IR csalik

Lockheed AC-130 csali kilökés

Az infravörös csalik, angolul: csalárd fáklyák , csalik infravörös keresővel ellátott irányított rakéták ellen . A fáklyák használata során fellépő hősugárzás célja, hogy a kereső fej érzékelőit elterelje a tényleges céltól, ideális esetben a hősugárzás hősugárzásához. Ez úgy történik, hogy számos különféle hőforrásból IR- rendetlenséget generálnak, specifikus emissziós spektrumokat állítanak elő, hogy a keresőnek csalogató célpontot kínáljanak , és hőfalakkal hozzák létre a tényleges célt.

Az infravörös csalik vagy energiatárolóként pirotechnikai tölteteket, piroforos szilárd anyagokat vagy folyadékokat vagy könnyen gyúlékony szilárd anyagokat tartalmaznak. Begyújtáskor erősen exoterm reakció alakul ki, amely az energiatároló kémiai összetételétől függően többé-kevésbé erős látható láng- és füstfejlődéssel jár.

1981 és 2002 között az összes repülőgép-veszteség több mint 50% -át IR-vezérelt fegyverek okozták. Az Öböl-háború idején, 1991 -ben még azt mondták, hogy 78% volt. 1985 és 2010 között az amerikai repülőgép-veszteségek 90% -át vélhetően IR-vezérelt fegyvereknek tulajdonítják.

áttekintés

IR kereső

A fellángolások IR által irányított rakétákra gyakorolt ​​hatásának megértése érdekében meg kell érteni a kereső szerkezetét. A fizika, infravörös sugárzás elektromágneses hullámok a spektrális tartomány közötti látható fény és a hosszabb hullámú Terahertzes sugárzás . Az IR-sugárzást elnyelő vízgőz csak az 1-6 µm és a 8-14 µm hullámhossz-tartományba eső ablakokat eredményezi a légkörben, amelyekben a sugárzás viszonylag messzire eljuthat. 10 km feletti magasságban azonban az abszorpció elhanyagolható. A CO 2 , a por és a vízcseppek szintén csökkentik a láthatóságot, a CO 2 megoszlás gyakorlatilag állandó körülbelül 50 km magasságig.

Planck sugárzási spektrumok különböző hőmérsékletekhez

A Wien elmozdulási törvénye kimondja, hogy a legnagyobb sugárzási teljesítmény egy fúvókasíkon, 3 mikron hullámhosszon, az utóégető mikron kb. 1,5-nél fordul elő . A repülőgép kipufogógáza a legfényesebb a 3–5 µm tartományban, a törzs forró részei 3–5 és ≥ 8 µm között vannak. A csomagtér legjobban ≥ 8 µm-nél látható. Mivel a régebbi keresők csak egy detektorelemből állnak, mechanikus elülső rögzítésre van szükség a célkövetés térben történő követéséhez ( rozettaszkennelés ). Amennyire lehetséges, az érzékelők automatikus erősítésszabályozással rendelkeznek annak érdekében, hogy alkalmazkodni tudjanak a különböző fényerőhöz. A cél, a rendetlenség és a fellángolás észlelésének problémáját régebbi modellekben kellett mechanikusan megoldani, amelyet az alábbiakban tárgyalunk.

Az interferenciaforrásokkal való érintkezés "szennyeződésének" elkerülése érdekében a kereső szűk látómezőjét célozták meg. Ezt a látómezőt a mozgások letapogatása bővíti. Az olyan régebbi keresők , mint a 9K32 Strela-2 , vékony, forgó membránt kötnek össze az érzékelőelem és a keresőfej optikai alkatrészei között. Ezt felváltva IR-áteresztő és átlátszatlan anyaggal vonják be, és így hasonlítanak egy légcsavarra. Ez két dolgot eredményez: Az infravörös célpont a redőny forgási frekvenciájával villog, így a látástengelytől való eltérés levonható a homályosság / láthatóság időtartamából: minél tovább, annál hosszabb az időtartam. Ezenkívül a repülőgép és a fáklya (pontforrás) megkülönböztethető a felhőktől vagy a talajtól (rendetlenség): az utóbbiak terjedelmesek, ezért a képernyő nem fedi le őket staccato módon. Az analóg szűrő eltávolítja a többé-kevésbé állandó jelet, így csak a pontforrást (repülési cél vagy fáklya) követik nyomon. A kereső megpróbálja középen tartani a célpontot, ahol az infravörös energia ugyanolyan jól jut át ​​az összes küllőn, és a villogás gyakorlatilag nulla.

