《光電對(duì)抗原理與應(yīng)用》課件第4章

第4章光電有源干擾技術(shù)4.1紅外干擾彈4.2紅外有源干擾機(jī)4.3強(qiáng)激光干擾技術(shù)4.4激光欺騙干擾技術(shù)

4.1紅外干擾彈

紅外干擾彈也稱做紅外誘餌彈或紅外曳光彈。隨著20世紀(jì)50年代紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的服役和不斷發(fā)展，紅外干擾彈在五十多年的實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用中證明了自己具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：有效、可靠性高、廉價(jià)、效費(fèi)比高。幾十美元的紅外誘餌彈，往往能使幾萬(wàn)、十幾萬(wàn)美元的紅外點(diǎn)源制導(dǎo)導(dǎo)彈失效。它是目前應(yīng)用最廣泛的紅外干擾器材之一。4.1.1紅外干擾彈的分類和組成

紅外干擾彈按其裝備的作戰(zhàn)平臺(tái)可分為機(jī)載紅外干擾彈和艦載紅外干擾彈。按功能來(lái)分，又可分為普通紅外干擾彈、氣動(dòng)紅外干擾彈、微波和紅外復(fù)合干擾彈、可燃箔條彈、無(wú)可見(jiàn)光紅外干擾彈、紅外和紫外雙色干擾彈、快速充氣的紅外干擾氣囊等具有特定或針對(duì)性干擾功能的紅外干擾彈。紅外干擾彈由彈殼、拋射管、活塞、藥柱、安全點(diǎn)火裝置和端蓋等零部件組成。彈殼起到發(fā)射管的作用并在發(fā)射前對(duì)紅外干擾彈提供環(huán)境保護(hù)。拋射管內(nèi)裝有火藥，由電底火起爆，產(chǎn)生燃?xì)鈮毫σ話伾浼t外誘餌。活塞用來(lái)密封火藥氣體，防止藥柱被過(guò)早點(diǎn)燃。安全點(diǎn)火裝置用于適時(shí)點(diǎn)燃藥柱，并保證在膛內(nèi)不被點(diǎn)燃。4.1.2紅外干擾彈的干擾原理

紅外干擾彈是一種具有一定輻射能量和紅外光譜特性的干擾器材，用來(lái)欺騙或誘惑敵方的紅外偵測(cè)系統(tǒng)或紅外制導(dǎo)系統(tǒng)。投放后的紅外干擾彈可使紅外制導(dǎo)武器在鎖定目標(biāo)之前鎖定紅外干擾彈，致使其制導(dǎo)系統(tǒng)跟蹤精度下降或被引離攻擊目標(biāo)。紅外干擾彈被拋射后，點(diǎn)燃紅外藥柱，燃燒產(chǎn)生高溫火焰，并在規(guī)定的光譜范圍內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)的紅外輻射。普通紅外干擾彈的藥柱由鎂粉、聚四氟乙烯樹脂和黏合劑等組成，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠埽磻?yīng)生成物主要有氟化鎂、碳和氧化鎂等，其燃燒反應(yīng)溫度高達(dá)2000～2200K。典型紅外干擾彈配方的輻射波段為1～5μm，在真空中燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量大約是7500J/g。我們知道，紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的控制部分通常由紅外導(dǎo)引頭和舵機(jī)組成。導(dǎo)引頭的紅外探測(cè)器能探測(cè)到紅外輻射信號(hào)，從而截獲、跟蹤并攻擊目標(biāo)。目前裝備的紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈多數(shù)是被動(dòng)點(diǎn)源探測(cè)、比例導(dǎo)引的制導(dǎo)機(jī)制。當(dāng)在其導(dǎo)引頭視場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)時(shí)，它將跟蹤等效輻射中心(又稱矩心)。設(shè)導(dǎo)引頭已經(jīng)跟蹤上目標(biāo)，對(duì)應(yīng)于光點(diǎn)A，此時(shí)目標(biāo)上投放出一枚紅外干擾彈誘餌，對(duì)應(yīng)的光點(diǎn)為C點(diǎn)，其輻射強(qiáng)度比目標(biāo)的輻射強(qiáng)度大很多，如圖4.1所示。圖4.1紅外干擾彈干擾示意圖當(dāng)紅外誘餌和目標(biāo)同時(shí)出現(xiàn)在導(dǎo)引頭視場(chǎng)內(nèi)時(shí)，導(dǎo)引頭跟蹤二者的等效輻射中心。由于誘餌的紅外輻射強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于真目標(biāo)，設(shè)誘餌紅外輻射強(qiáng)度比目標(biāo)紅外輻射強(qiáng)度大一倍，則AB為BC兩倍距離，所以矩心B偏向誘餌一邊，而且與真目標(biāo)的距離越來(lái)越遠(yuǎn)。直到真目標(biāo)從導(dǎo)引頭的視場(chǎng)內(nèi)消失，這時(shí)導(dǎo)引頭就只跟蹤輻射強(qiáng)度大的誘餌了。

下面以導(dǎo)彈導(dǎo)引頭采用“旭日升”調(diào)制盤為例說(shuō)明紅外干擾彈干擾導(dǎo)彈制導(dǎo)的機(jī)理。當(dāng)導(dǎo)引頭已經(jīng)跟蹤上目標(biāo)時(shí)，對(duì)應(yīng)于已被跟蹤的飛機(jī)的光點(diǎn)A，在調(diào)制盤上應(yīng)為一個(gè)直流信號(hào)；假設(shè)視場(chǎng)里只有紅外誘餌，對(duì)應(yīng)的光點(diǎn)C在調(diào)制盤上是一個(gè)梯形波信號(hào)。由于導(dǎo)彈傳感器只有一個(gè)，因此傳感器的實(shí)際輸出波形為兩個(gè)輻射透過(guò)調(diào)制盤的能量總和。當(dāng)C點(diǎn)進(jìn)入調(diào)制盤不透明區(qū)時(shí)，傳感器的輸出只有A點(diǎn)直流信號(hào)。當(dāng)C點(diǎn)進(jìn)入調(diào)制盤透明區(qū)時(shí)，傳感器的輸出在直流信號(hào)的基礎(chǔ)上疊加梯形波信號(hào)。導(dǎo)彈要立即調(diào)整姿態(tài)，讓系統(tǒng)回到“跟蹤”狀態(tài)，顯然破壞了原來(lái)真正的跟蹤狀態(tài)。這樣導(dǎo)彈就脫離了原來(lái)已跟蹤飛機(jī)的方向，轉(zhuǎn)而偏向紅外誘餌一側(cè)。在導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的視場(chǎng)里同時(shí)出現(xiàn)飛機(jī)和紅外誘餌兩個(gè)信號(hào)源時(shí)，探測(cè)器探測(cè)到的輻射變化函數(shù)可寫為

Pd(t)=Amrt(t)+Bmrf(t)

(4-1)

其中

(4-2)

(4-3)式中

A——目標(biāo)在導(dǎo)彈響應(yīng)波段內(nèi)的輻射功率；

B——誘餌在導(dǎo)彈響應(yīng)波段內(nèi)的輻射功率；

α——對(duì)調(diào)制盤目標(biāo)像點(diǎn)位置或(跟蹤誤差)范圍的比率；

β——對(duì)調(diào)制盤誘餌像點(diǎn)位置或(跟蹤誤差)范圍的比率；

mt(t)——目標(biāo)選通函數(shù)；

mj(t)——誘餌選通函數(shù)；

ωc——載波頻率。

mt(t)和mj(t)的傅立葉展開式為

(4-4)

(4-5)其中:Φj是mj(t)相對(duì)于mt(t)的相位差。把式(4-2)、式(4-3)代入式(4-1)，得

(4-6)

載頻放大器為帶通選頻放大器，它的輸出可近似地表示為

(4-7)載頻調(diào)制的包絡(luò)為

(4-8)

包絡(luò)信號(hào)由導(dǎo)引頭中進(jìn)動(dòng)放大器作放大處理。信號(hào)包絡(luò)以角頻率ωmt旋轉(zhuǎn)，所以導(dǎo)引頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)可表示為

(4-9)如果在相位函數(shù)中取信號(hào)sinωmt為參考信號(hào)，且水平方向上Φj=0，則在相位函數(shù)中得到探測(cè)器誤差信號(hào)的輸出功率相函數(shù)為

(4-10)

式(4-10)表明，當(dāng)視場(chǎng)里有紅外誘餌時(shí)，中心不再是平衡點(diǎn)，導(dǎo)彈不再跟蹤目標(biāo)，跟蹤誤差變化取決于目標(biāo)在導(dǎo)彈響應(yīng)波段內(nèi)的輻射功率A與誘餌在導(dǎo)彈響應(yīng)波段內(nèi)的輻射功率B的比值以及紅外誘餌與目標(biāo)的相位差Φj。由于紅外誘餌不斷地遠(yuǎn)離目標(biāo)，該誤差變化率也變得越來(lái)越大。4.1.3紅外干擾彈的技術(shù)要求

紅外干擾彈能有效地干擾紅外導(dǎo)引頭，它的性能要滿足以下技術(shù)要求：

(1)輻射光譜特性與目標(biāo)相近。紅外導(dǎo)彈的工作波段是根據(jù)目標(biāo)的光譜特性和大氣窗口等因素進(jìn)行選擇的。因此紅外干擾彈要盡可能使其光譜分布在導(dǎo)引頭工作波段內(nèi)最強(qiáng)。表4.1給出了國(guó)外幾種導(dǎo)引頭的工作波段。典型紅外誘餌的燃燒光譜通常在1～3μm及3～5μm波段，艦載紅外干擾彈的光譜可以達(dá)到8～14μm。

表4.1國(guó)外幾種紅外點(diǎn)源制導(dǎo)防空導(dǎo)彈的光譜波段

(2)光譜輻射強(qiáng)度大。光譜輻射強(qiáng)度應(yīng)大于目標(biāo)對(duì)應(yīng)的光譜輻射強(qiáng)度，二者比值越大，矩心越靠近紅外干擾彈，目標(biāo)移出視場(chǎng)越快。一般二者比值在2~4之間。

