我國空軍裝備的紅外搜索與跟蹤系統

國產殲-11B型戰鬥機，座艙前圓形物即為機載紅外搜索與跟蹤系統-IRST

俄羅斯烏拉爾光學儀器廠-UOMZ向我國出口機載前視紅外搜索與跟蹤系統-IRST的情況，根據UOMZ主頁的介紹，該公司向我國出口的IRST有兩種；用於蘇-27SK的OEPS-27，用於蘇-30MKK的OEPS-30I。不過從這個介紹中並沒有殲-10，而正在試飛的殲-10B已經配備了IRST，這表明我國自行研製的IRST已經進入裝機試飛階段，如果試驗順利的話，實現國產IRST替代進口已經指日可待。

殲-10B已經配備國產IRST

我們知道現代作戰飛機的主要探測系統是機載火控雷達，現代機載火控雷達具備可以全天候工作、探測距離遠、可以多目標跟蹤與攻擊等優點，但其缺點就是需要主動發射電波，在電子戰日益激烈的現代空戰中容易暴露自己，同時系統體積和重量都偏大，特別是隱身飛機的出現，也讓雷達的實際探測效果大打折扣，因此作戰飛機需要新的探測手段，以作為雷達的補充，所以IRST就出現了，從該系統的名稱就可以看出其是採用紅外探測原理，利用目標與背影的溫差來探測目標，與機載雷達相比，機載IRST最大的優點就是不發射電波，隱蔽性強，抗電磁幹擾能力好，特別是對抗隱身飛機時有巨大的優勢，因為當隱身飛機飛行時其機身蒙皮會與空氣摩擦生熱，速成越快，溫度越高，因此IRST的探測距離就越遠，另外其工作波長短，系統功耗、體積和重量較小，可靠性較高，成本低，是各國重點發展的一項探測技術，機載紅外探測系統除了IRST還有機載前視紅外搜索系統（FLIR），兩者的區別主要是IRST主要用於對空中目標的探測，其器件工作在中波，而FLIR主要用於對地面目標的探測，器件工作在長波，當然紅外探測系統也不是完美無缺，其缺點就是探測距離較近，尤其是目標處於迎頭探測時，目前性能較好的IRST的這個指標也不過在100公裡左右，而普通機載雷達就超過了這個指標，另外就是其不能直接測量目標的距離，仍舊需要雷達或者雷射測距儀來輔助，因此用於火控或者制導的時候仍舊會暴露平臺的位置，另外就是受自然環境幹擾較大，特別是太陽直視時、不良氣候條件下的作用距離仍舊偏低。

現代火控雷達雖然性能較好，但是也需要IRST的支援，圖為F-14的雷達及機頭下面的IRST（紅色圓形物）

可能是蘇-27的關係，許多人以為前蘇聯在機載IRST系統應用方面優於美國，實際上在這方面美國比前蘇聯起步要早，而且水平也要好的多，世界第一個機載IRST系統是美國在上世紀50年代中期為F-104研製的單元IRST探測系統，由於該系統採用硫化鉛器件，探測距離低，抗幹擾能力差，所以很快被淘汰，60年代美國海軍的F-4B型戰鬥機配備了改進後的AN/AAS-4系統，其採用了性能更好的銻化銦器件，尾追情況下對於目標的探測距離提高到30公裡，由於受信號/數據處理系統的限制，該系統器件不具備獨立的搜索與跟蹤能力，因此其採用了兩個器件，一個用於搜索，一個用於跟蹤。隨著中距空空飛彈乃至遠程空空飛彈出現，要求IRST具備更遠的探測距離以適應這些飛彈的發射包線，增加其探測距離，特別是目標迎頭探測距離成為關鍵，由於紅外幹擾多來源於自然幹擾，包括太陽、大氣輻射等，因此IRST只有採用增加通光孔徑、儘可能多的匯聚目標信號的辦法來提高系統的工作距離，由於技術上的限制，第二代IRST採用多元線列陣、斯特林循環製冷的辦法來提高器件的靈敏度，提高了數據處理速度，可以通過利用機載計算機儲存跟蹤的目標位置，系統實現了多目標跟蹤功能並可利用判斷邏輯判斷出被搜索空域中來襲目標的優先順序。其代表就是F-14A配備的AN/AWG-9紅外分系統，該系統採用8元線列銻化銦器件陣列，由於其目標主要是低空突防的前蘇聯轟炸機和反艦飛彈，因此其呈圓筒狀安裝在機頭下面，為了支持機載AIM-54不死鳥遠程空空飛彈的使用，AWG-9的設計指標較高，其對於高空迎頭探測目標距離為190公裡，尾追超過300公裡，低空為25公裡，搜索範圍為；方位+/-65度，俯仰：-80-+59度，但是在實用中美國海軍發現其並不能達到如此遠的探測距離，同時由於需要光機掃描器，因此需要複雜的機電光學伺服機構，因而造成系統整體的體積和重量較大，可靠性較低。

