现代寻热导弹如何克服早期导弹锁定太阳的问题?
其实导弹早就解决了这个问题。上个世纪60、70年代的时候,红外制导的空空导弹刚刚出现不久的时候,阵列只有一个或者几个感光器件,红外传感器材料也十分差劲,目标和背景的区分能力很差。所以这个时候我国和北越的空军的确使用过一种战术,那就是一旦被导弹锁定了,就朝着太阳飞,由于太阳的红外特征更为明显,所以导弹直接就追太阳去了。这主要是因为红外格斗弹几乎不涉及模式识别的问题。其实研究一下战斗机尾焰的红外特征和太阳红外特征的差异,进行简单的模式识别,就可以解决这个问题了。
但是除去模式识别问题外, 那时候红外格斗弹的传感器本身也比较落后,美国AIM-9的早期型号,用的材料还是非制冷的硫化铅器件,灵敏度也不行,打飞机必须是追尾的情况才能打,因为追尾的时候尾焰特征最明显,你想想战场上多耽误事。
随着红外器件材料和集成度的进步,红外格斗弹发现目标的距离越来越远,识别能力也越来越强。第三代格斗弹面前,战斗机还想朝着太阳飞来甩开它已经是不可能了,而且不管是迎头还是追尾,想打就打。为了避免被击中,只能是发射和战斗机尾焰红外特征类似的热焰弹来干扰,但成功率也并非是100%;而第四代格斗弹已经做到了给战斗机成像的能力。下面是美国AIM-9X红外格斗弹导引头成像的图像,你能看出来这一架战斗机还是太阳吗:
AIM-9X“眼”里的战斗机目标
AIM-9X红外格斗弹
第四代格斗弹AIM-9X使用了锑化铟FPA导引头,使用红外凝视焦平面成像技术,其红外感光元件是一个128X128的阵列,也就是说,它的目标并不是一个白炽的圆点,而是一个完整的图像,导弹要通过处理器进行模式分析,来判断这是飞机,还是热焰弹或者其他热源。这种情况下,连热焰弹也失去了干扰作用,基本上被锁定就是等着击落了。由于红外传感器件自身与环境温差越大,灵敏度越高,为了提高红外格斗弹的灵敏度,提升发现目标的距离,挂在这种格斗弹的挂架上还要有一个氮气瓶与导弹导引头连接,用于给红外器件制冷。所以现在的格斗弹,看得更远,看的更清楚,跟早期格斗弹比就是鹰眼和近视眼的区别。
美国的LAU127导弹挂架,导轨用于安装格斗弹,而挂架内有一个用于制冷的氮气瓶
现代寻热导弹如何克服早期导弹锁定太阳的问题?
梁老师说事,为您回答这个问题。
克服?这事说得,大兄弟这技术其实早就突破了,毕竟如今的科技日新月异,电磁炮都出来了,所以如今的导弹他也不会再干这种蠢事了。
那么问题来了,啥时候解决这个问题的呢?
应该是七十年代就把这个问题给彻底的解决了,这个点上空空导弹已经发展到了第三代了。
好了,闲话不聊了,直接开始解决这个问题。
小编觉得要想把这个事情搞明白了,最好从格斗弹如何出现的和如何发展的,从这两个角度来说事,题主这问题就能解释明白了。
空中格斗。说起来也搞笑,上个世纪初的时候,飞机造出来也没有太多的用处。
撑死了也就开到天上,趁机瞄对方阵地一眼,数数对方有几个炮兵阵地,几个机枪阵地,多少人,搞个侦查而已,其他啥事都干不了。
有些将军还嫌弃飞机,认为搞这么个东西还得修机场什么的,太费劲了。
不过不管怎么说吧,时代在发展,总要顺应潮流不是?
