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紅外熱成像制導(dǎo)科普:紅外熱成像制導(dǎo)缺點(diǎn)

MEMS ? 來源:lq ? 2019-05-16 15:54 ? 次閱讀

基本概念

紅外制導(dǎo)可以分為紅外熱成像制導(dǎo)和紅外點(diǎn)源(非成像)制導(dǎo)兩大類。

早期的對(duì)空導(dǎo)彈大多采用紅外點(diǎn)源制導(dǎo),這種制導(dǎo)方式雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、動(dòng)態(tài)范圍寬、響應(yīng)速度快,但它從目標(biāo)獲取的信息量較少,抗干擾能力差,制導(dǎo)精度受到限制,也沒有區(qū)分多目標(biāo)的能力,因此紅外制導(dǎo)近年來的發(fā)展方向就是紅外成像制導(dǎo)。

紅外熱成像就是通過紅外探測(cè)器捕捉物體向外輻射的紅外能量,由于物體各個(gè)部位的紅外輻射能量的強(qiáng)度是不同的,因此紅外探測(cè)器可以將物體上細(xì)微的紅外輻射能量差別記錄下來并生成像素,再通過不同的像素形成圖像信息,這種圖像信息可用于分辨目標(biāo)和周圍背景的特征,并且可以生成可見光圖像以視頻顯示輸出。

紅外圖像的質(zhì)量與電視相近,原理也與電視攝影機(jī)差不多,只不過攝影機(jī)生成圖像靠的是捕捉可見光信號(hào),紅外成像導(dǎo)引頭則捕捉的是紅外線信號(hào),兩者利用了不同的能量媒介。

軍用機(jī)場(chǎng)的紅外成像圖像

紅外成像與點(diǎn)源的區(qū)別

紅外非成像制導(dǎo)(紅外點(diǎn)源制導(dǎo))和紅外成像制導(dǎo)兩者有什么區(qū)別呢?

簡(jiǎn)單說就是對(duì)付同樣的戰(zhàn)斗機(jī)目標(biāo)時(shí),非成像的紅外導(dǎo)引頭看到的目標(biāo)是一個(gè)模糊的亮點(diǎn),而成像導(dǎo)引頭看到的目標(biāo)就是一個(gè)比較具體的飛機(jī)形狀了,飛機(jī)每個(gè)部位的熱輻射信號(hào)都被捕捉下來并生成紅外圖像。

可見紅外成像制導(dǎo)相比非成像制導(dǎo)而言,最大的優(yōu)勢(shì)之一就是具備了更好的目標(biāo)識(shí)別能力和抗干擾能力,因?yàn)楹笳呖吹降闹皇且粋€(gè)亮點(diǎn),假如目標(biāo)釋放出一個(gè)更大的熱源(紅外干擾彈),則非成像導(dǎo)引頭就會(huì)跟蹤上這個(gè)假目標(biāo),而丟失了真正的目標(biāo)。

戰(zhàn)斗機(jī)釋放紅外干擾彈

而紅外成像導(dǎo)引頭雖然可能看的還是比較模糊,但已經(jīng)足以幫助彈上制導(dǎo)系統(tǒng)將真實(shí)目標(biāo)與干擾源區(qū)分開來,傳統(tǒng)的閃光彈和照明彈對(duì)它的干擾基本上沒有效果。

紅外成像制導(dǎo)的這個(gè)優(yōu)勢(shì),最終將淘汰非成像紅外制導(dǎo)。我國(guó)新一代空空格斗彈、便攜式防空導(dǎo)彈、艦載近防導(dǎo)彈也都配備了先進(jìn)的紅外成像導(dǎo)引頭。

美國(guó)F-22戰(zhàn)斗機(jī)的紅外成像圖像戰(zhàn)斗機(jī)

紅外成像制導(dǎo)優(yōu)勢(shì)

紅外成像制導(dǎo)還有一個(gè)特點(diǎn)是可以在夜間使用,這主要是相比可見光成像而言的??梢姽猓ㄒ簿褪侨搜勰軌蚋兄哪遣糠蛛姶挪ǎ┰谝归g能見度較差的情況下是無法作用的,而任何溫度在絕對(duì)零度以上的物體都會(huì)向外輻射紅外能量,所以在夜間,紅外成像制導(dǎo)仍然有效。

而且由于紅外成像制導(dǎo)具備識(shí)別目標(biāo)外形特征的能力,從而能夠識(shí)別出與背景的紅外輻射強(qiáng)度差異不大的“冷”目標(biāo),進(jìn)一步提高了制導(dǎo)精度。

