(海軍駐錦州地區(qū)軍事代表室 錦州 121000)

海軍光電裝備技術(shù)的發(fā)展分析*

石永山

(海軍駐錦州地區(qū)軍事代表室 錦州 121000)

海軍光電裝備激光對(duì)潛通信技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮著越來越重要的作用。文章介紹了國外海軍光電裝備技術(shù)的發(fā)展歷程以及裝備的研制、改進(jìn)情況,指出了在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)展海軍光電裝備技術(shù)的優(yōu)勢和重要性,重點(diǎn)探討了幾種海軍光電裝備信技術(shù)的性能及其特點(diǎn),最后論述了海軍光電裝備技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向。

海軍光電裝備;發(fā)展分析

ClassNumberTN97

1 引言

信息戰(zhàn)是現(xiàn)代海戰(zhàn)的重要作戰(zhàn)形式,信息化裝備已成為艦船的必需裝備。在艦船信息化裝備中,光電信息裝備以其獨(dú)有的功能和特點(diǎn),越來越成為海軍裝備信息化的關(guān)鍵內(nèi)容。本文就海軍光電裝備、發(fā)展動(dòng)向、發(fā)展分析等,作進(jìn)一步的研究和探討[1]。

2 海軍光電裝備

海軍光電裝備主要包括:光電探測、光電防御、光電進(jìn)攻、光通信等[2]。

2.1 光電探測

1)紅外搜索跟蹤系統(tǒng)(IRST)。艦載IRST系統(tǒng)通過探測目標(biāo)的紅外輻射發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈、飛機(jī)等。它不輻射電磁波,隱蔽性好,是艦艇探測反艦導(dǎo)彈的可靠裝備。

2)光電偵察與火控設(shè)備。光電探測設(shè)備還廣泛應(yīng)用于火控、觀瞄、偵察等艦載武器裝備中。由于光電成像設(shè)備分辨率高,目標(biāo)指向精確,在艦船上常把光電火控設(shè)備與火控雷達(dá)安裝在同一平臺(tái)上。這種火控設(shè)備由光電成像和激光測距兩部分組成,由雷達(dá)引導(dǎo)光電設(shè)備進(jìn)行精確跟瞄的火控體制,提高了武器的射擊精度。

3)艦載激光告警。激光告警系統(tǒng)可以探測照射到艦船上的激光測距、激光目標(biāo)指示、激光制導(dǎo)導(dǎo)彈等武器的激光信號(hào),并根據(jù)預(yù)定義的威脅數(shù)據(jù)庫識(shí)別威脅源,發(fā)出告警,引導(dǎo)艦船啟動(dòng)相應(yīng)的措施。

4)激光雷達(dá)。激光雷達(dá)裝備在飛機(jī)上,可以對(duì)水下目標(biāo)成像,從而識(shí)別水雷,并引導(dǎo)機(jī)載武器摧毀水雷。機(jī)載激光探雷系統(tǒng)是高速機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的掃雷裝備,其效率比掃雷艦艇高得多,可以在很短的時(shí)間內(nèi)掃清航道

2.2 光電防御

1)隱身戰(zhàn)艦。艦船采用的隱身技術(shù)主要包括:減小結(jié)構(gòu)和材料的雷達(dá)散射截面,消除鏡面反射;涂覆吸波材料;降低紅外輻射;抑制和減弱作戰(zhàn)平臺(tái)的電磁信號(hào);降低本身的可見光目標(biāo)特征;消除噪聲源和減弱噪聲;消除和減弱艦艇的磁場強(qiáng)度。例如,美國洛克希德公司研制的海影號(hào)隱身艦。該艦上體表面由多個(gè)梯形或矩形平面封閉而成;同時(shí)艦上還貼敷了能吸收雷達(dá)波的涂層,并采取了控制水下噪聲和紅外輻射的措施。美國海軍新一代驅(qū)逐艦DD(X)通過上層建筑材料的選擇和被動(dòng)空氣冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)排氣等減少全艦的熱信號(hào),出于對(duì)性能、質(zhì)量和費(fèi)用的綜合考慮,減少了紅外材料的使用量,對(duì)主渦輪發(fā)電機(jī)的替代品進(jìn)行排氣抑制效果試驗(yàn)。法國海軍現(xiàn)役的拉斐特級(jí)護(hù)衛(wèi)艦,是第一艘投入實(shí)用的、具有較出色隱身效果的隱身戰(zhàn)艦。它綜合采用了多項(xiàng)隱身技術(shù),總體性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平。瑞典、英國、德國、俄羅斯等國海軍對(duì)隱身艦艇也進(jìn)行了多年的探索和研制,相繼推出自己的隱身艦艇。