A kereső hátránya, hogy viszonylag érzéketlenek a célmozgások észlelésére, ha a célpontot már középen tartják. Ennek eredményeként a régebbi IR-rakéták „ingatag” pályán repülnek. A következő keresők tehát kúposan köröztek: A „légcsavar” az érzékelő előtt van rögzítve, helyette egy másodlagos tükör forog. Az optikai alkatrészek infravörös sugárzása eléri a kereső külső szélén lévő elsődleges tükröt, visszaveri a sugárzást a forgó másodlagos tükörre, és ezt a „légcsavaron” keresztül az érzékelőre (a Cassegrain teleszkóphoz hasonló sugárút ). A forgó tükör miatt az infravörös célpont a membrán küllőin keresztül az érzékelő mező középtengelye körül köröz. Ha a kereső közvetlenül az infravörös forrásra néz, a fénypont egy tiszta körkörös körben köröz az érzékelőmező középtengelye körül, ami a „propellernek” köszönhetően az érzékelő állandó megvilágítási frekvenciájához vezet. Ha viszont a kereső egy szöget néz, akkor az infravörös pont körbefut egy ellipszisen, és a tükör forgatásakor a megvilágítási frekvencia változik, amelyből a számítógép kiszámíthatja a pálya korrekcióját.

Míg az IR keresőt kezdetben nem hűtötték, később aktív hűtést vezettek be az érzékenység növelése és a hosszabb hullámhosszak felkutatása érdekében. A Strela-2 például ólom (II) -szulfidból készült keresővel rendelkezik , amely 2 µm-nél a legérzékenyebb, és ezért csak a fúvóka és a háttér között képes megkülönböztetni, amely csak hátulról készít felvételeket. A legújabb IR-vezérelt fegyverek olyan képkereső keresőket használnak, amelyek vagy egy tárgyat bámulnak, vagy átvizsgálják. Ezek a keresők teljesen digitálisak, és kardáncsöves IR videokamerával látják a célt. Képfelismeréssel használhatják a repülőgépek felfedezését és biztonságos nyomon követését, valamint vezérelhetik egyes részeiket.

Kiváltó válasz

Az infravörös csalik hatásának csökkentése érdekében a kereső logikájába be van programozva a fellángolás detektálása ("trigger") és a kereső ellenreakciója ("válasz"). Mint fentebb említettük, a felhőket az idősebb nézők diszkriminálják térbeli eloszlásuk miatt. A repülési célhoz hasonlóan azonban a hőfáklya is célpontot jelent, és a kereső elvileg ugyanúgy kezeli. A legidősebb keresőknek nincs védelme a fellángolás ellen, de csak a legforróbb célpontot észlelik körülbelül 2 µm körül, amely ezután az IR-t zavaró testet képviseli. A kúposan keringő célponttal rendelkező keresők sajátos védelemmel rendelkeznek a fellángolások ellen: Mivel a cél IR-kontaktust kör alakú úton tartják a detektoron (állandó megvilágítási frekvencia), és egy fáklya gyorsan leesik a repülőgépről, infravörös kontaktusként jelenik meg egy elliptikus úton (frekvencia-modulált szinuszos megvilágítási frekvencia), amely (viszonylag) gyorsan eltűnik a detektor mezőből. A keskeny látómező is segít, mivel a fáklya gyorsan kiesik a látómezőből. A fáklyáknak nem sokkal a kilökésük után el kell érniük a maximális sugárzási értéket. A fellobbanás észlelésének ("kiváltó okok") legelterjedtebb módszerei, amelyeket szintén kombinálnak, a következők:

