FLIR光电舱令美战机作战时间增4倍 中国毫不落后

凝云渡暗藏身久，利剑流光照影清

——浅谈机载光电设备的几个问题（二）

凤凰军事特约作者：兵器迷的天空

上文书说道，仅仅依靠被动红外技术，由于无法精确测距，因此达不到火控的要求。那怎么办呢？

问题七：什么是光电火控系统？

其实，很多网友已经找到了解决的办法，这就是——取长补短呗。可见光电视白天分辨率高，微光和红外对夜间成像有利，激光精确测距最佳，将它们整合起来，就是昼夜合一的搜索-跟踪-瞄准的精确光电系统了。

对的，这种整合的系统，工作原理为：

1 电视跟踪仪和红外跟踪仪等战场监视及目标捕捉装置，发现并锁定目标。此时光电火控系统红外、电视跟踪仪跟踪精度通常为0.2~0.5 mrad。

2 调整转动机构对准目标中央位置，利用激光测距机和光电测角仪，发射激光测定目标距离和方位信息，激光测距精度通常小于±5 m

3上述信息通过数据线传到火控计算机

4 火控计算机结合目标数据、气象数据、弹药数据、载机飞行数据等，计算目标射击诸元

5 射击诸元传到终端机，终端机计算并装定射击诸元并传至伺服系统

6 装定射击诸元实施射击

因此，网上很多文章说的所谓FLIR火控系统或者IRST火控系统，其实都是将被动红外与可见光、激光等技术集成，然后再广义的命名为光电火控系统或红外火控系统。兵器迷只是为了说清楚其中的道理，大家也就了解其中的内涵就好。

有朋友说，那么这种集成多种技术设备的光电系统，究竟长啥样呢——

问题八: 什么是多光路光电设备？

如前文所述，可见光+红外+激光的集成红外光电探测思路，诞生了多光路光电设备。这类设备大多有两种形态

一、 多探测器转塔（Multi-Sensor-Turret）。

即将FLIR的前视红外、电视摄像机、激光测距/照射器甚至地形跟踪雷达等多种设备，综合到转塔形式的多轴陀螺稳定平台上，其稳定精度可以达到10mrad-10urad。

光电转塔在固定翼和直升机都有很多应用。实例如MQ-9无人机初期型的AAS-52转塔，AH-1Z蝰蛇的TSS，以及AH-64阿帕奇的TADS/PNVS转塔。

中国典型的FLIR吊舱，自然非武直10莫属。

武直10的FLIR 吊舱

看不到光窗？呵呵，藏起来了，见下图

武直10FLIR转塔的两种布局方式

二、 导航和瞄准吊舱（Navigation & Targeting Pod）

吊舱式FLIR多用于固定翼战机。其中最出名的是美军蓝盾吊舱AN/AAQ-14 Lantirn。该系统包括导航吊舱和瞄准吊舱。

导航吊舱可以实现2个功能：

1 导航功能：宽频前视场红外传感器，负责显示地形图并叠加到飞行员的平显上。

2 搜索识别： 前视窄视场红外传感器搜索目标，并将信息输入目标识别系统后导入小牛导弹中。

而瞄准吊舱可以实现跟踪瞄准功能，就是窄视场红外传感器捕获目标后，指示激光测距/指示器进行测距和目标指示。当然，除了激光测距，也可以用测距雷达进行测距后进行数据整合。前文问题三谈到的E-2D预警机，就是利用雷达测距整合SIRST进行目标跟踪的。

美军的F15/F16/F18等战机，都大量装备了不同形式的FLIR吊舱。根据美军的半日波理论，午夜过后的地表温差是一天中最大的，这正是以温差探测原理为基础的红外探测大显身手的时候。根据中国试飞院的资料，FLIR等多光路光电设备的采用，使得美军对地攻击战机的缺勤率从平均每月17-15天下降到每月4天，每天作战时间从4-5小时上升到21小时。充分体现了光电系统的作用和优势。

中国与蓝盾类似的设备是21世纪初研制的蓝天吊舱，由607雷华所和613洛光所分别研制昼夜全天候精确导航吊舱和光电瞄准备吊舱组成。其简化出口版，中航工业的WMD-7光电瞄准吊舱2012年在新加坡航展上公开露面后，大家都很熟了，不赘述。