2)紅外干擾機(jī)。定向紅外干擾機(jī)采用強(qiáng)光或激光對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭實(shí)施干擾,干擾效果明顯,是對(duì)抗紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的有效裝備。

3)無源對(duì)抗設(shè)備。艦載無源干擾系統(tǒng)是艦船電子戰(zhàn)的重要武器。在未來艦船電子戰(zhàn)中的地位也十分穩(wěn)固。如美國MK36SRBOC系統(tǒng)(艦外超快速散開無源干擾系統(tǒng))是美國海軍現(xiàn)役的典型艦載箔條/紅外誘餌發(fā)射系統(tǒng),一直廣泛裝備美國各類艦艇。該系統(tǒng)配有紅外、箔條及紅外/箔條組合彈,對(duì)雷達(dá)制導(dǎo)、紅外尋的和雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)的反艦導(dǎo)彈進(jìn)行干擾。干擾方式有質(zhì)心、轉(zhuǎn)移和沖淡式三種。發(fā)射裝置按艦艇噸位大小可分為兩座裝和四座裝配置。誘餌彈最大射程4km。箔條彈的作戰(zhàn)使用為接力式連續(xù)發(fā)射,每30s一次,誘使導(dǎo)彈不斷偏離目標(biāo)。紅外輻射強(qiáng)度大于2000W/sr,燃燒時(shí)間大于40s,干擾波段為3m～5m,反應(yīng)時(shí)間6s,用于威脅最大方向。

美國航母、巡洋艦、驅(qū)逐艦、兩棲作戰(zhàn)艦艇等都裝備了該系統(tǒng)。

英國超級(jí)防柵誘餌系統(tǒng)(Super Barricade)是英國防柵(Barricade)誘餌系列中的最新產(chǎn)品,是在Barricade MK、MK的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的。已對(duì)多個(gè)國家出口,該系統(tǒng)主要特點(diǎn)是:通過提供多層軟殺傷防御能力來保護(hù)艦艇安全,它能夠以遠(yuǎn)程迷惑方式、中程沖淡和轉(zhuǎn)移方式、近程質(zhì)心方式工作,對(duì)抗處于不同飛行階段的反艦導(dǎo)彈。由于英阿馬島戰(zhàn)爭中無源干擾設(shè)備的成功應(yīng)用,新型無源干擾系統(tǒng)的發(fā)展方向是:系統(tǒng)智能化,自動(dòng)響應(yīng)空中威脅,能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)啞彈并及時(shí)采取最佳替代措施,能自動(dòng)檢查和識(shí)別誘餌彈,還可以自動(dòng)定期檢測系統(tǒng)故障等;裝備規(guī)范化、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化,各型艦載誘餌系統(tǒng)正力求達(dá)到更高層度的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化,對(duì)各型誘餌投放系統(tǒng)及彈藥進(jìn)行系列化、組合化改進(jìn),以達(dá)到各類裝載平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)備的通用化;誘餌彈復(fù)合化,如紅外/毫米波復(fù)合誘餌彈、多功能紅外煙幕彈等。誘餌運(yùn)動(dòng)化。將誘餌彈加裝發(fā)動(dòng)機(jī)或采用拖曳的辦法,使誘餌在工作期間具有與保護(hù)平臺(tái)相近的運(yùn)動(dòng)速度。

2.3 光電進(jìn)攻

激光作為一種主動(dòng)式對(duì)抗技術(shù),將會(huì)在光電對(duì)抗中發(fā)揮日趨重要的作用,它可干擾、致盲甚至破壞敵方偵察、制導(dǎo)、火控、導(dǎo)航及C3I系統(tǒng)中的光電設(shè)備,并可損傷致盲人眼,因此激光武器是現(xiàn)代海戰(zhàn)中重要的光電對(duì)抗武器。

目前,具有殺傷能力的艦載激光武器主要分為三種:用來損傷無激光防護(hù)的敵方人員視覺的激光武器,用來干擾、致盲、致眩敵方光電儀器的激光武器,以及用來摧毀敵方光電儀器的敏感元件和結(jié)構(gòu)部件及其載體的高能激光武器。

