F-35的紅外搜索跟蹤系統
紅外搜索跟蹤能“脫掉”戰機隱身衣嗎
近日，美媒報道稱，俄中正在研制能夠擊落美國五代機F-35和F-22隱身戰機的技術。這種技術就是系統(IRST)。
那么實際情況到底如何?紅外搜索跟蹤系統真的可以破解五代機隱身能力使其走下神壇嗎?
本報記者 張 強
無需擔心無線電頻率反制
現代戰機的主要探測系統是機載火控雷達，這是一種主動探測設備，但其主動發射的電磁波，則會暴露自己的行蹤，甚至因此成為敵人的目標，危及戰機本身。特別是隨著具備高雷達隱身性的五代機的出現，機載火控雷達的探測效果大打折扣。
那么，有沒有什么辦法可以改變這一現狀呢?人們想到了早已存在的紅外搜索跟蹤系統。軍事科普作家張亦馳告訴科技日報記者：“紅外搜索跟蹤系統是一種被動探測裝置，不發出任何信號，不受電磁干擾的影響，而是通過目標的紅外輻射來確定目標的方位。紅外傳感器不能確定目標的距離和速度，但可以通過綜合到一起的激光測距儀來測量。”
全球第一種安裝現代化紅外搜索跟蹤系統的戰斗機一般公認是蘇聯的米格-29戰機。現在，美國在這方面的技術水平已經超越了俄羅斯。美軍“超級大黃蜂”戰機安裝的紅外搜索跟蹤系統，可以在各飛行階段以被動方式探測多種目標，無需擔心電子探測及無線電頻率的反制。
而在F-35隱身戰機上，也安裝了被稱為光電指示系統(EOTS)的紅外搜索跟蹤系統，同時還安裝了開創性的被動式探測系統——機載光電分布式孔徑系統(EODAS)，在機身6處不同的位置上各安置一個紅外傳感器，可對全機360度范圍內來襲的導彈或逼近的飛機進行紅外探測及跟蹤，并與雷達、電子戰設備、數據鏈傳來的信息融合，整體輸出在飛行員的頭盔顯示器上，使得飛行員能具備全空域態勢感知能力，從而最快最好地做出判斷和決定。
通過紅外輻射探測隱身戰機
近年軍演中，五代機依靠出色的隱身能力，一直讓四代機無法有效發現和鎖定自己，并牢牢占據上風。單從國外報道來看，五代機均以大比分擊敗了四代機。那么，紅外搜索跟蹤系統能否有效扭轉這一狀況呢?
自然界中一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。戰機在高速飛行時與空氣摩擦以及其尾噴口處更會發出強烈的紅外輻射，這使得其紅外特征更加明顯。因此，從原理上說這并沒有問題。
圖中上半部分為：主/被動探測與數據鏈工作模式。藍線代表雷達主動掃描;黃線代表數據鏈路;橙線代表紅外搜索跟蹤系統被動掃描。
下半部分為：米格-35上的紅外搜索跟蹤系統。
“目前紅外搜索跟蹤系統主要工作在兩個波段，分別是3—5微米的中波紅外和8—14微米的長波紅外。中波紅外探測系統主要針對的是溫度較高的目標，例如發動機尾噴口等，而長波紅外探測可以探測到飛機外掛物、機體、蒙皮以及尾流的熱量。”張亦馳指出，俄羅斯四代機，例如米格-29、蘇-27，使用的紅外搜索跟蹤系統，主要工作在中波紅外，用于探測飛機發動機尾噴管。而美國的“超級大黃蜂”戰機的紅外搜索跟蹤系統則工作在長波波段或者中波、長波雙波段，具有更高的靈敏度、分辨率。
張亦馳還指出，五代機的一個重要特征是隱身性能。隱身戰斗機主要進行了雷達隱身處理，同時也有一定紅外隱身措施，但主要還是致力于降低發動機的紅外輻射。例如，F-22采用二元尾噴管，噴管使用冷卻隔熱技術降低外露部分溫度，如噴管的氣膜冷卻和隔熱技術就大大降低了噴管的溫度和排氣溫度，S型進氣道也對發動機的熱部件有遮蔽效果。
“但是總體來說，F-22的紅外隱身能力稍微遜色。”張亦馳說，“特別是新一代的長波紅外搜索跟蹤系統，能夠探測飛機蒙皮與空氣摩擦的熱量和發動機尾流。像F-22這類五代機，進行超音速巡航的時候蒙皮溫度也較高，其發動機排氣系統雖然進行了降溫處理，但是氣柱反而會更大，更容易被長波紅外系統在較遠距離探測到。重要的是，紅外搜索跟蹤系統的數據可以與雷達的數據進行數據融合，以更為連續、準確的探測目標，為實施導彈攻擊創造條件。”
實際應用還需多系統聯合
外媒指出，只要俄中能用高速數據傳輸頻道聯系兩架或多架裝備了長波紅外搜索跟蹤系統的戰機，他們就會用以建造對付隱身技術的系統。既然紅外搜索跟蹤系統可以發現隱身戰機，為什么還需要兩架或多架裝備紅外搜索跟蹤系統的戰機聯網工作?
張亦馳指出，“比起火控雷達，紅外搜索跟蹤系統有著突出的優點，但是對目標實施導彈攻擊和計算射擊參數則需要連續的測速、測距。激光測距儀當然能夠進行測距，但是激光在大氣中衰減很厲害，其工作距離往往小于紅外跟蹤系統，有時候就很難實現遠距離測距。例如，‘陣風’戰斗機的紅外搜索跟蹤系統，其紅外探測能力達到130公里，但是激光測距儀大概只有30—40公里的探測距離”。
“這樣，如果目標位于激光測距儀工作范圍外，就必須通過多架戰斗機的紅外搜索跟蹤系統對目標進行測角，然后再通過數據鏈系統共享數據，根據戰斗機之間的位置和速度關系，計算出目標的距離和速度，這樣才可以為導彈攻擊提供充足、精確的數據。”張亦馳說。
