武装直升机作为空、天、地、海四维空间最低层的作战纽带,机动灵活、敏捷迅速、火力凶猛,适合在复杂环境下遂行多样化军事任务,在未来战场上具有不可替代的重要作用。但受自身红外特性强、反射面积大等特性,红外制导武器成为对付武装直升机的最大威胁之一。据统计,现代战争中由红外制导导弹击落的武装直升机不在少数,加强自身防卫、提高生存能力成为当务之急。当前我军列装的武装直升机电子对抗装备体系建设处于起步发展阶段,用好红外诱饵对抗这一手段仍是当下破敌之策。
一、武装直升机实施红外诱饵对抗的战场性能要求
我国地域辽阔、地形复杂,武装直升机作为遂行多样化任务的“尖刀”,不同作战环境对实施红外诱饵对抗提出不同要求:海上突防作战。武装直升机主要以低空海面突防进入战场,突防过程低空自然背景复杂,跨海作战距离远,在空作战时间长,近海区域渔船、电台等民用电磁信号密度高,面对海上、海岸以及空中来袭目标多,需合理使用消耗性红外干扰资源,保证武装直升机能够有效应对来袭目标。平原闪击作战。平原作战战场宽阔,地面树木和建筑物密集分布,面临的威胁目标数量多,敌发起攻击的速度较快,地面各种辐射源信号可以无遮挡快速发现武装直升机飞行轨迹,在复杂电磁信号环境下武装直升机需在短时间内迅速实施干扰、摆脱来袭目标,赢得生存空间。高原跨域作战。高原山地地形起伏较大,武装直升机往往采用贴近地形大机动突防进入战场,但因山地地形遮挡,便于敌人设伏攻击、隐蔽打击,面对突发性打击威胁,武装直升机在完成各种大机动动作同时,要具备对时敏威胁目标的高概率截获和快速反应能力,能够在较大俯仰覆盖范围能够实施主动防御,对威胁目标实施有效干扰。
二、武装直升机电子战中主要红外武器威胁
武装直升机主要采取低空突击作战,具有隐蔽性强、突防成功率大的优势,一般地面雷达很难探测捕获。红外制导属于被动寻的制导系统,具有跟踪性好、角分辨率高、抗干扰性能好等诸多优点,已成为打击武装直升机的重要手段。从俄乌冲突看,武装直升机面临的主要威胁主要为单兵便携式红外制导导弹和直升机空空红外制导导弹。
(一)单兵便携式红外制导导弹。单兵便携式红外制导导弹
目前从早期的非致冷型点源(第一代)探测基础上,发展了制冷型点源(第二代)探测、光机扫描体制(第三代)逐步发展至目前的成像体制导弹(第四代)。从主要性能看,单兵便携式红外制导导弹攻击距离为0.5km ~ 6km,导弹从发射到命中目标时间不超过10秒。据统计,美FIM-92毒刺导弹自1981年服役至今,经证实有270架飞机和直升机被其击落。单兵便携式红外制导导弹由于不受发射平台、阵地地形限制等影响,且作战效费比高,各国都在加紧升级性能和扩大储备规模。印度以及南亚各国装备的单兵便携式红外制导导弹数量已近万枚。
(二)直升机空空红外制导导弹。武装直升机所携带的空空导弹主要是从便携式红外制导导弹演变过来的,其攻击距离3km ~ 6km,最大飞行速度2马赫左右,具有发射后不用管、自主寻找目标的优势和全向攻击能力,可用来打击超低空、低空直升机和固定翼飞机,是有效打击武装直升机的有力武器之一。西方国家都在不断改进、加速升级,大量采购并装备到先进的武装直升机。比如美国毒刺空空导弹装备在AH-1Z、AH-64D等武装直升机,法国西北风空空导弹装备在小羚羊、虎式等武装直升机,在多次军演中展示其作战效能。
三、提升武装直升机应对红外武器威胁的研究对策