后来这飞机侦查搞的多了吧,双方的飞机不免在天空中相遇了。
其实在这种情况之下很尴尬的,毕竟双方飞行员是敌对的,但他们又拿对方没辙,毕竟最开始的时候侦察机上边也没有啥武器装备。
毕竟就是几块木板蒙上一层蒙皮的东西,军工们也没有想那么多。
所以发现对方之后,除了互相谩骂,彼此之间竖中指,再不济吐点口水之外,就干不了什么。
最后有那些个飞行员气不过,随身带上一支小手枪,遇到对方就用小手枪解决问题。
当然人的智慧是无穷的,既然飞机上能用小手枪进行攻击,那么整一挺机枪上去,应该不过分吧。
于是法国人突发奇想,把一挺刘易斯机枪放在了飞机上,没想到效果不是一般的好,一顿突突就能把对手的飞机给搞下来了。
从而法国人成为了第一个在空战中,将对手飞机打下来的国家。
飞机上装机枪这也不是啥高科技,所以很快就被其他国家争相模仿。
这个时候,人们就开始注意机枪的射程,视野等等,如果把机枪给观察员使用的话,那么机枪大概率只能从侧面进攻对手。
这显然得不到最快,最佳的射击视角,其实使用机枪最好的位置是飞行员,他可以在追击的过程中就对敌人的飞机尾巴进攻,而不是超过去用侧面进攻。
所以法国首先尝到了这第一只螃蟹,法国人将机枪放在了飞行员的前面。
这么做他们需要解决一个问题,过去的飞机都是螺旋桨飞机,机枪要是搁到前面让飞行员使用的话,机枪会把螺旋桨给削掉的。
为了解决这个问题,法国人将螺旋桨上能被机枪扫到的地方,用厚实的楔形钢板保护起来,这样就能保证把大部分的子弹从螺旋桨的缝隙中给射出去,这就开启了飞机的近身格斗。
而动脑筋的德国人,在随后搞出了空战神器——机枪射击协调器,保证子弹不会打到螺旋桨上。
到了一战后期,天空上飞的飞机,敌我双方相遇的时候,一场机枪之间的空战成了必须的场景。
后来军工疯狂在想,飞机这东西能突破到敌人的阵地上方,仅仅用来空战实在是太可惜了,为什么不能攻击地面的装甲目标呢?就算是没有什么装甲目标,掀翻他一个机枪阵地也是很不错的。
于是我们看到了机炮被搬到了飞机上,事实上机炮一开始的时候,他还真就把一门小口径的火炮。
这次的突发奇想还是法国人搞的,这想法太没有底线了,您都不知道,当时飞机搬上去的这么炮,他可没有连续射击功能,打一发得手动装填一发炮弹的东西。
再往后人们感觉,炮这东西装到飞机上,简直就是一个天才的想法,那么炮为什么不能连续射击呢?
于是机枪和火炮一结合,就出现了我们日后看到的可以进行连续发射的机炮。
空空导弹的出现人类的疯狂是没有止境的,当空中火力不能够再进行壮大之后,他们另辟途径,质量不够数量来凑。您都不知道,飞机上他们能塞进去多少机枪,美国人在他们的B—29轰炸机上塞进去十二挺机枪。
德国人对B—29号称空中堡垒的家伙气的发疯,这玩意就像一个刺猬一样,你都没法下口,飞到目的地之后,他还对着德国人的阵地下弹弹,一炸一大片。
不能忍了, 德国人怒了,既然不好靠近,那么我们离的远一点揍你总可以吧,于是德国人疯了,他们把用来对地攻击的火箭弹装到了飞机上。
显然这是一个糟糕到极点的想法,那会的火箭弹飞行速度比子弹还要慢,空中的风吹上一口气,他的飞行轨迹都在发生变化,就像一个喝多了酒的醉汉一样,总是找不到自己的目标。
当然德国人就是一个死脑筋,他们最终想出了一个解决办法,就是把火箭弹改装成遥控火箭弹,原理和我们如今玩的遥控飞机一个意思,德国人还给他起了一个好听的名字——X4空空导弹,不过这玩意最终胎死腹中。
其实如今很多先进武器的概念,都是来自于德国人那种天马行空的想象。
在这里咱们必须说明一点,一开始人们造空空导弹,他的目标其实不是灵活的战斗机,而是飞在空中体型比较笨重的轰炸机。
最终苏联人拔得头筹,他们造出了一款无线电波束制导导弹——K5M。
咋说呢?这玩意相当不好使,在使用这种导弹的时候,飞机上装载的雷达必须时时刻刻的盯着对手的飞机,把雷达指向目标,哎这导弹才能精准的击中目标,一旦有了偏差别想了,打不中的。
其实这套原理原来就是使用了德国的X—4空空导弹的原理。
说道这里问题就来了,那么当时的导弹难道不是用来和战斗机进行格斗的吗?
