQ-144型红外干扰机为电加热陶瓷，改进型为电加热石墨。

（3）强光源型：特点是用铯蒸气灯、氙弧灯或燃料喷灯和蓝宝石灯等作为红外辐射源。其中，铯蒸气灯应用较多，这一方面是因为铯蒸气厌比较合适，约130K大气厌（在1000K工作温度下），另一方面则是由于可用音频电流对调制器进行调制，从而形成调制型红外干扰源。氙灯虽不如铯灯那样有效，但氙灯更亮，使用寿命长，而且一开机即可达到峰值输出，因而便于对干扰信号进行调制。

由于红外干扰机干扰信号是经光学系统发出的，因而具有较强的方向性，在使用中，与之配用的光电支援系统应具备足够的跟踪目标能力。例如，美国的“荧火虫”氙灯型红外干扰机发射束宽为6°，与之配用的导弹告警系统为采用256×256元的HgCdTe红外焦平面阵列器件，跟踪精度为0.05°。用这样的红外告