在自然界中，身懷劇毒的響尾蛇其實視力很差，但卻會巧妙利用面部頰窩部位感知周圍環境中的熱輻射，從而靈敏地搜尋和定位獵物，突然發起致命一擊，堪稱危險的「荒野殺手」。有趣的是，生物學家也發現，有些種類的松鼠遭遇響尾蛇時會將大量血液壓入尾巴並不停搖擺，靠體溫的變化擾亂對方的感官功能。而在危機四伏的空中戰場上，同樣上演著這樣的「鬥法」好戲……
蛇類的頰窩器官（紅色箭頭）
與「蛇」共舞——更新換代的紅外空空飛彈
物體本身的溫度越高，向外輻射的熱能就越強，其電磁波長在光譜中處於可見紅光的外側，故名紅外線。雖然肉眼看不見，但科學家們就仿照蛇類的特殊器官研製出光電感應器來探測紅外線。進入噴氣時代後，飛機在天空中高速飛行時，發動機噴口排出的尾焰、機身與空氣的劇烈摩擦、蒙皮對陽光的吸收和反射等都會成為強烈的輻射源。而安裝有紅外製導系統的空空飛彈就如同長了蛇的熱敏頰窩，在有效範圍內通過光學部件接收到來自遠處目標的紅外輻射，並轉化為電信號，經辨別確認後控制飛彈進行跟蹤追擊。
F-35B的紅外圖像
第一代紅外空空飛彈誕生在上世紀的40～50年代，主要用於對付當時自衛火力比較強的重型轟炸機。這一代飛彈的紅外製導系統採用常溫下的硫化鉛(PbS)光敏元件作為探測器，靈敏度偏低，截獲目標的距離較近，而且只能探測到發動機尾部的近紅外波段輻射，因此飛彈載機要進入目標的尾後區域才能發射。當具有超音速突防能力的新型轟炸機和戰鬥轟炸機出現後，第二代紅外空空飛彈也應運而生。其制導系統改用帶有製冷裝置的硫化鉛探測器，感應範圍擴展到中紅外波段的氣動熱輻射，信號處理能力也有所加強，提高了捕獲目標的靈敏度和作用距離，不僅可以發起近距離追尾攻擊，也可以從目標的側方實施中距離的攔截。不過，這些早期的紅外空空飛彈還存在著可靠性和機動性較差、缺乏抗幹擾手段、對操作技術要求高等缺陷，即使是在對靶機進行測試時單發命中率也只有60%左右，參加實戰後的表現更是讓人大跌眼鏡。
最早取得空戰戰果的紅外空空飛彈是第一代的AIM-9B「響尾蛇」
到了1970年代中期之後，隨著高性能多用途的作戰飛機投入服役，各國紛紛開始研製第三代紅外空空飛彈。為了適應近距空戰格鬥的需要，這類飛彈普遍採用靈敏度更高、探測距離更遠的製冷型銻化銦(lnSb)導引頭，裝有集成化的電子組件，並加入了抗幹擾措施，可實現大範圍、大過載的機動攻擊。配合載機的自動化航電設備，第三代紅外空空飛彈在使用上更為靈活，開始具備包括迎頭攔截在內的全向攻擊能力。在歷次高技術局部戰爭的推動下，很快又出現了改進型的「三代半」紅外空空飛彈，從單元探測器發展為多元探測器，結合數字處理技術後使飛彈識別目標和抗幹擾的能力得以明顯增強，在實戰中對目標的截獲概率和命中率也有了大幅提高，到目前為止仍是各國空軍廣泛裝備的主要機載武器。
面對21世紀初空中戰場的複雜電磁環境，以及具有隱身能力和高機動性的新式戰機或無人飛行器，第四代紅外空空飛彈開始嶄露頭角。它們換上了以碲鎘汞(HgCdTe)等元件為核心的線陣掃描式或凝視焦平面式紅外成像制導系統，可獲取目標的輻射圖像而不僅僅是點狀光源，搜索和辨別能力更強，能有效對抗自然背景和人為施放的幹擾，加上推力矢量控制、綜合火控系統等先進技術，勢必會讓未來的空戰發生根本性的變化。
AIM-9X空空飛彈引導頭的紅外成像
