紅外制導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用快速增長(zhǎng)_第1頁
紅外制導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用快速增長(zhǎng)_第2頁
紅外制導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用快速增長(zhǎng)_第3頁
紅外制導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用快速增長(zhǎng)_第4頁
紅外制導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用快速增長(zhǎng)_第5頁
已閱讀5頁,還剩15頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

1、證券研究報(bào)告|行業(yè)動(dòng)態(tài)報(bào)告正文目錄 HYPERLINK l _TOC_250005 紅外成像制導(dǎo):不可替代的制導(dǎo)方式 4 HYPERLINK l _TOC_250004 紅外制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展歷程 4 HYPERLINK l _TOC_250003 紅外成像制導(dǎo)的工作機(jī)理與優(yōu)勢(shì) 6 HYPERLINK l _TOC_250002 紅外制導(dǎo)技術(shù)未來發(fā)展方向 11 HYPERLINK l _TOC_250001 紅外成像制導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈情況 12 HYPERLINK l _TOC_250000 風(fēng)險(xiǎn)提示 14圖表目錄圖 1紅外光譜圖 4圖 2紅外曳光彈 5圖 3紅外干擾機(jī) 5圖 4紅外制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展概況 6圖

2、 5非制冷紅外熱成像儀的工作原理 7圖 6紅外成像導(dǎo)引頭的構(gòu)成 7圖 7紅外制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展概況 8圖 8氧化釩材料 8圖 9非晶硅材料 8圖 10AIM-9X 導(dǎo)彈紅外導(dǎo)引頭(空空彈) 11圖 11ASRAAM 導(dǎo)彈(空空彈) 11圖 12ATM-84H 導(dǎo)彈紅外導(dǎo)引頭(反艦彈) 11圖 13Kh-59MK2 導(dǎo)彈導(dǎo)引頭(空射巡航彈) 11圖 14紅外成像導(dǎo)引頭的構(gòu)成 13圖 15國(guó)內(nèi)紅外制造產(chǎn)業(yè)鏈主要參與單位 13表 1 部分非制冷紅外探測(cè)器應(yīng)用的導(dǎo)彈 10表 2 紅外制導(dǎo)的優(yōu)勢(shì) 10表 3 三家紅外公司的基本情況 14請(qǐng)仔細(xì)閱讀在本報(bào)告尾部的重要法律聲明近十幾年來,紅外成像技術(shù)作為現(xiàn)代高技術(shù)

3、已在武器裝備中得到廣泛應(yīng)用。陸軍主要將其用于夜間監(jiān)視、瞄準(zhǔn)、偵察、射擊指揮、制導(dǎo)和防空等;海軍主要將其用于監(jiān)視、巡邏、觀察和導(dǎo)彈跟蹤等;空軍主要將其用于轟炸機(jī)、偵察機(jī)和攻擊機(jī)等的導(dǎo)航、著陸、營(yíng)救、空中偵察、高空攝影和射擊投彈等。從空間到地面,從水下到空中,紅外成像儀已成為現(xiàn)代高技術(shù)常規(guī)兵器裝備中不可缺少的重要部分。我們?cè)谲姽?qiáng)周期系列報(bào)告之一:制導(dǎo)系統(tǒng)是導(dǎo)彈產(chǎn)業(yè)鏈最佳細(xì)分賽道中將導(dǎo)彈細(xì)分產(chǎn)業(yè)的最佳投資部分框定在了制導(dǎo)系統(tǒng)部分,本文作為導(dǎo)彈產(chǎn)業(yè)鏈的第二篇,將重點(diǎn)整理制導(dǎo)系統(tǒng)中紅外制導(dǎo)方面的情況。紅外成像制導(dǎo):不可替代的制導(dǎo)方式圖 1紅外光譜圖紅外輻射是自然界存在最為廣泛的電磁波輻射,它是基于任何

4、物體在常規(guī)環(huán)境下 都會(huì)產(chǎn)生自身的分子和原子無規(guī)則的運(yùn)動(dòng),并不停地輻射出熱紅外能量,分子和原子 的運(yùn)動(dòng)越劇烈,輻射的能量越大,反之輻射的能量越小。溫度在絕對(duì)零度以上的物體,都會(huì)因自身的分子運(yùn)動(dòng)而輻射出紅外線。資料來源:新浪軍事,研究所 紅外制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展歷程紅外制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展主要由戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)展需要和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)。作戰(zhàn)需求的牽引方面,紅外制導(dǎo)技術(shù)是一種被動(dòng)制導(dǎo)技術(shù),使導(dǎo)彈具有“發(fā)射后不管”的作戰(zhàn)能力。因此,首先發(fā)展的紅外非成像制導(dǎo)技術(shù)很快在空空、地空等導(dǎo)彈中獲得應(yīng)用,并在越南戰(zhàn)爭(zhēng)等作戰(zhàn)應(yīng)用中取得巨大的成功。根據(jù)紅外探測(cè)系統(tǒng)在反巡航導(dǎo)彈中的應(yīng)用中的數(shù)據(jù)顯示,19791985 年期間,作戰(zhàn)飛機(jī)損失數(shù)