Sikertelen válaszindító válasz: Az AIM-9M Sidewinder eléri a hőcsillapítást, kilökve egy F / A-18C Hornet-ről.
  • A céltól való IR-energia éles növekedése kiváltja a "ravaszt", és újra kikapcsol, amikor egy küszöbértéket aláhúznak. A fáklyaérzékelés kiváltásának küszöbértékének a légijármű utánégőjének értéke fölött kell lennie. Ez a módszer könnyen átgondolható, ha az IR csalik viszonylag lassan égnek.
  • Olyan detektorok, amelyek két sávot tudnak használni az infravörös sávban, sáv-összehasonlítással: A repülőgépek több sugárzást bocsátanak ki a hosszú hullámú spektrumban, mint a rövid hullámú spektrumban; az ellenkezője igaz a hőhullámokra. Ezt a módszert akkor lehet becsapni, ha több fáklya ég különböző sávokban, azonos intenzitással.
  • A kinematikus „ravasz” kihasználja azt a tényt, hogy az infravörös csalik a légellenállás miatt gyorsan a földre esnek. A csatlakoztatott fáklya rövid idő alatt viszonylag nagy változáshoz vezet a kereső szögében, ami kiváltja a "ravaszt". Ha a cél IR-pont és a fáklya IR-pontja közötti szögkülönbség változása túl kicsi, ez a módszer kudarcot vall. Ehhez rövid időközönként több IR csalót dobnak ki.
  • A térbeli „ravaszt” beállítja a kereső látóterét a repülőgép és a fáklya között; H. kvázi középen a lehetséges helyes célok között. Mindkét IR-pont annyira megkülönböztethető a kereső számára, amely kiváltja a fáklyaérzékelést. Mivel a valódi cél a kereső látómezőjének szélén van, és a kereső általában megkülönböztethetetlen IR forrásokat szokott átlagolni, ez a módszer kudarcot vall, ha sok IR csalétet dobnak ki nagyon rövid szekvenciákban.

Ha a fellobbanás kilökődést észlel, a kereső ellenintézkedése elindul ("válasz"). A leggyakoribb, kombinálható ellenintézkedések a következők:

  • A kereső vezérlő logikába történő bevitelét figyelmen kívül hagyják; a rakéta mindaddig fenntartja jelenlegi repülési manőverét, amíg a hő fellobbanása el nem hagyja a kereső látómezőjét, vagy meg nem történik a kiváltó időkorlát. Ha a kereső látómezejében az időtúllépés után is fellángol, akkor ez bekapcsol.
  • Az előre toló válaszsal a kereső látótere előre halad a cél mozgásának irányában. A fáklya gyorsabban esik ki a látómezőből, ami csökkenti azt az időtartamot, amely alatt a kereső nem tudja követni a célt. Ha a mozgást túl erősen hajtják végre, a látómező túlságosan előre mozog, így a vezetett fegyver elveszíti a célpontot, és újra megszereznie kell.
  • A push-pull válaszhoz térbeli triggeret kell használni. Ha a cél és a fáklya a látómező ellentétes oldalán helyezkedik el, és így megkülönböztethető, a kereső szándékosan a gyengébb IR forrást célozza meg, amely a repülőgép.
  • Ellenintézkedés lehet a modern képalkotó keresőfejek esetében is, ha szűrőkkel csillapítja a látómező bizonyos szektorait. Ezeken a területeken a kereső napszemüveget vesz fel, hogy elkerülje a káprázatot a hő fellángolásától. A nem képalkotó, régebbi kialakítású keresők esetében a célpontot csak akkor lehet tovább követni, ha a fellángolások gyengített intenzitása nem haladja meg a repülési célt.

