航展上那些装备间的联系之“攻顶”和“红外”

  • 来源:兵器知识
  • 关键字:航展,装备
  • 发布时间:2017-01-19 09:52

  两年一度的珠海航展如期举行,不只是军事爱好者、航空摄影爱好者的盛会,也是我军装备发展的对外展示窗口。对于这届航展,笔者的身份也由过去的军事爱好者逐步向职业的军事媒体人过渡,也由此得以在航展现场转了近一个礼拜。虽然有了更多与展方工作人员的交流机会,不过涉及到的一些技术细节或因敏感或有些涉密,彼此也心照不宣不便细说了。所以这篇“航展文”并不会有所谓的“爆料”,这些装备的信息,或是来自现场的宣传材料、或是展方发言人的介绍,以及综合多方面的采访实录。

  2016年的“珠海航展”,在微博微信等平台上大家不禁调侃着,这难道不是“珠海防务展”吗?的确,本届珠海航展兵器集团的参与度更高了。正是地面装备的加入,让笔者对这些参展装备的思考多了“联系”之感。虽然有些装备是“天上”的、有的是“地上”的,有些装备是炮兵的、有的是防空兵的,有些装备是分属进攻方与防御方,有些小装备、子系统装在地面重型装甲车辆上但也装在了轰炸机战斗机上,有些装备是……它们之间也因此有了技术上的共通性,或因矛与盾中的“魔高一尺、道高一丈”的对抗进而引发了“联系”。

  那么,就先从兵器馆内的一型装备说起。

  攻顶

  从兵器馆的“红箭”-12说起。在与旁边的“红箭”-9A的对比中,“红箭”-12尺寸体积显得很小巧。“红箭”-12在上届珠海航展上就展出过,以“攻顶”和“红外凝视焦平面”(包括由此带来的“发射后不用管”特点)的鲜明标签,让笔者念念不忘。这样特点的反坦克导弹,或许大家第一个想到的就是美国的“标枪”。笔者也是,犹记得在FPS游戏大作《使命召唤4》中发射“标枪”时,导弹出筒陡然攀升,然后就是俯冲“一头扎向”老苏式T系坦克的炮塔顶部。望着画面里“标枪”高抛物线式攻顶弹道,着实被惊艳到了,也是暗生“羡慕”之情,什么时候国内才有?转眼到了珠海航展上一看,“攻顶”早已经不是什么黑科技了。在兵器馆内,能“攻顶”的也不只“红箭”-12,还有末敏弹。

  从战斗部看,“红箭”-12的聚能装药破甲战斗部与末敏弹的自锻破片战斗部算是技术同源了,只不过自锻破片战斗部是破甲战斗部的异化,其战斗部内的药型罩的锥角很大,这样装药引爆后,爆轰作用在金属药型罩上形成的不再是破甲战斗部的射流,而是将药型罩挤压、翻转、拉伸“锻造”成2 000米/秒的高速弹丸(也就是“自锻成形弹头”)。这样的自锻破片战斗部就成了包括末敏弹在内的灵巧弹药的战斗部,用于攻击坦克等目标的顶部较薄弱装甲。

  而在制导上,对比“红箭”-12反坦克导弹的红外或电视制导,末敏弹上用于“制导”的叫“敏感器”。末敏弹的敏感器在技术上更为复杂,已经是红外/多元红外、激光雷达、主/被动毫米波敏感器的多模“复合”。年初官方媒体曾报道过兵器工业第203研究所已突破了红外/激光/毫米波的三模复合敏感器技术。而在本届航展上,不只是展出了与155毫米榴弹炮适配的炮射型末敏弹GP155G(GS1)型155毫米末敏弹,还展出了通过120毫米迫击炮发射的末敏弹GP120B(GS2)型120毫米末敏弹,“迫击炮也可以打坦克”现在是绝非虚言了。这也是航展现场诸多展品都在体现的,某项昔日的“黑科技”在我们突破掌握后,就开始不断扩散,并应用自如。

  另外,在兵器馆还能看到另一型可“攻顶”的93毫米单兵掠飞攻顶火箭弹。相对于“红箭”-12和末敏弹的弹道攻顶,这型火箭弹展牌上的“掠飞攻顶”在解读上,或许就可以参考世界上第一型装备入役的攻顶式反坦克导弹瑞典RBS-56“比尔”。“比尔”的“掠飞攻顶”是指:反坦克导弹以平缓的弹道飞到装甲目标上方,通过传感器启动战斗部,利用炸药爆炸形成的金属射流或爆炸成型战斗部“垂直”向下攻击目标最薄弱的顶部装甲。