與無線電制導型和主動及半主動雷達制導型空空飛彈相比，紅外空空飛彈採用的是針對目標熱輻射的被動尋的制導方式，飛彈自身和載機都不需要發出電磁波進行引導，因此具有彈上設備簡單、整體重量輕、攻擊隱蔽性高、可以發射後不管、造價相對低廉等優點，已經成為中近距離空戰中的首要利器。在眾多的紅外空空飛彈中，名氣最大也最為典型的當然要算是美國研製的AIM-9「響尾蛇」系列飛彈了。從1956年開始服役至今，「響尾蛇」一路發展到第四代，演變為一個成員眾多的家族。除了AIM-9C是採用半主動雷達制導方式外，其它型號均為紅外製導型，在制導精度、機動性能和攻擊區域等指標上都處於同代產品的領先水平。
德國IRIS-T紅外空空飛彈的線陣掃描式成像導引頭
防「蛇」之道——同步發展的紅外幹擾技術
以AIM-9「響尾蛇」為代表的紅外空空飛彈一竄入空中戰場，就對叱吒風雲的各種作戰飛機構成了嚴峻的挑戰。就算是準頭較差的早期紅外空空飛彈，發射後也能迫使目標放棄原先的任務轉入躲避，在接下來的交戰中陷於被動狀態。隨著制導技術和殺傷威力的不斷提高，紅外飛彈（包括空空、地空和艦空飛彈）的威脅性越來越大，如在海灣戰爭中美軍損失的飛機有70%是被紅外飛彈擊落的。不過有矛自然就會有盾，各種各樣的紅外幹擾手段也在同步地出現和發展，為作戰飛機撐起一道道防「蛇」保護傘。
想要有效地實施幹擾，首先得要及時發現來襲的飛彈。飛彈在發射和飛行時同樣會產生紅外輻射，因此可以「以其人之道還治其人之身」，給飛機配備紅外探測器及告警裝置，不間斷地搜尋和識別來自敵方的輻射信號，自動發出警報，以便飛行員採取應對措施。早在1960年代美國就開始在F-111、B-52等大中型軍用飛機上安裝紅外告警設備，但與當時的紅外飛彈一樣，在使用上也遇到了可靠性差的問題，不能準確區分真正的威脅，導致虛警率很高。直到探測技術和信號處理技術逐漸成熟後，紅外告警設備才具備了實用性，不僅能夠在多波段上發現和確定威脅來源，顯示目標的相關信息，還能提供對抗方案或自動實施幹擾。如今，高度集成化的紅外告警設備已經成為機載自衛電子對抗系統的一部分，還可與火控系統結合實現紅外偵察和監視等功能。
MV-22「魚鷹」上的AAR-47飛彈逼近告警傳感器，上方時雷達告警傳感器
早期的紅外空空飛彈不但發射條件比較苛刻，還容易受到自然環境的幹擾。遭遇過攻擊的飛行員們很快就發現，只要及時做出大機動飛行動作，或是轉到太陽方向、鑽入雲霧當中以及貼近地面飛行，都可以讓對方無法發射飛彈或發射後難以追蹤。據統計，在越南戰爭中，美國戰機配備的「響尾蛇」飛彈發射不成功率達65%，發射成功後的命中率最高也不到35%。然而，想要更有效地甩掉這條越來越狡猾的「毒蛇」，還必須採取多管齊下的幹擾手段。
針對紅外空空飛彈的制導原理，可以從減少導引頭能接收到的目標紅外輻射能量和生成與目標紅外輻射特徵相似的虛假目標這兩方面來使出「障眼法」，幹擾方式就相應地分為無源幹擾和有源幹擾兩大類。其中，無源幹擾指的是採用本身不主動產生能量輻射的材料和措施，降低或改變飛機的紅外輻射特性，以削弱飛彈的探測和追蹤能力的保護性技術，也稱作消極幹擾。這類幹擾手段主要包括：
●紅外隱身：在設計新型飛機和改進現有機型時，就注意採取各種方法縮小與周圍環境的溫差，如優化氣動外形、加強機體冷卻系統、抑制發動機的熱排放、使用隔熱和低反射率的紅外偽裝塗料等。
殲-20和F-22等五代機採用的金屬光澤雷達隱身塗裝和低視機徽也具有一定的紅外偽裝功能
●煙霧幹擾：施放大面積的煙霧可以同時幹擾到可見光和紅外光波段，大量的氣霧微粒會起到吸收和散射光線的作用，遮蔽了飛機自身的位置和對外輻射。如果是以燃燒或爆炸方式形成的煙霧，還會產生較強的紅外輻射轉移飛彈的追蹤。不過煙霧的生成和維持受氣象條件限制，目前多用於慢速固定翼飛機和直升機。
