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技术文章--红外对抗技术发展

来源:本站  时间:2017-06-01  阅读:114

前言   

量子级联激光器正在逐渐替代传统的光学参量振荡器,成为下一代红外对抗设备诱骗热跟踪导弹的有力竞争者。90年代,红外激光对抗设备,可以将基于中红外探测技术的热追踪导弹成功诱骗,已部署在数百个大型固定翼和旋转军用飞机上。然而这些系统的重量几百公斤,太重以及昂贵的价格很难在小型飞机上使用。   

美国三军军事计划是开发一种新的较小、较便宜的红外对抗系统填补这个缺口。美国五角大楼已经将CIRCM技术列为重点项目,在2013年投入了1亿美元,2014年投入了1亿2000万美元;BAE系统公司的电子系统集团(和诺斯洛普-格鲁曼公司的电子系统集团已经开发出竞争力的设计方案。获胜者将赢得1000套合同订单,预计将超过10亿美元。

技术回顾   

上世纪70年代热追踪导弹的出现造就了红外对抗技术。最早的对抗技术是从飞机发射明亮热弹,以诱骗导弹远离飞机的热引擎。导弹开发商为了回应这种对抗技术,在导弹上安装了更加智能的中红外传感器。上世纪90年代,下一代智能中红外制导系统促使了基于光学参量振荡器可调谐光源DIRCM系统的诞生。在本世纪初,专门为大型飞机设计的红外对抗设备,LAIRCM系统,第一次成功部署并已安装在数以百计的飞机,包括空军C-5,C-17和C-130运输机,海军CH-46和CH-53直升机。   
  图1 
图1是诺斯洛普公司专们为现役飞机设计的重量为550公斤红外对抗设备吊舱。该公司声称,自主系统可以在没有飞行机组人员的协助下,在2-5秒内,独立检测和成功诱骗攻击导弹。BAE公司开发了基于磷化锗锌(ZGP)非线性晶体OPO技术的AN/ALQ-212红外对抗设备(ATIRCM),他们宣称该系统可以安装于轻型光直升机以及固定翼飞机上,见图2所示。由于当时没有热追踪导弹对应的中红外激光器,OPO方案是唯一能发射出瓦量级激光功率,具有高可靠性的激光技术。OPO技术也可以提供非常高的峰值功率来致盲攻击导弹。                      
  图2

应用于小型飞机的激光对抗系统

CIRCM项目是为了保护小型飞机不受肩抗式热追踪导弹的威胁,专门在小型飞机上部署的激光对抗设备。这些小型飞机由于不能搭载笨重的LAIRCM对抗设备,很容易会成为便携式导弹的目标,所以需要研发一种轻型CIRCM设备。基于量子级联激光器的红外对抗设备可以在体积、重量、功耗方面有很大的优势,QCL在3-5um波段发光功率高,波长可调谐同时可以工作在脉冲模式。诺斯洛普的新一代CIRCM上就成功使用了多功率的QCL激光器,见图3所示。由于小型飞机上电力资源有限,高效率又是QCL的一个吸引力。   

除了美国以外,至少三家公司提供激光对抗系统。其中有以色列的埃尔比特系统公司;苏格兰Silex ES公司的对抗系统,体重在50公斤,功耗只有500W,但拒绝提供详细的技术细节。 西班牙的 Indra 公司声称他们的设备可以承受超过30个红外线多枚导弹同时攻击。               
图3 诺斯洛普公司基于QCL激光器的CIRCM

民用飞机防御系统   

在本世纪初,美国国土安全部(DHS)针对大型民航客机遭受恐怖分子威胁这一难题,开始投入资金研究对付便携式防空导弹的激光对抗设备。2004年,DHS授予与BAE系统公司和诺斯洛普公司签订了两份18个月周期,价值4500万美元的合同,为大型民航客机安装军用红外对抗设备。

新一代激光对抗趋势

同时研究人员正在研究新一代激光对抗技术。随着人们对激光对抗技术兴趣日益增强,低功耗、耐用性高、高效率的中红外发射器很快就会投入市场。利用2.09um的钬-YAG激光泵浦OPO,法国和德国的研究所在100 kHz重频下获得了平均功率7.7 W、波长在3–5μm的测试结果。因此发展波长为2.9um的AlGaIn/AsSb大功率量子阱激光器也是未来新一代激光对抗的研究方向。