為應對“高端威脅”，美軍決定讓“猛禽”重裝IRST_風聞
钢铁沧澜-2022-05-09 11:32
作者：蘭順正
前段時間有報道稱，美國空軍啓動了在F-22“猛禽”戰鬥機上集成紅外搜索與跟蹤系統（IRST）的計劃。其實在美國空軍最初的“先進戰術戰鬥機”（ATF）計劃下，F-22原本是裝備有這一系統的，但由於成本控制需要這一系統終被取消。現在，隨着美國國策迴歸“大國競爭”，美軍將注意力轉移到應對中俄“高端威脅”，因此美國空軍也決定將該系統重新集成到F-22戰鬥機上。那麼，紅外搜索與跟蹤系統（IRST）究竟是什麼？又有哪些獨到之處呢？
只看不説，專盯紅外的IRST
眾所周知，現代戰機大都以機載火控雷達作為主要探測手段，但是作為一種主動發射電磁波的探測設備，機載雷達可謂是一把“雙刃劍”，在感知敵方態勢的同時，也容易暴露自己的行蹤，讓戰機本身成為敵人的目標。而五代戰機普遍以高隱身性作為標配之一，對於空戰雙方提出了更為苛刻的要求，既要看見對方，又不能被對方發現，因此就有必要在機載雷達之外為戰機配備其他探測手段作為補充。
自然界中一切温度高於絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量，而戰機在高速飛行時與空氣摩擦以及其尾噴口處更會發出強烈的紅外輻射，這使得其紅外特徵更加明顯，相當於一個“大燈泡”。而紅外搜索跟蹤系統 ( infrared search and track system，IRST)是一種採用被動方式工作的像探測設備，專門通過目標的紅外輻射來確定目標的方位，期間不發出任何信號。由於IRST “只看不説”，因此最大的特點是隱蔽性好，不受電磁干擾的影響，該系統的數據可以與雷達、激光測距儀的數據進行融合，以更為連續、準確的探測目標，為實施導彈攻擊創造條件。另外IRST還具有：角分辨率比雷達高，體積、重量比雷達小；提供符合人類視覺習慣的目標及背景圖像，可完成識別目標及選擇攻擊目標；可晝夜工作，提高了飛機夜戰時對目標的探測能力；可在多視場角和各種背景條件下自動搜索跟蹤多個目標等優點。
目前紅外搜索跟蹤系統主要工作在兩個波段，分別是3~5微米的中波紅外和8~14微米的長波紅外。中波紅外探測系統主要針對的是温度較高的目標，例如發動機尾噴口等，而長波紅外探測可以探測到飛機外掛物、機體、蒙皮以及尾流的熱量。
從發展趨勢來看，未來中波紅外探測系統的作用將逐步降低。因為現在的先進戰鬥機除進行雷達隱身處理外，也都有一定紅外隱身措施，而降低發動機的紅外輻射更是重中之重。例如，美軍F-35“閃電II”戰鬥機的F135發動機尾噴管由兩層收斂-擴散魚鱗片組成，末端都為鋸齒外形，這個鋸齒形尖端除了能將後方入射雷達波偏轉向兩側非關鍵方向以降低RCS之外，還能產生渦流，加速灼熱噴流與外界冷空氣之間的摻混，降低排氣温度。而俄羅斯蘇-57戰鬥機也正在試飛“產品30”發動機，這種發動機除了在推力、可靠性、服役壽命等方面大幅增強外，尾噴管隱身性能也將大幅改觀。據悉與F135的尾噴管一樣，“產品30”尾噴管魚鱗片採用鋸齒設計，利於雷達和紅外隱身，同時俄方在尾噴管根部開了一圈覆蓋有細金屬屏蔽網的引射進氣口，直接通過引射作用將冷空氣導入兩層魚鱗片之間來降低噴管温度。
與之相比，先進戰機在進行超音速巡航的時候外表蒙皮温度較高，發動機尾流也很難隱藏，因此能夠探測這類熱信號的長波紅外搜索跟蹤系統必將更有用武之地。