例如,美國海軍在核動(dòng)力航母上已經(jīng)裝備了目標(biāo)-1和目標(biāo)-2兩種型號(hào)的艦載激光武器。目標(biāo)-1武器將用于對(duì)付反艦導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭和飛行器上的光電裝備,以及敵方觀察和目標(biāo)指示用的光電和紅外裝置;目標(biāo)-2是對(duì)付空中目標(biāo),例如摧毀導(dǎo)彈上的光電和雷達(dá)導(dǎo)引頭的整流罩,該武器被安裝在中等排水量的艦船上。

2.4 光通信

光通信的收發(fā)天線體積小,而且定向性好,發(fā)散角小,可靠性高,甚至不受核爆炸的影響。因此,利用激光進(jìn)行通信的保密性很好,不易被偵收和測向。

例如,美國海軍電子中心利用二氧化碳激光器,在17.6km通信距離上,實(shí)現(xiàn)了可通信率為99%的準(zhǔn)全天候通信。一定程度上標(biāo)志著激光通信正在向?qū)崿F(xiàn)艦隊(duì)全天候通信的方向發(fā)展。與海面激光通信相比,對(duì)潛艇的激光通信發(fā)展速度較快。利用藍(lán)綠激光在海水中傳輸損耗小的特點(diǎn),進(jìn)行對(duì)潛激光通信,不會(huì)暴露潛艇位置,是海軍的重要研究投資方向之一。

目前,艦載高速光纖網(wǎng)已廣泛應(yīng)用于航母、驅(qū)逐艦、潛艇等各類艦艇。全艦光纖局域網(wǎng)技術(shù)仍是美海軍實(shí)現(xiàn)主戰(zhàn)艦艇裝備信息化重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。光纖水聽器是利用光纖技術(shù)探測水下聲波的器件,它與傳統(tǒng)的壓電水聽器相比,具有極高的靈敏度、極大的動(dòng)態(tài)范圍,并且抗電磁干擾,無阻抗匹配要求,系統(tǒng)濕端質(zhì)量輕,結(jié)構(gòu)靈活。光纖水聽器是應(yīng)付潛艇靜噪技術(shù)的關(guān)鍵器件,是國防技術(shù)重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目之一。近年來,美國已對(duì)全光纖水聽器及其陣列的各種應(yīng)用場合進(jìn)行了多次成功的試驗(yàn)。

2.5 光導(dǎo)航

光纖陀螺沒有運(yùn)動(dòng)部件,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,無磨損問題。其動(dòng)態(tài)范圍大,測量范圍可達(dá)數(shù)千度每秒,尤其突出的是其測量精度高。光纖陀螺不僅能裝備在海軍艦船、潛艇,而且還能裝備在全部的飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星和宇宙飛船上。

1)從光纖陀螺自身來看,從光源技術(shù)、光纖環(huán)技術(shù)等方面降低成本。

2)從保偏和去偏技術(shù)方面提高精度,進(jìn)一步減小溫度漂移,是光纖陀螺的技術(shù)發(fā)展方向,也是光纖陀螺推廣速度的動(dòng)力源泉。

3)從導(dǎo)航系統(tǒng)的角度看,光纖陀螺將逐漸由單軸為主,向多軸傳感發(fā)展,這有助于繼續(xù)拓寬光纖陀螺的應(yīng)用范圍,光纖多軸傳感器是許多平臺(tái)的需要,與全球定位系統(tǒng)的耦合也是光纖陀螺重要發(fā)展方向之一。

3 發(fā)展動(dòng)向

1)BAE系統(tǒng)公司向英國皇家海軍交付首套“山貓”直升機(jī)的光電頭盔顯示儀。美國海軍技術(shù)網(wǎng)2010年11月22日?qǐng)?bào)道:BAE系統(tǒng)公司向英國皇家海軍交付第一套新型光電頭盔瞄準(zhǔn)系統(tǒng),供“山貓”Mk8直升機(jī)使用?；始液＼姟吧截垺敝鄙龣C(jī)能力項(xiàng)目經(jīng)理證實(shí)已接收首套Q-Sight機(jī)槍手遠(yuǎn)距離瞄準(zhǔn)系統(tǒng)[3]。

Q-Sight頭盔顯示儀是一種低成本、輕型、夾持式系統(tǒng),只需用一個(gè)小型驅(qū)動(dòng)單元連接在直升機(jī)的主電源即可工作,也可以依靠電池組工作。系統(tǒng)采用了一種可快速連接/斷開的豬尾式導(dǎo)線,不會(huì)影響乘員的緊急通過?；始液＼妼⒃凇吧截垺敝鄙龣C(jī)上使用該系統(tǒng)現(xiàn)有的熱成像瞄準(zhǔn)具有增強(qiáng)艙門處的機(jī)槍手的態(tài)勢感知能力。

