新一代导引系统采用的凝视成像体制,其光学系统焦距固定。使得导弹在与目标逐渐接近的过程中,探测系统所成的目标图像会经历四个阶段的较大变化:
(1)点目标阶段:目标在图像中只占一个像素,几乎淹没在背景噪声中;此时点源式干扰物大量泼洒并进行剧烈机动离开成像引导头视场是可以成功诱骗导弹的
(2)亚成像阶段:目标成像的弥散斑占几个至几十个像素,信噪比有所提高;此时点源式干扰物的效果有所降低,但依然存在干扰几率,前提是能够持续大量的泼洒点源式干扰物使干扰物热源覆盖成像头视场。
(3)成像阶段:目标成像具备形状特征,信噪比较高;此时干扰物与机体分离速度过快,干扰几率大大下降,尽在正下方拥有干扰几率。
(4)图像溢出阶段:目标距离很近,图像充满导引头视场。 此时点源式干扰物已不起作用。
红外成像导引系统的角跟踪是由成像探测系统、图像信号处理系统与跟踪稳定系统构成的角跟踪回路完成的。成像条件下系统稳定跟踪目标时,目标的视线角速度信号正比于图像处理系统输出的误差信号。其中,误差信号指的是目标跟踪点与图像中心点(视场中心)的位置差。设跟踪点坐标,中心点坐标则误差信号可表示为:
ux=k(x−x0)
uy=k(y−y0)
(1)
红外成像空空导弹的抗干扰能力主要体现在抗背景和人工干扰源两个方面。背景干扰主要包括太阳、云层、云团和地物背景等。一般情况下,抗背景干扰多用光谱滤波和空间滤波等方法。其中,光谱滤波根据目标与干扰的红外辐射光谱差异抑制背景干扰,它通常可利用光学滤光片或探测器等实现,可有效抑制与目标光谱特性区别较大的目标;空间滤波属于图像预处理过程,它通过低通滤波预测空间中缓慢变化的背景,然后在原始图像中减去背景,达到抑制背景突出目标的目的。
干扰物从原理上可分为欺骗式、压制式与消光式三种。其中,欺骗式干扰源主要包括各种红外诱饵弹如点源、多点源、空气动力/推进式、光谱自适应与面源诱饵等,以及红外干扰机;压制式干扰指的是激光定向干扰;消光式干扰主要包括红外隐身与红外烟幕干扰等。
(1)传统MTV干扰弹
由于结构简单、成本低以及可大量携带等优点,传统MTV(镁/聚四氟乙烯/氟橡胶)干扰弹仍是目前装备量最大、使用最广泛的机载干扰源。MTV干扰弹具有与目标重叠的红外辐射波段、但辐射能量更高,其主要通过高能量压制将来袭导弹诱偏,达到干扰目的。按照投放方式的不同,MTV干扰弹又可分为点源干扰与多点源干扰两种,如图5所示,后者是前者在调整药体结构、投放方向、投放时序等内容后的另一种应用形式,主要是为了在空间形成多辐射源分布,干扰导弹对目标的正常跟踪等[9]。
然而,MTV干扰弹具有以下两个缺点:(1)发射即减速,与作战飞机分离过快;(2)光谱不能完全覆盖作战飞机的红外辐射波段,干扰能力有限。因此,在大多数对抗态势下,MTV干扰源对红外成像空空导弹的干扰效果较差。
(2)空气动力/推进式干扰
为了解决MTV干扰弹与载机分离速度过快导致的干扰性能下降问题,空气动力/推进式干扰弹应运而生。空气动力式诱饵弹投放后,可以通过弹簧翼片与气动式外形的弹筒减小飞行阻力,进而降低其与载机的分离速率,达到抗干扰的目的。然而,由于空气动力效果有限,成像导引头仍能在一定时间内通过航迹差异区分出目标与干扰。推进式干扰弹除具备传统MTV干扰源的结构外,还将部分化学燃料放置于一个带有喷嘴的燃烧室内。投放燃烧后,热能从喷嘴喷出推动干扰弹继续沿着与被保护目标相似的航迹运动,诱骗导弹跟踪干扰弹自身。随后,在重力影响下,推进式干扰的飞行高度逐渐下降并远离载机,从而达到干扰目的。空气动力/推进式干扰弹能够较好对抗成像导引头的运动特征识别策略,但仍存在与被保护目标辐射能量、光谱分布差异较大的问题。
(3)光谱自适应干扰源
光谱自适应干扰源是通过模拟与被保护目标相似的光谱分布对抗来袭导弹的人工干扰源。一种实现方法是改变传统MTV干扰弹的化学组成,但干扰弹的辐射强度会有所降低。另一种实现光谱干扰的,利用固体或液体自燃型燃料作为干扰物原料,例如自燃型干扰物,接触空气后立刻剧烈燃烧,红外成像面对一些特定形式的干扰物的抗干扰性能比较差,所以俄罗斯R74采用了4元红外/紫外双波段引导头。