Valós díjak

Az idősebb keresők vagy detektoraik 1–5 µm hullámhosszat fednek le. Mivel a klasszikus hőcsillapítás sugárzási csúcsa 1,5 µm körül van, a sugárzás intenzitásának jelentősen nagyobbnak kell lennie, mint a repülőgépé, hogy az elmozdulás törvénye szerint mégis nagyobb intenzitást érjen el, mint a cél hosszabb hullámhosszakon. A hosszúhullámú keresők olyan területen működnek, ahol a klasszikus hőkitörések sugárzási intenzitása lényegesen alacsonyabb. Az aktív töltések nagyjából két különböző típusra oszthatók: pirotechnikai aktív töltések, amelyek magukon az oxidálószeren szállítják az égést, és piroforos aktív töltések, amelyek a levegőben lévő oxigént használják oxidációhoz.

MJU-7A / B metszeti rajza

A pirotechnikai aktív töltések nagyon forrón égnek, ezért rövid hullámhosszakon bocsátanak ki a legerősebben. Ezek a hőhullámok a látható spektrumban is fényesen égnek, füstöt hozva létre. Az égési idő körülbelül 5-10 másodperc. Ha egy ilyen pirotechnikai töltés égés közben a földet éri, ott tüzet válthatnak ki. Az IR csalik 1959-es bevezetése óta, amelyek kezdetben Al / WO 3 - Termitet használtak a grafit gömbökben, ezek magnézium - fluor szénhidrogéneket használtak . A modern fáklyák szilárd, pirotechnikai vegyületből állnak, amely magnéziumból, politetrafluor-etilénből (PTFE) és Vitonból mint fluor-kopolimerből vagy szintetikus elasztomerből, mint kötőanyagból készül. Ezeket az úgynevezett MTV fáklyákat egy gyújtástöltet dobja ki és egyidejűleg gyújtja meg. A magas hőmérséklet (2000 K felett) miatt a legnagyobb sugárzási intenzitás a rövidhullámú sávokban van, ami az MTV fellángolást nagyon hatásossá teszi az idősebb IR-keresőkkel szemben, akik csak ezeken a sávokon tudtak keresni. A modern aktív töltések spektrálisan adaptált aktív tömeget is használnak. A redukálószer kiegyensúlyozott, így a levegőben lévő oxigénnek hozzá kell járulnia az égéshez. A továbbfejlesztés a kinematikus fáklyák, amelyeket a legújabb generációs repülőgépek használnak. Ahelyett, hogy egyszerűen a földre esnének, ezek a fellángolások előre meghatározott utakon haladnak a repülőgép mellett. Erre a célra ezek a fáklyák, z. B. MJU-47, rakétamotorral a hátsó és a vektor fúvókákon.

Egy MJU-7A / B csalétek, amely a régebbi MTV fáklyák tipikus példája, szemközt látható. Ez egy külső alumínium héjból (1), egy elektromosan gyújtható impulzus patronból (2), amely az aktív töltés kisütését és szükség esetén a gyújtását okozza, valamint egy csőbiztosítékként  kialakított szabotból (3) , amely meggyullad. a gyújtással (5) rendelkező hatóanyagnak (4) és a burkoló többnyire öntapadó alumínium fóliának (6) csak a patrontokon kívül szabad engednie. A patron elöl egy fedőlappal (7) van lezárva.

