红外探测技术在军事上的应用

红外探测技术在军事上的应用

红外探测就是用仪器接收被探测物发出或反射的红外线，从而掌握被探测物所处位置的技术。反红外探测就是设法掩盖武器本身辐射的红外线，以防被对方发现。红外探测和反红外探测技术在军事上被广泛应用。北约空袭南联盟的“联盟行动”中动用的B—2隐形战略轰炸机、B—52战略轰炸机、F—16战斗机、F—117A隐形战斗机、B—1B等军用飞机均采用了红外探测和反红外探测技术。

一、红外探测技术

1.红外热像仪

红外线在军事上最早的应用是红外夜视技术，红外夜视分为主动式和被动式两种:前者用红外探照灯照射目标，接收反射的红外辐射形成图像，具有成像清晰、制作简单等特点，但它的致命弱点是红外探照灯的红外光会被敌人的红外探测装置发现;后者不发射红外线，依靠目标自身的红外辐射形成“热图像”，又叫“热像仪”，可以使人们在完全无光的夜晚清晰地观察到前方的情况，由于它不发射红外光，不易被敌人发现，在军事上提供了先进的夜视装备。在“联盟力量”行动中，以美国为首的北约动用的飞机大多装备了红外夜视系统，70%以上的空袭是在夜间进行的。

随着红外热像技术的发展，不单用于夜视技术，也用于白日作战。大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3～5μm和8～14μm的红外线却是透明的，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”，利用这两个窗口，可以在烟云密布的战场观察到前方情况，使飞机、舰艇和坦克具备了全天候前视功能。

美国得克萨斯仪器公司在1964年首次研制成功第一代的热红外成像装置，叫红外前视系统。这类装置利用光学元件对目标的热辐射进行图像分解扫描，然后应用光电探测器进行光－电转换，最后形成热图像视频信号，并在荧屏上显示。红外前视系统至今仍是军用飞机、舰船和坦克上的重要装置。最先进的红外热像仪，其温度灵敏的可达0.05℃。

红外热像仪可装置在突击步枪、卡宾枪、坦克、装甲车、飞机等武器上，起到了越来越重要的作用。1991年“沙漠风暴”中，在风沙和硝烟弥漫的战场上，由于美军装备了先进的红外热像仪，能够先于伊拉克军的坦克而发现对方，并开炮射击。而伊军只是从美军坦克开炮时的炮口火光上才得知大敌在前。“沙漠之狐”行动中，美军在海湾部署各种飞机348架，在这些飞机中，大多数装有先进的红外热像仪。例如F—16和F—15C飞机上装有红外夜视导航系统，U—2和RC—135侦察机装有红外行扫仪，F—117A隐形飞机装有红外搜索跟踪系统，F/A—18多用途飞机上装有先进的前视红外探测系统。2001年4月1日在南海上空撞毁我军用飞机的美国EP—3军用侦察机就装备着先进的红外线侦测系统。

2.红外侦察

侦察卫星携带的红外成像设备可获得更多地面目标的情报信息，并能识别伪装目标和在夜间对地面的军事行动进行监视;导弹预警卫星利用红外探测器可探测到导弹发射时发动机尾焰的红外辐射并发出警报，为拦截来袭导弹提供一定的预警时间。

当来袭弹道导弹发射起飞，并穿过稠密大气层后，弹道导弹预警系统(地球同步轨道和大椭圆轨道导弹预警卫星、预警飞机、远程地基或舰载预警雷达)中的导弹预警卫星或预警飞机上的红外探测器探测到导弹火箭发动机喷焰，进行跟踪，直到熄火。经过60～90s的监视便能判定其发射位置或出水面处的坐标。美国第三代地球同步轨道反导弹预警卫星上的红外望远镜能探测发射5～60s的导弹喷焰，这将为反导弹系统提供4～6s的作战时间。1991年美国利用红外侦察技术，使“爱国者”按照精确的拦截弹道接近“飞毛腿”，成功拦截。伊拉克发射了10枚“飞毛腿”，有9枚遭拦截。

