巡航导弹的预警和探测

在海湾战争、波黑战争、科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中，美军均使用了大量的巡航导弹，并取得了很好的作战效果。巡航导弹已迅速成为当今各国的战略威慑武器发展重点。

随着巡航导弹在战争中的频繁使用，巡航导弹的防御问题日显突出。如果仅仅靠普通雷达探测目标和引导武器射击的防空系统来防御巡航导弹，将处于极端被动和难以招架的境地。因此，必须加强研究巡航导弹预警、探测技术以及反巡航导弹技术战术措施。

利用红外成像技术探测巡航导弹

对巡航导弹的探测是识别和实现稳定跟踪目标、完成对目标拦截的前提和首要条件。雷达探测是主动探测方式，容易受到反辐射导弹的攻击，而利用红外大视场成像目标探测技术对巡航导弹进行预警探测指示，可以增加对目标的发现概率。如果采用红外成像技术，在拦截导弹截获目标并锁定跟踪后，就可控制拦截导弹飞行，不再需要地面制导站发出任何制导控制信息。

1、巡航导弹的红外辐射

巡航导弹的红外辐射一般由四部分组成：

(1)发动机的红外辐射

以F107－WR－130/400涡扇发动机为例，其涡轮进口温度为2033摄氏度以上，喷管排气温度为315摄氏度以上；固体火箭发动机的燃烧工作时间为11～13秒，燃烧温度为3200摄氏度左右；涡喷发动机采用环行离心泵甩油式燃烧室，燃气排气温度为800摄氏度左右。目前世界上比较先进的巡航导弹，其红外辐射信号即使有明显减少，还是有一定的排气温度。发动机外罩和尾喷管由于长时间受到热气流和处于加热状态，其金属部分在高温下氧化后形成金属氧化膜，辐射率高于金属本身，红外辐射要高于其它部分。

(2)发动机喷焰的红外辐射

巡航导弹的速度越高，发动机喷焰的“火球”就越大，温度也就越高，红外辐射自然也越强。在海平面上射程在1000公里左右的导弹，其喷焰的长度一般在200米以上。

(3)发动机羽烟的红外辐射

巡航导弹羽烟也是一种红外辐射，其主要成分是二氧化碳和微小固体碳微粒，辐射波段一般在3～5微米到8～14微米。

(4)导弹蒙皮的红外辐射

由于探测巡航导弹及其它飞行器蒙皮红外辐射技术的发展，巡航导弹已成为一个全方位预警探测的红外辐射源。随着巡航导弹速度的增加，其温度呈指数上升趋势，红外辐射能量急剧增加。在1000米以上的高空，巡航导弹以25马赫的速度飞行10秒后，其蒙皮温度可达700开。

2、利用红外成像技术探测巡航导弹

(1)利用红外大视场成像目标探测技术探测、搜索巡航导弹具有以下优点：

利用整个景物的相关性进行巡航导弹的目标提取；

借助人在回路中进行目标识别；

最大限度地利用巡航导弹的几何特性和运动特性进行目标识别；

利用前后帧相关可以降低地物背景环境的影响，实现对超低空飞行的巡航导弹的探测。巡航导弹在超低空飞行时，能够利用地形地物作隐蔽，用雷达探测容易受到巡航导弹释放的电磁波干扰、地物背景杂波干扰以及反辐射导弹的攻击；而利用红外大视场成像目标探测技术探测低空目标时，红外成像制导和雷达成像制导构成一个双模复合制导体制，增强了抗电子/光电干扰性能，能够充分利用多模信息进行数据融合，提高对目标的识别能力。

良好的隐蔽性。

(2)巡航导弹无源红外探测系统

无源红外探测系统对目标的依赖性小。巡航导弹发动机燃烧室热金属空腔和尾喷口温度一般高达1000摄氏度以上，排出的热气柱在几十米的长度内，温度保持在几十至几百摄氏度，即使发动机停车，导弹蒙皮辐射的红外线也可在足够远的距离上被探测到。目前世界上在研的无源红外探测系统主要有：

——天基红外系统(SBIRS)。它装备的短波、中波和长波红外探测器能从外层空间探测到1600公里处的人体热辐射，对在主动段飞行的洲际弹道导弹的探测距离已达300公里，对中型轰炸机的探测距离也达70～100公里。

