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防御第一线——形形色色的机载防御系统

发布时间:2016-05-18  原作者:Armstrong   点击数:

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  从沙漠干热和风沙,到热带高温和高湿,再到极地冰霜和风雪,军用固定翼飞机和旋翼机在设计上要满足最严苛的环境承受标准。不仅如此,它们还要在战斗中面对众多地面威胁——从高射炮到单兵便携防空系统(MANPADS)(如红外制导的FIM-92“毒刺”和SA-18“松鸡”),再到雷达制导地空导弹。

  躲避这些威胁的最好方法就是避免被发现,但如果已经被探测到,那么就要依靠机载防御系统来干扰和欺骗敌方电子传感器了,从而为自己赢得宝贵的逃脱机会。

  如今的军用飞机已经安装了许多专用防御硬件,通过被动探测的方式发现并判断敌人是使用雷达、激光还是红外手段在探测、跟踪自己,或已经向自己发射了导弹。这些硬件设备的研制过程和飞机类似,也是先提出要求,然后开始设计并制造出原型机。原型机经过测试能满足要求后,这种防御硬件就开始投产,并最终安装在军用飞机上。

  制造商们已经花费巨资来完善自己的防御硬件产品,其结果是机载防御系统正变得越来越可靠、越来越轻便,而且也更易集成在飞机的航电托架上。

红外辐射

  飞机在飞行中总是会发出红外辐射,其中发动机尾喷管是特别强烈的红外辐射源,能被导弹红外引导头这类的小型传感器死死锁定。红外制导导弹的优势在于一旦引导头锁定某个灼热目标后,只要发射出去就不用做后续动作了,这就是术语“发射后不管”的由来。在过去,正遭受红外导弹攻击的飞机在规避时可以诱骗导弹锁定一个更热的热源,如发射镁粉热焰弹或对着太阳爬升。

飞机在飞行中产生红外辐射的部位
飞机在飞行中产生红外辐射的部位

F-22战斗机的红外图像
F-22战斗机的红外图像

  但随着技术的进步,导弹引导头已经可以探测飞机表面与气流摩擦产生的热量。这种引导头被冷却到非常低的温度,对热源非常敏感,而且通过对软件优化已经能分辨出目标与太阳和热焰弹的区别。

  休斯飞机公司在20世纪70年代进行了一项绝密试验,结果发现飞机表面的油漆也会影响红外辐射,光泽表面、颜色丰富的机身装饰彩条和垂尾尾号能反射足以被引导头锁定的红外辐射。所以,今天大多数军用飞机都采用无光泽涂装,机身和垂尾号码也被涂成低视色,尽量降低不必要的红外反射。

AIM-9X引导头生成的红外图像
AIM-9X引导头生成的红外图像

尾喷管设计

  除涂装外,军用飞机在设计中也很注重先进排气系统的设计,目标是显著降低排气温度,使某些类型的红外导弹无法维持锁定。但不管怎样设计,先进排气系统的基本原理都是通过加强灼热喷气气流与外部冷空气的掺混来降低排气温度,进而降低飞机的整体红外辐射。

  A-10“雷电II”攻击机虽然没有采用先进排气设计,但两台发动机尾喷管上偏一定角度,给导弹引导头直视发动机涡轮造成一点难度,而且喷管排出的热气还能被双垂尾屏蔽。先进排气系统对军用直升机来说更加重要,不仅能在飞行和悬停中加速冷空气与热废气的混合以降低红外辐射,还能完全阻止红外引导头直视涡轮叶片。例如UH-60“黑鹰”直升机的HIRSS(悬停红外抑制系统)喷管,以及AH-64“阿帕奇”的“黑洞”喷管。

  F-117“夜鹰”的尾喷管被称作“排气扩散器”,热废气通过一个扁平狭长的槽排出,大大增加冷热空气的掺混面积。而在AC-130U“幽灵”炮艇机上,每台发动机的排气管都被罩起来以加强掺混,降低红外辐射,这些罩子在非威胁区域可以拆除以减少重量和损耗。

A-10“雷电II”攻击机虽然没有采用先进排气设计,但两台发动机尾喷管上偏一定角度,给导弹引导头直视发动机涡轮造成一点难度
A-10“雷电II”攻击机虽然没有采用先进排气设计,但两台发动机尾喷管上偏一定角度,给导弹引导头直视发动机涡轮造成一点难度

UH-60“黑鹰”直升机的HIRSS(悬停红外抑制系统)喷管
UH-60“黑鹰”直升机的HIRSS(悬停红外抑制系统)喷管
UH-60“黑鹰”直升机的HIRSS(悬停红外抑制系统)喷管

AH-64“阿帕奇”的“黑洞”喷管
AH-64“阿帕奇”的“黑洞”喷管
AH-64“阿帕奇”的“黑洞”喷管

F-117“夜鹰”的尾喷管被称作“排气扩散器”,热废气通过一个扁平狭长的槽排出,大大增加冷热空气的掺混面积
F-117“夜鹰”的尾喷管被称作“排气扩散器”,热废气通过一个扁平狭长的槽排出,大大增加冷热空气的掺混面积

在AC-130U“幽灵”炮艇机上,每台发动机的排气管都被罩起来以加强掺混
在AC-130U“幽灵”炮艇机上,每台发动机的排气管都被罩起来以加强掺混

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