  所以,对于“93毫米单兵掠飞攻顶火箭弹”基本可以理解为,瑞典“比尔”上的掠飞攻顶打击方式通过适当的降配(比如射程降低、制导系统更低廉)后应用在了这型火箭弹上,以提高传统的单兵火箭筒对坦克等重装甲目标的命中精度和毁伤能力。但当笔者向现场人员求证掠飞攻顶是否如“比尔”一般时,答案是不置可否。不过,当问道这个弹出的弹翼看着比较脆弱,估计没法承受高抛物弹道攻顶时的大过载、高速俯冲时,现场人员却也微微点了头。所以,这个可以“攻顶”打坦克的单兵火箭弹,应该是表里如一像展牌所示的“掠飞攻顶”。

  红外

  那么,再看“红箭”-12的另一技术标签——“红外”。红外制导技术在空空导弹上的应用是非常早的,1948年第一枚红外制导的导弹就是美国的“响尾蛇”空空导弹。但红外制导技术在反坦克导弹上的应用却相对滞后,这主要受限于红外制导技术的发展。红外制导包括红外点源制导和红外成像制导两大类。在技术发展上,相对早的成熟应用的是红外点源制导。

  红外点源制导的技术特点简单概括就是,红外探测器能从背景中识别出一个目标的“亮点”,这样的性能对于反坦克导弹来说显然是不够的,但在早期的空对空作战中是“够用”的。红外点源制导的空空导弹,只要能在天空的大背景下识别出目标飞机的发动机喷口等“发热”部位即可。

  只不过第一代红外点源制导的探测器采用的是不制冷的硫化铅,灵敏度差、抗干扰能力不足、跟踪角速度低,所以当时红外点源制导的空空导弹只能算是能用,只能跟踪锁定速度慢的飞机。到了第二代,红外点源制导的探测器采用的是制冷的硫化铅或锑化铟,探测器工作波段、敏感度都提升了,跟踪角速度也提高了,具备了对高速目标的攻击能力,虽然这一代的空空导弹还只能是对目标的尾追攻击。而到了上世纪70年代,红外探测器进一步升级为高灵敏度的制冷锑化铟,出现了圆锥扫描、玫瑰线扫描等信号调制方式,这才使得红外点源制导做到探测距离远、探测范围大、跟踪角速度高,具备对目标的自动搜索和截获能力,才使得近距空空导弹具备了大角度离轴发射、全向攻击、对付高机动目标等能力。

  也是到了70年代,第一代红外成像制导系统出现。相对于红外点源制导识别呈现出的目标是个“亮点”,红外成像制导呈现的则是个“面”,可以反映目标和周围景物分布特征的图像轮廓,这就是红外制导技术上由“点”到“面”的进步。而随后的红外成像制导技术的发展历程,核心就是如何更好的呈现这个“面”。在第一代红外成像制导上给出的解决方案是,线列阵红外探测器+旋转光机扫描机构,也就是说线列阵红外探测器是“线”,通过机械装置的扫描来由“线”生“面”。到了第二代红外成像制导,则是个“小面”生“大面”的关系,红外探测器是平面阵列排布的,这种小规模的红外焦平面阵列探测器是以串并扫描的方式来工作,由此来将小的红外图像“生成”完整的目标红外图像。

  而在解决了红外探测单元的体积和成本的问题后,第三代红外成像制导的特点就是将红外焦平面阵列进一步做大,集成更多的红外探测元件,比如128×128单元、256×256单元、512×512单元等。在信号扫描上,焦平面阵列是电子自扫描,没有了光机扫描机构在旋转扫描时带来的时间延迟,也就可以做到对目标目不转睛的“凝视”(这样的阵列优势,可以类比“相控阵雷达”)。所以凝视焦平面阵列,就成了新一代红外成像制导技术的代名词,它在探测灵敏度、抗干扰能力、空间分辨率等方面有着全面优势,不仅能探测远程小目标和鉴别多目标,甚至可以实现对目标的自动识别和选择命中点。

  因此,红外成像技术上的突破,才有了红外制导在“红箭”-12这类攻顶反坦克导弹上的应用。只有红外成像焦平面阵列才能做到在地面复杂背景中搜索发现目标,锁定目标,乃至对目标局部特定部位(坦克炮塔顶部)的锁定,以及在发射后持续跟踪锁定机动中的目标。