(3)點(diǎn)燃時(shí)間短。空對(duì)空紅外導(dǎo)彈的發(fā)射距離有的大于

2km，而導(dǎo)彈速度往往為2.5Ma(810m/s)，因此要求紅外誘餌離開飛機(jī)后盡快燃放出足夠強(qiáng)的光譜輻射強(qiáng)度。從點(diǎn)燃到燃燒到能量最大值的90%所需時(shí)間稱做上升時(shí)間tr，該時(shí)間基本上都控制在0.2~0.25s左右。tr小于0.2s也不可取，因?yàn)辄c(diǎn)火后，紅外干擾彈要從裝載飛機(jī)艙內(nèi)的彈夾中彈出，必須保證彈出飛機(jī)外所需時(shí)間，否則會(huì)發(fā)生安全事故。當(dāng)然，保護(hù)軍艦的紅外誘餌對(duì)tr的最小值沒(méi)有嚴(yán)格要求。

(4)足夠長(zhǎng)的燃燒持續(xù)時(shí)間。持續(xù)時(shí)間tm是指誘餌從燃燒到最大強(qiáng)度起到強(qiáng)度減弱到最大值的10％時(shí)經(jīng)過(guò)的時(shí)間。理論上tm越長(zhǎng)越好。機(jī)載紅外干擾彈的tm一般在4~4.5s以上。保護(hù)水面艦艇的紅外干擾彈的tm一般要求大于40s。4.1.4機(jī)載紅外干擾彈的彈道特性

一般紅外干擾彈是沒(méi)有動(dòng)力的，它被拋出后在重力和空氣阻力等合力作用下運(yùn)動(dòng)。作一些假設(shè)可以列出其動(dòng)力學(xué)方程：設(shè)飛機(jī)在投彈時(shí)刻作勻速直線運(yùn)動(dòng)，干擾彈相對(duì)于飛機(jī)的拋離速度為v0，拋出角為α(飛機(jī)飛行方向的反方向與干擾彈拋出方向之間的夾角)，如圖4.2所示。圖4.2干擾彈投擲方向示意圖由于干擾彈很快燒蝕而質(zhì)量迅速變化，燒蝕時(shí)溫度高達(dá)2000K以上，其周圍空氣加熱的對(duì)流對(duì)它有影響，以及飛機(jī)尤其是噴氣飛機(jī)的氣流對(duì)彈的影響等，它的運(yùn)動(dòng)方程變得很復(fù)雜。實(shí)際工程中，干擾彈的α和v0兩個(gè)參數(shù)非常重要。如果α和v0過(guò)于小，由于靠近飛機(jī)下表面相當(dāng)厚度的空氣密度很大，若紅外干擾彈不能穿過(guò)這個(gè)厚度的空氣，有可能造成干擾彈貼在機(jī)尾而釀成事故；如果α和v0過(guò)大，由于導(dǎo)引頭視場(chǎng)很小，很可能在誘餌尚未形成干擾時(shí)就飛出視場(chǎng)而使干擾無(wú)效。4.1.5新型紅外干擾彈

“道高一尺，魔高一丈”，這是對(duì)抗與反對(duì)抗永恒的法則。紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈為了不受紅外干擾彈干擾，采取了變視場(chǎng)等方法。例如北大西洋公約組織裝備的一種紅外點(diǎn)源制導(dǎo)導(dǎo)彈，它具有以下功能：一旦導(dǎo)彈視場(chǎng)中出現(xiàn)兩個(gè)光點(diǎn)(目標(biāo)和干擾彈)，立即從原來(lái)的1.6°視場(chǎng)變?yōu)?.8°視場(chǎng)。根據(jù)紅外誘餌受初速和重力影響而向下方運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)視場(chǎng)內(nèi)兩個(gè)光點(diǎn)移動(dòng)作一下判斷，確定對(duì)準(zhǔn)哪個(gè)目標(biāo)。即使飛機(jī)也作向下俯沖運(yùn)動(dòng)，但由于兩者軌跡差別很大，也容易判別目標(biāo)和誘餌。為了有效干擾新型紅外點(diǎn)源制導(dǎo)導(dǎo)彈，近年來(lái)又發(fā)展了新型紅外干擾彈。

1.拖曳式紅外干擾彈

拖曳式紅外干擾彈由控制器、發(fā)射器和誘餌三部分組成。飛行員通過(guò)控制器控制誘餌發(fā)射。誘餌發(fā)射后，拖曳電纜一頭連著控制器，另一頭拖曳著紅外誘餌載荷。誘餌由許多1.5mm厚的環(huán)狀筒組成，筒中裝有由燃燒材料做成的薄片。當(dāng)薄片與空氣中的氧氣相遇時(shí)就發(fā)生自燃。薄片分層疊放于裝有螺旋釋放器和步進(jìn)電機(jī)的燃燒室內(nèi)。誘餌工作時(shí)，圓筒頂端的蓋帽被彈出，步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)，活塞控制螺桿推動(dòng)薄片陸續(xù)進(jìn)入氣流之中。誘餌產(chǎn)生的紅外輻射強(qiáng)度由電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)——轉(zhuǎn)速越高，則單位時(shí)間內(nèi)暴露在氣流中的自燃材料就越多，紅外輻射就越強(qiáng)，反之亦然。由于戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的紅外特征是已知的(例如，在3～5μm波段的輻射強(qiáng)度約為1500W/sr)，故不難通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制產(chǎn)生與之相近的輻射。在面對(duì)兩個(gè)目標(biāo)時(shí)，有的導(dǎo)引頭跟蹤其中較“亮”者，而有的則借助于門限作用跟蹤其中較“暗”者。針對(duì)這點(diǎn)，誘餌被設(shè)計(jì)成以“亮-暗-亮-暗”的調(diào)制方式工作，以確保其功效。薄片的釋放快慢還與載機(jī)飛行高度、速度等有關(guān)，其響應(yīng)數(shù)據(jù)已被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，供作戰(zhàn)時(shí)調(diào)用。

2.氣動(dòng)紅外干擾彈

針對(duì)先進(jìn)的紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈能區(qū)分誘餌和目標(biāo)的特點(diǎn)，紅外干擾彈增加了氣動(dòng)或推進(jìn)系統(tǒng)，就構(gòu)成了一種新型的氣動(dòng)紅外干擾彈。氣動(dòng)紅外干擾彈投放后可在一段時(shí)間內(nèi)與飛機(jī)并行飛行，使紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的反誘餌措施失效。

氣動(dòng)紅外干擾彈通過(guò)對(duì)常規(guī)紅外誘餌的結(jié)構(gòu)的改動(dòng)，來(lái)改進(jìn)其空氣動(dòng)力特性，進(jìn)而改變紅外誘餌發(fā)射后的彈道。圖4.3示意了改進(jìn)后的一種氣動(dòng)紅外干擾彈的結(jié)構(gòu)。圖4.3氣動(dòng)紅外干擾彈的結(jié)構(gòu)藥劑在一個(gè)多邊形柱腔內(nèi)燃燒，燃燒產(chǎn)物由殼體送出。該殼體上安裝了鰭板，它們可調(diào)整藥柱的方向,使其與飛行方向平行，從而減小阻力，達(dá)到改善干擾彈彈道性能的目的。同時(shí)，燃燒產(chǎn)物是向干擾彈后部排出的，這也有利于彈道性能的改善。另外，還可以通過(guò)增加殼體金屬構(gòu)件的重量改善彈道。

如果在干擾彈上另外再加一個(gè)固體發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)增加推力，則可有效地改善其彈道性能。如果推力足夠大，甚至可使干擾彈飛向飛機(jī)前方。這種伴飛紅外誘餌飛行軌跡可與飛機(jī)相仿，導(dǎo)彈很難區(qū)分真?zhèn)巍?/p>

3.噴射式紅外干擾彈

飛機(jī)接收到導(dǎo)彈威脅告警后，自行啟動(dòng)專用噴射系統(tǒng)(亦可在告警器發(fā)出警報(bào)時(shí)就直接啟動(dòng))，將燃料噴射到載機(jī)的尾噴氣流中。燃料在高溫?zé)釟饬髦姓舭l(fā)并與空氣中氧氣混合，在機(jī)后一定距離上迅速燃燒形成一個(gè)燃燒區(qū)。隨著飛機(jī)前行，不斷向燃燒區(qū)噴射燃料，就產(chǎn)生一個(gè)與載機(jī)保持一定距離但具有相同運(yùn)動(dòng)軌跡的燃燒區(qū)。燃燒區(qū)的紅外輻射光譜與載機(jī)尾噴焰相同或相近，但強(qiáng)度可能更高。這就是一個(gè)很好的“伴飛”誘餌。它將把敵紅外導(dǎo)彈引向由燃燒區(qū)和尾噴焰形成的等效能量中心。

4.干擾成像制導(dǎo)導(dǎo)彈的面源紅外誘餌

面源紅外誘餌能在預(yù)定空域形成大面積紅外干擾“云”，這種“云”不僅能模仿被保護(hù)體的紅外輻射光譜，還能模仿其空間熱圖像輪廓和能量分布，造成一個(gè)假目標(biāo)，以欺騙敵成像制導(dǎo)導(dǎo)引頭。面源紅外誘餌系統(tǒng)應(yīng)滿足以下技術(shù)條件：