●模擬假目標：採用廉價材料製作出具有真實裝備的外觀和輻射特性的模擬裝置，欺騙紅外偵察和制導武器。這種方式多用於保護停放在地面的武器裝備，也有使用填充了高溫氣體的特製氣球等物體作為拖曳式紅外誘餌，系留在飛機上一起運動，可在較長時間內發揮幹擾作用，但會影響到載機的機動性能。
逼真的F-16充氣假目標
有源幹擾則是指通過特殊裝置發射出特定的輻射，使敵方飛機和飛彈上的紅外設備不能正常工作甚至徹底失效的手段，也稱作積極幹擾。有源幹擾還分為欺騙性幹擾和壓制性幹擾兩種方式，前者是放出與受保護飛機紅外輻射特性相近的虛假信號以迷惑飛彈的制導系統，後者是讓對方的紅外傳感器接收到強烈的輻射量而受損失效。
MJU-5130型紅外誘餌彈
屬於欺騙性幹擾的主要手段有：
●紅外誘餌彈：也稱紅外幹擾彈、紅外曳光彈，是使用最為廣泛的紅外幹擾裝置，最早是從偵察機上配備的照明彈發展而來的。當來襲的紅外飛彈逼近時，受攻擊的飛機投放出誘餌彈，彈內的化學藥劑或凝固油料燃燒後產生與飛機紅外特性相似的強輻射，從而將飛彈誘開。作為一次性使用的幹擾物，紅外誘餌彈體積小成本低，可多載多投，但投放的時機、數量、彈道和燃燒時間等因素都會影響幹擾的效果。為了對付識別能力強的紅外導引頭，還出現了帶有推進器、可在一定時間內模擬載機運動軌跡的伴飛式誘餌彈，能產生大面積紅外幹擾雲的面源式誘餌彈和可同時幹擾紅外和微波的複合式誘餌彈等新品種。
F-35發射紅外誘餌彈
「阿帕奇」武裝直升機發射紅外誘餌彈時的紅外圖像
一枚「響尾蛇」飛彈被欺騙後擊中了紅外誘餌彈
●紅外幹擾機：也是被普遍採用的機載幹擾設備，通過內置光源製造並發射出紅外輻射，疊加在飛機本身的輻射信號上，使來襲飛彈的導引頭對接收到的信號產生錯誤判斷而導致脫靶。與誘餌彈相比，幹擾機具有可重複使用和連續工作、能同時幹擾多個目標、作用距離遠等優點，不僅可以幹擾紅外飛彈，也可幹擾紅外偵察設備，但操作較為複雜，而且對多元制導與成像制導系統難起作用。另外還有一次性使用的可投放式幹擾機，而新型的紅外定向幹擾機以雷射器為光源，可以發射能量較高的輻射波束，集中照射飛彈導引頭，已經起到壓制幹擾的效果。
安裝在運輸機上的ALQ-157型紅外幹擾機
●噴油延燃：當飛機遭到紅外飛彈追擊時，從機尾處噴射出一團油料，延遲一定時間後再開始燃燒，能產生與發動機尾焰相似的近紅外輻射，誘使飛彈偏離真正的目標。這種方式也稱作「熱磚幹擾」，不過要研究出成形燃燒技術使產生的輻射擴展到中長紅外波段，才能提高干擾的有效性。
屬於壓制性幹擾的主要手段有：
●雷射致盲：從飛機上發射低能雷射束去照射包括飛彈導引頭在內的敵方各種光電傳感器，使之接收飽和輻射而陷入迷盲直至完全失效。這種方式對雷射功率要求不高，但就將被動幹擾轉化為主動攻擊，方向性強，反應速度快，可作用於可見光和紅外光波段。缺點是雷射的作用距離有限，在不良天氣和煙塵中更容易衰減，而且要有精確跟蹤設備的引導才能對準目標。對於成像制導系統，雷射束一次只能損傷少數幾個探測單元，需要持續照射或提高功率來擴大致盲效果。
AAQ-24雷射定向幹擾系統
通過雷射束致盲飛彈引導頭
●直接摧毀：僅僅把對方變成「睜眼瞎」還不夠，更徹底的方法是利用高能雷射、微波、粒子束之類的定向能武器直接擊毀來襲飛彈，或是破壞對方的光電設備和武器裝備，以「先下手為強」的方式消除戰場上的潛在威脅。不過，定向能武器雖然作戰效率高，隱蔽性好，既可以用於軟幹擾也可以實施硬殺傷，但技術複雜，要達到小型化和實用化的階段尚需時日。
擦亮「蛇眼」——紅外空空飛彈的抗幹擾技術
