激光制导和激光制导无源干扰技术（上）

激光制导武器第一节激光制导技术及波长选择一、激光制导种类和原理激光制导的核心思想是 “照亮”目标让武器去寻找这个“光斑”。主要分为两大类半主动制导 和 主动/驾束制导其中绝大部分现役激光制导武器都采用半主动制导。1. 半主动激光制导这是最常见、最成熟的激光制导方式。1结构组成整个过程需要三个角色协同完成① 目标指示器通常由地面前进观察员、无人机或攻击机携带。它的任务是向目标发射一束经过特定编码以固定频率脉冲的激光束持续“照亮”目标② 导引头安装在导弹或炸弹的头部。内部装有激光探测器通常是四象限探测器和解码电路③ 弹体炸弹或导弹本身。2 工作流程包括① 照射目标指示器对准目标发射编码激光束。激光束照射到目标后会向各个方向散射形成漫反射形成一个“激光光斑”② 搜索与捕获制导武器被投掷或发射后其导引头开始搜索来自目标的反射激光信号③ 解码与锁定导引头捕获到反射的激光信号后会进行解码。只有当接收到的激光脉冲编码与它预先设定的编码一致时它才会确认“这就是我要找的目标”从而锁定这个信号源④追踪与修正导引头内部的四象限探测器通过比较四个象限接收到的激光信号强度差来判断光斑中心相对于弹体轴线的方向例如如果光斑在右上方则右上象限的信号最强。⑤命中弹体上的控制系统根据导引头提供的偏差信号不断调整舵面修正飞行轨迹确保弹体始终飞向光斑中心直至命中。3关键特点武器本身是“发射后不管”的因为能自动寻的。但目标指示器必须持续照射目标直到武器命中。这期间指示器平台如士兵或飞机不能移动。存在一定风险。2. 驾束制导这种方式比较少见主要用于一些短程反坦克导弹。原理发射平台向目标发射一道集中的、不断扩大的锥形激光束像一个“光筒”并将导弹发射到这个激光束中。过程导弹尾部有一个激光接收器。它会感知自己是否位于激光束的中心轴上。一旦偏离接收器就能检测到偏差并生成指令控制导弹飞回光束中心。比喻就像让导弹在一条“光隧道”里飞行它只需要保证自己不碰到“隧道壁”就能命中目标。特点整个过程中发射平台必须持续用激光束罩住目标直到导弹命中。激光器原理图二、激光波长的选择激光制导武器使用的激光波长不是随意的而是基于一系列物理、技术和战术考量。最常见的波长位于近红外波段。一主要波长1.064 μm这是最经典、最常用的波长由钕钇铝石榴石激光器产生。1.57 μm这是“人眼安全” 波长日益成为现代系统的标准。10.6 μm由二氧化碳激光器产生主要用于驾束制导如瑞典的比尔反坦克导弹。二波长选择的深层原因选择波长是一个复杂的权衡过程主要基于以下几个因素1. 大气传输窗口这是最重要的因素。激光在大气中传输时会被空气中的水蒸气、二氧化碳、氧气等分子吸收也会被尘埃、烟雾散射。只有在某些特定波段激光的衰减较小传输距离才远。这些波段被称为 “大气窗口”。1.064 μm 和 1.57 μm 都位于近红外的大气窗口内传输性能优良适合远程指示目标。2. 探测器灵敏度与成本硅基光电探测器对 0.4 ~ 1.1 μm 的光最敏感且技术成熟、成本低廉。1.064 μm 正好处于硅探测器响应范围的边缘可以制造出灵敏度高、成本低的导引头。1.57 μm 需要更昂贵的铟镓砷探测器但随着技术进步其成本已在可接受范围内。3. 人眼安全这是一个至关重要的因素直接关系到训练和使用的安全性。1.064 μm非常危险。这个波长的激光能够穿透人眼的晶状体并聚焦在视网膜上能量高度集中极易造成永久性视网膜损伤。在训练或近距离使用时风险极高。1.57 μm人眼安全。这个波长的激光会被人眼中的水分前房液和玻璃体强烈吸收无法有效聚焦到视网膜上大大降低了致盲风险。这使得部队可以在更真实的条件下进行训练也减少了战场上误伤己方人眼的风险。4. 隐蔽性与抗干扰能力1.064 μm作为最经典的波长其特性已被充分研究因此也是最容易被敌方激光预警设备和对抗系统探测和干扰的波长。1.57 μm相对较新在大气中的传输特性与1.064μm略有不同例如对雾的穿透性稍好。同时由于它远离传统波长对旧式激光预警系统有一定的隐蔽性。10.6 μm位于远红外完全不同于近红外系统需要使用不同的探测和对抗技术具有一定的独特性。5. 总结对比激光制选用的激光器和波长*OPO/OPA学参量振荡器/放大器通常用1.064μm激光泵浦来产生1.57μm激光。三、结论激光制导武器普遍使用近红外波段特别是1.064μm和1.57μm是因为它们在大气传输、探测器技术和战术需求之间取得了最佳平衡。而技术发展正明显地从高性能但危险的1.064μm向性能相当但更安全的1.57μm 迁移。激光半主动寻的制导系统示意图第二节用于激光制导干扰的烟剂及其作用原理一、激光制导与观瞄的无源干扰(一核心概念激光制导通过向目标发射编码的激光束弹头导弹、炸弹上的激光导引头会探测到从目标反射回来的激光“斑点”并追踪这个斑点直至命中目标。激光观瞄使用激光测距机、目标指示器等设备对目标进行测距、照射或标记为己方火力提供精确数据。无源干扰也称为“被动干扰”。它本身不发射任何能量如电磁波、激光而是通过释放、布撒或使用某些材料来改变、削弱或阻断敌方传感器包括激光导引头、电视、红外摄像机等的信号。其核心是 “遮蔽” 和 “欺骗”。二无源干扰的主要方式针对激光制导和观瞄无源干扰主要有以下几种形式1. 烟幕干扰原理是在敌方传感器激光测距机、目标指示器、导引头和目标之间快速形成一道浓密的烟雾墙。烟幕中的气溶胶颗粒会对激光束产生强烈的散射和吸收作用极大地衰减激光能量。这导致无法测距反射回测距机的激光太弱导致测距失败。无法照射照射到目标上的激光能量不足导引头无法捕获和锁定反射的激光信号。制导失效即使导引头锁定了目标在飞行末段一旦进入烟幕区也会立即丢失目标导致脱靶。同时对观瞄遮蔽可见光使敌方光学/电视观测设备失效。2. 气溶胶干扰可以看作是烟幕的一种但更侧重于针对特定波段如红外、激光进行优化。不仅能遮蔽可见光还能有效遮蔽红外辐射和激光波段。3. 设置假目标/诱饵原理布设能够强烈反射激光的物体其反射特性与真实目标相似。作用当敌方激光照射器扫描区域时假目标会产生一个比真实目标更亮的激光反射信号可能误导激光导引头飞向假目标。这属于一种“欺骗式”干扰。4. 使用低发射率/漫反射材料原理在重要目标表面涂覆或覆盖对激光反射率极低、或能产生漫反射的特殊材料。作用极大削弱目标反射的激光信号强度使激光导引头在远距离上难以发现和锁定目标。能量衰减前的滤光器件技术要求未完待续