——机载红外探测系统。E－3预警机上装备的红外传感器可用于对巡航导弹的早期探测和预警。目前国外已有79种机载前视红外探测系统(FLIR)。美国已经开发了一种基于硅或镓的砷化物制造出来的悬梁结构红外探测器，能探测出低至10－6数量级的温度，也就是说能测出比周围环境温度高出万分之一度的物体。这样灵敏的红外探测器一旦装备，任何巡航导弹都将无处藏身。

——舰载红外探测系统。美国海军研制了一种舰载红外预警系统(LRST)，采用640×480的锑化铟芯片，探测波段为3～5微米，扫描速度60转/分，扫描视场360度×(2～2．5)度。它通过目标红外辐射信号的梯度变化，探测刚飞出海面的巡航导弹，并将其航迹、方位和俯仰角等信息传递给“宙斯盾”导弹驱逐舰上的舰载反导弹系统，而且在连续搜索新目标的同时，仍能继续跟踪已捕获的目标。

建立综合一体化的巡航导弹预警探测系统

巡航导弹可在飞机、舰艇和车辆等多种平台上发射，而且发射区域多在防区之外，具有极强的隐蔽性和突然性。因此，在未来战争中，对巡航导弹的预警和探测是拦截巡航导弹的核心和关键环节。增加对巡航导弹的探测距离，提高发现概率，实现远距离预警，必须要诸军兵种协同作战，对重要目标进行局部防空，建立空中、海上和陆地相结合，红外成像探测技术与传统探测手段相结合的综合一体化巡航导弹预警探测体系和陆海空联合监视探测系统，测量导弹飞行数据，进行任务规划，为作战拦截系统提供必要的技术数据，

1、从空中探测巡航导弹

通过导弹预警卫星、预警机、直升机、无人驾驶侦察机以及浮空雷达系统，从空中探测巡航导弹。

预警卫星装有红外探测器、跟踪传感器、核爆炸辐射探测器、可见光电视摄像机等装置，具有轨道机动能力，可根据需要机动到某一战区上空的轨道上监视巡航导弹。如美国的天基红外系统高轨道卫星装备了短波和中波红外探测器，能穿透大气层探测巡航导弹的发射。每颗卫星装有宽视场短波红外传感器和窄视场多光谱中波、中长波、长波红外及可见光跟踪传感器。传感器按先地平线以下、后地平线以上的顺序进行扫描来探测巡航导弹。

预警机在远距离探测巡航导弹、跟踪并且实时处理导弹飞行数据方面能发挥重要作用。预警机的低空性能好，监视空域大，能发现400多公里外的目标，提供15～20分钟的预警时间，低空覆盖面积可达几十万平方公里。通常在战区后240～320公里的高空执行任务，能得到足够的测距和测向数据，并可高度机动，随时派往其它地区。因此只需建立一个机队，不必为覆盖整个国家的空域而到处组网布站。

如果在预警机上安装卫星通信设备和最新的GPS终端，扩大与作战指挥控制通信中心联系的超短波通信频段，改进机载雷达，将大大改进预警机对隐身巡航导弹空中坐标的计算精度，缩短对巡航导弹的识别时间，提高与陆海空联合监视探测系统的协同作战能力和对主动雷达制导的拦截导弹的制导精度。

用直升机探测巡航导弹通常使用专用预警直升机，若没有预警直升机时，也可用侦察直升机或其它机型。预警直升机的飞行高度能最大限度地发挥先进机载设备的性能，使其具有超低空性能，而且能有效抑制地形地物背景杂波。预警直升机机载探测设备的最大探测距离与其巡逻线路、派出距离、最大空中拦截距离以及战区防空区域的扇面角有关。

浮空雷达就是以系留侦察气球和预警飞艇为载体，将雷达(天线、发射机、接收机)和其它传感器升至几百米的高空，而其控制系统、视频终端和操纵人员锚泊在地面，通过系留绳索中的绝缘电缆与空中侦察气球平台连接。气球球面为非金属材料，充有氦气等惰性气体，体积1万立方米左右，高度可以调整。气球涂有伪装色，夜间一般很难被探测，自身安全性好，而且移动方便。