BAE系統(tǒng)公司早在2010年3月就交付了最初的Q-Sight系統(tǒng)供論證和訓(xùn)練。

2)法國海軍欲采購“海眼鏡蛇”光電監(jiān)視與追蹤系統(tǒng)。英國《簡氏防務(wù)周刊》網(wǎng)站2011年9月13日?qǐng)?bào)道:基于目前十分迫切的作戰(zhàn)需求,法國海軍決定向英國Chess Dynamics公司采購9套“海眼鏡蛇”光電監(jiān)視與追蹤系統(tǒng)[4]。

“海眼鏡蛇”光電監(jiān)視與追蹤系統(tǒng)由英國陸軍的“眼鏡蛇”系統(tǒng)演變而來,該系統(tǒng)最終將裝備在法國海軍的9艘A69型輕型護(hù)衛(wèi)艦以及4艘“迪朗斯河”級(jí)綜合補(bǔ)給艦/指揮艦上。除了執(zhí)行近岸巡邏任務(wù)、反海盜行動(dòng)以及其他海上安全任務(wù)之外,“海眼鏡蛇”系統(tǒng)還能夠部署在商船上。

在今年1月的一次國際競標(biāo)中,法國艦艇建造商DCNS公司選中了“海眼鏡蛇”系統(tǒng)。簽訂的合同(包括零部件及相關(guān)保障維護(hù))總金額超過200萬歐元(2.7億美元)。Chess Dynamics公司于9月13日在國際防務(wù)安全裝備展(DSEi)上公布了這一合同,公司表示“海眼鏡蛇”系統(tǒng)“已經(jīng)研發(fā)完畢并將按時(shí)交付”,還稱該系統(tǒng)目前已經(jīng)在法國海軍的兩級(jí)軍艦上通過了海試。

3)Aurrion公司為美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局開發(fā)光電多元件/部件集成技術(shù)。美國《軍事與航空航天電子學(xué)》2011年11月13日?qǐng)?bào)道:2011年11月10日,美國Aurrion公司獲得了美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局價(jià)值1390萬美元的光電多元件/部件集成(E-PHI)項(xiàng)目合同,將為其開發(fā)軍用微電子技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)可用于制造多種光電子微系統(tǒng),如電信業(yè)使用的收發(fā)機(jī)、激光雷達(dá)傳感器和激光通信上使用的相干光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)隨機(jī)波形發(fā)生器、帶有集成圖像處理和讀出電路的多波段成像儀等[5]。

根據(jù)光電多元件/部件集成項(xiàng)目合同,Aurrion公司將開發(fā)新型技術(shù)和新型結(jié)構(gòu),以便能夠在普通硅襯底上制造芯片級(jí)光電/混合信號(hào)集成電路。光電多相集成項(xiàng)目是國防高級(jí)研究計(jì)劃局多種元件/部件集成(DAHI)大型計(jì)劃的一部分,這項(xiàng)計(jì)劃旨在為電子、光電和微機(jī)電系統(tǒng)等多種材料和器件領(lǐng)域開發(fā)可制造的器件級(jí)技術(shù),在普通硅襯底上制造出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。這些技術(shù)應(yīng)當(dāng)顯著改善先進(jìn)高帶寬射頻和混合信號(hào)芯片集成系統(tǒng)的光學(xué)陀螺、測向、光學(xué)通信和頻率基準(zhǔn)同步的性能。

根據(jù)光電多元件/部件集成項(xiàng)目項(xiàng)目,Aurrion公司的專家首先將開發(fā)制造和器件技術(shù),在硅CMOS兼容襯底上集成多種不同的光學(xué)和光電材料;然后將研究多種材料以及電子和光電器件異質(zhì)集成的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法;最終將對(duì)連續(xù)波和脈沖激光光源、射頻光電信號(hào)源等微系統(tǒng)進(jìn)行演示。

4)賽峰公司和泰利斯公司簽署光電領(lǐng)域合作協(xié)議。法國《航宇防務(wù)》2011年12月21日?qǐng)?bào)道:法國賽峰公司和泰利斯公司于12月20日簽署了建立各自持有相同股份的光電系統(tǒng)與裝備合資公司的諒解備忘錄,法國國防部長隆蓋出席了簽字儀式[6]。