您想多了,还真就不是,他的目标是皮糙肉厚的运输机和轰炸机,他就没有想过和对手的战斗机进行格斗的。
所以第一代的空空导弹很不靠谱的,当然这种模式的导弹,他应用到陆军使用的反坦克导弹上,那效果就不一样了。
既然这种模式不成,在同一时间美国人使用了另一种模式的空空导弹,那就是红外制导导弹。
其实这种导弹他也是德国人在二战末期造出来的,只不过当时德国人只来得急搞了那么几颗实验弹,就迎接到了德国人的战败。
后来美国的工程师拿到了这份实验材料,说是受到了这款空空导弹的启发,造出了红外制导导弹。
对,没毛病是启发,这种启发其实在上个世纪有很多的,您比方说著名的B—2同样也是受到了德国人实验的启发,太多了。
这事就不多说了,没劲,咱接着聊。
作为九年义务教育的战友们,都知道这世界上就没有不向外发射红外线的东西,东西的热量越高,红外线发射的就越多。
而战斗机最为主要的就是引擎,这东西喷出的火焰温度越高,飞机就飞的越快。
所以喷气式飞机的屁股在飞行的过程中,那红外线太多了,而红外线导弹就是瞄着这股子蓝汪汪,红丢丢的地方打,毕竟这块有上千摄氏度吗?
温度越高,导弹就越喜欢,留着哈喇子往过去奔,不炸了对手誓不罢休。
这款导弹一出现,就把当时美国人研发的另一款半主动雷达制导导弹猎鹰给挤兑没了(这家伙的命中率只有5%)。
而这枚被美国人研发出来的红外制导导弹,就是日后大名鼎鼎的响尾蛇,到现在已经是第三代,十多个品种了。
咋说呢?第一代的红外线制导导弹就有一个致命的弱点,那就是敌机要是能做出一个假动作,朝着太阳去飞,这导弹就会被欺骗,就像一只小可爱一样,傻傻不分的朝着太阳奔过去。
毕竟当时的技术有限,不可能让他分得清,那最亮最大的是太阳,就算跑死了也打不到。
而且第一代的红外制导导弹他的射程也就三公里到五公里的样子,距离还不够远。
就这个时间点上的红外线制导导弹,他们的主要目标依然是轰炸机和运输机。
在机炮的射程之外用导弹攻击这些大家伙,用来提升歼击机对轰炸机的攻击能力。
这里头最具代表性的就是美国的响尾蛇,以及苏联的K—13,还有英国人的红光。
那么第一代空空导弹从四十年代开始一直流行到了五十年代。
当然了在此期间,军工们对于红外线制导导弹正经工作不干,老是溜号去瞄太阳的事情,很不满意。而且红外制导导弹还有一个毛病,红外制导导弹他会受到云雾的影响,容易被遮蔽了,恶劣天气还不能够使用。
所以这个点上,军工们已经开始着手处理这件事了。
美国人把目光放在了被他们挤兑掉的半主动雷达制导,想从这项技术上寻求突破。
最终让美国人成功了,这就是麻雀导弹。当然这里必须说明一点,这一次的半主动雷达知道导弹,和早期的不一样。
早期的要紧盯着对手飞机才成,这一次不用那么麻烦了,只要在一个大致的范围照射就成,不用那么精准。
而且射程可比红外制导导弹更加的长,达到了三十公里,翻了十倍,这个时候已经达到了视距之外攻击的要求了。
但依然有一个毛病,飞机必须平稳飞行,而且在进行攻击的时候,飞行员无法从雷达上判断飞在前边的是敌是友。
以至于美国和咱隔壁小霸王打了一架,造成了不少误伤事件,因为他们的海军和空军还没有达到那么灵敏的协调能力。
一听这个,估计很多小伙伴在想,那么空空导弹直接在半主动雷达上想问题不就好了吗?为什么还要在红外线制导导弹上费功夫呢?
这您就不知道了吧!红外线制导他的结构简单,成本低,功耗少,体积还小。
虽然毛病多多,但这也是初代产品,就这么轻易的放弃了,很可惜不是?
就拿半主动雷达造的导弹来说,一开始也不是让人看不上眼吗?最后一改进,照射也不用那么精准,给个范围就成,而且攻击的距离还加大了。
所以一个项目开发出来,一般情况下是不会丢弃,尤其是这种能够缩减成本,塞到飞机上体积小还轻的东西。
而且你有了雷达制导导弹这根长矛,别人也会制造抵抗这根长矛的盾牌不是?