A pirotechnikai aktív töltésekkel ellentétben a pirofor anyagok a reakcióhoz szükséges oxigént a levegőből veszik fel. Ezért a pirofor csali célpontok teljesítménye alapvetően a magasságtól, vagyis az oxigén parciális nyomásától függ. Az 1980-as években kipróbálták a trietil-alumínium permetezését , amely nagyon hatékony volt, de túl időigényes. A modern rendszerek bevont szilárd anyagokat használnak. Az oxidációs folyamat a szem számára szinte láthatatlan, ezért megelőző alkalmazásra is alkalmasak. A vékony anyagcsíkok pelyheként oszlanak el a szobában , és a gyors oxidáció során infravörös sugárzást bocsátanak ki. Ezek a vékony nikkel-, acél- vagy vascsíkokból vagy ötvözeteikből álló, kb. 1 cm hosszú hőfalak propilén- oxiddal vannak bevonva , és elérhetik az 1255 K-ot is. A gyulladás akkor fordul elő, amikor az anyag eloszlik, amikor oxigénnel érintkezik. Porózus fém ostyákat (patrononként körülbelül 500 darabot) is használnak erre. Az így létrehozott hőfalak a modern keresőkkel szemben is hatékonyak. Pont alakú, piroforos, füstmentes és „buta” fáklyákat, például MJU-50/51 is vásárolnak, hogy megelőzően használják a pirotechnikai, füstkeltő fáklyák (pl. MJU-47) helyett.

taktika

A kilökődés taktikája a rendelkezésre álló díjaktól és a fenyegetés IR-keresőjétől függ. Például a német Transall szállító repülőgépek rakétákat bocsátanak ki Kabulban leszállásukkor , amint a rakétajelző eszköz fenyegetést jelez, annak érdekében, hogy a FIM-92 Stinger vagy a Strela-2 repülő öklével történő lehetséges támadásokat megnehezítsék. Általában több fáklyák vannak kiadja, mint egy sortűz , ami nagy hő függöny mellett, és a gép mögött. Egy kis hajtóanyag dobja ki őket, amely 150 km / h körüli sebességre képes. A pontos kilökési sebességet és mintákat egy társított számítógépes rendszer vezérli, amely a telepítést a fenyegetés, a védendő cél és a fellángolás paraméterei szerint változtatja.

F / A-18C fáklyát dob

A régebbi kereső modellek pl. B. csak rövid hullámhosszakon, így a pirofor aktív töltések kevésbé hatékonyak. Itt a pirotechnikai aktív töltések a választott módszerek. A kilökés kiváltja a "ravaszt", az irányított rakéta a pálya megtartását választja "válaszként". Ha a cél nem változtatja meg az irányt, akkor is ütközés történik. Néhány fáklya és mérsékelt manőverezés elegendő a védekezéshez. A forgó tükör keresői kinematikai és térbeli "triggereket" használnak, és előre reagálva reagálnak. Itt a hőcsillapítások tömegeit rövid idő alatt, vagy néhány kinematikai fellángolással ki kell dobni, és keményen manőverezni kell, hogy a rakéta elveszíthesse célpontját az előremenő manőver során. Hűtött kétsávos detektorok, push-pull reakcióval megkövetelik a pirotechnikai (rövid hullámú) és a piroforikus (hosszú hullámú) IR csalások és manőverek kilökését, hogy a kereső különböző csalikkal jelenjen meg az összes sávon. A legmodernebb, képfelismerővel rendelkező képkeresőkben pontjeles, pirotechnikai aktív töltéseket "látnak" és a kereső ilyennek ismer fel. Ezután valószínűleg bekapcsolnak egy (szoftver alapú) fáklyák csillapítását a túlzott expozíció elkerülése érdekében. A pirofor hőfalak térbeli tágulása miatt a repülőgép megpróbálhat mögé bújni, vagy legalábbis akadályozhatja a képfelismerő szoftvert.

A fáklya eldobása, általában szintén megelőzően az ellenséges területek felett, hogy megnehezítse a bezáródást, gyakran kiegészül más intézkedésekkel: Hasznos a manőverezés felhőkben vagy azok közelében, vagy a nap felé. Az infravörös villogó fények , mint például az AN / ALQ-144 , csak forgó tükrökkel rendelkező keresőkkel szemben hasznosak, mivel a megvilágítási frekvencia zavart okoz. A régebbi forgó membránnal vagy modern képkeresővel rendelkező modellekhez képest ezek a rendszerek kontraproduktívak, mert felhívják a figyelmet a célpontra. Az irányított optronikus ellenintézkedések (DIRCM) minden típusú keresővel szemben hatékonyak, amennyiben a tükröződő lézer teljes mértékben lefedi a kereső spektrumát.