通過這一合資公司,泰利斯和賽峰將聯(lián)合各自在光電領(lǐng)域的專業(yè)能力,擴(kuò)展其提供的產(chǎn)品和服務(wù),以滿足包括現(xiàn)代化項(xiàng)目和原始設(shè)備在內(nèi)的新的防務(wù)系統(tǒng)需求。目前考慮中的新系統(tǒng)包括用于現(xiàn)代化的“大西洋-2”海上巡邏機(jī)的光電吊艙、用于即將到來的英法聯(lián)合研制的中空長航時(shí)無人機(jī)的圖像系統(tǒng)、用于陸軍地面車輛的模塊化光電系統(tǒng),以及用于未來直升機(jī)的光電設(shè)備。

這兩家公司的合作將采取成立合資公司的方式,該合資公司覆蓋技術(shù)、商業(yè)和項(xiàng)目領(lǐng)域,而工業(yè)資產(chǎn)仍由兩家母公司控制。

通過這項(xiàng)合作,泰利斯和賽峰以增強(qiáng)法國在紅外探測器領(lǐng)域的國家技術(shù)基礎(chǔ)為目標(biāo),其成本有效性是競爭力的關(guān)鍵。這兩家公司還希望增強(qiáng)雙方各持股40%的Sofradir公司,該公司的目的是為了滿足雙方的戰(zhàn)略需求,并擴(kuò)大其在國際開放市場上的存在,而且仍是確保其技術(shù)的經(jīng)濟(jì)生命力的關(guān)鍵。

賽峰和泰利斯最終將把雙方各自正在開發(fā)的紅外探測器技術(shù)轉(zhuǎn)移到這一新的合資公司中。

泰利斯公司董事長兼首席執(zhí)行官維涅隆贊揚(yáng)這是一項(xiàng)雙贏的合作,將為客戶提供一流的技術(shù),并提升雙方在國際市場上的地位。賽峰公司董事長兼首席執(zhí)行官赫特曼表示,這項(xiàng)合作將使雙方避免重復(fù)投資,并能整合雙方在光電領(lǐng)域的最佳技術(shù),并促進(jìn)雙方團(tuán)隊(duì)的動(dòng)態(tài)協(xié)作。

5)法國泰勒斯公司在光電與通信領(lǐng)域的新舉措。法國《泰勒斯公司》網(wǎng)站2012年8月8日?qǐng)?bào)道:法國泰勒斯公司將通過同歐洲防務(wù)企業(yè)建立新的合資企業(yè)并簽訂合作協(xié)議擴(kuò)大其防務(wù)與安全產(chǎn)品范圍。泰勒斯已同法國薩吉姆公司成立合資企業(yè)OPTROLEAD,雙方將通過OPTROLEAD公司實(shí)現(xiàn)在光電系統(tǒng)領(lǐng)域的市場和技術(shù)的融合。這是泰勒斯為鞏固并增強(qiáng)法國光電產(chǎn)業(yè)協(xié)同效應(yīng)的重要舉措[7]。

泰勒斯公司表示,OPTROLEAD公司將負(fù)責(zé)未來光電系統(tǒng)的銷售,特別在國防領(lǐng)域,將參與大型國防項(xiàng)目,包括法國海軍“大西洋”2海上巡邏機(jī)的光電載荷的升級(jí)項(xiàng)目、英法對(duì)中空長航時(shí)無人機(jī)成像系統(tǒng)的聯(lián)合制造以及陸軍戰(zhàn)車的模塊化光電系統(tǒng)和未來直升機(jī)的光電產(chǎn)品研制。OPTROLEAD公司將有效地結(jié)合兩家母公司的領(lǐng)先技術(shù)。

除此之外,泰勒斯正加強(qiáng)同美國思科公司在網(wǎng)絡(luò)和通信創(chuàng)新領(lǐng)域的合作。包括以思科的技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)泰勒斯的解決方案,在移動(dòng)和寬帶無線網(wǎng)絡(luò)開發(fā)防務(wù)與安全市場的機(jī)會(huì)。

6)薩基姆公司獲得新一代光電多功能系統(tǒng)訂單。法國《航宇防務(wù)》2013年3月1日?qǐng)?bào)道:薩基姆公司與法國海軍法國艦艇建造局簽訂了一份新一代光電多功能系統(tǒng)(EOMS-NG)合同。海軍法國艦艇建造局是該系統(tǒng)的主承包商,系統(tǒng)將于2014年在法國海軍4艘大型兩棲/投送艦、3艘“米斯特拉爾”級(jí)投送指揮艦和“閃電”級(jí)登陸艇運(yùn)輸艦上安裝,每艘安裝兩部[8]。