您比方说,很多国家为了抵抗这些依靠雷达进行制导攻击的导弹,他们会造一些细小的金属条,释放出去形成一大片金属云,作为干扰雷达的手段。
运气好的好,导弹进入到金属云没准就迷失方向和飞机擦边而过了。
当然如今也有用电子干扰机去干扰雷达,让这种导弹迷失方向,这种就叫电子压制了,手段属于高端行列了。
其实说到底,这个世界上你有矛,一准就会有相应的盾牌对他进行抵抗的。
到了六十年代,第二代空空导弹出现了。那么为什么要研发第二代空空导弹呢?这主要是超音速的轰炸机和歼击轰炸机出现了。
这都超音速了,您这导弹慢悠悠的飞行,这可不成,那么炸毁这些飞机,最好的办法是在视距之外就进行导弹攻击才成。
最终在这个项目中,又研发出了致冷型号PbS探测器,把红外制导导弹的灵敏度给提高了,顺带还增大了导弹的攻击距离。
这其中比较典型的是美国的响尾蛇AIM—9D,法国的R530以及英国的红光。
七十年代以后就出现了第三代红外制导的导弹了,这个时候飞机的性能进一步提高,这就开始讲究起来了。
空空导弹也分为了远距离全高度空空导弹,以及我们通常说的格斗弹。
而这个时期的格斗弹已经开始采用InSb探测器了,灵敏度更加的高级,攻击距离被拉的更加大。
至于您说被太阳吸引走的现象,压根就不会出现了。
其实武器装备的发展变化,就拿目前发展的如火如荼的导弹来说事,保不齐什么时候,空空导弹就退出了历史舞台,就像他之前的大哥,机枪一样被无情的抛弃了。
当然机炮这东西还在,只不过在飞机上的地位,显得有点低了,而且备弹也不会太多,成了一个鸡肋一样的东西。
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现代寻热导弹如何克服早期导弹锁定太阳的问题?
我是萨沙,我来回答。
早期的单兵防空导弹萨姆7的技术很落后。
它虽然可以追踪气式飞机尾部产生的强烈红外辐射,但灵敏度不够,很容易受到红外诱饵弹的影响。
甚至飞行员主要发现萨姆7,立即转向太阳方向飞机,飞弹就会转而追踪太阳。
一时间,萨姆7就没用了。
苏联立即对萨姆7升级,在导引头上增加了红外滤波器和弱红外辐射跟踪装置,提高了抗诱饵和红外信号干扰能力;提高了红外探测器的灵敏度,导弹截获目标的距离增加了40%以上。
通过这些简单的改进,萨姆7B就解决了这些问题。
如果苏联在70年代能解决,说明技术上的难度并不大。
最初的红外制导比较落后,阵列只有一个或者几个感光器件,材料也很烂,对于目标和背景区别能力很差。
所以,一旦飞机飞向太阳,由于太阳的红外特征比飞机要明显,所以导弹就飞向太阳了。
其实,飞向太阳还是小问题,关键是敌我识别能力差,导弹上天就乱锁定飞机。
技术上解决这些问题,难度也不大。
太阳和飞机尾焰的区别还是很大的,只要进行简单的模式识别就可以搞定了。
太阳的红外信号过于明显,技术上稍微升级一下就可以解决这个问题。
难解决的是红外传感器等部件灵敏度不高的问题,早期导弹只能追尾攻击,而且很容易被诱饵弹干扰。
现代寻热导弹如何克服早期导弹锁定太阳的问题?
这个问题很秀啊。的确,在寻热或者说红外制导的导弹诞生之初,经常会发生导弹发射之后直奔太阳而去的问题。尤其是在越战的时候,这种情况暴露的比较集中,这也让没有机炮的战斗机很是尴尬。
当时的导弹直接追寻红外信号,模式也比较简单,就是看谁亮就去干谁。但是现如今的红外导弹已经不是简单的找红外信号的强弱了,他还会分析目标红外特征,尤其是红外信号的频率。
阳光的频率和飞机发动机或者机身红外信号的频率有非常大的差别,在现代导弹的眼里,红外信号下的飞机和太阳完全不一样,甚至可以精确对比数据库,识别相应特征的机型。
甚至连红外干扰弹,在如今的空战中也起不到太大作用,导弹可以轻松识别出哪个是目标,哪个是干扰。
在这种可以精确识别目标飞机是哪种机型,甚至开了多大的节流阀的情况下,面对太阳基本上也于事无补。在红外引导头的眼里,太阳的相关特征已经被过滤掉了。
现代的空战中,躲避导弹基本上只存在于影视剧或者游戏中了。现实如果没有代差的话,主要依靠距离和电子干扰来对付导弹。红外弹相对来说有点近视,虽然电子干扰也不太好使,但是射程是硬伤,要不然用来打隐身战斗机最好不过了,这玩意没法隐藏红外信号。
现代寻热导弹如何克服早期导弹锁定太阳的问题?