Az IR-vezérelt fegyverek tendenciája tehát a multispektrális keresők felé irányul: Ha a Stinger detektoreleme már képes volt lefedni az IR-t és az UV-fényt, akkor ez az elv a legmodernebb IR-vezérelt levegő-levegő irányítású fegyverekben is érvényesül. Míg az izraeli Python 4 detektoreleme már képes volt megkülönböztetni két sávot (hosszú és rövid hullámú IR), a Python 5 128 × 128 képpontos képkeresője a Hughes AMOS-ra épül. Ez három sávot fed le, harmadik elektro-optikai sávként. A kereső a látható fényspektrumban „látja” a célpontot, ami aláássa az IR-ellenintézkedéseket.

Mivel a levegő-föld irányított rakéták már régóta használják az infravörös infravörös keresőket, néha az optikai spektrumban is, a földi járművek (tartályok, hajók stb.) IR csalói mindig meleg füstképernyőt generálnak, hogy elrejtsék a célt a kereső képe. A füstdobó rendszerekre való átmenet folyékony, z. B. vörös foszforral .

irodalom

  • Ernst-Christian Koch: Pirotechnikai ellenintézkedések: II. Fejlett légi infravörös ellenintézkedések . In: Hajtóanyagok Robbanóanyagok Pirotechnika . szalag 31 , no. 1. , 2006. o. 3–19 , doi : 10.1002 / prep.200600001 (angol, letölthető kérés ).

web Linkek

Commons : Csalogató fáklyák  - képek, videók és hangfájlok gyűjteménye

Egyéni bizonyíték

  1. ↑ a b c d e f Thomas M. Klapötke : Nagy energiájú anyagok kémiája . De Gruyter, 2009, ISBN 3-11-020745-1 .
  2. ↑ Ernst-Christian Koch: 2006–2008 éves áttekintés a légi infravörös csali fellángolásokról . In: Hajtóanyagok, robbanóanyagok, Pirotechnika 34. kötet, 1. kiadás . 2009. február, p. 6-12 .
  3. ^ Repülőgép-ellenintézkedések és a kettős spektrális fenyegetés. In: Chemring. 2006. szeptember 8., Hozzáférés: 2014. július 8 .
  4. ↑ $ 96: a DS2 a LAIRCM repülők védelmi rendszer támogatás. In: Defense Industry Daily. 2010. április 4., Hozzáférés: 2014. július 8 .
  5. ↑ a b c d e f g h i j k Jeffrey Jones: ELEKTRONIKUS HÁBORÍTÁS ALAPJAI . In: Amerikai Védelmi Minisztérium . 2000, p. 14-1 és 15-1 ff . (Új kiadás, 2013. november 9.).
  6. ↑ a b c d e Fáklyák - Infravörös ellenintézkedések. In: Globális biztonság. 2014. július 8., megtekintés: 2014. július 8 .
  7. ↑ H. Bannasch, M. Wegscheider, M. Fegg, H. Büsel: Spektrális csalétek adaptációja és az arra használható fáklya aktív tömeg . In: WO 95/05572 számú szabadalom . 1995.
  8. ↑ a b „Intelligens” lángok, amelyeket hőre vágyó rakéták legyőzésére terveztek. (Az interneten már nem elérhető.) In: Honvédelmi Magazin. 2003. december 1., az eredetiből 2011. március 26 -án archiválva ; megtekintve 2014. július 8-án .
  9. ↑ Vakító munka - önvédelem infravörös csalikkal . In: FlugRevue . 2010. július, p.  6-12 .
  10. ^ A Python V fejlesztése folyamatban van a Rafaelnél. In: Flightglobal. Letöltve: 2014. július 7 .
  11. ↑ Rafael csábítja Ausztráliát. In: Flightglobal. 1997. március 12., hozzáférés: 2014. július 7 .