該系統(tǒng)由薩基姆公司開發(fā),是一種全天候、多功能、陀螺穩(wěn)定的光電系統(tǒng),能夠面向360°范圍提供紅外監(jiān)視、識(shí)別、跟蹤、激光測距和火控功能。

該系統(tǒng)受位于密封的近防空艦橋內(nèi)協(xié)同工作的兩臺(tái)顯控臺(tái)的控制,用于協(xié)助評(píng)估艦艇直接環(huán)境、控制自防御武器和增強(qiáng)直升機(jī)作戰(zhàn)的安全性。該系統(tǒng)基于全景射擊的概念,其觀測能力相當(dāng)于100臺(tái)固定攝像頭。

此外,該系統(tǒng)還將安裝在6艘法國海軍“花月”級(jí)監(jiān)視護(hù)衛(wèi)艦和6艘阿聯(lián)酋的“貝努納”級(jí)巡洋艦上。

7)BAE系統(tǒng)公司為美國海軍電磁導(dǎo)軌炮研制高速彈丸?！逗喪戏绖?wù)評(píng)論》2013年11月25日?qǐng)?bào)道:BAE系統(tǒng)公司正在為美國海軍電磁導(dǎo)軌炮研制高速彈丸。海軍研究辦公室于9月與BAE系統(tǒng)公司簽訂了電磁導(dǎo)軌炮高速彈丸第一階段研制合同。電磁導(dǎo)軌炮高速彈丸的研制分三階段完成:2013年9月～2014年5月,開展折衷研究和概念設(shè)計(jì),縮小模塊化和通用性方面的概念設(shè)計(jì)范圍;2014年5月～2015年4月,開展初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)工作;2015年5月～2017年4月,完成最后研制工作,包括生產(chǎn)、測試和試飛彈丸。海軍正在探索高速彈丸和常規(guī)炮彈之間的通用性,使高速彈丸能夠應(yīng)用于常規(guī)火炮,最終研制出低成本通用彈丸[9]。

BAE系統(tǒng)公司并不是參與高速彈丸項(xiàng)目的唯一公司。在美國海軍電磁導(dǎo)軌炮樣炮初始研制階段,海軍研究辦公室設(shè)想,電磁導(dǎo)軌炮的射程至少為96.2km,最大可達(dá)到407km。

高速彈丸的獨(dú)特之處在于,離開炮口后不需要火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)或引導(dǎo)彈丸。海軍研究辦公室為火炮系統(tǒng)制定的目標(biāo)是,將彈丸加速到7242～9012km/h,使彈丸取得32兆焦的炮口動(dòng)能。

海軍研究辦公室表示,電磁導(dǎo)軌炮利用艦載脈沖電源系統(tǒng)供電,一個(gè)電脈沖產(chǎn)生的電磁力使彈丸加速到7.5Ma,彈丸利用超高速動(dòng)能殺傷目標(biāo),動(dòng)能戰(zhàn)斗部消除了艦船上攜帶高爆彈藥,以及戰(zhàn)場上出現(xiàn)未爆軍械的危害。

高速彈丸需承受的過載力遠(yuǎn)高于常規(guī)火炮發(fā)射的彈丸。例如,BAE系統(tǒng)公司目前在研制的127mm炮彈,使用Mk45艦炮發(fā)射時(shí)的過載為6000g,高速彈丸則需承受20000～30000g的過載。

盡管高速彈丸能夠以極高速飛行,美國海軍仍希望其射速與常規(guī)火炮相似。如安裝在DDG 1000驅(qū)逐艦上的先進(jìn)火炮系統(tǒng)發(fā)射遠(yuǎn)程對(duì)陸攻擊彈丸時(shí)的射速為10發(fā)/秒。盡管高速彈丸與常規(guī)炮彈之間不存在明顯區(qū)別,但是美國海軍正在探索兩者之間的通用性,使高速彈丸能夠應(yīng)用于常規(guī)火炮。海軍的目標(biāo)是研制出低成本通用型彈丸,像普通炮彈那樣可用于Mk45式127mm艦炮或155mm艦炮,甚至是地面火炮系統(tǒng)。

4 發(fā)展分析

海軍光電裝備的發(fā)展趨勢:設(shè)備小型化、采用復(fù)合光學(xué)通道、選擇先進(jìn)的紅外焦平面陣列探測器件、采用目視安全激光測距儀、采用模塊化結(jié)構(gòu)等[10]。