5、目超過 160 架,其中 90是被紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈擊中。在 19731997 期間,遭受各種武器系統(tǒng)攻擊而損失的飛機(jī)共有 1434 架,其中 738 架是紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的犧牲品,所占比例為 51.5。紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的成功應(yīng)用和良好的作戰(zhàn)效果刺激了紅外技術(shù)的發(fā)展。紅外曳光彈、紅外干擾機(jī)等各種紅外對(duì)抗手段的相繼出現(xiàn),大大削弱了紅外非成像制導(dǎo)導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能。因此,現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中迫切需要具有一定目標(biāo)識(shí)別能力,可以對(duì)抗紅外干擾的制導(dǎo)手段。利用紅外熱成像技術(shù)獲取目標(biāo)的圖像,就可以有效地分辨目標(biāo)和誘餌,提高導(dǎo)彈的抗干擾能力。因此,作為紅外對(duì)抗的手段之一,在作戰(zhàn)需求推動(dòng)下紅外成像制導(dǎo)技術(shù)得到迅速地發(fā)展和推廣應(yīng)用。圖 2紅

6、外曳光彈圖 3紅外干擾機(jī)資料來源:搜狐網(wǎng),研究所資料來源:wind,研究所紅外制導(dǎo)技術(shù)真正的發(fā)展得益于紅外熱成像技術(shù)、小型制冷器技術(shù)、圖像處理技術(shù)、微電子技術(shù)等的發(fā)展。70 年代中期以后,由于先后出現(xiàn)了碲鎘汞,銻化銦,鉑化硅等線列器件和焦平面陣列器件,紅外光機(jī)掃描和凝視陣列技術(shù),紅外成像制導(dǎo)技術(shù)逐漸變成了可行的方案。特別是隨著元器件技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展,在近 30 多年來紅外探測(cè)器經(jīng)過了從簡(jiǎn)單的單元探測(cè)器發(fā)展到一代的線陣探測(cè)器、小面陣探測(cè)器,又發(fā)展到二代的焦平面陣列探測(cè)器,并進(jìn)一步向三代靈巧焦平面陣列探測(cè)器的發(fā)展歷程。紅外制導(dǎo)技術(shù)目前可劃分為三個(gè)發(fā)展階段。第一階段為 20 世紀(jì) 60 年代

7、中期以前為第一階段,這一時(shí)期,紅外制導(dǎo)武器主要用于攻擊空中速度較慢的飛機(jī)。其探測(cè)器采用不制冷的硫化鉛,信息處理系統(tǒng)為單元調(diào)制盤式調(diào)幅系統(tǒng),工作波段在 1-3m,其特點(diǎn)是靈敏度低、抗干擾能力差、跟蹤角速度低。第二階段為 20 世紀(jì) 60 年代中期至 70 年代。60 年代中期以后,由于飛機(jī)速度和機(jī)動(dòng)能力都大為提高,再加上被攻擊目標(biāo)對(duì)紅外誘餌的使用,使得第一代紅外制導(dǎo)武器的作戰(zhàn)效能明顯下降。為此,一種改進(jìn)的措施是,探測(cè)器采用了制冷的硫化鉛或銻化銦,從而極大地提高了靈敏度;更為根本的改進(jìn)是采用了工作波段在 3-5m 的中紅外波段,改進(jìn)了調(diào)制盤和信號(hào)處理電路,提高了跟蹤速度和抗干擾能力,增大了對(duì)飛機(jī)的

8、攻擊角,以至能夠在整個(gè)后半球內(nèi)實(shí)施攻擊。這一階段制導(dǎo)武器的作戰(zhàn)性能得到了較大的提高,雖然還是只能進(jìn)行尾追攻擊,但攻擊區(qū)域和對(duì)付高速目標(biāo)的能力有很大提高。第一代和第二代紅外制導(dǎo)技術(shù)都是采用非成像制導(dǎo)系統(tǒng)。都是把被攻擊的目標(biāo)視為點(diǎn)源,用調(diào)制盤或者圓錐掃瞄、章動(dòng)掃瞄等方式,對(duì)原信號(hào)進(jìn)行相位、頻率、幅度、脈寬等調(diào)制,以獲得目標(biāo)的方位信息。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、分辯率高、有使用方便、不依賴于復(fù)雜的火控系統(tǒng)等許多優(yōu)點(diǎn),但這種系統(tǒng)對(duì)存在強(qiáng)輻射紅外干擾的環(huán)境,特別是對(duì)于攻擊復(fù)雜紅外背景的地面坦克、裝甲目標(biāo),則效果十分乏力。第三階段為 20 世紀(jì) 70 年代中期以后。在 70 年代中期以后,由于工作在 8-

