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空對空武器的使用

文: 陳文光先


熱導向(紅外線)飛彈簡單介紹



紅外線空對空飛彈是最早射後不理(Fire and Forget)的空對空飛彈,也是使用最廣泛的空對空飛彈。

這裡將簡單的介紹這一型飛彈的原理和特性。

紅外線導引的原理簡單的說就是去搜尋並鎖定目標發出的熱量,

並利用鎖定的熱源做為攻擊的導引依據。

任何機械的運作都會產生熱量,通常這些熱量都是向外界排出,

而這些熱量就會形成良好的紅外線來源。

以噴射機來說,發動機的排氣管是發出熱量最多的部位,

因此是紅外線導引飛彈最初設計時的搜索目標。



紅外線導引飛彈是利用飛彈鼻端的尋標器加以冷卻,偵測特定的紅外線波長區,

如此一來就能夠和背景所發出的紅外線訊號加以區隔而達到鎖定目標的要求。

而當飛機將飛彈發射之後如果尋標頭持續抓住目標發散出來的熱源,

飛彈就不需要依靠其他的訊號來協助追蹤攻擊,

因此紅外線導引飛彈是最早的射後不理的飛彈系統。



早期的紅外線飛彈需要在目標的尾部相當狹小的範圍內才能鎖定,

而且相當容易受到其他熱源,像是陽光,水面反射等的干擾而無法持續鎖定目標。

改進之後的尋標器較為敏銳,不但可以濾除背景的熱源,

也同時減低飛彈搜索熱源時的角度限制,

使得發射的飛機可以在距離目標尾部較大的偏離角度下順利鎖定,使用上更為方便。

更新的改良除了增加飛彈尋標頭對背景熱源產生的干擾作更有效的濾除之外,

更加敏銳的尋標器可以利用飛機高速飛行時表面因為空氣摩擦產生的熱源做為鎖定的依據,

這也就是全向位飛彈之所以能夠不需要「見到」發動機排氣管一樣有機會鎖定目標。

這是目前新一代紅外線空對空飛彈的基本要求。



紅外線飛彈的特性也同時是他的弱點之一就是需要追蹤熱源,

如果能夠製造一個強而有力並且不會被當作背景熱源濾掉的誘餌,

那使用這個誘餌的飛機就有可能躲過攻擊而保這一條小命,

這就是「熱焰彈」(Flare)的基本原理。

常看到影片或照片中自飛機後方放出的光亮物體就是熱焰彈。

既然熱焰彈可以迷惑尋標頭,那飛彈的設計者就要想辦法將這一個誘餌的影響降至最低,

這就是新一代紅外線導引空對空飛彈所需要具備的另一個特點。



當飛行員要使用紅外線飛彈時,首先要啟動尋標頭的冷卻系統開始降低尋標頭的溫度,

這需要一點時間達到工作溫度,而這一段時間飛彈不能發射,

然而如果提早開始冷卻尋標頭,又很可能在飛彈尚未鎖定目標發射前就將冷卻用的氣體消耗光。

為了減低飛彈冷卻的等待時間就必須有更有效的冷卻方式,

並且加大冷卻氣體容量以增加飛彈所能使用的有效時間。

 

在飛彈達到工作溫度時,飛行員可以自耳機中聽到來自尋標頭的鎖定音調,

如果音調愈急促,表示尋標頭正在接近一個可以鎖定的熱源,

等到音調達到一個穩定的高音時,飛行員就知道飛彈已經鎖定一個目標同時能夠發射。

這裡出現一個問題是飛行員如何知道這一枚飛彈鎖定的目標是哪一個?

此外,如果需要依靠飛行員以目視的方式去調整機頭使目標進入尋標頭的搜尋範圍時,

那在視線以外或是有雲層遮蔽時

飛行員將被迫在較近的距離內使用飛彈而可能導致飛彈在有效最短距離內錯過目標。

於是將雷達和紅外線飛彈連接在一起,

利用雷達的訊號去導引循標頭鎖定目標成為一種延伸紅外線飛彈有效鎖定距離的有效方式。

飛行員可以利用機上的雷達所得到的目標資料傳遞給尋標頭,

於是尋標頭可以轉向至適當的方位來搜索熱源,

飛行員也得以互相比對以確定飛彈的確鎖定自己想要攻擊的目標。

這已經是當前各型紅外線導引飛彈必備的功能之一了。



只要飛機在大氣中飛行,就免不掉產生熱量,

因此在未來的空戰中紅外線導引的飛彈仍會佔有一席重要的地位,

不會因為新科技的開發而輕易的消失。

 

未來的發展中
有兩項算是最重要的方向分別是:

1.使用紅外線影像陣列尋標頭,

使得飛彈鎖定的不再只是一個熱源,而是目標的發熱特型產生的影像。

單純的熱焰彈將會因為影像特性不同而無法欺騙飛彈的尋標頭。

甚至尋標頭可以在發射前設定鎖定目標的某一部份來增強殺傷效果。

2.高瞄準線追蹤能力。

這是指飛彈尋標頭有相較於目前這一代飛彈更大的搜索角度,

可以達到左右各90度或是大於90度,

使得飛彈能夠鎖定的範圍不在侷限於前方的有限角度內,連側向的目標都可以鎖定,

如此一來飛機不需要大幅度扭轉機頭也可以讓目標進入飛彈的尋標頭的搜索角度內。

配合其他技術的發展和改進,紅外線飛彈的威力和效能將會進入一個全新的領域。



Note:

本文章為陳文光先生特別為本站加以撰寫

再次特別再次感謝陳先生的鼎力相助

Nomad 僅做校正, 及排版

 

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