1)設(shè)備小型化。發(fā)展研制艦載光電設(shè)備小型化,具有:(1)高效能,是指性能進(jìn)一步提高。其戰(zhàn)術(shù)使命還包括執(zhí)行早期警戒、自動(dòng)搜索、探測浮雷、夜間導(dǎo)航等多項(xiàng)功能。另外,對(duì)目標(biāo)的探測、跟蹤和識(shí)別距離也有較大提高。整個(gè)系統(tǒng),不僅抗干擾能力強(qiáng),而且更加可靠耐用;(2)輕型,是指減輕重量和減小體積。小型光電瞄準(zhǔn)設(shè)備的頭部重量較輕,甚至僅有60kg,回轉(zhuǎn)半徑約200mm,外形多呈球狀或錐狀,可安裝在中小型護(hù)衛(wèi)艦等艦船上;(3)桅桿載,是指裝在艦船桅桿上。這樣做不僅不與其他設(shè)備爭甲板上的“寸金之地”,而且有利于發(fā)揮自身性能,并減少艦上其他熱源設(shè)備和電子設(shè)備的干擾。

2)采用復(fù)合光學(xué)通道。對(duì)光電跟蹤儀來說讓電視、紅外和激光三個(gè)探測器共用一個(gè)復(fù)合通道,即“三光合一”,而不是過去普遍采用的三個(gè)獨(dú)立的光學(xué)通道。對(duì)紅外搜索和跟蹤系統(tǒng)來說,則是中紅外波段探測器和長紅外波段探測器共用一個(gè)通道,即“二光合一”通道,光學(xué)通道的減少勢必導(dǎo)致重量和體積的減少。當(dāng)然,復(fù)合光學(xué)通道的材料選取和設(shè)計(jì)更為復(fù)雜,這也是整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一。

3)選擇先進(jìn)的紅外焦平面陣列探測器件。使用紅外焦平面陣列探測器有非常高的探測率和靈敏度,從而保證在性能相當(dāng)?shù)那闆r下,可大大減小紅外通道的通光口徑,并可采用工作溫度較高的小型致冷器,這都有利于減小探測頭的重量和體積。

采用不用致冷器的非致冷型紅外熱像儀,這將會(huì)進(jìn)一步大大減小重量和體積。采用紅外焦平面陣列器件,可實(shí)施復(fù)合光學(xué)通道。

光電跟蹤儀采用3～5μm中波段熱像儀。3～5μm熱像儀,主要采用硅化鉑探測器或銻化銦探測器,其特點(diǎn)是適合于在炎熱和潮濕條件下使用,而且對(duì)高速反艦導(dǎo)彈的探測距離比8～12μm熱像儀更遠(yuǎn);在使用上,它可以并放在8～12μm一側(cè),或干脆將后者取而代之。

4)采用目視安全激光測距儀。法國激光工業(yè)公司和瑞典愛立信公司已研制出工作波長為1.54μm的喇曼頻移型Nd∶YAG目視安全激光測距儀,對(duì)人眼沒有損傷,現(xiàn)已裝備部隊(duì)。

5)采用模塊化結(jié)構(gòu)?？筛鶕?jù)需要靈活組裝,采用紅外探測器、電視,激光測距儀、智能型數(shù)字自動(dòng)跟蹤儀等,從而可滿足一體化的不同要求。例如,法國薩吉姆公司研制的VIGY105桅桿式全景瞄準(zhǔn)具。該系統(tǒng)探測頭外殼呈錐形,重約60kg,可與30毫米或100毫米火炮配用。VIGY-105采用組件結(jié)構(gòu),通?？捎腥N組合結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)還采用紅外焦平面陣列探測器和目視安全激光測距儀?，F(xiàn)已裝在“戴高樂”號(hào)航母、5艘護(hù)衛(wèi)艦和幾艘兩棲艦上。

法國SAT公司研究的“旺皮爾”MB雙波段模塊式紅外搜索和跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)探測頭重150千克,可裝在桅桿頂部。它采用了4個(gè)288×4元的紅外焦平面陣列和“二光合一”光學(xué)通道。法海軍定購7套“旺皮爾”MB系統(tǒng),已裝在“戴高樂”號(hào)航母和5艘防空護(hù)衛(wèi)艦上。

以色列光電公司的MSIS光電火控系統(tǒng)。該系統(tǒng)探測頭呈球狀,重僅60千克,可裝在桅桿上。MSIS系統(tǒng)曾于海灣戰(zhàn)爭中裝在美國艦船上作過試驗(yàn),此后進(jìn)行了多次改裝。據(jù)稱該系統(tǒng)的最大缺點(diǎn)是未采用目視安全激光測距儀,因此在國際競爭中受到一些影響。