9、14m波段長(zhǎng)的長(zhǎng)波探測(cè)元件研制成功,特別是高性能的 CMT 線列陣紅外器件的工程應(yīng)用和紅外成像技術(shù)的日趨成熟。紅外探測(cè)器采用了高靈敏度的制冷銻化銦,并且改變了以往的光信號(hào)的調(diào)制方式,多采用了圓錐掃描和玫瑰線掃描,亦有非調(diào)制盤式的多元脈沖調(diào)制系統(tǒng),具有探測(cè)距離遠(yuǎn),探測(cè)范圍大、跟蹤角速度高等特點(diǎn),有的還具有自動(dòng)搜索和自動(dòng)截獲目標(biāo)的能力。在這一時(shí)期紅外制導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)生了一個(gè)大的飛躍。因此,這一階段的紅外制導(dǎo)武器可進(jìn)行全向攻擊和對(duì)付機(jī)動(dòng)目標(biāo)。這一階段也標(biāo)志著紅外制導(dǎo)由紅外點(diǎn)源制導(dǎo)發(fā)展到了紅外成像制導(dǎo)。圖 4 紅外制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展概況技術(shù)特征:1 、探測(cè)器為硫化鉛2 、工作波段在1- 3m第一代紅外制導(dǎo)(點(diǎn)源制

10、導(dǎo)) 技術(shù)特征:1 、探測(cè)器為硫化鉛或銻化銦2 、工作波段拓展至3-5m第二代紅外制導(dǎo)(點(diǎn)源制導(dǎo))1970s-1970s-19901990-2000s紅外成像制導(dǎo)2010-技術(shù)特征:發(fā)展雙色紅外焦平面陣列和靈巧焦平面陣列探測(cè)器第三代紅外成像制導(dǎo)技術(shù)特征:采用了紅外焦平面陣列探測(cè)器以及電子掃描或凝視成像方式第二代紅外成像制導(dǎo)技術(shù)特征:采用紅外探測(cè)器線陣或小面陣以及光機(jī)掃描方法獲取目標(biāo)圖像第一代紅外成像制導(dǎo)技術(shù)特征:1 、探測(cè)器為制冷銻化銦或碲鎘汞2 、工作波段近一步拓展至8-14m3 、CMT 線列陣紅外器件應(yīng)用第三代紅外制導(dǎo)(成像制導(dǎo))-19601960-1970s資料來源:紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的

11、應(yīng)用研究,研究所此外紅外熱成像制導(dǎo)技術(shù)也經(jīng)歷了三代的發(fā)展。70 年代發(fā)展起來的第一代紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的主要標(biāo)志是,采用紅外探測(cè)器線陣或小面陣以及光機(jī)掃描方法獲取目標(biāo)圖像。80 年代末期開始發(fā)展的第二代紅外成像制導(dǎo)的主要標(biāo)志是,采用了紅外焦平面陣列探測(cè)器以及電子掃描或凝視成像方式。目前正在發(fā)展的雙色紅外焦平面陣列和靈巧焦平面陣列探測(cè)器及其在紅外成像導(dǎo)引頭中的應(yīng)用,將進(jìn)一步提高紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈的抗干擾和目標(biāo)識(shí)別能力,與先進(jìn)的圖像信息處理技術(shù)相結(jié)合,甚至有可能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈的自主攻擊。同時(shí)非制冷紅外焦平面陣列的出現(xiàn)和在制導(dǎo)中的推廣應(yīng)用,將有助于簡(jiǎn)化導(dǎo)引頭的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu),有助于降低導(dǎo)引頭的成本。綜合來看,紅外