(1)輻射光譜與被保護(hù)目標(biāo)相同或相近。例如，用于艦艇、坦克的此類誘餌必須在3~5μm、8~14μm波段具有與艦艇、坦克相同或相近的熱圖。

(2)在主要成像波段的輻射強(qiáng)度比被保護(hù)目標(biāo)高若干倍，以形成更強(qiáng)的圖像。

(3)有足夠的燃燒時(shí)間，使敵導(dǎo)彈不能重新鎖定目標(biāo)。若燃燒時(shí)間不夠，可以連續(xù)發(fā)射。

(4)有高精度方向系統(tǒng)引導(dǎo)發(fā)射，使誘餌完全位于敵成像尋的器的視場(chǎng)內(nèi)。當(dāng)面源誘餌與被保護(hù)目標(biāo)的熱圖像同時(shí)出現(xiàn)在敵尋的器視場(chǎng)時(shí)，二者的合成圖像共同形成“目標(biāo)”信息。無(wú)論敵傳感器采用中心跟蹤(形心或矩心跟蹤)、邊緣跟蹤、特征序列匹配或相關(guān)跟蹤算法，都是針對(duì)合成圖像進(jìn)行計(jì)算的。由于面源誘餌與被保護(hù)體在空間的分離，二者圖像不可能完全重合，這就必然造成跟蹤計(jì)算的錯(cuò)誤，加之誘餌圖像的輻射強(qiáng)度比被保護(hù)目標(biāo)圖像更強(qiáng)，致使不管用哪種算法提供的跟蹤指令都更偏向于誘餌。由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)，誘餌與被保護(hù)目標(biāo)必定逐漸遠(yuǎn)離，綜合效果是導(dǎo)引頭漸漸把導(dǎo)彈引向誘餌，而被保護(hù)目標(biāo)卻逐漸被擠向?qū)б^視場(chǎng)邊緣，最終從視場(chǎng)中消失，使導(dǎo)彈完全跟蹤誘餌。面源誘餌已成為對(duì)抗紅外成像制導(dǎo)武器的重要手段，其效果與投放速度、方向、點(diǎn)燃時(shí)間、持續(xù)時(shí)間及導(dǎo)彈視場(chǎng)、速度等因素有關(guān)。美國(guó)海軍的“多級(jí)煙云(Multicloud)”紅外誘餌已研制出兩種型號(hào)：其一是煙火材料型；另一是用現(xiàn)有MK245裝藥，采用專制飄浮部件，按一定時(shí)間間隔垂直布放空爆彈藥，產(chǎn)生熱煙云、熱顆粒和擴(kuò)散氣體，歪曲艦船的紅外圖像，使圖像矩心遠(yuǎn)離艦船。這樣，敵方基于成像導(dǎo)引的反艦導(dǎo)彈無(wú)論采用哪種跟蹤機(jī)制(邊緣檢測(cè)、矩心檢測(cè)、相關(guān)匹配)，都會(huì)得到錯(cuò)誤信息。

4.2紅外有源干擾機(jī)

紅外有源干擾機(jī)是針對(duì)導(dǎo)彈尋的器的工作原理而采取相應(yīng)措施的有源干擾設(shè)備，其干擾機(jī)理與紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的導(dǎo)引機(jī)理密切相關(guān)，其主要干擾對(duì)象為紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈。紅外有源干擾機(jī)常安裝在被保護(hù)平臺(tái)上，使其免受紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈攻擊，既可單獨(dú)使用，又可與告警設(shè)備或其他設(shè)備一起構(gòu)成光電自衛(wèi)系統(tǒng)。4.2.1紅外有源干擾機(jī)的分類和組成

根據(jù)分類方法的不同，紅外有源干擾機(jī)可分為許多種類。

按其干擾對(duì)象來(lái)分，可分為干擾紅外偵察設(shè)備的干擾機(jī)和干擾紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的干擾機(jī)兩類。目前各國(guó)裝備的大都是干擾紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的干擾機(jī)。

按其采用的紅外光源來(lái)分，可分為燃油加熱陶瓷、電加熱陶瓷、金屬蒸氣放電光源和激光器等四類。燃油加熱陶瓷和電加熱陶瓷光源干擾機(jī)一般都有很好的光譜特性，適合于干擾工作在1～3μm和3～5μm波段的紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈。金屬蒸氣放電光源主要有氙燈、銫燈等，這種光源可以工作在脈沖方式，在重新裝訂控制程序后能干擾更多新型的紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈。激光器光源的紅外干擾機(jī)也稱相干光源干擾機(jī)或定向干擾機(jī)，這種干擾機(jī)干擾功率大，干擾區(qū)域(或稱發(fā)散角)在10°以內(nèi)，因而必須在引導(dǎo)系統(tǒng)作用下對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定向輻射。

按干擾光源的調(diào)制方式來(lái)分，可分為熱光源機(jī)械調(diào)制和電調(diào)制放電光源紅外干擾機(jī)兩種典型形式。前者采用電熱光源或燃油加熱陶瓷光源，紅外輻射是連續(xù)的;而后者的光源通過(guò)高壓脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)。

1.熱光源機(jī)械調(diào)制紅外干擾機(jī)

熱光源機(jī)械調(diào)制紅外干擾機(jī)由紅外光源和可以控制的調(diào)制器以及其他附屬部分組成。紅外光源發(fā)出能干擾紅外點(diǎn)源導(dǎo)引頭的紅外輻射(4~5μm波長(zhǎng))；可控調(diào)制器有多種形式，較為典型的是開了縱向格的圓柱體，它以角頻率ωj繞軸旋轉(zhuǎn)，輻射出特定的調(diào)制函數(shù)的紅外輻射。熱光源機(jī)械調(diào)制紅外干擾機(jī)的電源是電熱光源或燃油加熱陶瓷光源，其紅外輻射是連續(xù)的。由干擾機(jī)理得知，要想起到干擾作用，必須將這些連續(xù)的紅外輻射變成閃爍、調(diào)制的紅外輻射。能起到這種斷續(xù)透光作用的裝置，就叫做調(diào)制器。這種干擾機(jī)一般由控制機(jī)構(gòu)、斬波控制、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、紅外光源和斬波圓筒構(gòu)成，如圖4.4所示。圖4.4熱光源機(jī)械調(diào)制紅外干擾機(jī)的組成控制機(jī)構(gòu)控制干擾機(jī)的工作狀態(tài)和干擾輻射頻率等，操作員可在其上進(jìn)行調(diào)制頻率的修改，修改信息送給斬波控制部分，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制斬波圓筒完成對(duì)紅外光源輻射的調(diào)制。典型的如УЭB-1紅外干擾機(jī)，其斬波圓筒由內(nèi)外兩個(gè)調(diào)制盤構(gòu)成，呈圓筒形，軸重合，光源放在軸線上，兩個(gè)調(diào)制盤都沿軸線方向開相同數(shù)量的槽，槽的寬度等于槽間距的一半。兩個(gè)調(diào)制盤在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下作相反方向的旋轉(zhuǎn)，使光路時(shí)斷時(shí)通，從而產(chǎn)生調(diào)制過(guò)的紅外輻射干擾信號(hào)。

2.電調(diào)制放電光源紅外干擾機(jī)

電調(diào)制放電光源紅外干擾機(jī)由顯示控制器、光源驅(qū)動(dòng)電源和輻射器三部分構(gòu)成。其光源是通過(guò)高壓脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)的，它本身就能輻射脈沖式的紅外能量，因此不必像熱光源機(jī)械調(diào)制干擾機(jī)那樣需加調(diào)制器，而只需通過(guò)顯示控制器控制光源驅(qū)動(dòng)電源改變脈沖的頻率和脈寬便可達(dá)到理想的調(diào)制目的。這種干擾機(jī)的編碼和頻率調(diào)制靈活，如用微處理器在編碼數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行編碼選擇，可更有效地對(duì)多種導(dǎo)彈起到理想的干擾作用。這種干擾機(jī)的缺點(diǎn)是大功率光源驅(qū)動(dòng)電源體積、重量較大，而且與輻射部分的結(jié)構(gòu)相關(guān)性較小。4.2.2紅外有源干擾機(jī)的干擾原理

對(duì)于帶有調(diào)制盤的紅外尋的器，目標(biāo)通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)在焦平面上形成“熱點(diǎn)”，調(diào)制盤和“熱點(diǎn)”作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使熱點(diǎn)在調(diào)制盤上掃描而被調(diào)制，目標(biāo)視線與光軸的偏角信息就包含于通過(guò)調(diào)制盤后的紅外輻射能量之中。經(jīng)過(guò)調(diào)制盤調(diào)制的目標(biāo)紅外能量被導(dǎo)彈的探測(cè)器接收，形成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后得出目標(biāo)與尋的器光軸線的夾角偏差或該偏差的角速度變化量，作為制導(dǎo)修正依據(jù)。當(dāng)干擾機(jī)介入后，其干擾信號(hào)也聚集在“熱點(diǎn)”附近，并隨“熱點(diǎn)”一起被調(diào)制，同時(shí)被探測(cè)器接收。干擾機(jī)的能量是按特定規(guī)律變化的，當(dāng)這種規(guī)律與調(diào)制盤對(duì)“熱點(diǎn)”的調(diào)制規(guī)律相近或影響了調(diào)制盤對(duì)“熱點(diǎn)”的調(diào)制規(guī)律時(shí)，偏差信號(hào)將產(chǎn)生錯(cuò)誤，致使舵機(jī)修正發(fā)生錯(cuò)亂，從而達(dá)到干擾的目的。

當(dāng)所保衛(wèi)的飛機(jī)等目標(biāo)裝有紅外有源干擾機(jī)時(shí)，紅外導(dǎo)引頭的尋的器既收到了飛機(jī)的紅外輻射(直流輻射)，又收到了紅外有源干擾機(jī)發(fā)出的調(diào)制后的紅外輻射，它可以表示為

Pd(t)=［A+Pj(t)］mr(t)

(4-11)式中

Pd(t)——導(dǎo)引頭調(diào)制盤后輻射功率；

A——尋的導(dǎo)引頭調(diào)制盤收到的飛機(jī)輻射功率；

Pj(t)——導(dǎo)引頭的調(diào)制盤收到的隨時(shí)間調(diào)制的紅外有源干擾機(jī)的輻射功率；

mr(t)——導(dǎo)引頭調(diào)制盤的調(diào)制函數(shù)。

mr(t)是以角頻率ωm為周期的函數(shù)，用傅立葉展開式可表示為

(4-12)式中

(4-13)

式中:。因?yàn)榧t外有源干擾機(jī)的角頻率為ωj,所以Pj(t)可表示為

(4-14)