英國雷達(dá)邁克公司的“系統(tǒng)2500”型艦用光電系統(tǒng)也很有特色。其指向儀外殼呈球狀,最大特點(diǎn)是除裝有目視安全激光測距儀外,還裝有一臺(tái)3～5μm熱像儀。在炎熱條件下,探測距離是8～12μm熱像儀的3倍。

美國海軍采購了300套光電瞄準(zhǔn)和跟蹤系統(tǒng)以及200套紅外搜索和跟蹤系統(tǒng)。美海軍的艦用光電設(shè)備不僅質(zhì)量上有很大提高,而且裝艦數(shù)量上也居各國之首。

5 結(jié)語

海軍光電信息裝備極大地提高了艦艇的生存能力和攻擊能力,已成為艦載武器裝備的重要發(fā)展方向之一。光電探測、光電防御、激光武器、通信導(dǎo)航等技術(shù)都有了飛速的進(jìn)步;光電探測將向高處理速度、遠(yuǎn)探測距離、光譜感知、自動(dòng)威脅識(shí)別的方向發(fā)展;光電防御措施將更加完善,艦船的光電隱身能力將向?qū)掝l帶、全方位、全天候、智能化的方向發(fā)展;復(fù)合誘餌、多功能煙幕等技術(shù)將繼續(xù)拓展其應(yīng)用領(lǐng)域;艦載激光武器技術(shù)將逐步走向成熟,并用來對(duì)付導(dǎo)彈、飛機(jī)、衛(wèi)星等各種目標(biāo);激光通信將形成對(duì)潛通信裝備;海軍艦載光電信息裝備與系統(tǒng)都在不斷向模塊化、多功能、高精度、一體化的方向發(fā)展,以達(dá)到快速準(zhǔn)確的資源共享,并形成高效的反應(yīng)能力。在光電技術(shù)不斷進(jìn)步的今天,光電信息裝備將越來越成為海軍武器裝備中的重中之重[11]。

[1]黃猛,張葆,沈宏海,等.海上光電監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].紅外與激光工程,2007,36(6):849-852.

[2]李連學(xué),曹秋生.光電跟蹤儀的自主捕獲技術(shù)研究[J].激光與紅外,2006,36(12):1142-1145.

[3]BAE系統(tǒng)公司向英國皇家海軍交付首套“山貓”直升機(jī)的光電頭盔顯示儀[N].每日防務(wù)快訊,2010-11-26.

[4]法國海軍欲采購“海眼鏡蛇”光電監(jiān)視與追蹤系統(tǒng)[N].每日防務(wù)快訊,2011-09-28.

[5]Aurrion公司為美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局開發(fā)光電多元件/部件集成技術(shù)[N].每日防務(wù)快訊,2011-11-17.

[6]賽峰公司和泰利斯公司簽署光電領(lǐng)域合作協(xié)議[N].每日防務(wù)快訊,2011-12-27.

[7]法國泰勒斯公司在光電與通信領(lǐng)域的新舉措[N].每日防務(wù)快訊,2012-08-09.

[8]薩基姆公司獲得新一代光電多功能系統(tǒng)訂單[N].每日防務(wù)快訊,2013-03-06.

[9]BAE系統(tǒng)公司為美國海軍電磁導(dǎo)軌炮研制高速彈丸[N].每日防務(wù)快訊,2013-12-05.

[10]喬健.艦載光電成像系統(tǒng)探測能力分析[J].光學(xué)精密工程,2013,21(10):2520-2526

[11]趙妙娟,車宏.軍用光電系統(tǒng)作用距離分析[J].紅外與激光工程,2008,37(增):501-503.

DevelopmentAnalysisofNavalOptoelectronicEquipmentTechnology

SHI Yongshan

(Navy Force Representative Bueau in Jinzhou, Jinzhou 121000)

The naval optoelectronic equipment technology plays more and more important roles in the war today. The process of development of the naval optoelectronic equipment technology abroad and equipments in all countries over the world and their modification are described. The technique performance and properties of several the naval optoelectronic equipment technology seekers are analyzed;and development of the the naval optoelectronic equipment technology are discussed.

naval optoelectronic equipment, development analysis

2013年11月6日,

:2013年12月20日

石永山,男,高級(jí)工程師,研究方向:電子工程。

TN97DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.05.003