就运输机而言,最危险的红外制导威胁是地面发射的防空导弹,尤其是肩射防空导弹,因此红外反制被列为运输机防护的第一要务。

英国空军C-130机身两侧安装的AN/ALQ-157红外干扰器

被动式反制

  面对敌方威胁,自我防护系统的首要需求就是探测到导弹发射的尾焰后立即警告机组。导弹发射警告器的典型工作波长为3到5微米,为了提供360度的防护通常采扫描模式或星形排列模式。扫描模式是以数量有限的换能器(transducer)和一组反射面循序扫描特定的空域;星形排列模式则是用许多换能器直接监视所需的防护范围。

  导弹发射警告器的关键技术就是虚警率,也就是说在仪器灵敏度和错误率之间如何取舍。这是因为导弹发射警告器的工作负荷远比红外制导导弹引导头重,引导头只需从单纯的背景中分辨出目标,导弹发射警告器则须由地面混乱的背景,如火焰或高热物体中分辨出导弹发射的尾焰。要降低虚警率、提升可靠度,目前还没有彻底的解决手段,只能通过强化信号处理、改变传感器的放置位置、以及在系统内存内存放所有已知导弹红外信号特征来改善。

  更好的解决方法是使用工作于紫外线(Ultra-Violet)波段的传感器,这种探测器的优点是不需冷却且噪声来源少。自然界会发出紫外线的物体少之又少,因此若发现有紫外光,不是导弹尾焰就是其它人造来源,如电焊火焰,所以处理紫外线信号的过程较简易,也能迅速正确地找到威胁位置。而红外探测器得有个冷却器,还要依赖大量运算去除众多噪声,所以系统笨重且反应速度慢。

美国海军陆战队C-130J挡风玻璃下方的AAR-47(V)2导弹逼近警告器

  但红外线探测器也不是一无是处,探测来袭导弹的到达角(angle-of-arrival)就相当精确,在大多数天候情况下的性能表现也都让人满意。紫外线容易受大气干扰,尤其在工业污染区域,空气中满溢的臭氧会吸收紫外线辐射,并且探测导弹的到达角不够精确。机型庞大、踪迹显著的运输机即使安装了激光干扰器,也必须在相当距离外对来袭导弹进行干扰,在污染空气中若使用紫外线探测器,所测得的导弹距离就会有失准确。

  导弹发射警告器常与导弹逼近警告器相结合形成主动式雷达系统,跟踪逼近中的导弹,由于任何雷达系统都会以适当的技术,如高脉冲重复频率(High Pulse Repetition Frequency)来抑制噪声,因此虚警率就比较不需费心。导弹逼近警告器所提供的信息能补充导弹发射警告器的警示功能,确定飞机的确遭受导弹攻击;导弹逼近警告器探测到的导弹航向、速度、距离…等数据经由计算机计算分析后,就能建议适当的闪避动作,或是在最适当的时间抛投箔条弹及热焰弹。导弹逼近警告器为主动式系统,持续向外发射电磁波,在某些情况下可能会泄漏我机行踪,因此目前已在开发被动式系统。

  现在的红外制导导弹已能分辨各种热焰弹和飞机尾焰的频谱踪迹,有些甚至还具备辨识目标运动的能力,能分辨热焰弹和飞机的飞行轨迹。美国因此开发了特殊材料诱饵(Special Materials Decoys),以往的镁材热焰弹会产生大量、持续好几秒的红外线辐射,还伴随肉眼轻易可见的火光及浓烟;而特殊材料诱饵内部是许多的薄金属箔片,在空中大约2秒钟就会烧尽,所发出的红外线辐射与载机的较接近,引诱导弹的能力较强。

主动式反制

  除了上述被动式反制外,运输机也能采取主动式反制来对付红外制导导弹,在来袭导弹的控制系统内产生大量噪声或以错误的信息迷惑它。

  噪声反制系统也称饱和干扰器(Saturation Jammer),是一种工作于红外线波段的发射器,所发射的能量会使导弹的引导头饱和甚至损坏。这种干扰器需要很大的能量,还得有很精确的瞄准,才能在短时间内把足够的能量投射到体型小、快速飞行、动作灵活的导弹,技术上极富挑战性。

LAIRCM系统的跟踪传感器及紫外线导弹警告系统

  美国空军各型运输机现正安装中的大型飞机红外反制(Large Aircraft Infra-red Countermeasure,LAIRCM)系统,是目前唯一可反制各种红外制导导弹的机载系统,包含诺格(Northrop Grumman)AN/AAR-54(V)紫外线导弹警告系统(Missile Warning System)传感器,探测导弹尾焰发出的紫外光以提出警告,每具传感器的防护范围为120度,能清楚辨识导弹或噪声;机身上安装微调跟踪传感器(fine-track sensor)及复仇者(Nemesis)激光发射器转塔。当导弹发射时,导弹警告系统将探测的信号传送给系统计算机,若分析判定是敌方导弹,微调跟踪传感器会持续偏转,让传感器牢牢锁定来袭的导弹,再由激光发射器射出一经调变的高能量激光束,干扰或破坏导弹的制导装置。

美国空运司令部C-130运输机机尾,安装着LAIRCM激光发射器转塔

  迷惑式反制系统则不会伤害导弹的引导头,而是让它搞不清楚真正目标的所在。系统的设计方式有两种:第一种称为“热块”(hotbrick),把一块铝材加热到高温,散发的红外线辐射经一由微电脑控制的机械活门,在交互开关下调变出最适合的波长以吸引特定的导弹。实质上此系统的行为很类似一强大的红外线光源,遮盖了飞机发动机的红外线辐射,当导弹探测到此强大的红外线光源时,会误以为偏离目标而改变飞行方向,结果是越来越偏离真正的目标。

ALQ-144“热块”红外干扰机

  “热块”的设计必须注意一些关键性需求:

  系统必须提供360度的遮蔽,或至少防护导弹可能来袭的方向。

  红外线辐射必须强过飞机的红外线,但又不能大到可分辨出是反制设施而被导弹弃之不顾。

  机械式活门对红外线辐射的调变,必须吻合被反制的导弹引导头。

  最后一项需求点出了“热块”系统的局限性。此系统的制造不难,但缺乏工作弹性,跟不上导弹引导头的科技变化。其工作频率与飞机的外形及活门速度都有关,若要改变工作频率,就必须重新设计制造新件。

俄罗斯开发的机尾火焰型诱饵

  新设计是以电弧灯当做红外线光源,并以特定的频率将电弧灯开与关,调变出吸引导弹的特定波长。开关的频率很容易改变,因此极富工作弹性,能赶上导弹引导头的科技脚步,缺点是由于快速且持续不停地开与关,电弧灯的寿命只有几百小时而已。