在“联盟行动”中，以美国为首的北约调用50余颗军用卫星，在外层空间不间断地进行红外侦察等活动来保障空袭作战的进行。

3.红外制导

红外制导就是利用目标本身的红外辐射来引导导弹自动接近目标，以提高命中率。红外制导是当前空空、空地、地空、反坦克导弹等普遍采用的工作方式。据不完全统计，目前各国已生产和试制的红外制导导弹已超过50种。

红外制导的空空和地空导弹对战术飞机构成了最大的威胁，特别是对低空、慢速飞行的直升机。第一代的红外制导导弹，使用工作在1μm和2μm波段的红外探测器，如美制“红眼”和AIM—9“响尾蛇”空空导弹，苏制“环礁”空空导弹。这些导弹瞄准温度较高的飞机尾部喷气发动机排出的热气，尾随攻击飞机。在英阿马岛之战和海湾战争中它大显威风，大部分飞机都是被“响尾蛇”导弹击落的，使飞行员们闻“蛇”丧胆。

1991年海湾战争中，美国飞机在距目标90km的距离上超低空发射2枚“斯拉姆”导弹，都取得了百步穿杨的战绩。“斯拉姆”是美国海军研制的第四代机载远程对地攻击导弹，利用了红外制导等先进技术，圆概率误差提高到4～6m。“战斧”式巡航导弹采用更先进的红外制导系统，射程可达1600km，攻击精度误差已减至3m。

二、反红外探测技术

世界上任何物体，只要它的温度高于绝对零度，便不断发出红外辐射，且随温度的升高而加强。实验得出，物体的红外辐射能量与温度成4次方关系。因此，减少红外辐射，首先要设法降低目标自身的温度，尽量减少目标能量的主动辐射。

喷气式飞机是一种典型的红外辐射源，其喷气式发动机是全机温度最高的部分。减少飞机红外辐射必须从改造发动机入手。采用改发动机的尾喷口、将发动机改为涡轮风扇发动机、增大进气口的尺寸等方法，从而降低排出气流的温度，使尾喷口的红外辐射进一步减小。

水面舰艇是一个巨大的红外辐射源。它的特点是排气烟流和可见烟道表面的辐射量在中红外区域占全舰辐射量的99%，在远红外区域占全舰辐射量的48%。因此，通过冷却上升烟道的可见部分来抑制红外辐射。在烟囱四周采用加大外罩、使用防红外烟幕、设置喷水系统、采用双层烟囱等办法来降低红外辐射。

坦克、装甲车产生红外辐射的主要部位是发动机高温金属部件、传动引动部分、炮管和车体等。利用聚苯乙烯和聚氨酯泡沫塑料等使车体表面与背景的红外辐射特性接近一致。为了增大隔热效果，还在车辆的热源部位涂敷一层硅橡胶。

美国研制的一种泡沫塑料能够按照目标的形状涂敷于不同的部位。用这种材料隐蔽目标时，只要对涂层结构稍加改进，就可使大面积的热源分散成若干小热源，甚至可使热源的相对位置进行转移。这样即使有一定的红外线辐射出去，但由于改变了热源的分布情况，对方的红外探测器也难以分辨出目标的真实形状和准确位置。

采用红外吸波材料和涂敷红外吸波涂料也是反红外探测的一种重要的有效途径。美国海军研制出一种漆，它保留了低可视度的雾灰色，在红外光谱区所反射的能量比炭黑色多好几倍，既能充分吸收红外信号，又能反射太阳辐射。不少国家在舰艇表面涂敷镀铬涂层，这种涂层对红外线具有散射作用，在红外光范围内只是一种低辐射体，只辐射约10%的红外线。新式作战飞机也大量使用能降低红外辐射、减小反射的油漆、涂料和降温隔热材料。在海湾战争和科索沃战争中大出风头的F—117A就使用了30%以上的新型降温隔热材料。