浮空雷达与地面雷达不同，它能够进行超地平线探测，测量目标的坐标，并且对目标进行跟踪，制导地面和海上发射的导弹拦截巡航导弹。浮空雷达在遭到攻击时，可利用预置降落伞使空中设备软着陆。最近几年美国开始使用浮空雷达，目前已经在南部边境部署了11部浮空雷达，在波多黎哥到加利福尼亚州沿线部署了多种型号的浮空雷达，对边境地区进行侦察监视。伊朗、沙特、韩国等也在本国的防空系统中装备了浮空雷达。

此外，防空部队还可以和民航系统合作，在民航空中管制系统中安装能够处理上千个空中目标的数据处理和显示系统，并且和陆海空联合监视探测系统联网，进行实时数据传递和信息交换。

2、从海上探测巡航导弹

可部署舰载预警机对水面、沿海地区和陆地复杂地形区域上空的巡航导弹进行探测、跟踪，通过预警机上的指挥控制通信和数据处理系统，对不同角度监视和探测到的巡航导弹的雷达数据进行综合分析，为协同陆军和空军的作战提供海上情况，同时向舰载反巡航导弹武器系统提供目标指示和拦截导弹制导。

在海上不同地理位置坐标上设置的定向和不定向的被动声纳探测器，可组成海上及舰队防空低空探测网。由于巡航导弹涡扇发动机的噪声显著有别于其它噪声，因此可以通过次声到超声频率范围声源的监听和定向来探测巡航导弹。

3、从陆地探测巡航导弹

可在战区设置地面预警雷达网，要求能够在复杂地形背景干扰和恶劣气候条件下，使雷达在方位和距离上对目标有高的分辨率。超视距雷达可以覆盖和监视数千公里以外的大片区域，搜索来袭巡航导弹的可能空域。超带宽、跨频段的脉间跳频雷达可以提供良好的多普勒分辨率检测条件，大大改善对低空目标的发现能力。以无源技术为基础、具有良好装备隐蔽性和电磁隐蔽性的分布式或多基式雷达，可以利用数据融合技术，完成对超低空飞行巡航导弹的跟踪，并且为地面指挥控制通信中心和拦截系统争取较长的作战准备时间。可建立一体化的空中预警监视探测系统，把不同部门、不同用途的雷达联合成一体(包括民用系统的雷达)，组成一个高效的雷达网，以监视和探测所有高度上的巡航导弹。

可以在巡航导弹飞临的主要空域布设电磁传感器，进行电磁侦察，在预测巡航导弹主攻航线附近，设置数字式地面侦察哨，并尽可能占领制高点，减少遮蔽角。

为了探测巡航导弹，美国研制了一种后向散射超视距雷达，其探测距离为1000～4000公里，方向搜索空域不受限制，工作频率在L波段，多普勒分辨率为01赫。后向散射超视距雷达可探测低空和超低空飞行的巡航导弹和飞机。该雷达在定型试验时，进行了20多次飞行试验，模拟巡航导弹的AQM－34M无人机在北大西洋上150米的低空飞行了2779公里作为试验目标。试验结果表明，雷达发射的高频信号可探测到3355公里远的目标。目前美国和俄罗斯都部署了这种雷达。

俄罗斯的“屏障”雷达是目前世界上唯一一种前向散射雷达，用于探测、跟踪和识别低空和海面上飞行的巡航导弹和直升机等目标。美国洛克希德·马丁公司开发的“寂静哨兵”无源探测雷达被誉为是空中监视领域的一场革命。该雷达不发射电磁波，依靠目标反射电视发射塔和调频广播电台工作频率在50～800兆赫的连续波能量，实现对空中监视目标的探测、跟踪和识别。这种载频包络信号能够提供测量直接信号和反射信号的时间差的识别特征，通过空中运动目标的多普勒分辨率来计算速度矢量，并在屏幕上显示出来。该雷达采用被动相干定位的实时信号处理技术，具有90～360度扫描的相控阵雷达，天线阵为2．44米×7．62米，对雷达散射面积小于0．1平方米的目标的跟踪距离为220公里。

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