应对红外武器的干扰策略常用是增加红外诱饵投放数量,形成多方位、高密度、大空域覆盖,增加红外制导导弹导引头识别飞机的难度,提升飞机逃离概率,但该策略效费比很低。相比于战斗机,武装直升机的负载能力一般不高,无法携带大量红外诱饵,所以并不适用该策略进行作战,因此需要寻求防护更好、效益更高的干扰策略。红外诱饵的性能指标包括投放速度、光谱特性、辐射强度、上升时间、持续时间和气动特性。基于这些指标,需要采取仿真实验、模型计算等方式,对投放时机、投放间隔、投放压制比和载机机动方向进行验证和改进。
(一)精确投放时机。分析红外诱饵干扰机理,诱饵干扰成功概率主要与跟踪距离、干扰时间等有关。一般情况下,诱饵持续时间4秒左右,最大作用距离8000米左右。当大于最大作用距离时,诱饵的辐射功率会降到额定功率以下,此时武装直升机还在导引头跟踪视场范围内,即发射一枚红外诱饵可能无法干扰成功,需要发射第二枚诱饵。另外,存在诱饵先于武装直升机飞出导引头视场范围的情况,即诱饵发射时制导导弹距武装直升机太近,诱饵在到达额定功率前就飞出了导引头视场范围。为了更好地了解诱饵应用范围,需要考虑诱饵发射时的最小弹机距离。该距离是指经过发射和上升时间后,诱饵依然能够存在于导引头视场范围内的距离最小值。以最具威胁的制导导弹追尾场景进行仿真计算,诱饵最小发射弹机距离是所有情况下是最大的,当无法实时解算最小弹机距离或不需要知道精确的最小弹机距离时,可以将该距离作为发射的最小弹机距离。
(二)合理投放间隔。诱饵的投放间隔时间也是决定使用效率的重要指标。投放间隔时间越长,单枚诱饵发挥的效用越高。但在一枚诱饵无法完成干扰时,过长的间隔可能导致诱饵飞出导引头视场范围时,武装直升机还处于视场范围内。这种情况下导弹会重新跟踪武装直升机,该枚诱饵的干扰效果就完全被导弹屏蔽掉了。另一方面,过短的间隔虽然能保证导引头不会重新跟踪武装直升机,但造成诱饵的使用效率偏低。而且过于密集的诱饵投放会将导引头跟踪视场中心线从偏向距离最远的诱饵拉向武装直升机。如果一枚诱饵弹无法完成诱偏,直观上来说最佳投放间隔时间是前一枚诱饵在飞出导引头视场范围时下一枚诱饵达到额定功率。假设起燃时间为0,则上述最佳投放间隔时间变为前一枚红外诱饵即将飞出导引头视场范围时,即刻投放下一枚红外诱饵。通过诱饵运动和投放间隔时间相关计算式可得出最佳投放间隔时间在0.3秒-4秒范围内,如果红外诱饵持续时间t小于4秒,则最佳投放间隔时间在0.3秒-t秒范围内。
(三)有效确立压制比。该指标和诱饵红外辐射强度及载机红外辐射强度相关,从数据上反应了诱饵能发挥的诱偏程度。但考虑到实际情况,压制比无法做到无限大,所以需要选择一个合适的压制比值。综合考虑实际作战需要的导弹诱偏程度、抗干扰系数和诱饵及直升机的辐射强度,以构建数学模型函数计算,当压制比为2时,红外诱饵产生的诱偏程度增长率达到了峰值,而当压制比为4时,诱偏程度开始大幅减缓。所以,压制比取2时诱饵效费比最高,再大没有意义。因此,要依据武装直升机红外辐射强度时选择红外诱饵的辐射强度。
(四)灵活机动方向。武装直升机的高机动性是在战场上赖以生存的主要手段,需要与投放诱饵密切配合、达成目的。武装直升机在有效投放最后一枚诱饵的情况下,即投放时红外制导导弹和武装直升机的距离大于最小弹机距离。通过相关实验发现,此时武装直升机、红外诱饵与红外制导导弹位置的红外辐射强度与相互距离成正比。因此,有效提升武装直升机逃脱成功率就在于保持对敌导引头的红外辐射强度增长率为负,武装直升机所机动的方向就是让敌导引头距离增长率为最大负值方向。此时,武装直升机飞行员应大胆操作,果断行动,沿着最大负值方向迅速逃离红外制导导弹追踪。
作者简介:王虎,男,汉族,籍贯:江苏赣榆 生于:1986-03,工作单位:空军预警学院,单位省市:湖北省武汉市,单位邮编:430019,研究方向:主要从事信息电子对抗。