F-8裝備的早期AAR-15型IRST

F-4E裝備的 TISEO 型IRST

為此美國發展了第三代IRST，也就是F-14D配備的AN/AAS-42，該系統採用128*128雙波段銻化銦器件陣列，採用凝視探測方式，即把紅外器件和電荷耦合器件等信號處理電路集成在同個晶片上，一次完成成像探測、積分、濾波和多路轉換等功能，由於取消了機械掃描，因而系統的體積和重量都得到大幅度降低，光學孔徑和信號處理能力的增加提高了系統的探測距離，減少了反應時間，AAS-42對於高空迎頭目標的探測距離達到了180公裡，可以在較為嚴重的背景幹擾或者對方投放幹擾下仍舊能較為穩定的探測和跟蹤目標，由於性能的提高，擴展了IRST的用途範圍，比如用於探測戰術彈道飛彈的發展，從而為戰區飛彈防禦系統提供一種新的探測系統，另外與有源相控陣-AESA結合形成所謂靜默攻擊的能力，即先用IRST探測、跟蹤目標，然後再利用AESA的猝發模式獲得目標的距離，從而為飛彈提供精確的火控解算，由於AESA的猝發模式工作時間短，不容易被對方探測，因而可以較了避開對方的探測，由於技術的發展，紅外器件成本的降低，所以進入新世紀，第三代IRST開始進入普及運用階段，具備包括；由歐洲紅外探測集團研製的PIRATE系統，其對於迎頭探測距離達到80公裡左右，可以同時在跟蹤12個目標，並且具備空空/空地兩種功能，在對地模式時可以提供戰機導航及地形迴避功能。此外還有法國的OFS，該系統採用雙波段紅外器件，在6000米高度，對於目標的迎頭探測距離為130公裡，該系統還結合了雷射測距儀和CCD攝像機，兩者的工作距離分別在30和50公裡左右，另外瑞典也為其JAS-39戰鬥機研製了IR-OTIS系統。目前最先進的IRST莫過於F-35使用的分布式紅外傳感器-DAS，該系統分為兩個部分；用於完成成導航、告警、搜索與跟蹤以及態勢感知的光電系統和對地瞄準用的前視紅外探測系統，系統採用6個凝視型大面積紅外焦平面陣列來提高飛行員以全方位的戰場態勢感知，特別是執行夜晚及不良氣候條件下的作戰任務時，F-35最大的特點莫過於採用了所謂的縫合技術，即利用軟體來調整各傳感器的測量的視差，輔以頭盔瞄準具的自動跟蹤系統，飛行員可以任何一個方向得到良好的戰場圖像，就好像從一個傳感器獲得一樣，甚至當飛行員向下俯視的時候，他仍舊能夠「穿透」地板，看到戰機下面的圖像，從而大大提高飛行員近距戰場態勢的掌握能力。