由于紅外成像制導(dǎo)對(duì)目標(biāo)的分辨率高,并且可以將目標(biāo)圖像通過數(shù)據(jù)鏈回傳給后方,由后方操作人員對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別,并可選擇目標(biāo)的薄弱部位進(jìn)行攻擊,還能在攻擊前進(jìn)行打擊效果評(píng)估,因此非常有利于打擊復(fù)雜地面環(huán)境下的目標(biāo)。

由上可見,紅外成像制導(dǎo)在用于各類對(duì)地攻擊武器時(shí)是具有很大優(yōu)勢(shì)的,比如空地導(dǎo)彈、制導(dǎo)炸彈、對(duì)陸巡航導(dǎo)彈等都可以在末制導(dǎo)階段采取紅外成像制導(dǎo)方式。

我國(guó)也有不少空地武器采取了紅外成像制導(dǎo)或多模復(fù)合制導(dǎo)方式,美軍的主流空地武器如SLAM、JASSM、JSOW等也都選擇了紅外成像制導(dǎo)作為末制導(dǎo)方式。

紅外成像制導(dǎo)已成為與電視制導(dǎo)、激光制導(dǎo)等并列的一種主流對(duì)地制導(dǎo)方式,發(fā)展前景不容小視。

美國(guó)SLAM-ER空地導(dǎo)彈的紅外探測(cè)窗口

復(fù)合制導(dǎo)

引入紅外熱成像制導(dǎo)與主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)組成復(fù)合制導(dǎo)方式,也成為近年來反艦導(dǎo)彈的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

去年8月,解放軍南部戰(zhàn)區(qū)海軍多艘戰(zhàn)艦在中國(guó)南部海域進(jìn)行了多課目實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練。而令人關(guān)注的,對(duì)新型的艦載型紅外成像制導(dǎo)鷹擊-83導(dǎo)彈進(jìn)行了實(shí)彈發(fā)射檢驗(yàn)。

現(xiàn)代水面艦艇相對(duì)于海面背景而言也是一個(gè)龐大的紅外輻射源,艦艇發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度可以高達(dá)數(shù)百度甚至上千度,并且紅外特征很難完全消除,這就給了紅外制導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和識(shí)別目標(biāo)的機(jī)會(huì)。

由于紅外成像制導(dǎo)不受無線電干擾的影響,并且水面艦艇的雷達(dá)隱身措施對(duì)其也是無效的,因此反艦導(dǎo)彈在引入紅外成像制導(dǎo)后,具備了對(duì)水面艦艇更高的目標(biāo)分辨能力、抗干擾能力和反隱身能力。

比如***的“雄風(fēng)”-2反艦導(dǎo)彈就采取了紅外+主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)的復(fù)合制導(dǎo)方式,一些新型反艦導(dǎo)彈如挪威的NSM反艦導(dǎo)彈甚至將紅外成像制導(dǎo)作為導(dǎo)彈的主制導(dǎo)方式而使用。

挪威NSM反艦導(dǎo)彈也采用紅外熱成像制導(dǎo)方式

紅外熱成像制導(dǎo)缺點(diǎn)

相比紅外點(diǎn)源制導(dǎo),它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、造價(jià)更高,尤其是在參與導(dǎo)彈的復(fù)合制導(dǎo)方式時(shí),其成本是一個(gè)不得不考慮的重要因素。

另外,相比雷達(dá)制導(dǎo),紅外制導(dǎo)系統(tǒng)的作用距離較近,且容易受到煙、塵、霧和惡劣氣象條件的影響,其全天候作戰(zhàn)能力比不上雷達(dá)制導(dǎo)。(注:全天候能力這是和雷達(dá)比較而言的,有一種說法叫“準(zhǔn)全天候”,當(dāng)然在這些情況下比可見光強(qiáng)太多了)

比如美國(guó)的AIM-9A紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈在試驗(yàn)中的表現(xiàn)良好,一到濕熱的越南戰(zhàn)場(chǎng)后就立刻出現(xiàn)了嚴(yán)重的水土不服問題。

這些缺點(diǎn)使得紅外制導(dǎo)很難單獨(dú)用于中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈,必須與雷達(dá)制導(dǎo)方式結(jié)合使用。紅外制導(dǎo)在單獨(dú)使用時(shí)更多用于近程艦空導(dǎo)彈上。

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原文標(biāo)題:軍事應(yīng)用篇:紅外熱成像制導(dǎo)科普

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