簡單的說一下國產主動雷達/紅外成像導引頭

正在進行的我國第7屆雷達展覽會上，我國甘肅長風電子科技有限責任公司首次公開展示了國產彈載主動雷達/紅外成像複合制導導引頭，引起外界的關注。 此前曾經有國產複合導引頭的消息傳出，如去年珠海航展公開的CM-506KG小直徑制導炸彈就配備有毫米波/紅外成像導引頭、我國自行研製的第二代末敏彈也配備有複合探測系統，它也包括紅外成像探測系統、毫米波探測系統，但是複合制導系統實物展示，這次可能還是第一次，它顯現了我國在精確制導領域的進步。　　　　從公開的圖片來看，筆者注意到它的整流罩呈卵圓形，這意味著它的載彈速度並不高，從內部結構圖來看，筆者注意到它的雷達天線呈現長條形，這樣意味著它的波束在高度方向比較發散，因此高度方向的探測精度較低，因此筆者推測這個導引頭可能用來攻擊地面或者海面目標，在高度方向的精度可以恰當降低，所以筆者認為這個導引頭應該是給國產反艦導彈配備的，它標誌著我國反艦導彈導引頭的探測能力更強，抗電子干擾能力更好，作戰能力也更大，可以有效的提高國產反艦導彈的戰術技術能力，從而增強我國海軍的作戰能力，同時也有助於提高國產反艦導彈在國際市場上的競爭能力。　　　　反艦導彈的末制導系統一般採用微波雷達，這主要是因為微波雷達的技術比較成熟，研製成本和費用較低，還就是攻擊水面目標時候，海面背景干擾較低，雜波干擾比陸地要小，還有就是艦艇本身就是一個巨大的雷達反射體，特別是水面艦艇本身就是由金屬表面構成，根據相關資料，一艘5000噸級的水面艦艇它的RCS面積可以達到5000多平方米，另外甲板還有較多的電子設備、武器、錨泊設備等，這些都增加艦艇的RCS，這些都有利於反艦導彈末制導雷達探測目標，簡化信號與數據處理系統，這也是為什麼反艦導彈一開始就能實現主動尋的制導。　　　　 對於反艦導彈來說，在發射前火控系統會在航路上建立一個目標瞄準點和相應的目標搜索區，導彈飛抵瞄準之後，末制導雷達開機，對預定目標進行搜索和跟蹤，探測到目標後，轉入鎖定和跟蹤，對目標進行攻擊，如果搜索區沒有發現目標，末制導雷達會按著一定比例對搜索區進行擴大搜索，如果仍舊沒有發現目標，導彈則繼續沿著預定航線飛行和搜索，直至燃料耗盡。由於這種搜索方式的探測較小，不利於發揮反艦導彈射程上的優勢，所以新型反艦導彈，如魚叉反艦導彈在預定目標區未探測到目標的時候，會執行再搜索程序，進一步擴大探測範圍。　　　　最初的反艦導彈末制導系統如國產上游-1號導彈使用的SL-1型，採用的是圓錐掃描體制，探測距離低、搜索範圍小、精度差、抗電子干擾能力弱，所以很快被淘汰了，後來我國為上游-1號研製了改進型LM-1型單脈衝末制導雷達，所謂單脈衝雷達，就是發射一個脈衝，能同時形成若干個波束，將各波束回波信號的振幅和相位進行比較，各波束接收的信號之和，可測出目標的距離，從而實現對目標的測量和跟蹤。它的探測能力較強，探測範圍較大，抗干擾能力強，是目前末制導雷達主流體制。　　　　進入80年代，隨著微電子工業的發展，各國紛紛用通用信號處理器-DSP、大規模可編程邏輯門陣列-FPGA來對反艦導彈末制導雷達進行數字化改造，改造後的末制導轉達可以根據相應戰場環境來對雷達進行調整，有效的增強雷達對於小RCS目標的探測能力，提高探測距離、範圍和抗干擾能力，還可以提高雷達的可靠性、延長使用壽命等，上世紀80年代我國海軍曾經利用相關器件對上游-1反艦導彈的末制導雷達進行數字化改進，不但提高雷達的探測距離、抗干擾能力，甚至還具備了攻擊干擾源的，有效的提高了導彈的攻擊能力，延長的導彈的使用壽命。　　　　由於反艦導彈的小型化，同時為了提高抗干擾能力，反艦導彈末制導雷達也在向更高頻率發展，如早期的反艦末制導雷達多採用X波段，波長較長，為了保證天線具備足夠的增益，提高抗干擾能力，天線就必須有一定的尺寸，從而導致導彈直徑的增加，這樣不利於導彈的小型化，所以我國研製的鷹擊-8反艦導彈，它的末制導雷達頻率向上達到KU波段，這個波段介於厘米波和毫米波之間，頻率高，波長就短，這樣在較小天線的情況下，仍舊能夠保持足夠的天線增益，從而保證雷達的探測距離，所以鷹擊-8在直徑比上游-1直徑大幅度下降的情況下，末制導探測性能並沒有明顯的下降，同時由於波長較短，分辨能力增加，制導精度反而得到提高。　　　　不過反艦導彈末制導雷達一個缺點就是開機工作時間較長，這樣的話就給對方的電子戰系統以可趁之機，隨著技術的發展，目前艦載電子戰系統的能力越來越高，先進的雷達偵察系統可在1秒鐘之內完成電磁信號的分析，並且自動引導主動雷達干擾機進行干擾，雷達干擾的手段也由單一箔條幹擾、壓制干擾發展到雜訊干擾、欺騙干擾和複合干擾等，針對末制導雷達的干擾源攻擊能力，還出現了舷外干擾和欺騙系統，這些都對反艦導彈的末制導系統提出更高的要求。　　　　