隐身飞机隐身问题剖析（中）——红外隐身

隐身飞机隐身问题剖析

远望智库高级研究员  杨军威

二、红外隐身

通过雷达隐身措施，可将雷达对隐身飞机的探测距离压缩到了60km左右。然而，F-22正常的作战状态有时处于超声速巡航状态，其红外辐射特征明显超过三代机，大气条件良好情况下，机载红外传感器对F-22的探测距离超过80km，红外隐身问题又凸显出来。原来处于辅助角色的红外传感器（如苏-27），对于探测隐身目标，上升到了主传感器的地位。因此，在雷达隐身的基础上，隐身飞机还要考虑红外隐身的问题。

（一）飞机红外隐身基本特点

飞机红外隐身具有以下六个基本特点。

1.有源辐射特性

与飞机雷达散射特性RCS不同的是，飞机红外辐射是一种有源目标特征，敌方可利用被动传感器进行探测，红外隐身的实质是一个低截获（LPI）问题。

飞机的红外辐射来源于飞机的蒙皮热辐射、发动机尾喷管热辐射、发动机排出的尾焰辐射以及飞机对环境辐射（太阳、地面和天空）的反射。飞机蒙皮热辐射由两部分组成，飞机飞行时气动加热形成的蒙皮热辐射和蒙皮对环境辐射（太阳、地面和天空）的反射。由于对环境辐射的反射较为复杂，且影响较小，因此可以忽略。

2.单一参数描述

与雷达隐身相似的是，红外隐身可以也用单一参数——红外辐射强度进行定量描述。红外辐射强度是一个与飞机结构、表面涂料和飞行状态密切相关的变量，也是飞机的一种固有特性，一旦设计定型后就基本确定。

3．取值方向明确

红外隐身与雷达隐身相似，参数的取值方向十分明确，属性也是越小越好，同样是需求与可能之间的权衡，要与雷达隐身性能匹配。

4．固有设计特性

飞机的红外隐身性能的主要影响因素有三个，结构、涂层和飞行状态。结构和涂层是设计参数，设计一定，则红外隐身性能就基本确定。因此，飞机的红外隐身性能是飞机的固有设计特性，其属性是越小越好。

可以通过飞机的结构设计来减少飞机红外辐射的强度或被探测到的概率，如采用遮挡设计，减少发动机红外辐射被侧面探测的概率；采用翼面蒙皮下燃油管散热等措施，以减小翼面的红外辐射。据资料报道。F-22就可能在蒙皮下采用油管冷却的方式降低蒙皮的表面温度，从而减少蒙皮的红外辐射量。采用喷液氮、气溶胶等方法短时间大幅降低飞机发动机的红外辐射，从而使导弹的红外导引头失锁。F-22即采用在喷管喷液氮的方法降低尾部的红外辐射。

对于蒙皮红外辐射的缩减在设计上主要是采用表面涂层的方法，以降低飞机蒙皮的红外发射率，从而降低飞机蒙皮的红外辐射。红外涂层很薄（微米量级），对飞机增加的重量不多（几十千克），但效果不错。

5．飞行状态相关

光电传感器迎头探测的主要辐射来源是飞机蒙皮的红外辐射，而飞机蒙皮的红外辐射程度与飞机的飞行状态密切相关，且只有在高速飞行状态下才能明显呈现。相比之下，飞机的飞行状态对发动机的红外辐射的影响则可以在地面静态测试。

6．与传播介质特性相关

与雷达波的传播不同，红外辐射的传播受传播介质的影响十分明显。从目标发出的红外辐射，在传播过程中，要受到传输介质—大气的衰减。由于红外辐射的传播特性，从而使红外辐射的程度受天气的影响较为明显。

（二）飞机红外隐身传感器特性

飞机的红外隐身性能是针对敌方光电传感器的被动探测而言的，因此研究飞机红外隐身性能就必须从光电传感器的角度进行。针对光电传感器的技术特性和战术运用特点，飞机红外隐身传感器特性体现在以下三个方面。

1.方向特性

红外辐射也存在方向特性，这主要取决于传感器探测的视角。红外辐射向各方向是同性的，传感器观测到的飞机红外辐射的辐射强度与辐射源的辐射亮度与其投影面积的乘积成正比。而传感器从不同方向探测时，目视的飞机的几何形状面积是不同的。蒙皮的红外辐射面积由于探测方向的不同将有很大差别，在侧视时较大，前视(即迎头观测)或后视时较小。

所有作战飞机起飞后，总的长波红外辐射均呈现迎头弱、尾后强的态势，其形状类似于“苹果”。

红外传感器是被动探测，与雷达传感器相比，缺乏距离信息，因此需要结合其他的辅助测距手段使用，如激光测距、双机定位、单机多点定位等。雷达探测可形成攻击态势，实施导弹发射；而红外探测要形成攻击态势则还要其他手段的辅助。因此，相对于雷达隐身而言，红外隐身处于从属地位，只要红外发现距离不大于雷达发现距离即可。

2.波段特性

不同的热源产生的红外辐射具有不同的波段，由于大气窗口的原因，红外探测主要集中在8～12μm的长波和3～5μm的中波两个波段。飞机蒙皮的气动加热红外辐射主要是长波红外辐射（8～12μm），而发动机的红外辐射则主要是中波红外辐射（3～5μm）。

长波红外辐射（8～12μm）主要针对先进红外传感器，中波红外辐射（3～5μm）主要针对红外导弹（如AIM-9X）。

目前国外的先进战机中采用中波、长波探测的红外搜索跟踪系统均有装备。从目前技术发展水平看，先进的长波红外搜索跟踪系统在高空、良好大气条件下对非隐身飞机的迎头探测距离不小于75km，尾后不小于150km。

3.传播特性

与雷达波的传播不同，红外辐射的传播受大气的影响十分明显。从目标发出的红外辐射，在大气传输路径上要受到衰减，会被大气散射和吸收，即大气对红外辐射的传输起削弱作用，这种作用称为大气衰减。大气对红外辐射的吸收形成两个大气窗口，即8～12μm的长波和3～5μm的中波两个窗口。

由于红外辐射的传播特性，从而使红外辐射的程度受天气的影响较为明显。由于隐身飞机一般在高空飞行，因此可认为大气条件良好，红外辐射传播特性相对稳定。

飞机在对付红外导弹是会采用两种措施，一是发射红外干扰弹，二是发射气溶胶。红外干扰弹的目的是形成比飞机红外辐射更强的红外辐射源，诱使导弹的红外导引头跟踪红外干扰弹，但这对于红外成像导引头无效。气溶胶则是阻断飞机红外辐射的传输路线，改变介质传输特性，使导弹的红外导引头丢失目标。

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