12、制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展集中在四個(gè)方面:1、 在探測(cè)波段的發(fā)展上,經(jīng)歷了從近紅外波段探測(cè)(13m)到中遠(yuǎn)紅外波段探測(cè)(35m,814m);2、 在探測(cè)器類型上,經(jīng)歷了從非制冷硫化鉛探測(cè)器、制冷硫化鉛/銻化銦探測(cè)器到制冷/非制冷焦平面成像探測(cè)器;3、 在探測(cè)體制上,經(jīng)歷了從光機(jī)掃描到凝視焦平面探測(cè)的發(fā)展,從“點(diǎn)源”探測(cè)到“成像”探測(cè)的發(fā)展過程。紅外成像制導(dǎo)的工作機(jī)理與優(yōu)勢(shì)紅外成像制導(dǎo)技術(shù)是利用紅外成像導(dǎo)引頭接收目標(biāo)場(chǎng)景的紅外輻射,形成目標(biāo)場(chǎng)景的二維溫度分布圖像,并利用目標(biāo)和背景紅外輻射特性的差異,識(shí)別、捕獲、跟蹤目標(biāo),將制導(dǎo)武器導(dǎo)向目標(biāo)的技術(shù)。圖 5 非制冷紅外熱成像儀的工作原理資料來源:高德紅外招股說明

13、書,研究所實(shí)現(xiàn)紅外成像制導(dǎo)的核心部件是紅外成像導(dǎo)引頭。紅外成像導(dǎo)引頭主要由紅外成像系統(tǒng)、紅外圖像視頻信號(hào)處理系統(tǒng)、伺服跟蹤系統(tǒng)組成。紅外成像系統(tǒng)用來攝取目標(biāo)場(chǎng)景的圖像,將二維分布的場(chǎng)景紅外輻射轉(zhuǎn)變成一維時(shí)序視頻信號(hào)。視頻信號(hào)處理系統(tǒng)將紅外成像系統(tǒng)輸出的視頻信號(hào)進(jìn)行放大處理,完成目標(biāo)識(shí)別,并給出不斷修正的目標(biāo)位置信息,輸出到伺服跟蹤系統(tǒng),以驅(qū)動(dòng)紅外成像系統(tǒng)保持對(duì)目標(biāo)的跟蹤,同時(shí)輸出給導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀,以使導(dǎo)彈保持正確的飛行路線,直至命中目標(biāo)。圖 6 紅外成像導(dǎo)引頭的構(gòu)成資料來源:紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用研究,研究所紅外熱像儀有多種分類方式,按照工作機(jī)理可以分為基于熱效應(yīng)的熱探測(cè)器和基于光電效應(yīng)的光子

14、探測(cè)器。一般來說,光子探測(cè)器需要制冷,探測(cè)響應(yīng)率高,而熱探測(cè)器則不需要制冷,成本相對(duì)較低。熱敏電阻型熱電容型二極管型熱電堆型熱釋電型鉭酸鋰硫酸三甘肽氧化釩非晶硅II類超晶格探測(cè)器非制冷型(基于熱探測(cè))制冷型(基于光子探測(cè))雙材料薄膜單晶或多晶PN結(jié)N型或P型多晶硅紅外探測(cè)器圖 7紅外制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展概況碲鎘汞探測(cè)器銻化銦探測(cè)器鉑化硅探測(cè)器多量子阱探測(cè)器資料來源:紅外光子探測(cè)器與熱探測(cè)器性能分析,研究所在非制冷探測(cè)器中,熱敏電阻型探測(cè)器最為常見,其中熱敏材料可分為氧化釩(VOx)和非晶硅(-Si)兩類。氧化釩的研究使用歷史較長(zhǎng),20 世紀(jì) 80 年代初,美國(guó)的 Honeywell 公司在軍方資助下開

15、始研究氧化釩薄膜,并于 20 世紀(jì) 80 年代末研制出非制冷氧化釩微測(cè)輻射熱計(jì),其制備技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展已很成熟,在微測(cè)輻射熱計(jì)產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。非晶硅則是 1992 年法國(guó)原子能委員會(huì)與信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室/紅外實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的探測(cè)器熱敏材料,目前技術(shù)上也已非常成熟。圖 8 氧化釩材料圖 9 非晶硅材料資料來源:百度百科,研究所資料來源:百度百科,研究所氧化釩和非晶硅作為兩種最常用的熱敏材料,兩者的共同點(diǎn)為:1、薄膜類型相同:兩者都是半導(dǎo)體熱敏薄膜,薄膜電阻溫度系數(shù) TCR 與電阻率成正比關(guān)系;2、生產(chǎn)工藝基本相同:微測(cè)輻射熱計(jì)技術(shù)與 CMOS 工藝兼容,能夠與 CMOS 讀出 電路集成,可基于