F-14裝備的AAS-42型IRST/右側，左側是電視攝像機

EF-2000的PIRATE

RAFALE戰鬥機用的OSF

JAS-39的IR-OTIS

我國空軍蘇-27SK裝備的OEPS-27系統從技術上來講相當於西方第二代IRST系統，其採用了36SH紅外方位儀，採用了64元線列銻化銦器件，一般資料認為其對於高空目標的迎頭探測距離為50公裡左右，低空大約為15公裡，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，與西方IRST不同的是，OEPS-27將紅外方位儀、雷射測距儀、頭盔瞄準器綜合在一起形成一個完成的系統，其中紅外和雷射共用一個光學通道，這樣保證了雷射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，通過結合雷達、IRST這些不同的傳感器提供蘇-27不同的作戰模式；雷達和IRST同時搜索目標；通過IRST雷射器通道實現靜默目標指示和交戰；機動作戰中擴展搜索、跟蹤和目標指示，包括指示AAM飛彈對付選中的目標。OEPS-27的掃描範圍為；方位+/-60度，高低+60/-15度，具備三種搜索模式：60X10；20X5；3X3度，跟蹤速度為25度/秒，系統重量為175公斤。而用於蘇-30MKK的OEPS-30I型屬於OEPS-27的改進型，其最大的變化在於用靈敏度更高的52SH器件替代了原來的36SH器件，並且採用了新的算法和軟體來提高系統的探測距離，OEPS-30I對於戰鬥機的尾追探測距離提高到100公裡，在搜索模式中為了提高載機的近距格鬥能力，增加了一個3X75度的垂直搜索模式，OEPS-30I的重量增加到200公斤，進入新世紀俄羅斯為了蘇-27改進型及第五代戰鬥機的需要，UOMZ發展了OLS-35型IRST系統，該系統相當於美國的AN/AAS-42系統，共採用了大面積的紅外焦平面陣列技術，對於目標的探測距離得到有力的提高，有資料指其對戰鬥機迎頭探測距離達到了90公裡，其測範圍為方位+/-90度，高低60/-15度，重量大約為80公斤左右，在2008年珠海航展上，UOMZ把OLS-35系統對我國進行了展示，並表示已經向我國空軍提出建議，將現有的OEPS-27/-30I系統升級到OLS-35系統中去，並且已經改進了大約80架飛機，這似乎表明我國空軍主要用於引進OLS-35用於改進現有作戰飛機，而不是裝備新的飛機。新型作戰飛機可能要等殲-10B配備的國產IRST測試結果後再做定奪。

蘇-27SK使用的OEPS-29紅外與搜索系統

蘇-30MKK使用的OEPS-30I型紅外與跟蹤系統

蘇-35BM使用的OLS-35系統

我國研製IRST時間應該很早，早在60年代為了打擊夜間諜低空入侵飛機，我國航空工業開始研製為殲-6甲型夜航殲擊機配套的航2甲型IRST（我國稱之為光電雷達），並且在70年代定型，該系統屬於第一代IRST，採用單無硫化鉛器件，屬於光點式探測系統，探測距離、可靠性均較低，因此並沒有得到實用，進入80年代隨著我國電子、光學器件領域的進步，特別是突破了銻化銦器件、信號處理技術等難關了，我國開始研製第二代IRST，並且在1998年珠海航展上首次展出，根據介紹該系統採用了多元線列陣，可以在夜晚和不良氣候條件下提供較好的目標和背影對比度、探測和跟蹤目標，並且可以提供目標的角位置和距離，目標圖像可以顯示在平顯或者座艙顯示器上面，系統採用半埋或者外掛，探測距離為戰鬥機大小的目標尾追35公裡，追頭大約15公裡，搜索範圍+/-30度，重量只有30公斤，從性能來看其不但比AWG-9有較大的差距，也比不上OEPS-27系列，特別是可能還沒有做到像後者那樣能夠整合雷達、雷射測距儀、頭盔瞄準具成為綜合的近距空戰系統，所以該系統只用做技術儲備，也沒有裝備部隊，進入新世紀，隨著我國在大面積紅外焦平面陣列器件、高速信號處理晶片等領域的突破，我國研製了第三代IRST系統，並且在珠海航展進行了展出，根據航展的資料；該系統整合了紅外、雷射測距等系統，並可以頭盔瞄準具相交聯，該系統具備遠距目標探測與跟蹤能力，可以同時跟蹤多個空中目標， 並且提供飛彈逼近告警能力和為雷射制導武器提供制導的能力，此外還具備一定的對地探測能力，可以提供輔助的前視紅外導航，該系統的試飛由我國英雄試飛員李中華同志完成，已經配備在殲-10B的進行航電、武器系統的兼容性試飛，也就是說我國新型作戰飛機將採用國產IRST，而考慮到部隊現有的後勤保障及訓練操縱體系，現役作戰飛機仍將採用俄羅斯的IRST進行升級。

我國在珠海航展上展出的光電雷達

航展關於光電雷達的介紹

隨著我國第四代戰鬥機進入研製階段，與之配套的航電系統也已經開始研製，因此可以預見我國新一代IRST將更加先進和完善，為國產作戰飛機提供一雙銳利的夜空鷹眼。

F-35的分布式光學系統

F-35使用的分布式光學系統，注意機頭下的光學器件窗口

DAS的光學器件