式中

(k=0,±1,±2,…)

(4-15)式中

把式(4-12)和式(4-14)代入式(4-11)，得

(4-16)為了更清楚和更直觀地了解干擾原理，對(duì)兩個(gè)調(diào)制函數(shù)作一些合理簡(jiǎn)化。假定導(dǎo)引頭調(diào)制盤的調(diào)制函數(shù)簡(jiǎn)化為

(4-17)

式中，a為調(diào)制效率函數(shù)，是像點(diǎn)直徑和調(diào)制盤有效直徑比(0＜a＜1);mt(t)為載波方波門函數(shù)；ωc為載波頻率。

mt(t)的傅立葉展開式為

(4-18)

假定紅外有源干擾機(jī)的Pj(t)以ωc為載頻，ωj為門限值進(jìn)行調(diào)制，則

(4-19)式中，B是紅外有源干擾機(jī)的峰值功率。mj(t)的傅立葉展開式為

(4-20)

式中,Φj為相對(duì)于mj(t)的一個(gè)隨機(jī)相位角，因此式(4-16)變?yōu)?/p>

(4-21)載波頻率放大器的輸出可近似表示為

(4-22)

式(4-22)中載頻調(diào)制包絡(luò)為

(4-23)包絡(luò)信號(hào)進(jìn)一步被放大和處理。假定ωm和ωj相近，則導(dǎo)引頭的驅(qū)動(dòng)信號(hào)應(yīng)為

(4-24)

驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)陀螺：旋轉(zhuǎn)陀螺和導(dǎo)引頭轉(zhuǎn)動(dòng)力矩相互作用，使進(jìn)動(dòng)率正比于兩者矢量之和。陀螺對(duì)緩慢變化的交流分量有很好的響應(yīng)，跟蹤誤差正比于

(4-25)式中

沒(méi)有干擾信號(hào)時(shí)，則

(4-26)沒(méi)有干擾時(shí)，目標(biāo)的像點(diǎn)沿著相位角方向向調(diào)制盤中心移動(dòng)，直到到達(dá)中心平衡點(diǎn)為止。干擾信號(hào)進(jìn)入之后，在常向量基礎(chǔ)上加入了干擾信號(hào)，則中心不再是系統(tǒng)的平衡點(diǎn)。當(dāng)干擾功率B大于2aA時(shí)，目標(biāo)像點(diǎn)被拉離中心。如果ωm

和ωj很接近，目標(biāo)像點(diǎn)就可能被拉出調(diào)制盤，從而達(dá)到干擾的目的。4.2.3定向紅外干擾機(jī)

定向紅外干擾機(jī)是在普通紅外有源干擾機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它是將干擾機(jī)的紅外(或激光)光束指向探測(cè)到的紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈，以干擾導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭，使其偏離目標(biāo)方向的一種新型的紅外對(duì)抗技術(shù)。與普通的紅外有源干擾機(jī)不同，定向紅外干擾機(jī)將紅外干擾光源的能量集中在導(dǎo)彈到達(dá)角的小立體角內(nèi)，瞄準(zhǔn)導(dǎo)彈的紅外導(dǎo)引頭定向發(fā)射，使干擾能量聚焦在紅外導(dǎo)引頭上，從而干擾紅外導(dǎo)引頭上的探測(cè)器和電路，使導(dǎo)彈丟失目標(biāo)。普通紅外對(duì)抗技術(shù)所用的干擾光源是在大的空間范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)射能量，相比之下，定向紅外對(duì)抗節(jié)省了能量，增加了隱蔽性，不易被敵方探測(cè)到，但定向紅外對(duì)抗是以系統(tǒng)的復(fù)雜性為代價(jià)的，必須增加導(dǎo)彈報(bào)警和跟蹤系統(tǒng)。定向紅外干擾機(jī)的干擾光源通常使用非相干調(diào)制的氙弧光燈，但氙燈只能干擾工作在1μm和2μm波段的第一代紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈，對(duì)工作在3～5μm波段的新一代紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈則無(wú)能為力。使用相干的定向紅外光源即激光器可以干擾新一代的紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈。因?yàn)楦蓴_新一代的紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈，最重要的要求是干擾能量要足夠大，以便使聚焦在紅外導(dǎo)引頭探測(cè)器上的能量盡可能高，還要求干擾光源的效率高、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、發(fā)射波長(zhǎng)與導(dǎo)彈的工作波長(zhǎng)匹配。相干的定向激光干擾光源能很好地滿足上述要求。激光光源的高亮度、高定向性和高相干性，使其產(chǎn)生的相干能量能很容易地聚焦在位于小束散角內(nèi)的紅外導(dǎo)引頭上，從而很容易干擾紅外導(dǎo)引頭上的探測(cè)器和電路。隨著紅外有源干擾技術(shù)的不斷發(fā)展，定向紅外干擾已經(jīng)逐漸成為紅外干擾技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前，定向紅外干擾已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)戰(zhàn)。最典型的定向紅外對(duì)抗系統(tǒng)裝備是美國(guó)的“復(fù)仇女神(DIRCM)”。

DIRCM系統(tǒng)第一代采用弧光燈作為干擾機(jī)，第二代采用激光干擾機(jī)，以替代現(xiàn)有型號(hào)上使用的氪燈干擾機(jī)。定向紅外對(duì)抗系統(tǒng)現(xiàn)已交付使用，每架大型飛機(jī)安裝兩部干擾機(jī)，機(jī)身兩側(cè)一邊一部。用于直升機(jī)上時(shí)，采用一部干擾機(jī)即可滿足要求。

DIRCM系統(tǒng)為模塊化結(jié)構(gòu)，重123磅，可組合成各種形式來(lái)保護(hù)約14種不同類型的飛機(jī)。“復(fù)仇女神”的告警系統(tǒng)是AN/AAR-54PMAWS導(dǎo)彈逼近紫外告警系統(tǒng)，可無(wú)源探測(cè)導(dǎo)彈尾焰的紫外能量,跟蹤多重能源并按照殺傷導(dǎo)彈、非殺傷導(dǎo)彈或雜波把輻射源進(jìn)行分類。它的探測(cè)距離是現(xiàn)有MAWS的兩倍，虛警率也大大降低。該系統(tǒng)使用寬視場(chǎng)傳感器和小型的處理器。根據(jù)覆蓋范圍要求的不同，可以使用1~6個(gè)傳感器。當(dāng)導(dǎo)彈來(lái)襲時(shí)，告警系統(tǒng)確定導(dǎo)彈對(duì)所保護(hù)目標(biāo)是否構(gòu)成威脅,跟蹤并啟動(dòng)以大功率弧光燈為主的對(duì)抗措施以干擾導(dǎo)彈。四軸炮塔可方便地與激光器相結(jié)合。而用于固定翼飛機(jī)和直升機(jī)上的定向紅外對(duì)抗發(fā)射機(jī)已經(jīng)開發(fā)出來(lái)。該發(fā)射機(jī)包括帶有準(zhǔn)確跟蹤傳感器(FTS)和紅外干擾機(jī)的指示炮塔。Rockwell公司正在生產(chǎn)位于方位軸上的準(zhǔn)確跟蹤傳感器。這種傳感器采用高靈敏度的碲鎘汞中波焦平面陣列技術(shù)。當(dāng)導(dǎo)彈告警系統(tǒng)告警時(shí),發(fā)射機(jī)跟蹤來(lái)襲導(dǎo)彈,并向?qū)棸l(fā)射高強(qiáng)度紅外光束。其跟蹤系統(tǒng)是四軸的。在導(dǎo)彈威脅情況下,FTS處理來(lái)襲導(dǎo)彈圖像,供“復(fù)仇女神”系統(tǒng)使用,發(fā)射機(jī)鎖定并跟蹤目標(biāo),持續(xù)干擾來(lái)襲導(dǎo)彈。

4.3強(qiáng)激光干擾技術(shù)

強(qiáng)激光干擾通過(guò)發(fā)射強(qiáng)激光能量，破壞敵方光電傳感器或光學(xué)系統(tǒng)，使之飽和、迷盲，以致徹底失效，從而極大地降低敵方武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。強(qiáng)激光能量足夠強(qiáng)時(shí)，也可以作為武器擊毀來(lái)襲的導(dǎo)彈、飛機(jī)等武器系統(tǒng)。因而，從廣義上講，強(qiáng)激光干擾也包括戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略激光武器。強(qiáng)激光干擾的主要特點(diǎn)是：

(1)定向精度高。激光束具有方向性強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)施強(qiáng)激光干擾時(shí)，激光束的發(fā)散角只有幾十個(gè)微弧度，能將強(qiáng)激光束精確地對(duì)準(zhǔn)某一個(gè)方向，選擇殺傷來(lái)襲目標(biāo)群中的某一個(gè)目標(biāo)或目標(biāo)上的某一部位。

(2)響應(yīng)速度快。光的傳播速度極快，干擾系統(tǒng)一經(jīng)瞄準(zhǔn)干擾目標(biāo)，發(fā)射即中，不需要設(shè)置提前量。這對(duì)于干擾快速運(yùn)動(dòng)的光學(xué)制導(dǎo)武器導(dǎo)引頭上的光學(xué)系統(tǒng)或光電傳感器以及機(jī)載光學(xué)測(cè)距和觀瞄系統(tǒng)等，是一種最為有效的干擾手段。

(3)應(yīng)用范圍廣。強(qiáng)激光干擾的激光波長(zhǎng)從可見(jiàn)光到紅外波段都能覆蓋；而且作用距離可達(dá)幾十千米。根據(jù)作戰(zhàn)目標(biāo)的不同，強(qiáng)激光干擾可用于機(jī)載、車載、艦載及單兵攜帶等多種形式。強(qiáng)激光干擾的作戰(zhàn)宗旨是破壞敵方光電傳感器或光學(xué)系統(tǒng)，干擾敵方激光測(cè)距機(jī)和來(lái)襲的光電精確制導(dǎo)武器，其最高目標(biāo)是直接摧毀任何來(lái)襲的威脅目標(biāo)。4.3.1強(qiáng)激光干擾的分類和組成