16、半導(dǎo)體制造工藝進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn),是非制冷紅外探測(cè)器的主要技術(shù)。具體的性能、工藝等方面兩者有各自的優(yōu)勢(shì):噪聲等效溫差(NETD)方面:即熱靈敏度,NETD 越小則紅外熱像像圖更清晰,分辨率更高。由于非晶硅是無定形結(jié)構(gòu),呈現(xiàn)的 1/f 噪聲比 VOx 要高,所以 NETD 通常不如 VOx 材料,其中兩者的 NETD 差距在 5-10mK,非晶硅在 40-50mk,氧化釩大約為 30-40mk。在溫度的區(qū)分度上氧化釩能夠識(shí)別 0.03,而非晶硅為 0.1,視覺上的直觀體現(xiàn)為非晶硅相較氧化釩圖像略有蒙紗感。成本方面:非晶硅探測(cè)器的制造成本更低,主要是因?yàn)閺牟牧虾凸に嚿峡捶蔷Ч璧暮蛡鹘y(tǒng)集成電路制造更加契

17、合。硅為半導(dǎo)體制造中的常用材料,生產(chǎn)制備的工藝相對(duì)更成熟,而氧化釩非半導(dǎo)體工藝中的常用材料,且非常怕沾污,生產(chǎn)過程中需要額外的專用設(shè)備才可完成生產(chǎn)。穩(wěn)定性方面:兩者穩(wěn)定性的差距主要體現(xiàn)在晶圓級(jí)封裝上,由于非晶硅的穩(wěn)定范圍在 450以下,而氧化釩的穩(wěn)定溫度在 300以下,因此晶圓級(jí)封裝時(shí)氧化釩的溫度窗口更小,同時(shí)由于氧化釩具有多種形態(tài),如 VO2 和 V2O5。所以在氧化釩探測(cè)器是制造過程中需要通過調(diào)整工藝來獲得單一形態(tài)的氧化釩材料,導(dǎo)致制造工藝上更加復(fù)雜。面陣方面:目前非晶硅更容易做到大面陣。主要原因?yàn)樵赑ECVD 工藝下非晶硅的 均勻性更好,制造過程中非晶硅在電阻阻值和溫敏性上有更好表現(xiàn),所

18、以在校正環(huán)節(jié) 工作量小,成品率更高,更容易將面陣做大。相比之下氧化釩則需要大量的校正工作,一定程度上阻礙了氧化釩探測(cè)器的大面陣發(fā)展。響應(yīng)時(shí)間方面:非晶硅的熱響應(yīng)時(shí)間更短。非晶硅材料可以將薄膜厚度控制的非常小,具有較低的熱容,所以在保持較低熱響應(yīng)時(shí)間的同時(shí)也具有較小的熱導(dǎo),可一定程度兼顧圖像刷新率和信號(hào)響應(yīng)率的要求,目前非晶硅的熱響應(yīng)時(shí)間常數(shù)為 7ms左右,而氧化礬一般在 10ms 左右,因此非晶硅探測(cè)器的幀頻要高于氧化釩。紅外成像制導(dǎo)使用的探測(cè)器大都為制冷型紅外探測(cè)器,這主要是由制冷紅外探測(cè)器的超強(qiáng)性能以及戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境所決定的。在探測(cè)器溫度較低時(shí)(制冷探測(cè)器通常需要將溫度降低到 77K 才能正常使

19、用),制冷探測(cè)器(光子探測(cè)器)的探測(cè)效率明顯高于熱探測(cè)器,制冷型目前也是公認(rèn)的實(shí)際應(yīng)用中最佳的紅外探測(cè)技術(shù)。目前非制冷探測(cè)器在導(dǎo)引頭中的應(yīng)用主要以作用距離較短的反坦克彈、小直徑炸彈為主,其探測(cè)的目標(biāo)普遍具有低速、低空的特性。表 1 部分非制冷紅外探測(cè)器應(yīng)用的導(dǎo)彈武器名稱制導(dǎo)模式研制公司精確攻擊導(dǎo)彈(PAM)非制冷紅外+激光美國(guó)近程-長(zhǎng)釘(Spike-SR)非制冷紅外+CCD以色列迷你-長(zhǎng)釘(Mini-Spike)非制冷紅外+CMOS以色列MMP 中程非制冷紅外+電視法國(guó)新“輕馬特”(XATM-5)非制冷紅外日本“紅箭-12”非制冷紅外或電視中國(guó)小直徑炸彈(SDB-II)非制冷紅外+毫米波+半主