面對「獵物」布下的重重幹擾，「響尾蛇」們必須練就一副「慧眼」才能盡顯殺手本色。第一代紅外空空飛彈沒有抗幹擾能力，只會一頭撞向點狀的輻射源，甚至連太陽光和水面的反光都分辨不出。第二代和第三代紅外空空飛彈雖然仍以點源制導機制為主，但已可以通過擴展接收波長來區分背景輻射和目標輻射。有的型號還採用分級觸發技術識別出紅外假目標的出現，並依靠慣性引導方式繼續跟蹤原來的目標。
對於紅外誘餌彈這類點狀輻射幹擾物，裝有雙色或多元探測器和數字處理器的紅外飛彈不會簡單地追蹤視場內輻射能量最大的目標，而是從輻射量的變化規律進行判斷。如果輻射強度突然增大，則可能受到了幹擾，即使暫時無法分辨真偽，導引頭也會對照原目標的輻射值，從多個分開的輻射源中選擇最為相近的一個繼續跟蹤。此外，對真假目標的運動速度和軌跡進行記錄和分析，也能很快識別出普通的誘餌彈。而根據原目標在某一時刻的位置和飛行特性預先測算出其下一時刻所處的位置，還可以縮小導引頭的探測範圍，排除掉視野中其它位置上出現的幹擾。
以色列「怪蛇」5空空飛彈的紅外成像
紅外空空飛彈發展到第四代後，所採用的成像制導技術具有更好的抗幹擾能力。紅外成像導引頭是依靠探測目標和背景之間的溫度以及紅外輻射的差異來獲得熱源圖像，與早期紅外探測器只能獲得的點狀信號相比，不僅含有目標的輻射能量數值，還包括有關目標形狀特徵方面更為具體的信息。藉助先進的數字處理技術，制導系統可在複雜環境下迅速發現和識別目標，並對目標圖像進行校正、補償等處理，提取出更準確的特徵數據，轉化為控制信號引導飛彈飛向真實目標。在追蹤目標的過程中，採用圖像匹配技術的制導系統按照目標紅外圖像提供的多維信息，可以分辨出在輻射和形態特徵上存在差異的幹擾信號。當距離接近時，制導系統還能通過目標的外形輪廓圖像瞄準其要害部位，配合末端控制技術達到一擊必殺的致命效果。
SM-3標準攔截彈道飛彈時的紅外成像
隨著機載光電對抗系統的普遍應用，以及隱形技術在飛機上的實用化，採用單一制導模式的空空飛彈已經越來越難以滿足高技術條件下的空中作戰要求，集兩種或兩種以上制導模式於一身的多模式複合制導技術因此成為未來空空飛彈的發展重點。所謂的多模製導包括了以對應於不同波段的多種探測器同時搜索和識別目標的多模探測技術、利用多種跟蹤模式對抗光電幹擾鎖定真實目標的多模跟蹤技術、在不同條件下智能化地控制飛彈取得最佳攻擊效果的多模控制技術等關鍵技術。從1980年代出現多模製導技術以來，紅外製導方式就找到了多個「搭檔」攜手合作，取長補短，強化了包括抗幹擾在內的綜合作戰能力。例如：
●半主動雷達與被動紅外雙模製導：既利用雷達回波擴大了截獲距離，又提高了末端制導的精度。
●被動射頻與被動紅外雙模製導：針對空中預警機和電子幹擾機等發射大量電磁輻射的目標，可隱蔽地發起攻擊，即使在目標關機後仍可用紅外製導方式繼續追蹤。
●主動與被動射頻加紅外三模製導：結合主動雷達、被動射頻和紅外尋的三重手段，提高了探測追蹤能力，遇到幹擾時可相互彌補，形成全天候全方位的攻擊能力。
「響尾蛇」家族的第四代成員AIM-9X採用抗幹擾能力更強的焦平面成像技術
正所謂：道高一尺魔高一丈。在這場幹擾與抗幹擾的鬥法中，是「響尾蛇」識破迷陣並出擊得手，還是「獵物」成功脫身後反咬一口？結果不僅要看技術和裝備上的優劣對比，更重要的還在於飛行人員的操作水平、應變能力乃至心理素質。在瞬間即可分出勝負的現代空戰中，人的因素仍然是決定性的。
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