強(qiáng)激光干擾有很多種類。按照激光器類型來(lái)劃分，有Nd:YAG激光干擾設(shè)備(波長(zhǎng)1.06μm)、倍頻Nd:YAG激光干擾設(shè)備(波長(zhǎng)0.53μm)、CO2激光干擾設(shè)備(波長(zhǎng)10.6μm)和DF(氟化氘)化學(xué)激光干擾設(shè)備(波長(zhǎng)3.8μm)等。

按照裝載方式來(lái)劃分，有機(jī)載、車載、艦載及單兵攜帶等多種形式。

按作戰(zhàn)使命來(lái)劃分，有飽和致眩式、損壞致盲式、直接摧毀式等形式。強(qiáng)激光干擾系統(tǒng)根據(jù)類型的不同，其組成也大不相同，但都包括激光器和目標(biāo)瞄準(zhǔn)控制器兩個(gè)主要部分。如單兵便攜式激光眩目器，一般用來(lái)干擾地面靜止或慢速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，主要由激光器和瞄準(zhǔn)器組成。而以干擾光電制導(dǎo)武器為目的的干擾設(shè)備最為復(fù)雜，通常由偵察設(shè)備、精密跟蹤瞄準(zhǔn)設(shè)備、強(qiáng)激光發(fā)射天線、高能激光器和指揮控制系統(tǒng)等組成。4.3.2強(qiáng)激光毀傷效果

1.激光致盲

空中目標(biāo)，如飛機(jī)、導(dǎo)彈，通常配備精密光學(xué)元件，如瞄準(zhǔn)鏡、夜視儀、前視紅外裝置、測(cè)距機(jī)、跟蹤器、傳感器、目標(biāo)指示器、光學(xué)引信等。針對(duì)脆弱的光學(xué)元件，激光致盲是重要的光電攻擊手段，它所需平均功率僅為幾瓦至萬(wàn)瓦，即可達(dá)到干擾、致盲敵方光學(xué)器件，破壞敵偵察、制導(dǎo)、火控、導(dǎo)航、指揮、控制和通信等系統(tǒng)的目的。激光致盲武器主要用來(lái)致盲敵方各類光電裝置中的光電探測(cè)器。為了有效地實(shí)現(xiàn)致盲，往往采用可調(diào)諧的激光波長(zhǎng)，用來(lái)應(yīng)對(duì)對(duì)方用反射膜、濾光片之類的簡(jiǎn)單的對(duì)抗措施，并采用重復(fù)頻率可調(diào)的脈沖激光，其脈沖峰值功率可達(dá)百萬(wàn)瓦級(jí)。

1)光電探測(cè)器的致盲

在飛機(jī)和導(dǎo)彈的光電裝置中，整流罩、濾光片、物鏡、場(chǎng)鏡、調(diào)制盤和光電探測(cè)器等都易受激光損傷。由于光學(xué)系統(tǒng)的聚焦作用，探測(cè)器與調(diào)制盤更易損壞，因此只需相對(duì)小的功率就可以使光電傳感器損毀，從而達(dá)到“致盲”的效果。據(jù)測(cè)試，碲鎘汞(HgCdTe)、硫化鉛(PbS)、銻化銦(InSb)等光電探測(cè)器的破壞閾值為100～3×104W/cm2(0.1s照射時(shí)間)，而光學(xué)玻璃在300W／cm2照度下，0.1s即可以熔化。所以一般作戰(zhàn)要求高能激光器平均功率達(dá)到2×104W，或脈沖能量達(dá)3×104J以上。假如僅僅產(chǎn)生致盲效果，僅需用平均功率為幾瓦至萬(wàn)瓦水平的光輻射。激光器激活介質(zhì)的不同，決定了其適合致盲的目標(biāo)的不同。表4.2給出了它們適合致盲的目標(biāo)。表4.2不同種類的激光束適合致盲的傳感器類型

西德MBB公司研制的“高能激光武器系統(tǒng)”產(chǎn)生的激光波束直徑為10cm，脈沖功率為1MW，在20km遠(yuǎn)處(23km能見(jiàn)度)照射0.1s，就可使光電探測(cè)器致盲，10km遠(yuǎn)處可燒穿機(jī)身。

1983年美國(guó)一臺(tái)400kW的CO2激光器，成功地?cái)r截了五枚AIM-9“響尾蛇”空對(duì)空導(dǎo)彈。該激光器使制導(dǎo)系統(tǒng)失效，五枚導(dǎo)彈全部偏離了方向。

2)人眼致盲

激光武器用于防空時(shí)不可避免地要對(duì)有人駕駛飛機(jī)進(jìn)行輻照，此時(shí)飛行員的眼睛容易受損。人眼是一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，它的透過(guò)率曲線如圖4.5所示。由圖可以看出，人眼對(duì)0.4~1.4μm之間的光輻射的透過(guò)率τ比較高。例如，對(duì)0.53μm(Nd:YAG激光的倍頻)光的透過(guò)率約為88％，而對(duì)10.6μm(CO2的激光)光的透過(guò)率極低。圖4.5眼睛光學(xué)系統(tǒng)的透過(guò)率與波長(zhǎng)的關(guān)系能透過(guò)人眼光學(xué)系統(tǒng)而抵達(dá)視網(wǎng)膜上的激光對(duì)視網(wǎng)膜的傷害還與視網(wǎng)膜對(duì)光的吸收率α密切相關(guān)。吸收率α越大，視網(wǎng)膜損傷越嚴(yán)重，否則越輕微。所以，視網(wǎng)膜受損程度是由眼睛光學(xué)系統(tǒng)的透射率τ與視網(wǎng)膜吸收率α的乘積，即視網(wǎng)膜有效吸收率T來(lái)決定的。圖4.6為視網(wǎng)膜有效吸收率T與光波長(zhǎng)的關(guān)系。從曲線可以看出,波長(zhǎng)為0.53μm(Nd:YAG倍頻光)、0.6943μm(紅寶石激光)、0.488μm(氬離子激光)的三種激光的T值分別為65.1％、53.7％、56％，所以這三種激光都會(huì)對(duì)人眼的視網(wǎng)膜造成嚴(yán)重?fù)p傷。由于血紅蛋白吸收峰是0.542～0.576μm，因此，0.53μm激光對(duì)人眼視網(wǎng)膜的損傷最嚴(yán)重。圖4.6視網(wǎng)膜有效吸收與波長(zhǎng)的關(guān)系對(duì)于中遠(yuǎn)紅外激光，它們的能量主要被角膜吸收，所以會(huì)造成角膜部位的損傷。

人眼光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)增益高達(dá)105倍左右，若在角膜入射處的光功率密度為0.05mW/mm2，則到達(dá)視網(wǎng)膜上時(shí)會(huì)劇增至25W/mm2。如果入射光先經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)(望遠(yuǎn)鏡、潛望鏡等)，然后進(jìn)入人眼，則光學(xué)系統(tǒng)的聚焦作用使人眼的損傷更大。除此之外，激光還可能使人眼引起病變，如角膜發(fā)生凝固水腫和壞死潰瘍、晶狀體混濁、視網(wǎng)膜損傷等。角膜吸收激光能量后會(huì)被灼傷，輕者出現(xiàn)淺層上皮細(xì)胞凝固、核固縮及胞漿濃染或角膜增厚、基質(zhì)水腫，重者出現(xiàn)潰瘍脫落或全層崩解，甚至角膜穿孔。晶狀體混濁的區(qū)域局限于激光入射光路到晶狀體后囊，有的激光沿晶狀體纖維方向向中心區(qū)擴(kuò)展，致使晶狀體混濁而變得不透明，甚至燒焦致殘。視網(wǎng)膜對(duì)光的吸收能力最強(qiáng)，很易被燒傷，其上的黃斑處更易遭到損害。可對(duì)視網(wǎng)膜產(chǎn)生損傷的激光能量密度閾值約為0.5～

5μJ/cm2?？紤]到激光對(duì)人眼致盲的非人道傷害，目前國(guó)際上已經(jīng)有禁止使用專使人眼致盲的激光武器的公約，但并不禁止使用其他的激光武器系統(tǒng)，如導(dǎo)致閃光盲的激光武器。明亮的閃光引起短時(shí)間的視覺(jué)功能障礙稱為閃光盲。眼睛受到激光輻照時(shí)，即使視網(wǎng)膜上光斑的功率密度低于損傷閾值，也會(huì)使人眼在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)看不見(jiàn)東西。測(cè)試表明，當(dāng)人眼瞳孔直徑為6mm，受到能量為3.25×105lm·s的閃光輻照時(shí)，雖不造成任何損傷，但會(huì)嚴(yán)重地影響視覺(jué)功能，直到9～11s以后才能看清照度約為11lx的儀表讀數(shù)。閃光盲的持續(xù)時(shí)間不但與激光輻照的能量有關(guān)，而且與被觀察的空間頻率和反差有關(guān)。

2.激光摧毀

隨著上靶激光能量的增加，對(duì)目標(biāo)的破壞由致盲加劇到摧毀。激光摧毀主要靠三種破壞效應(yīng)：熱燒蝕破壞效應(yīng)、激波破壞效應(yīng)和輻射破壞效應(yīng)。下面將對(duì)這三大破壞效應(yīng)的毀傷機(jī)理進(jìn)行初步分析。

1)熱燒蝕破壞效應(yīng)