其实原理很简单、根据黑体辐射理论、太阳的特征辐射波长是其表面温度决定的、飞机发动机的特征辐射波长是飞机发动机的温度决定的,这两个频率肯定不一样,只要系统可以区分就行了,可以设想在传感器性能足够的情况下,只要在电路中设计合适的带通滤波器,将高于发动机辐射频率的辐射信号和低于的辐射信号过滤掉就可以了,当然现实当中工程上是不是这样做的就不清楚了,但从原理上来说不难,重点就是黑体辐射
现代寻热导弹如何克服早期导弹锁定太阳的问题?
早期的红外制导导弹(热寻的导弹)确实容易受到太阳的干扰,毕竟太阳本身就是一个巨大的辐射源,而且在最开始红外导弹中的传感器材质是硫化铅(Pbs),这玩意早在20世纪初就被发现了,因为其拥有在受到红外线照射时会释放出电子的能力,所以后面就慢慢被用到了军事领域,也就是红外夜视和红外制导,但是硫化铅的灵敏度不怎么样,只有在针对那些温度高、辐射能量强的目标时才有一定的效果,因为温度越高的物体,其辐射的能量就越强(也就是热辐射)、波长也就越短,所以早期那些使用硫化铅作为传感器材质的红外制导导弹通常都只能锁定战机尾气那波长为3~4.5微米之间的红外辐射。
▲环境红外辐射
这就是为什么初代的红外制导武器都是通过“咬尾”来打击目标的了,就是因为战机尾部的红外辐射最强,但是弊端也很明显,就是这种导弹很容易被太阳或者是其他强辐射物体所干扰,所以,到了后面,新型的红外制导导弹上就又出现了用灵敏度更高的锑化铟(InSb)和碲化汞镉(HgCdTe)这两种物质制成的传感器,这些传感器可以检测温度更低、红外辐射波长相对更短的物体,比如战机的机身,机身的温度相比于战机尾部更低,红外辐射波长一般在8~13微米之间,而这种可以检测机身辐射源的搜寻方式也被称为“全视角搜寻”,不过,为了保证这这种全视角搜寻方式的灵敏度,需要用额外的手段对它的传感器进行冷却,比如使用氩气压缩气体(氩气易于制得、成本低、整体性能稳定)。
▲战机红外辐射示意图(尾部最强)
还有就是,早期的红外制导导弹使用的是单个探测器,且视野角度很大,没有背景辐射区分能力,会接受其探测范围内的所有红外信号,所以,导弹就只能通过探测战机尾部这样的强辐射区域来对目标进行跟踪和锁定,但是一旦背景辐射中出现强红外信号的话,就会很容易受到干扰,比如太阳。而后面的红外导弹则是出现了双频制导,也就是使用两个导引头,它对战机红外辐射的灵敏度更高,可以同时检测不同波长的红外辐射,也就是说即使是在有其他强红外辐射物体干扰的情况下,这两个导引头也可以通过同时“看到”两个不同位置的飞机来对目标进行重新锁定,从而避免了目标朝着太阳的方向飞去时产生的强红外辐射干扰。▲导弹对目标的红外成像图
最后,现在红外制导导弹就是直接使用红外成像了,它们的导引头拥有极窄的瞬时视场(IFOV),同时使用的传感器也是拥有焦平面阵列成像能力的IR / UV传感器,再结合先进的数字处理系统,可以直接对目标产生清晰的红外图像,比如上图所示,而现在大部分先进的空空导弹都拥有这种红外成像能力,比如AIM-9x、ASRAAM、Python-5和IRIS-T等,就比如ASRAAM先进短程空空导弹,在它的知道系统中就包括了红外制导、128×128元素焦平面阵列、发射后锁定(LOAL)以及捷联惯性制导,因此,现代红外制导导弹是根本就不可能被太阳干扰的。
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