红外制导导弹为什么不受太阳这个辐射源干扰?

分类:行业资讯发布时间:2022-12-12

现代先进的红外制导导弹的确不会受到太阳这个巨大的辐射源干扰,但是早期的红外制导导弹却会,这个主要跟导引头传感器的材质有关。在红外制导导弹刚诞生那会,其导引头的传感器材质主要是Pbs(硫化铅),这种材质在20世纪初(1901年)就被发现了,因为Pbs在受到外界红外线照射的时候,会释放出电子,所以,正是根据它的这一特性,在后面Pbs就被应用到了军事领域,即最早的“红外夜视”,利用其远距离探测热源的能力来提高军队野战的能力,例如战斗机夜间轰炸、步兵夜战等,比如下图所示,就是二战期间德国为国防军的Stg44步枪开发的“Zielgerät1229型”夜视仪,以及英国士兵展示的装备了该夜视仪的Stg44步枪:

▲“Zielgerät1229型”夜视仪

▲装备了该夜视仪的Stg44步枪

但是,Pbs这种材质也有个很明显的缺点,那就是它的灵敏度没那么高,当被用到导弹上用作红外导引头的传感器时,就更容易被温度更高、辐射能量更强的目标所干扰,然后还有一点,物体的温度越高,那么它辐射出来的能量(热辐射)就越长,同时波长也就越短。因此,以Pbs(硫化铅)作为传感器主要材质的早期红外制导导弹,都是通过锁定战机红外辐射最强的尾部来对其进行追踪和打击的,例如下图所示,而战机尾部的红外辐射波长在3~4.5微米左右。

▲早期红外导弹通过“咬尾”来锁定目标

所以,初期这种灵敏度较低的红外制导导弹,当导引头探测器的背景辐射中出现太阳或者燃烧的铝箔条等强辐射源时,就很容易被干扰。因此,为了提高红外制导导弹的灵敏度,后期导弹的传感器使用了HgCdTe(碲化汞镉)和InSb(锑化铟)这两种对红外辐射敏感度更加高的物质,使用这两种物质制成的新型传感器可以检测温度相对更低、辐射波长更短的目标,比如战机的机体(机身)辐射,相对于战机尾部的发动机部位,机身处的温度要明显更低,辐射波长也更长,达到了8~13微米,例如下图1所示,为战机的红外辐射示意简图。而这种可以直接检测战机机身红外辐射能量的搜寻方式也被称为“全视角搜寻”,同时,为了确保这种搜寻手段的灵敏度和准确性,通常被还会对导弹的传感器进行冷却,比如携带一个压缩氩气瓶(氩气的性能稳定,更容易制得,成本低),或者是早期的热电冷却铁片,例如下图2所示,就是一个热电冷却贴片:

▲图1:机体辐射示意简图

▲图2:热电冷却贴片

还有一点就是,现代红外制导导弹使用双频制导,而早期的导弹则是使用一个探测器的单频制导,两者的区别在哪呢?就在于单频制导的探测视野角度很大,面对探测范围内的背景红外辐射缺乏分辨能力,会受到强辐射源(例如太阳、铝箔条等)的干扰,所以,即使此时的导弹是通过锁定战机尾部这样的强辐射源来追击目标的,但是仍然不可避免会受到其他红外辐射的影响,从而影响打击效果。但是使用双频制导的现代红外导弹就没有这个顾虑了,因为它有两个导引头,对战机红外辐射的分辨能力更强,并且可以同时检测不同波长的红外辐射源,即哪怕导弹受到了背景内其他强红外辐射的干扰,这两个导引头也能够通过同时分辨两目标的位置变化(不同的坐标差)来对其进行重新锁定,而不会被目标利用太阳这样的强辐射源给摆脱掉。

▲导弹的红外成像


最后一点,可更加直观的说明为什么今天那些先进的红外制导导弹不会受到太阳干扰,那就是这些导弹具备直接红外成像的能力,如上图所示,从图中我们可以看到,目标飞机的红外成像图和右下角干扰源的红外图像有着非常明显的区别,在这种情况下你还会觉得导弹会被太阳或者其他干扰源所影响么?至于原理嘛,与导引头有关,这些导弹的导引头拥有先进的数字信号处理系统、极窄的瞬时视场(IFOV),以及具有焦平面阵列成像能力的IR / UV传感器,就可以对锁定的目标进行清晰的红外成像。今天的红外制导导弹,例如ASRAAM、AIM-9x、IRIS-T、Python-5等,都具备红外成像的能力,其中像ASRAAM这种先进短程空空导弹,在它的制导系统中,就包含了128×128元素的焦平面阵列、红外制导、捷联惯性制导以及发射后锁定(LOAL)等制导手段。