激光照射到目標(biāo)上后，目標(biāo)材料物質(zhì)的電子由于吸收光能產(chǎn)生碰撞而轉(zhuǎn)化為熱能，使材料的溫度由表及里迅速升高，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)材料被熔融甚至氣化，由此形成的蒸氣以極高的速度向外膨脹噴濺，同時(shí)沖刷帶走熔融材料液滴或固態(tài)顆粒，從而在材料上造成凹坑甚至穿孔，這種效應(yīng)稱為熱燒蝕破壞效應(yīng)。熱燒蝕破壞效應(yīng)是激光武器最重要的毀傷手段。實(shí)驗(yàn)表明，熱燒蝕破壞效應(yīng)與激光光源參數(shù)、外界環(huán)境參數(shù)和材料物質(zhì)參數(shù)密切相關(guān)。激光光源參數(shù)包括激光波長(zhǎng)、功率密度、激光作用時(shí)間、激光束的時(shí)空結(jié)構(gòu)(脈沖或連續(xù)波)等；外界環(huán)境可以是真空環(huán)境、各種大氣環(huán)境和人工設(shè)計(jì)的具有易反射或易吸收功能的各種環(huán)境；材料物質(zhì)的參數(shù)既包括材料的比熱系數(shù)、熱傳導(dǎo)系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)、熔點(diǎn)等熱物理性能參數(shù)，也包括材料的彈性模量、屈服強(qiáng)度、拉伸斷裂強(qiáng)度等力學(xué)性能參數(shù)。這些參數(shù)的不同，將導(dǎo)致激光對(duì)材料的熱燒蝕破壞效應(yīng)的不同。1998年12月，南京理工大學(xué)通過(guò)精密的計(jì)算和嚴(yán)格試驗(yàn)完成了《激光武器的毀傷機(jī)理與防護(hù)技術(shù)》報(bào)告。根據(jù)這個(gè)技術(shù)報(bào)告，可以對(duì)激光的熱燒蝕效應(yīng)總結(jié)出以下若干重要結(jié)論。在激光對(duì)材料的熱燒蝕破壞過(guò)程中，材料表面溫度與激光作用時(shí)間的平方根成正比，即激光對(duì)材料作用的時(shí)間越長(zhǎng)，材料表面的溫度越高。對(duì)于給定能量的脈沖激光，當(dāng)增加功率密度時(shí)縮短脈沖持續(xù)時(shí)間，則加熱時(shí)間必然縮短，而材料表面的溫度將會(huì)升高。也就是說(shuō)，使用峰值功率高、持續(xù)時(shí)間短的脈沖激光可以更有效地對(duì)材料表面加熱。但是，高功率脈沖激光與材料作用時(shí)，材料表面產(chǎn)生的等離子體的屏蔽作用對(duì)激光的燒蝕效果又有負(fù)面影響。激光對(duì)材料的熱燒蝕破壞閾值既可用能量密度閾值描述，也可用功率密度閾值描述。在矩形短脈沖情況下，激光對(duì)給定材料破壞的能量密度閾值是一個(gè)常數(shù)，而功率密度閾值與脈寬成反比；在矩形長(zhǎng)脈沖情況下，激光對(duì)給定材料的破壞能量密度閾值與脈寬的平方根成正比，而功率密度閾值與脈寬的平方根成反比。也就是說(shuō)，短脈沖激光主要靠達(dá)到功率密度閾值對(duì)材料產(chǎn)生燒蝕破壞，長(zhǎng)脈沖激光主要靠達(dá)到能量密度閾值對(duì)材料產(chǎn)生燒蝕破壞。不同的物質(zhì)材料對(duì)激光的吸收能力和反射能力各不相同，反映這種能力的物理概念是材料對(duì)激光的吸收系數(shù)與反射系數(shù)。根據(jù)能量守恒定律，激光不能穿透的材料的反射系數(shù)與吸收系數(shù)之和為100%。激光對(duì)材料的熱燒蝕破壞能力，與材料對(duì)激光的反射系數(shù)成反比，與材料對(duì)激光的吸收系數(shù)成正比。對(duì)于熔點(diǎn)相同的兩種材料，當(dāng)照射激光功率較小時(shí)，熱傳導(dǎo)系數(shù)較大的材料被燒熔所需時(shí)間較長(zhǎng)，熱傳導(dǎo)系數(shù)較小的材料被燒熔所需時(shí)間較短；隨著入射激光功率的逐步增大，材料在激光的作用下進(jìn)行熱傳導(dǎo)的時(shí)間逐步縮短，兩種材料被燒熔所需時(shí)間逐步接近；當(dāng)輻射激光功率足夠大時(shí)，材料在激光作用下來(lái)不及進(jìn)行熱量傳導(dǎo)，兩種材料被燒熔所需時(shí)間達(dá)到一致。如果材料參數(shù)與激光脈沖的參數(shù)合適，在材料表面氣化時(shí)，還有可能使材料深部溫度高于表面溫度，這時(shí)材料內(nèi)部因熱過(guò)載而形成高溫進(jìn)而產(chǎn)生高壓，當(dāng)達(dá)到閾值時(shí)便會(huì)發(fā)生熱爆炸，從而提高激光穿孔的破壞效率。

高能激光武器的熱燒蝕效應(yīng)對(duì)導(dǎo)彈、飛機(jī)、衛(wèi)星等飛行器的破壞主要表現(xiàn)為直接燒蝕破壞、結(jié)構(gòu)力學(xué)破壞和對(duì)光電器件的破壞。導(dǎo)彈、飛機(jī)、衛(wèi)星的殼體一般都是熔點(diǎn)在1500℃左右的合金材料，功率2~3MW的脈沖高能激光只要在其殼體表面某固定部位輻照3~5s就可將其燒蝕熔融甚至氣化，使目標(biāo)內(nèi)部的燃料燃燒爆炸或元器件損傷遭毀。這種破壞稱為直接燒蝕破壞。當(dāng)輻照的激光功率較低時(shí)，目標(biāo)所吸收的激光能量雖使材料表面局部溫度升高，但低于熔點(diǎn)，這時(shí)雖然不能燒熔材料，但是能改變材料的物理和力學(xué)性能，如使屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度下降。這種現(xiàn)象稱為軟化效應(yīng)。實(shí)際上，即使功率較大的激光照射目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)也是在熔融之前產(chǎn)生軟化效應(yīng)而遭毀的。因此，激光武器不一定非要把導(dǎo)彈、飛機(jī)、衛(wèi)星等的殼體表面燒出洞來(lái)才能毀傷目標(biāo)，而可以通過(guò)軟化效應(yīng)造成其殼體材料抗拉抗壓強(qiáng)度下降，使其在自身應(yīng)力的作用下遭毀。特別是導(dǎo)彈設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則是盡量減小結(jié)構(gòu)重量，以保證必要的有效載荷，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不可能留有很大的余量，因而當(dāng)使導(dǎo)彈殼體材料產(chǎn)生軟化效應(yīng)時(shí)，在其飛行氣動(dòng)應(yīng)力的作用下就很容易變形甚至解體。這種使目標(biāo)外殼變形或解體而毀傷目標(biāo)的情景稱為結(jié)構(gòu)力學(xué)破壞。當(dāng)激光作用于光電器件使其溫度升高時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響光電器件的技術(shù)性能而使其失效。例如對(duì)于光電探測(cè)器，溫度過(guò)高、光照過(guò)強(qiáng)就會(huì)大大影響其成像質(zhì)量，甚至根本無(wú)法工作。這種情況就是對(duì)光電器件的破壞。

2)激波破壞效應(yīng)

激波破壞效應(yīng)是脈沖高能激光特有的物理效應(yīng)。脈沖高能激光輻照功率達(dá)到峰值時(shí)，會(huì)在靶材表面形成一個(gè)燒蝕等離子層。該等離子層迅速向外噴射，施于靶面一個(gè)沖擊壓力，該壓力稱為燒蝕壓力。靶面的這一燒蝕壓力的沖擊加載導(dǎo)致一個(gè)激波向靶內(nèi)傳播，稱做壓縮加載波。隨著激光功率的下降，又會(huì)向靶內(nèi)傳播一個(gè)稀疏卸載波。由于稀疏卸載波很快趕上前面的壓縮加載波，兩者疊加的結(jié)果便形成了三角形剖面的激波。該激波到達(dá)靶材后表面時(shí)發(fā)生反射，轉(zhuǎn)換為拉伸波。一旦拉伸力達(dá)到一定值時(shí)，便會(huì)引起拉伸損傷，即斷裂破壞，這就是激光的激波破壞效應(yīng)。激波引發(fā)材料斷裂的許多數(shù)據(jù)是在飛板碰撞實(shí)驗(yàn)中取得的。飛板碰撞實(shí)驗(yàn)表明，激波動(dòng)力學(xué)損傷與應(yīng)力持續(xù)時(shí)間有關(guān)，長(zhǎng)脈沖激光比短脈沖激光造成損傷的應(yīng)力要低。材料損傷不是瞬時(shí)的，有一個(gè)時(shí)間積累的過(guò)程。材料的損傷通常要經(jīng)歷三個(gè)不同的階段，即微小孔洞的成核階段、增長(zhǎng)階段和匯合階段。當(dāng)拉伸應(yīng)力大于某一臨界值時(shí)，微小孔洞開始成核。隨著激波應(yīng)力與材料表面繼續(xù)作用，微小孔洞不斷增長(zhǎng)。當(dāng)時(shí)間的積累達(dá)到一定的閾值時(shí)，微小孔洞的匯合得以完成，于是發(fā)生了斷裂損傷。激波在靶材內(nèi)傳播時(shí)，靶材斷裂的厚度與激光波長(zhǎng)、脈寬、強(qiáng)度、脈沖形狀、燒蝕壓力和靶材材料參數(shù)、靶材厚度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明，在給定的激光參數(shù)和靶材材料參數(shù)條件下，斷裂厚度隨靶材厚度的增加而增加。其原因是：靶材越厚，傳播到靶材后表面的激波就越弱，達(dá)到斷裂損傷的應(yīng)力累積的時(shí)間就越長(zhǎng)，因而斷裂片就越厚。當(dāng)靶材厚到一定程度時(shí)，傳播到靶材后表面的激波變得太弱，便不會(huì)發(fā)生斷裂。不致產(chǎn)生斷裂損傷的靶材厚度稱為斷裂閾值。在激光燒蝕壓力為65GPa，波長(zhǎng)為0.308μm，脈寬為2ns，激光強(qiáng)度為8×1011W/cm2的情況下，鋁材的斷裂閾值為1250μm。如果將激光參數(shù)調(diào)整為燒蝕壓力50GPa，波長(zhǎng)0.308μm，脈寬2.5ns，激光強(qiáng)度6×1011W/cm2，鋁材的斷裂閾值為1175μm。這表明鋁材的斷裂閾值隨著脈沖激光強(qiáng)度的變?nèi)醵档?。一般認(rèn)為，這個(gè)結(jié)論具有普遍意義。導(dǎo)彈、飛機(jī)、衛(wèi)星殼體金屬材料的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其斷裂閾值，因此不會(huì)受到激波破壞效應(yīng)的損傷。只有飛行器的光電探測(cè)器件窗口等近似于裸露的極薄保護(hù)殼體，才是易受激波破壞效應(yīng)損傷的部位。這些部位抗激光激波破壞的技術(shù)措施有很多，適當(dāng)加厚這些部位保護(hù)層材料的厚度，對(duì)材料的彈性模量、屈服強(qiáng)度、拉伸斷裂強(qiáng)度等力學(xué)性能參數(shù)進(jìn)行篩選比較，選擇具有抗激波破壞優(yōu)勢(shì)的材料充作保護(hù)層材料等，都會(huì)收到一定的效果。但前提是不能影響這些部位功能的正常發(fā)揮。

