F-35的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)

圖中上半部分為：主/被動(dòng)探測與數(shù)據(jù)鏈工作模式。藍(lán)線代表雷達(dá)主動(dòng)掃描;黃線代表數(shù)據(jù)鏈路;橙線代表紅外搜索跟蹤系統(tǒng)被動(dòng)掃描。下半部分為：米格-35上的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)。

近日，美媒報(bào)道稱，俄中正在研制能夠擊落美國五代機(jī)F-35和F-22隱身戰(zhàn)機(jī)的技術(shù)。這種技術(shù)就是系統(tǒng)(IRST)。那么實(shí)際情況到底如何?紅外搜索跟蹤系統(tǒng)真的可以破解五代機(jī)隱身能力使其走下神壇嗎?

無需擔(dān)心無線電頻率反制

現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)的主要探測系統(tǒng)是機(jī)載火控雷達(dá)，這是一種主動(dòng)探測設(shè)備，但其主動(dòng)發(fā)射的電磁波，則會暴露自己的行蹤，甚至因此成為敵人的目標(biāo)，危及戰(zhàn)機(jī)本身。特別是隨著具備高雷達(dá)隱身性的五代機(jī)的出現(xiàn)，機(jī)載火控雷達(dá)的探測效果大打折扣。

那么，有沒有什么辦法可以改變這一現(xiàn)狀呢?人們想到了早已存在的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)。軍事科普作家張亦馳告訴科技日報(bào)記者：“紅外搜索跟蹤系統(tǒng)是一種被動(dòng)探測裝置，不發(fā)出任何信號，不受電磁干擾的影響，而是通過目標(biāo)的紅外輻射來確定目標(biāo)的方位。紅外傳感器不能確定目標(biāo)的距離和速度，但可以通過綜合到一起的激光測距儀來測量。”

全球第一種安裝現(xiàn)代化紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的戰(zhàn)斗機(jī)一般公認(rèn)是蘇聯(lián)的米格-29戰(zhàn)機(jī)。現(xiàn)在，美國在這方面的技術(shù)水平已經(jīng)超越了俄羅斯。美軍“超級大黃蜂”戰(zhàn)機(jī)安裝的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)，可以在各飛行階段以被動(dòng)方式探測多種目標(biāo)，無需擔(dān)心電子探測及無線電頻率的反制。

而在F-35隱身戰(zhàn)機(jī)上，也安裝了被稱為光電指示系統(tǒng)(EOTS)的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)，同時(shí)還安裝了開創(chuàng)性的被動(dòng)式探測系統(tǒng)——機(jī)載光電分布式孔徑系統(tǒng)(EODAS)，在機(jī)身6處不同的位置上各安置一個(gè)紅外傳感器，可對全機(jī)360度范圍內(nèi)來襲的導(dǎo)彈或逼近的飛機(jī)進(jìn)行紅外探測及跟蹤，并與雷達(dá)、電子戰(zhàn)設(shè)備、數(shù)據(jù)鏈傳來的信息融合，整體輸出在飛行員的頭盔顯示器上，使得飛行員能具備全空域態(tài)勢感知能力，從而最快最好地做出判斷和決定。

通過紅外輻射探測隱身戰(zhàn)機(jī)

近年軍演中，五代機(jī)依靠出色的隱身能力，一直讓四代機(jī)無法有效發(fā)現(xiàn)和鎖定自己，并牢牢占據(jù)上風(fēng)。單從國外報(bào)道來看，五代機(jī)均以大比分擊敗了四代機(jī)。那么，紅外搜索跟蹤系統(tǒng)能否有效扭轉(zhuǎn)這一狀況呢?