20、動(dòng)激光美國(guó)聯(lián)合空對(duì)地導(dǎo)彈(JAGM)非制冷紅外+毫米波+半主動(dòng)激光美國(guó)MASTER 隱身巡航導(dǎo)彈非制冷紅外+雷達(dá)美國(guó)FASGW 反艦導(dǎo)彈非制冷紅外歐洲資料來源:應(yīng)用于紅外成像導(dǎo)引頭的非制冷焦平面探測(cè)器,研究所紅外熱成像制導(dǎo)具有多種優(yōu)勢(shì)。其主要優(yōu)勢(shì)有靈敏度高、導(dǎo)引精度高、抗干擾能力強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)“發(fā)射后不管”、具備準(zhǔn)全天候功能以及強(qiáng)適應(yīng)性等優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)使得紅外成像制導(dǎo)自誕生以來一直是精確制導(dǎo)導(dǎo)彈家族中的寵兒,根據(jù)淺析美國(guó)精確對(duì)地打擊武器配系及作戰(zhàn)使用數(shù)據(jù),海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,多國(guó)部隊(duì)的飛機(jī)共發(fā)射了 5000 余枚“小?!笔娇諏?duì)地導(dǎo)彈,大約 2/3 是紅外成像型制導(dǎo)的 AGM-65D,取得了顯赫的戰(zhàn)果。表

21、2 紅外制導(dǎo)的優(yōu)勢(shì)靈敏度高紅外成像導(dǎo)引頭具有很高的靈敏度,其躁聲等效溫差 NETD0.050.1, 很適合探測(cè)遠(yuǎn)程小目標(biāo)的需求導(dǎo)引精度高紅外成像導(dǎo)引頭的空間分辨率很高,0.20.3mrad,其溫度動(dòng)態(tài)范圍也大(系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍 100300K),因此,多目標(biāo)鑒別能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)紅外成像導(dǎo)引頭由于有目標(biāo)識(shí)別能力,可以在復(fù)雜干擾背景下探測(cè)、識(shí)別目標(biāo)。在對(duì)付地面目標(biāo)(坦克群、機(jī)場(chǎng)跑道、港口、交通樞紐)的導(dǎo)引技術(shù)中,紅外成像制導(dǎo)占有很大優(yōu)勢(shì)可實(shí)現(xiàn)“發(fā)射后不管”紅外成像導(dǎo)引頭具有在各種復(fù)雜戰(zhàn)術(shù)環(huán)境下自主搜索、捕獲、識(shí)別和跟蹤目標(biāo)的能力,并且能按威脅程度自動(dòng)選擇目標(biāo)和目標(biāo)的薄弱部位進(jìn)行命中點(diǎn)選擇, 可以實(shí)現(xiàn)

22、“發(fā)射后不管”具有準(zhǔn)全天候功能紅外成像導(dǎo)引頭可工作在 814m 遠(yuǎn)紅外波段,該波段具有穿透煙霧能力,并可晝夜工作,是一種能在惡劣氣候條件下工作的準(zhǔn)全天候探測(cè)的導(dǎo)引系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性紅外成像導(dǎo)引頭可以裝在各種型號(hào)的導(dǎo)彈上使用,只是識(shí)別、跟蹤的軟件不同。比較典型的產(chǎn)品有美國(guó)的幼畜導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭,可用于空/地、空/空、空/艦三型導(dǎo)彈上資料來源:紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用研究,研究所大氣中存在著三個(gè)紅外“窗口”:13m(短波紅外)、35m(中波紅外)和 814m(長(zhǎng)波紅外)。在這三個(gè)波段工作的紅外探測(cè)器敏感絕對(duì)溫度的峰值分別為1000K、500K 和 300K。制導(dǎo)武器所要攻擊的軍事目標(biāo)的紅外輻射溫度分別

23、為:飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰約 1000K;加熱的飛行器的表面溫度可能30是0在400K;行進(jìn)中的坦克溫度可能在 400K 以上;而靜止的坦克溫度約為 300K,與它所在的環(huán)境溫度相差不大。故可根據(jù)不同的場(chǎng)景選擇不同波段的紅外探測(cè)器進(jìn)行制導(dǎo)。因紅外成像制導(dǎo)諸多的優(yōu)點(diǎn),其在空-地導(dǎo)彈、近程空-空導(dǎo)彈、反艦導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、彈道導(dǎo)彈中得到廣泛應(yīng)用,也大量用于反坦克導(dǎo)彈、多用途導(dǎo)彈、制導(dǎo)炮彈的改進(jìn)與研制中。而作為紅外成像制導(dǎo)技術(shù)核心的紅外成像導(dǎo)引頭,目前主要采用制冷型的碲鎘汞、銻化銦線陣、小面陣、焦平面陣列探測(cè)器。為了獲得了較大的視場(chǎng),雖然個(gè)別采用了硅化鉑 640480 焦平面陣列探測(cè)器。但成本目前仍然是采