3)輻射破壞效應(yīng)

材料表面因激光照射氣化而生成等離子體，等離子體一方面對(duì)激光起屏蔽作用，另一方面又能夠輻射紫外線和X射線，對(duì)目標(biāo)造成損傷，這就是激光的輻射破壞效應(yīng)。紫外線和X射線與光、熱和無(wú)線電波一樣，在本質(zhì)上都是線穿透曝光。此外射線可使氣體、液體及固體物質(zhì)電離，從而改變其電學(xué)性質(zhì)。這個(gè)特性對(duì)通信衛(wèi)星有重要影響。如果X射線穿透通信衛(wèi)星，使衛(wèi)星內(nèi)部的電子元器件發(fā)生電離現(xiàn)象，改變了原有的電學(xué)性質(zhì)，這顆通信衛(wèi)星也就基本上報(bào)廢了。

X射線能造成永久性物理?yè)p傷，如固體材料的破裂、孔洞、剝落等，這種作用能使標(biāo)準(zhǔn)樣品老化而影響使用壽命。這個(gè)特性由于是在較長(zhǎng)時(shí)間照射或照射后較長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)的，因此對(duì)導(dǎo)彈、飛機(jī)基本沒(méi)有影響，主要是會(huì)顯著縮短各類軍事衛(wèi)星的服役壽命。對(duì)X射線的防御，可以根據(jù)其不易穿透骨頭的特點(diǎn)，將骨粉壓制成防護(hù)層襯于衛(wèi)星的內(nèi)表面，從而起到阻隔的作用。從以上對(duì)激光武器殺傷破壞機(jī)理的三個(gè)主要破壞效應(yīng)的分析中可以得出結(jié)論：熱燒蝕破壞效應(yīng)是激光對(duì)導(dǎo)彈、飛機(jī)、衛(wèi)星等空中目標(biāo)毀傷的主要手段，激波破壞效應(yīng)只對(duì)飛行器上很薄的金屬殼體部位構(gòu)成物理性損傷威脅，輻射破壞效應(yīng)只對(duì)滯留空中時(shí)間較長(zhǎng)的衛(wèi)星構(gòu)成多方面的嚴(yán)重威脅。不同飛行器防御高能激光武器的毀傷，應(yīng)根據(jù)激光的破壞機(jī)理采取不同的相應(yīng)措施。4.3.3強(qiáng)激光干擾的關(guān)鍵技術(shù)

強(qiáng)激光干擾以其優(yōu)異的特性受到人們的關(guān)注，是當(dāng)前軍事技術(shù)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。其主要關(guān)鍵技術(shù)有以下幾個(gè)方面。

1.高能量、高光束質(zhì)量激光器技術(shù)

高能量、高光束質(zhì)量激光器是強(qiáng)激光致盲干擾系統(tǒng)的核心。強(qiáng)激光致盲干擾系統(tǒng)通過(guò)激光器發(fā)射強(qiáng)激光實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的干擾與致盲。激光輸出能量和束散角是激光器的兩個(gè)最重要指標(biāo)。激光束遠(yuǎn)場(chǎng)處的光斑尺寸與激光束的傳播距離和光束發(fā)散角成正比，而光斑面積與距離和光束發(fā)散角乘積的平方成正比(遠(yuǎn)場(chǎng)情況下)，因此，激光遠(yuǎn)場(chǎng)處的激光能量密度與距離和光束發(fā)散角乘積的平方成反比，與激光器的初始輸出能量成正比。所以，控制激光輸出光束發(fā)散角非常重要。作為小型、中等功率、高光束質(zhì)量的短波長(zhǎng)激光器的新興技術(shù)有：

(1)短波長(zhǎng)固體激光器的二極管泵浦技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)證實(shí)了能夠顯著提高效率和大大減小激光器熱負(fù)載。在未來(lái)20年內(nèi)，按常規(guī)技術(shù)進(jìn)展應(yīng)能實(shí)現(xiàn)60%的二極管效率和15%的電—激光凈轉(zhuǎn)換效率。二極管的成本應(yīng)降至二極管光學(xué)功率每瓦低于1美元，用于40kW激光器的二極管泵浦陣列的成本應(yīng)少于16萬(wàn)美元。

(2)固體激光器的熱容量運(yùn)行技術(shù)。該技術(shù)使得激光器能夠在短暫的交戰(zhàn)期內(nèi)根據(jù)需要產(chǎn)生高輸出功率。發(fā)展得當(dāng)?shù)脑?，在不采用冷卻措施的運(yùn)行中，這種方法應(yīng)能實(shí)現(xiàn)每立方厘米激光材料產(chǎn)生高于500J的激光輸出。在每次交戰(zhàn)所需能量為40kJ及熱彈倉(cāng)允許進(jìn)行10次交戰(zhàn)(400kJ的激光輸出)的情況下，所需激光材料的體積將是800cm3，重量小于4kg。這10次交戰(zhàn)中每?jī)纱沃g的冷卻時(shí)間將為1～2min。

(3)激光武器內(nèi)或激光武器與目標(biāo)之間的相位共軛技術(shù)。該技術(shù)用于對(duì)光程畸變進(jìn)行補(bǔ)償并產(chǎn)生近衍射限光束。在機(jī)載激光器計(jì)劃中得到的經(jīng)驗(yàn)，在這里同樣適用。

(4)非冷卻光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)。該技術(shù)可降低光束定向器的成本和質(zhì)量。隨著超低吸收率反射鏡鍍層的發(fā)展，非冷卻光學(xué)系統(tǒng)將是可能的。

(5)高能光纖激光組束技術(shù)。由于雙包層高功率光纖激光器和激光組束技術(shù)的高速發(fā)展，高性價(jià)比的激光器應(yīng)用于激光武器的研究也取得了突破性進(jìn)展。光纖激光器組束技術(shù)可以滿足機(jī)載激光的各項(xiàng)條件。隨著光纖激光器的發(fā)展以及包層多模并行泵浦技術(shù)的采用，光纖激光器的輸出功率大幅度提高，從原有的毫瓦量級(jí)提高到瓦量級(jí)水平，并且已有千瓦輸出功率的成品問(wèn)世，發(fā)絲般粗細(xì)的光纖使得光纖激光器能獲得極高的光功率密度(可達(dá)560MW/cm2)，并且在同樣的輸出光功率下，高功率光纖激光器相對(duì)傳統(tǒng)激光器具有效率高、光束質(zhì)量好、工作壽命長(zhǎng)、發(fā)熱量小、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性強(qiáng)、易于保障等優(yōu)點(diǎn)，這使得高能光纖激光器完全有能力替代傳統(tǒng)的大功率激光器而用于激光武器。

2.精密跟蹤瞄準(zhǔn)技術(shù)

激光干擾設(shè)備用強(qiáng)激光束直接照射目標(biāo)使其致盲或損壞，這要求設(shè)備具有很高的跟蹤瞄準(zhǔn)精度。對(duì)于空對(duì)地導(dǎo)彈等運(yùn)動(dòng)較快的光電威脅目標(biāo)，強(qiáng)激光干擾設(shè)備的跟蹤瞄準(zhǔn)系統(tǒng)還應(yīng)具有較高的跟蹤角速度和跟蹤角加速度。強(qiáng)激光致盲干擾設(shè)備所要求的跟蹤瞄準(zhǔn)精度高達(dá)微弧度量級(jí)，需采用紅外跟蹤、電視跟蹤、激光角跟蹤等綜合措施實(shí)現(xiàn)精密跟蹤瞄準(zhǔn)。要進(jìn)行目標(biāo)跟蹤，首先需要發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，即完成對(duì)目標(biāo)的偵察/定位。目前對(duì)目標(biāo)的偵察/定位概括起來(lái)主要有兩種方法:一是利用小型微光雷達(dá)、無(wú)線電雷達(dá)等掃描搜索的主動(dòng)偵察技術(shù);另一是采用紅外、激光報(bào)警裝置等來(lái)探測(cè)的被動(dòng)偵察技術(shù)。目前，在反傳感器低能紅外激光武器所使用的偵察/定位技術(shù)中，以被動(dòng)偵察技術(shù)發(fā)展得最快。致盲型激光武器發(fā)射的激光能量一般都較低,因此，激光照射到目標(biāo)傳感器上以后，并不能立即產(chǎn)生致盲或破壞效應(yīng)。若要產(chǎn)生一定的致盲或破壞效應(yīng)，照射激光還必須持續(xù)輻照一段時(shí)間

(1秒至數(shù)秒)。據(jù)估算，要使激光光斑在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的某確定部位停留數(shù)秒，要求跟蹤瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的跟蹤角誤差不低于10μrad量級(jí)。這一要求比一般的大型光電跟蹤系統(tǒng)的跟蹤角誤差至少要高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。為實(shí)現(xiàn)這一跟蹤精度，目前已采用的跟蹤體制及關(guān)鍵技術(shù)主要有：