另外一個就是艦艇的隱身性能也在提高，我們知道現在艦艇已經廣泛採用隱身技術對艦體、上層建築進行設計，武器也發展了垂直發射技術，尤其是新世紀隱身艦體已經從艦體、上層建築發展到甲板設備、武器及電子系統，出現了整體式桅杆甚至電子系統與上層建築一體化技術，這些都大大降低了艦艇的RCS，同時也對反艦導彈的末制導雷達提出了更高的要求。　　　　因此新世紀反艦導彈末制導雷達一個發展趨勢就是向更高頻率發展，如採用毫米波雷達，毫米波的優點就是波長短，分辨能力強，甚至可以對目標進行成像，同時波束比較狹窄，降低了海面反射及背景干擾，尤其是毫米波波長短，而現代隱身艦艇多針對厘米波進行設計，所以許多措施對於毫米波是無效的，也就說許多表面對於厘米波來說是平滑的，但是對毫米波來說卻是粗糙的，這樣就會形成散射，從而增加艦艇的RCS，根據珠海航展的消息，我國C-705反艦導彈就採用了毫米波末制導雷達，對於隱身艦艇具備較好的打擊能力。　　　　不過毫米波雷達一樣需要輻射電波，對方仍然可以進行探測和干擾，所以反艦導彈也需要一種被動的探測系統，我們知道，現代艦艇除了擁有巨大的RCS，也是一個龐大的紅外輻射源，一般而言海水的溫度大多在30度以上，有的更低，而艦艇發動機的工作溫度則高達數百甚至上千度，即使排氣的溫度也在200度左右，同時甲板經過陽光長時間曝晒，使用武器產生的火焰等都是紅外輻射源，特別是艦艇的紅外輻射源很難消除，這樣就為紅外製導系統提供了機會。　　　　紅外製導系統是依靠目標紅外輻射來探測、跟蹤和鎖定目標，由於不輻射電波，對方難以防範，可以實現靜默攻擊，系統體積和重量都較降低，適合戰術導彈運用，早期反艦導彈如國產海鷹-2甲反艦導彈配備的點光源紅外製導系統，容易被對方干擾，新一代反艦導彈如國產的YJ-82KH，已經換裝了紅外成像制導系統，紅外成像系統是根據目標各部位紅外輻射源得到目標紅外圖像，從而區分目標與背景，制導導彈攻擊目標，由於它的分辨能力強，傳統閃光彈及照明彈等對它干擾基本上沒有效果，紅外成像系統另外一個優勢就是可以將目標圖像通過數據鏈傳遞給後方，由後方操縱手進行識別，然後選擇目標薄弱部位進行攻擊，並且在攻擊前進行打擊效果評估，不過紅外製導系統的探測距離一般要低於主動雷達制導系統，此外它不能提高目標的距離，而且在惡劣氣候條件下的作戰能力比較低。　　　　因此雷達/紅外成像制導系統就出現了，它的優點就是結合了雷達和紅外成像制導兩種制導方式的優點，優勢互補，互相取長補短，具備較強的探測能力、反隱身能力和抗干擾能力，例如主動雷達制導方式全天候探測能力強，具備多目標探測能力，但是容易被對方探測，分辨能力較差，而紅外成像制導方式分辨能力強，攻擊隱蔽性好，這樣就可以根據攻擊時的條件靈活使用相應的制導方式，從而提高導彈的攻擊能力。　　　　尤其在抗干擾能力方面，主動雷達探測到目標之後，將指示給紅外成像系統之後，就可以關機，讓後者對預定區域進行探測和搜索，降低導彈的暴露概率，另外在主動雷達受到箔條或者艦載雷達干擾機壓制的時候，也可以利用紅外成像制導系統探測目標，新世紀艦載電子戰系統一個發展方向就是舷外干擾和欺騙，例如舷外干擾機、雷達誘餌等，這些都會對末制導雷達形成較大的干擾，而如果有紅外成像系統則可以分辨出哪些是真目標，哪些是假目標。　　　　不過複合制導系統的缺點就是系統複雜，成本較高，目標融合、目標自動識別等難度較大，由於戰術導彈內部空間有限，如何安排這兩種制導系統也令人頭疼，這是因為雷達和紅外製導系統的頻率不同，天線和整流罩相應不現，一般紅外製導系統要伸出彈體之外，這樣顯然會增加彈體的阻力，從相關圖片來看，國產雷達與紅外成像主動探測系統採用應該是上下並聯式布位置，紅外成像系統位於雷達天線的下方，這樣的優點就是節約了彈體空間，降低了阻力，但是缺點就是雷達孔徑受到限制，為了保證足夠的天線增益，保持雷達的探測距離，所以雷達的工作頻率可能較高，筆者推測它的工作頻率應該在KU波段甚至就是毫米波雷達。　　　　主動雷達與紅外成像制導複合制導系統的研製成功，表明我國在複合制導系統、信號與數據處理、信息融合、目標識別等方面取得了突破性進步，未來可以進一步發展更加先進的系統，適應更加廣泛的導彈品種，如為紅旗-9增加紅外成像導引頭，提高紅旗-9對於戰術彈道導彈和低空巡航導彈的攻擊能力。
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