24、用紅外焦平面陣列成像導(dǎo)引頭的重要制約因素。射程在 20km 以內(nèi)的近程導(dǎo)彈多采用焦湯制冷器對(duì)焦平面陣列探測(cè)器制冷,遠(yuǎn)程空-地導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈等則采用整體式斯特林制冷器。圖 10 AIM-9X 導(dǎo)彈紅外導(dǎo)引頭(空空彈)圖 11 ASRAAM 導(dǎo)彈(空空彈)資料來源:新浪軍事網(wǎng),研究所資料來源:中廣軍事網(wǎng),研究所圖 12ATM-84H 導(dǎo)彈紅外導(dǎo)引頭(反艦彈)圖 13Kh-59MK2 導(dǎo)彈導(dǎo)引頭(空射巡航彈)資料來源:搜狐網(wǎng),研究所資料來源:新浪軍事,研究所紅外制導(dǎo)技術(shù)未來發(fā)展方向進(jìn)入 21 世紀(jì)以后,對(duì)紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的要求作出了大的調(diào)整。未來戰(zhàn)爭(zhēng)要求制導(dǎo)武器能夠在復(fù)雜地理環(huán)境、復(fù)雜氣象環(huán)境和復(fù)雜

25、電磁環(huán)境下有效作戰(zhàn),因此可以預(yù)見,在未來的武器型號(hào)研制進(jìn)程中,紅外成像制導(dǎo)技術(shù)還將會(huì)發(fā)生很大的變革,隨之帶來的是組成紅外成像導(dǎo)引頭的各單元技術(shù)的變革,以及包括仿真、測(cè)試等總體技術(shù)的發(fā)展。目前來看,紅外成像制導(dǎo)的主要發(fā)展趨勢(shì)有:智能化、非制冷、復(fù)合化和多用途等。智能化:未來紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)引頭需要具備多任務(wù)、集群協(xié)同作戰(zhàn)能力以及實(shí)時(shí)任務(wù)裝訂功能。多任務(wù)是指導(dǎo)引頭具備跟蹤多種目標(biāo)的能力;集群協(xié)同作戰(zhàn)是指在使用多種枚制導(dǎo)彈藥進(jìn)行集群攻擊時(shí),導(dǎo)引頭具有戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知并根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)調(diào)整攻擊任務(wù)和自動(dòng)任務(wù)分配的能力:實(shí)時(shí)任務(wù)裝訂功能則是指導(dǎo)彈發(fā)射后可通過導(dǎo)彈與載機(jī)之間的數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)為導(dǎo)引頭裝訂任務(wù)數(shù)據(jù),一方面可

26、以縮短導(dǎo)彈發(fā)射前的準(zhǔn)備時(shí)間,另一方面飛行員可以根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)臨時(shí)更改導(dǎo)彈的任務(wù)使命。非制冷:非制冷紅外焦平面陣列凝視成像制導(dǎo)是未來的一個(gè)重要發(fā)展方向。非制冷型紅外探測(cè)器已開始在成像紅外導(dǎo)引頭中應(yīng)用。由于其使紅外成像系統(tǒng)擺脫了 制冷器,有助于成像紅外導(dǎo)引頭的小型化和低成本,因此已經(jīng)受到普遍的關(guān)注。隨著 非制冷型紅外探測(cè)器的發(fā)展,其探測(cè)靈敏度會(huì)不斷提高,將能充分滿足紅外成像導(dǎo)引 頭的使用要求;而且成本將進(jìn)一步降低,更加適合在一次性使用的導(dǎo)彈和制導(dǎo)彈藥中 應(yīng)用。因此,可以預(yù)料非制冷的紅外成像導(dǎo)引頭將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用,非制冷紅 外成像制導(dǎo)是一個(gè)重要發(fā)展方向。復(fù)合化:隨著戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的日益復(fù)雜化,以及對(duì)抗

27、技術(shù)、隱身技術(shù)等的飛速 發(fā)展,要求制導(dǎo)武器具有更高的在惡劣的氣候條件下和復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中的目標(biāo)識(shí)別 能力、抗干擾能力、“發(fā)射后不管”的自主作戰(zhàn)能力等。因此,單一的制導(dǎo)模式已不 能完全適應(yīng)未來作戰(zhàn)的要求,大力發(fā)展多模/復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)勢(shì)在必行。紅外成像制導(dǎo) 已成為復(fù)合/多模制導(dǎo)模式中的一個(gè)重要模式。紅外成像/毫米波、紅外成像/雷達(dá)、 紅外成像/紫外、紅外成像/激光、紅外成像/激光/毫米波雷達(dá)等雙模或三模導(dǎo)引模式,以及紅外成像中段制導(dǎo)的復(fù)合制導(dǎo)模式,已在多種制導(dǎo)武器中應(yīng)用。被動(dòng)紅外成像 制導(dǎo)模式與毫米波制導(dǎo)等主動(dòng)制導(dǎo)模式、被動(dòng)紅外成像末制導(dǎo)模式與 GPS 等中段制導(dǎo) 模式互為補(bǔ)充,將是復(fù)合/多模制導(dǎo)武