(1)采用高性能的光電跟蹤傳感器技術(shù)，如采用紅外焦平面陣列凝視成像跟蹤體制、電視跟蹤器及激光雷達(dá)等。

(2)采用復(fù)合軸跟蹤支架技術(shù)。該技術(shù)使跟蹤處理器對(duì)主軸和子軸分別控制，并使兩者的作用疊加，可獲得動(dòng)態(tài)范圍寬、響應(yīng)速度快且跟蹤精度高的系統(tǒng)。

(3)采用復(fù)合控制與共軸跟蹤技術(shù)。在閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中增加一個(gè)開環(huán)支路，或借助于計(jì)算機(jī)構(gòu)成前饋控制系統(tǒng)，可以構(gòu)成更加完善的復(fù)合控制共軸跟蹤系統(tǒng)。

3.質(zhì)量輕、抗輻射激光束控制發(fā)射技術(shù)

強(qiáng)激光發(fā)射天線是干擾設(shè)備中的關(guān)鍵部件，它起到將激光束聚焦到目標(biāo)上的作用。發(fā)射天線通常采用折反式結(jié)構(gòu)，反射鏡的孔徑越大，出射光束的發(fā)散角越小。但是，孔徑過(guò)大使制造工藝?yán)щy也不易控制。因此，制作反射鏡時(shí)還應(yīng)考慮質(zhì)量輕、耐強(qiáng)激光輻射等問(wèn)題。

4.激光大氣傳輸效應(yīng)研究及自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)

大氣對(duì)激光會(huì)產(chǎn)生吸收、散射和湍流效應(yīng)，湍流會(huì)使激光束發(fā)生擴(kuò)展、漂移、抖動(dòng)和閃爍，使激光束能量損耗，偏離目標(biāo)。對(duì)于強(qiáng)激光，大氣和激光的非線性作用會(huì)使其發(fā)生漂移、擴(kuò)展、畸變或彎曲。采用自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)研究大氣對(duì)強(qiáng)激光傳輸?shù)挠绊?，?duì)這種影響進(jìn)行部分處理和補(bǔ)償，可使大氣對(duì)激光傳輸?shù)挠绊憸p少到最低限度。自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)采用實(shí)時(shí)探測(cè)大氣參數(shù)和激光束波前變化的方法，來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整激光發(fā)射系統(tǒng)的光學(xué)特性，使激光束以最佳方式聚焦在干擾或打擊目標(biāo)上。

4.4激光欺騙干擾技術(shù)

激光欺騙干擾通過(guò)發(fā)射、轉(zhuǎn)發(fā)或反射激光輻射信號(hào)，形成具有欺騙功能的激光干擾信號(hào)，擾亂或欺騙敵方激光測(cè)距、觀瞄、跟蹤或制導(dǎo)系統(tǒng)，使其得出錯(cuò)誤的方位或距離信息，從而極大地降低了光電武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。

激光有源欺騙式干擾的價(jià)值體現(xiàn)在其相關(guān)性和低消耗性上。為實(shí)現(xiàn)有效的欺騙干擾，要求干擾信號(hào)必須與被干擾目標(biāo)的工作信號(hào)具有多重相關(guān)性，這些相關(guān)性包括：

(1)特征相關(guān)性。激光干擾信號(hào)與被干擾目標(biāo)的工作信號(hào)在特征上必須完全相同，這是實(shí)現(xiàn)欺騙干擾的最基本條件。信號(hào)特征包括激光信號(hào)的頻譜、體制(連續(xù)或脈沖)、脈寬、能量等級(jí)等激光特征參數(shù)。

(2)時(shí)間相關(guān)性。激光干擾信號(hào)與被干擾目標(biāo)的工作信號(hào)在時(shí)間上相關(guān)。這要求干擾信號(hào)與被干擾目標(biāo)的工作信號(hào)在時(shí)間上同步或包含與其同步的成分，這是實(shí)現(xiàn)欺騙干擾的一個(gè)必要條件。

(3)空間相關(guān)性。激光干擾信號(hào)與被干擾目標(biāo)的工作信號(hào)在空間上相關(guān)。干擾信號(hào)必須進(jìn)入被干擾目標(biāo)的信號(hào)接收視場(chǎng)，才能達(dá)到有效的干擾目的，這是實(shí)現(xiàn)欺騙干擾的另一個(gè)必要條件。

此外，激光欺騙式干擾以激光信號(hào)為誘餌，除消耗少量電能外，幾乎不消耗任何其他資源，干擾設(shè)備可長(zhǎng)期重復(fù)使用，因而具有低消耗性。4.4.1激光欺騙干擾的分類和組成

按照原理和作用效果的不同，激光欺騙干擾可分為角度欺騙干擾和距離欺騙干擾兩種類型。其中，角度欺騙干擾應(yīng)用較多，干擾激光制導(dǎo)武器時(shí)多采用有源方式；距離欺騙干擾目前主要用于干擾激光測(cè)距機(jī)。4.4.2角度欺騙干擾

對(duì)制導(dǎo)武器的干擾通常是角度欺騙干擾。干擾系統(tǒng)通常由激光告警、信息識(shí)別與控制、激光干擾機(jī)和漫反射假目標(biāo)等設(shè)備組成,如圖4.7所示。圖4.7激光欺騙干擾系統(tǒng)的組成框圖系統(tǒng)的工作過(guò)程是:激光告警設(shè)備對(duì)來(lái)襲的激光威脅信號(hào)進(jìn)行截獲，信息識(shí)別與控制設(shè)備對(duì)該信號(hào)進(jìn)行識(shí)別處理并形成與之相關(guān)的干擾信號(hào)，輸出至激光干擾機(jī)，發(fā)射出受調(diào)制的激光干擾信號(hào)，照射在漫反射假目標(biāo)上，即形成激光欺騙干擾信號(hào)，從而誘騙激光制導(dǎo)武器偏離方向。圖4.8為激光欺騙干擾過(guò)程示意圖。圖4.8激光欺騙干擾過(guò)程示意圖激光有源欺騙干擾可分為轉(zhuǎn)發(fā)式和編碼識(shí)別式兩種。

1.轉(zhuǎn)發(fā)式激光有源干擾

半主動(dòng)激光制導(dǎo)武器要想精確擊中目標(biāo)，激光指示器必須向目標(biāo)發(fā)出足夠強(qiáng)的激光編碼脈沖。該激光脈沖信號(hào)被設(shè)置在目標(biāo)上的激光有源干擾系統(tǒng)中的激光接收機(jī)接收到，經(jīng)實(shí)時(shí)放大后立即由己方激光干擾機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，讓波長(zhǎng)相同、編碼一致、光強(qiáng)一定的激光通過(guò)設(shè)置的漫反射假目標(biāo)射向?qū)б^，并被導(dǎo)引頭接收。此時(shí)導(dǎo)引頭收到兩個(gè)相同的編碼信號(hào)：一個(gè)是己方激光指示器發(fā)出的被目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào)，另一個(gè)是干擾激光經(jīng)過(guò)漫反射體反射過(guò)來(lái)的信號(hào)。兩個(gè)信號(hào)的特征除光強(qiáng)上有差異之外，其他參數(shù)一致。一般半主動(dòng)激光制導(dǎo)武器采用比例導(dǎo)引體制，因此它受干擾后的彈軸指向目標(biāo)和漫反射板之間的比例點(diǎn)，從而達(dá)到把激光半主動(dòng)制導(dǎo)武器引開的目的。轉(zhuǎn)發(fā)式干擾不僅要求干擾激光器的重頻高，而且要求出光延遲時(shí)間盡量短。

2.編碼識(shí)別式激光有源干擾

由于轉(zhuǎn)發(fā)式激光有源干擾存在著一定的延時(shí)(從接收敵方激光信號(hào)到發(fā)出激光干擾脈沖，有一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí))，因此這種干擾方式很容易被對(duì)抗掉，只要在導(dǎo)引頭上采取簡(jiǎn)單波門技術(shù)就可把轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的激光信號(hào)去掉。編碼識(shí)別式激光有源干擾克服了上述不足。它在敵方照射目標(biāo)的頭幾個(gè)脈沖中，經(jīng)計(jì)算機(jī)解算，把敵方激光指示器發(fā)出的激光編碼參數(shù)完全破譯出來(lái)，并按照已破譯的參數(shù)完全復(fù)制成干擾激光脈沖，讓該激光脈沖通過(guò)假目標(biāo)射向?qū)б^，使導(dǎo)引頭同時(shí)收到不同方向的兩個(gè)除輻值外其他參數(shù)都相同的激光信號(hào)。導(dǎo)彈仍按比例導(dǎo)引體制制導(dǎo)，使導(dǎo)彈偏離原彈道，達(dá)到干擾目的。這種干擾只要使兩個(gè)脈沖同時(shí)進(jìn)入導(dǎo)引頭波門，理論上導(dǎo)引頭就很難區(qū)分真?zhèn)巍?/p>

實(shí)際的激光有源欺騙式干擾系統(tǒng)常將轉(zhuǎn)發(fā)式干擾和編碼識(shí)別式干擾組合使用。典型的激光欺騙干擾系統(tǒng)有美國(guó)的AN/GLQ-13車載式激光對(duì)抗系統(tǒng)和英德聯(lián)合研制的GLDOS激光對(duì)抗系統(tǒng)。AN/GLQ-13系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)發(fā)式激光有源干擾模式，通過(guò)對(duì)激光威脅信號(hào)有關(guān)參數(shù)的識(shí)別與判斷，實(shí)施相應(yīng)對(duì)抗。GLDOS系統(tǒng)具有對(duì)來(lái)襲威脅目標(biāo)的方位分辨能力和威脅光譜的識(shí)別能力，可測(cè)定激光威脅信號(hào)的重復(fù)頻率和脈沖編碼，并可自動(dòng)實(shí)施干擾。4.4.3距離欺騙干擾

激光測(cè)距機(jī)是當(dāng)前裝備得最為廣泛的一種軍用激光裝置，