自然界中一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。戰(zhàn)機(jī)在高速飛行時(shí)與空氣摩擦以及其尾噴口處更會發(fā)出強(qiáng)烈的紅外輻射，這使得其紅外特征更加明顯。因此，從原理上說這并沒有問題。

“目前紅外搜索跟蹤系統(tǒng)主要工作在兩個(gè)波段，分別是3—5微米的中波紅外和8—14微米的長波紅外。中波紅外探測系統(tǒng)主要針對的是溫度較高的目標(biāo)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴口等，而長波紅外探測可以探測到飛機(jī)外掛物、機(jī)體、蒙皮以及尾流的熱量。”張亦馳指出，俄羅斯四代機(jī)，例如米格-29、蘇-27，使用的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)，主要工作在中波紅外，用于探測飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管。而美國的“超級大黃蜂”戰(zhàn)機(jī)的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)則工作在長波波段或者中波、長波雙波段，具有更高的靈敏度、分辨率。

張亦馳還指出，五代機(jī)的一個(gè)重要特征是隱身性能。隱身戰(zhàn)斗機(jī)主要進(jìn)行了雷達(dá)隱身處理，同時(shí)也有一定紅外隱身措施，但主要還是致力于降低發(fā)動(dòng)機(jī)的紅外輻射。例如，F(xiàn)-22采用二元尾噴管，噴管使用冷卻隔熱技術(shù)降低外露部分溫度，如噴管的氣膜冷卻和隔熱技術(shù)就大大降低了噴管的溫度和排氣溫度，S型進(jìn)氣道也對發(fā)動(dòng)機(jī)的熱部件有遮蔽效果。

“但是總體來說，F(xiàn)-22的紅外隱身能力稍微遜色。”張亦馳說，“特別是新一代的長波紅外搜索跟蹤系統(tǒng)，能夠探測飛機(jī)蒙皮與空氣摩擦的熱量和發(fā)動(dòng)機(jī)尾流。像F-22這類五代機(jī)，進(jìn)行超音速巡航的時(shí)候蒙皮溫度也較高，其發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)雖然進(jìn)行了降溫處理，但是氣柱反而會更大，更容易被長波紅外系統(tǒng)在較遠(yuǎn)距離探測到。重要的是，紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以與雷達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，以更為連續(xù)、準(zhǔn)確的探測目標(biāo)，為實(shí)施導(dǎo)彈攻擊創(chuàng)造條件。”

實(shí)際應(yīng)用還需多系統(tǒng)聯(lián)合

外媒指出，只要俄中能用高速數(shù)據(jù)傳輸頻道聯(lián)系兩架或多架裝備了長波紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的戰(zhàn)機(jī)，他們就會用以建造對付隱身技術(shù)的系統(tǒng)。既然紅外搜索跟蹤系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)隱身戰(zhàn)機(jī)，為什么還需要兩架或多架裝備紅外搜索跟蹤系統(tǒng)的戰(zhàn)機(jī)聯(lián)網(wǎng)工作?

張亦馳指出，“比起火控雷達(dá)，紅外搜索跟蹤系統(tǒng)有著突出的優(yōu)點(diǎn)，但是對目標(biāo)實(shí)施導(dǎo)彈攻擊和計(jì)算射擊參數(shù)則需要連續(xù)的測速、測距。激光測距儀當(dāng)然能夠進(jìn)行測距，但是激光在大氣中衰減很厲害，其工作距離往往小于紅外跟蹤系統(tǒng)，有時(shí)候就很難實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測距。例如，‘陣風(fēng)’戰(zhàn)斗機(jī)的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)，其紅外探測能力達(dá)到130公里，但是激光測距儀大概只有30—40公里的探測距離”。

“這樣，如果目標(biāo)位于激光測距儀工作范圍外，就必須通過多架戰(zhàn)斗機(jī)的紅外搜索跟蹤系統(tǒng)對目標(biāo)進(jìn)行測角，然后再通過數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，根據(jù)戰(zhàn)斗機(jī)之間的位置和速度關(guān)系，計(jì)算出目標(biāo)的距離和速度，這樣才可以為導(dǎo)彈攻擊提供充足、精確的數(shù)據(jù)。”張亦馳說。