防御第一线——形形色色的机载防御系统

万磁王

原作者：Armstrong  

　　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

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

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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

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

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

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箔条弹和热焰弹
　　在复杂的红外对抗系统问世前，军用飞机多年来一直使用箔条弹和热焰弹干扰和诱骗来袭导弹。箔条弹中的金属箔片散布在空中形成一个虚假的雷达目标；热焰弹则发射高强度红外信号来诱骗早期红外制导导弹。箔条弹和热焰弹需要用特殊发射器发射，如M-130、ALE-40、ALE-47等，可手动发射也可以自动发射。

C-17发射热焰弹

箔条弹的干扰原理

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　　干扰发射器已成为军用运输机、直升机和战斗机的标准配备。美国海军陆战队的AV-8B“鹞II”在垂尾根部的后机身上方安装了4个ALE-47发射器，共可装120枚干扰弹。美国空军的A-10在翼尖安装了8个ALE-40发射器模块，每个可装30枚干扰弹，此外还在两个主起落架整流罩内安装了8个模块，共可装480枚干扰弹。对于执行近距对地支援任务的A-10来说，干扰弹数量永远不会嫌多。

为P-3C的ALE-47发射器填装弹药

A-10翼尖下方的AN/ALE-40（V）10/X发射器

万磁王

红外对抗系统
　　导弹使用快速燃烧的固体燃料发动机来实现极高的加速性能并缩短留给目标的反应时间，但同样会发出热辐射，所以能探测到这种热辐射的机载传感器就应运而生了。
　　安装位置合理的导弹逼近传感器能实现全向覆盖，当传感器探测到较冷大气背景中的导弹热喷流后就向机组发出警告。当然，传感器也能与机载防御系统的其他组件相连，如热焰弹和箔条弹发射器，实现自动发射干扰弹，使机组在第一时间实施规避机动的同时对导弹进行干扰。而这种搭配就形成了最基本的红外对抗系统。

箔条弹中的干扰丝

　　最早的红外对抗系统体积庞大，只能装在吊舱中。今天的红外对抗系统已经发展成又小又轻的模块化组件，甚至还能发射红外能量脉冲来混淆和淹没导弹引导头，使导弹脱锁偏离目标。
　　用于特种作战的运输机和直升机由于要低空抵近作战，完全暴露在敌军面前，特别容易受到红外制导导弹的攻击，而且给机组留出的反应时间也很短。上世纪70年代中后期，美军为了满足特战需求，开始推动红外对抗系统的小形化高效化和轻量化，早期产品就是安装在美国空军MC-130E“战斗爪”上的AAQ-8红外对抗吊舱。

AAQ-8红外对抗吊舱

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AAR-47被动导弹预警系统
　　AAR-47是一种被广泛使用的被动导弹预警系统，一架飞机通常安装4个装传感器以实现全方位覆盖，每个传感器负责监视一个扇区，探测导弹尾焰这样的热源。

安装在C-130J上的AAR-47系统

　　安装在机身表面的传感器只是AAR-47系统的一个组成部分，此外还有安装在机身内部的计算机处理单元和向机组显示威胁的显示单元。
　　目前众多防空武器都使用激光测距仪获得目标距离参数，所以AAR-47系统经过不断改进后，AAR-47（V）2的光学传感器转换器（OSC）已经具备了探测激光照射的能力。

AAR-47（V）2的光学传感器转换器（OSC）已经具备了探测激光照射的能力

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定向红外对抗系统
　　ALQ-157和ALQ-144这样的红外对抗设备通过向一个很宽的弧面（ALQ-144是向360度）发射红外能量脉冲来干扰导弹引导头，虽然能进行大面积覆盖，但缺乏集中和强烈的能量输出。随着技术的进步，现在这种主动红外对抗手段已经进化成了定向红外对抗（DIRCM）。

英国空军C-130机身两侧安装的AN/ALQ-157红外干扰器

ALQ-157全家福

ALQ-144在直升机上更常见到

万磁王

　　导弹逼近传感器探测并跟踪到导弹威胁后，定向红外对抗系统的转塔会指向导弹来袭方向，对导弹引导头发射出强烈而集中的脉冲能量，这种能量可以来自高功率氙灯或激光。定向发射脉冲能量的好处是能把所有能量击中于一点，对导弹引导头实施干扰、致眩甚至毁伤。一旦这枚导弹已经失去威胁，系统可以在极短时间转向另一枚导弹。

定向发射脉冲能量的好处是能把所有能量击中于一点，对导弹引导头实施干扰、致眩甚至毁伤

导弹引导头被激光照射时无法锁定目标

万磁王

　　目前美军的标准定向红外对抗系统是AAR-54 PMAWS（无源导弹逼近告警系统）传感器阵列和AAQ-24“复仇者”DIRCM。这套系统是美英联合研制的，在测试中相当成功。以AC-130U“幽灵”为例，该机的尾锥上安装有3个AAR-54传感器，两个对着两侧覆盖机尾象限，一个直视下方探测从航线下方射来的导弹。AC-130U的后机身两侧还各有一个整流罩鼓包，上面各装一个AAQ-24 DIRCM转塔，不使用时球形转塔转向保护位置以避免光学窗口遭受外来物损伤（FOD）。

目前美军的标准定向红外对抗系统是AAR-54 PMAWS（无源导弹逼近告警系统）传感器阵列和AAQ-24“复仇者”DIRCM（紧凑型）

以AC-130U“幽灵”为例，该机的尾锥上安装有3个AAR-54传感器，两个对着两侧覆盖机尾象限，一个直视下方探测从航线下方射来的导弹

AC-130U的后机身两侧还各有一个整流罩鼓包，上面各装一个AAQ-24 DIRCM转塔

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　　AAQ-24还有一种适合安装在小型飞机和直升机上的紧凑型，并已经装在了美国空军CV-22B“鱼鹰”和丹麦皇家空军的AW101上。在AW101直升机上，这两个系统安装在机身两侧的整流罩上，可提供全向覆盖。

CV-22在尾舱门两侧安装了AAQ-24

在AW101直升机上，这两个系统安装在机身两侧的整流罩上，可提供全向覆盖