大國常備，瞄準高端對手的IRST
世界上第一種安裝現代化紅外搜索與跟蹤系統的戰鬥機一般公認是前蘇聯的米格-29，同時期的蘇-27戰鬥機上也裝備了的名為“光電指向站”（Optical Electronic Pointing Stations）的IRST系統，該系統採用了64元線列銻化銦器件，其對高空目標的迎頭探測距離約為50千米，低空約為15千米，目標圖像可以在座艙內的ILS－31平顯或者SEI－31垂直情況顯示器中顯示;OEPS將紅外方位儀、激光測距儀、頭盔瞄準器綜合在一起形成一個完成的系統，其中紅外和激光共用一個光學通道，這樣保證了激光測距儀可以精確的照射目標，同時又降低了系統的體積和重量。OEPS的掃描範圍為:方位60°～－60°，高低60°～ －15°，跟蹤速度為25°/S，系統質量為175千克。
在歐洲，由意大利賽萊克斯伽利略公司、法國泰雷茲公司（Selex Galileo）、西班牙技術組合公司聯合研製的“海盜”IRST系統也於2007年開始裝備“颱風”（Typhoon）戰機。
而美國在IRST的研發領域也毫不落後，其F-14D“雄貓”（Tomcat）裝備的AN/AAS-42紅外搜索與跟蹤系統是早期典型的IRST系統，該系統工作在長波紅外波段，晴朗時能在185千米距離上探測機身摩擦產生的紅外信號；系統可以從各種方向探測目標，而不必處在能看到加力燃燒室尾煙的位置。
現在，美軍“超級大黃蜂”(Super Hornet)戰機安裝的紅外搜索跟蹤系統，可以在各飛行階段以被動方式探測多種目標，無需擔心電子探測及無線電頻率的反制。而在F-35戰機上，也安裝了被稱為光電指示系統(EOTS)的紅外搜索跟蹤系統。
該系統重量不到90公斤，可進行主、被動式測距，還能提供對地攻擊所需的極精確地理座標，賦予F-35全天候敵方警示系統無法察覺的被動式探測能力。同時F-35還安裝了機載光電分佈式孔徑系統(EODAS)，在機身6處不同的位置上各安置一個紅外傳感器，可對全機360度範圍內來襲的導彈或逼近的飛機進行紅外探測及跟蹤，並與雷達、電子戰設備、數據鏈傳來的信息融合，整體輸出在飛行員的頭盔顯示器上，使得飛行員能具備全空域態勢感知能力，從而最快最好地做出判斷和決定。
根據此次的報道，美國空軍在“小型企業創新研發”項目下最新發布的一份文件中，提出了為F-22戰鬥機集成IRST系統以及其他新的升級事項的需求。該文件中寫道：“F-22戰鬥機項目辦公室正在為打造遠程紅外傳感和目標探測能力尋求新的硬件和軟件解決方案。”如果能夠開發出符合要求的產品，美國空軍將對其進行評估並整合到F-22戰鬥機上。報道指出，IRST系統可以讓F-22戰鬥機在不開啓機載雷達的情況下探測到交戰目標，從而提供“另一種層級的保護”；還能夠探測一些雷達無法探測的目標，如隱形戰鬥機、無人機、轟炸機甚至是巡航導彈，所有這些類型的威脅都可能在與中國或俄羅斯的對抗中遇到。
不過雖然IRST系統作用不小，但有分析認為將此類系統集成到現有的F-22戰鬥機上也並不容易，因為如果採用外部吊艙無疑會破壞F-22戰鬥機隱形性能；在戰機內部安裝傳感器則可能需要進行大量的返工修改，還需要考慮之前為IRST系統預留的內部空間以及相關的冷卻能力是否仍然夠用；因此未來F-22要裝備IRST依舊需要克服一定的挑戰。