  在与现场人员的交流中也了解到,焦平面阵列是红外技术领域相对高端的领域,技术被国外封锁,是买不来的。而这些年来国内的技术发展非常快,不仅在观瞄领域,在制导上的应用也开始规模化了。焦平面阵列技术,是红外成像制导在硬件层面上的基础,软件层面的比如说制导上的跟踪算法也同样关键。导弹在飞行过程中,导弹与目标之间的距离、角度等都是不断变化的,目标在制导系统中的成像也是时刻变化的,那么“跟踪算法”就要保证能够适应导弹飞行过程中的剧烈变化,保证对目标持续稳定的跟踪锁定。

  航展上的装备,当然不只“红箭”-12反坦克导弹的红外制导技术是“红外凝视焦平面成像”。中航工业展区首次公开亮相的新一代空空导弹PL-10E,其身上诸多新特点中就包括了“凝视焦平面阵列”,这也是国际上第四代近距空空导弹的标配技术。

  不仅如此,从1号馆中航工业展区一直向前走到尽头的7号馆的航天科技集团展区,还会发现这次以数字模拟训练系统展出的FN-16便携式防空导弹,它采用的也是红外凝视焦平面成像技术。由此带来的直观性能提升就是,目标在导引头上呈现的是清晰的红外图像轮廓,这种信号特征是敌机施放任何干扰弹都难以模拟的,几乎是无法被干扰的。同样,这样的性能优势也会在PL-10E空空导弹上体现。

  只不过,“红外凝视焦平面成像”千好万好有一个不好,那就是价格成本还不够物美价廉。所以,“红箭”-12在设计上采用了两种制导模式,即红外和电视图像制导。据介绍,这两种制导模式在发射的操作上基本相同,都是射手搜索捕捉到目标后激活导引头,红外或电视导引头在锁定目标后即可发射,发射后射手可以马上转移,做到了“发射后不用管”。在性能对比上,电视导引头的像素更多、探测锁定目标的距离达4千米,因此射程就要比红外的远很多,可在距目标4千米的距离上对其进行锁定。但电视导引头的劣势也是明显的,很容易受外界环境影响,只能在昼间作战。红外导引头的“红箭”-12虽然只能在距目标2千米的距离上锁定目标,探测距离近了些,但基本不会受恶劣天候的影响,可全天候作战。因此,两种导引头的“红箭”-12可根据战场环境和任务需要灵活选择,这样的配置,既有性能上的考虑,也平衡了装备采购和使用成本。

  两种导引头,这是“打坦克”的“红箭”-12面对“红外凝视焦平面成像”目前价格较贵所给出的比较理想的解决方案。那么采用红外制导技术“打飞机打直升机”的便携式防空导弹,在用不起“红外凝视焦平面成像”的前提下,是怎样做到性能不差价格不贵的呢?航展上航天科技展区的“前卫”-18的红外制导解决方案就颇为代表性。

  通过航天科技展方人员的介绍了解到,过去的第二代便携式防空导弹一般多采用单一波段的红外点源制导,对目标抛射出的红外干扰弹以及色温上的变化敏感度不够强,很容易因干扰而丢失目标。因此,“前卫”-18采用的是双波段红外导引头,也就是该导引头可以同时对两个波段的红外辐射信号进行跟踪,对目标的红外信号侦测范围更宽,敏感度有很大提高。双波段红外导引头,既可以探测到目标的发动机尾喷口或尾焰较明显的热特征,也能探测到目标机体蒙皮上相对不那么明显的气动热特征,从而牢牢地锁定目标。而且,“前卫”-18的红外导引头还采用了比温鉴别技术,导引头能够比较探测目标与周围背景温度之间细微的差别,从而在较复杂的背景中仍能探测到目标的热特征。而便携式防空导弹的红外导引头在灵敏度、抗干扰能力和精确度上的增强,也使得它对巡航导弹乃至超音速目标具备了一定拦截能力。

  同样是打击空中目标的红外制导空空导弹,比如与PL-10E摆在一起的PL-5DE空空导弹和TY-90多用途红外战术导弹,在没有采用红外凝视焦平面成像技术的情况下,也是通过采用与“前卫”-18类似的方式来增强红外制导的性能。

  中航工业的官方展牌上介绍,PL-5DE和TY-90的制导方式分别是“红外多元双色”和“多元红外”。这其中的“多元”也就是上面介绍过的多个红外探测器单元排列成线列或小的面阵列,“双色”是指对目标在两个波段上的探测,最终的作用类比“前卫”-18。而这种红外点源制导的双色多波段技术,与红外凝视焦平面成像技术都是目前红外制导技术发展的大方向。

  文/与期

关注读览天下微信, 100万篇深度好文, 等你来看……