28、器系統(tǒng)廣泛使用的一種制導(dǎo)模式。多用途:早期紅外成像制導(dǎo)技術(shù)大多圍繞某一戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)略目標(biāo)而設(shè)計(jì),功能、使命單一;未來成像制導(dǎo)導(dǎo)引頭將會(huì)肩負(fù)更多的使命,如中制導(dǎo)、末制導(dǎo)、偵察以及打擊效果評(píng)估等:導(dǎo)引頭的多用途還包括采用多色、多模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)實(shí)現(xiàn) ATR功能,提高導(dǎo)引頭的抗干擾能力以及導(dǎo)引頭的使用靈活性等。紅外成像制導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈情況紅外成像制導(dǎo)以紅外導(dǎo)引頭為產(chǎn)品形式,導(dǎo)引頭作為產(chǎn)品本身其產(chǎn)業(yè)鏈較短。不考慮基礎(chǔ)原材料,從紅外探測(cè)器芯片到完整的導(dǎo)彈導(dǎo)引頭,我國(guó)的情況主要可分為兩級(jí)或三級(jí)配套模式。一般兩級(jí)配套的模式為廠商直接提供紅外熱像儀至導(dǎo)彈總裝廠制成紅外導(dǎo)引頭;三級(jí)配套則屬于廠商 A 提供紅外探測(cè)器芯片、模

29、組或機(jī)芯,由廠商 B 配合其鏡頭、算法等集成為紅外熱像儀再供應(yīng)至導(dǎo)引頭總體單位。圖 14紅外成像導(dǎo)引頭的構(gòu)成導(dǎo)彈導(dǎo)引頭紅外熱像儀(包含探測(cè)器)一般為非制冷型導(dǎo)引頭紅外熱像儀廠商導(dǎo)引頭總體單位導(dǎo)彈總體單位導(dǎo)彈導(dǎo)引頭紅外熱像儀探測(cè)器(主要為制冷探測(cè)器)一般為制冷型導(dǎo)引頭紅外熱像儀廠商或紅外探測(cè)器、機(jī)芯、模組廠商,主要為軍工科研院所紅外熱像儀廠商導(dǎo)引頭總體單位導(dǎo)彈總體單位資料來源:紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用研究,研究所 紅外熱像儀是紅外導(dǎo)引頭的核心器件,而紅外探測(cè)器則是紅外熱像儀的最核心 器件。早期紅外探測(cè)器技術(shù)被美國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)家壟斷,國(guó)內(nèi)探測(cè)器全部依賴 進(jìn)口。由于探測(cè)器成本占到了紅外熱像儀的 6

30、0,直接導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)紅外熱像儀價(jià)格昂貴。 2008 年前后,我國(guó)陸續(xù)有企業(yè)走上紅外熱成像技術(shù)的自主研發(fā)之路,政府也通過各項(xiàng)政策和專項(xiàng)提供了良好的科研環(huán)境,從 2015 年起,我國(guó)已能夠自主生產(chǎn)紅外探測(cè)器、機(jī)芯等紅外熱像儀所需的全部關(guān)鍵零部件,目前我國(guó)紅外設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)整體呈現(xiàn)出了軍工集團(tuán)、中科院系科研院所和少量?jī)?yōu)質(zhì)民營(yíng)企業(yè)三大體系并存的格局。其中制冷型探測(cè)器主要生產(chǎn)廠商為兵器工業(yè)集團(tuán) 211 所,電子科技集團(tuán) 11 所和中科院上海技物所,三家也是國(guó)內(nèi)制冷型探測(cè)器的主要供應(yīng)商。圖 15國(guó)內(nèi)紅外制造產(chǎn)業(yè)鏈主要參與單位紅外探測(cè)器機(jī)芯整機(jī)非制冷型:兵器工業(yè)夜視集團(tuán)(211所/北方廣微)中國(guó)電科11所 中科院上海技物所中科院長(zhǎng)春光電所高德紅外大立科技睿創(chuàng)微納制冷型:兵器工業(yè)夜視集團(tuán)(211所)中國(guó)電科11所中科院上海技物所高德紅外兵器工業(yè)夜視集團(tuán)(211所/北方廣微

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論