枭龙战机挂载的WMD-7光电吊舱

问题九：多光路设备的窗口为什么有不同颜色和大小？

有朋友看了上面的MQ-9和枭龙的插图，对多光路光电设备的窗口颜色产生了兴趣。我们来聊聊这个问题。

光电转塔和吊舱上，有不同的光路窗口，即光窗。光窗的大小和颜色各有不同，这主要是与光学侦查设备工作的不同波段有关。为了让可见光、红外中波、红外长波、激光等不同光路的透射达到最佳效果，需要采用不同材质的镜片和膜层。同时，为了保证光学设备在风雨、沙暴、寒热等不同气候条件下工作正常，膜层除了透波，耐磨耐温耐湿等耐候性指标也很重要。这些因素共同作用，让各自的光窗呈现出不同的颜色。

比如，电视和激光采用石英玻璃光窗，人眼看上去是透明的，外表加有增透硬碳膜，即金刚石膜，外表多呈现黄色或紫色。

长波红外光窗采用硫化锌、锗玻璃、硒化锌，镜片呈现黄色或蓝色。

中波红外，则多用氟化镁、蓝宝石和尖晶石硅单晶光窗，因此镜片呈现出紫色、蓝色或红色。

当然，某一个光窗的具体颜色，除了与光窗材质有关外，镜片的微量金属（如铬、铁、锌）、膜层的厚度以及入射光的角度等等因素，也均有一定关系。

除了颜色，还有大小：热像仪的光窗则像镜子，在众多光窗之中，口径一般是最大的。因为热像仪的作用距离与接收能量多少有关。光窗口径越大，接收能量越多，侦查距离就越远。激光的窗口通常很小，因为激光光束的定向性很好，测距机不需要很大的窗口。

有朋友问：一路波长的光学侦查，就要一个光窗，这样是不是太复杂了，能否在一个光窗之中包含各种光学侦查光路呢？

您说的没错，这就是我们下一个要讨论的问题——

问题十、什么是共光路光电设备？

前述多光路光电设备是分立体质，即各光电设备有各自独立的光轴和独立的光窗。而火控系统要跟踪目标，必须机动性强、反应迅速，能跟踪高速度和高加速度的动态目标，这种分立结构难以满足拦截火控系统跟踪的要求。特别是转塔，设备结构回转半径大、转动惯量大、质量大、机动性差。

因此，机载光学系统，正在向电视、红外、激光3 种传感器“共光路”方向发展。也就是说，这3 个传感器共用主镜和主光路，光轴合一，并用分光、反光镜将其接收的光信号引至相应的传感器上。这样就有效减少了设备体积，同时可以增大光窗面积，克服了三种传感器三轴分离的缺点。

比如：美军MQ-9无人机的光电设备MTS-B吊舱就采用了共光路窗口,同时具有: 0.23°X0.31°,0.47°X0.63°，2.8°X3.7°，5.7°X7.6°，17°X22°，34°X 45°小、中、大多种工作视场。

当然，谈到共光路，自然少不了这种技术最著名的实例：美军固定翼飞机F15/F16/F/A-18上的“狙击手”(Sniper)吊舱。

美军狙击手吊舱

狙击手吊舱集成了中波红外传感器、双波段激光测距指示器和光斑跟踪仪、CCD可见光摄像机和数据链，是目前共光路光电设备的典型代表。注意上图中的楔形光窗面，避免了转塔的球形头部和空腔因气流诱导而产生振动的可能，这对于载机超音速飞行的气动优化非常有利。

国内的类似产品也出来了，2015年7月19日首届“军民融合”北京科技展上，江苏中陆航星航空工业公司（A-Star）展出了一款AUEODS光电设备。

从展板说明上看，其2号舱段是一个对空长波IRST，而1号舱段是一个对地中波多光路FLIR（这是兵器迷第一次看到中国将IRST和FLIR集成在一个设备上）。提供±60°前视搜索能力，空中探测距离200公里。注意上图中的楔形窗口，是不是神似美军的狙击手？

有朋友说了，有个楔形窗口就是狙击手啦，又是山寨的不成？

还真不是兵器迷东拉西扯，一厢情愿。您看AUEDOS展板的这张配图，明明是中陆航星的产品特点及功能描述，却偏偏配了一个美帝的图，还写着：“美国狙击手吊舱的楔形头部”，一副爱咋咋地的样子。

也不知美国人看了什么赶脚，呵呵

需要指出，一方面，共光路是目前光电设备发展的一个重要趋势；另一方面，目前共光路设计仍然有技术上的困难，主要是：

1 共光路膜系设计：保证所需多波长的增透减反，和其他无关光路的减透。

2 宽光谱镜片材料：保证所需多波长的高透射率

3光轴稳定问题：各种探测装置的光学系统对光轴的稳定性要求不一，需要解决光轴稳定的实时性优化问题。

4 高精度分光路光学设计：将所需各波长，分别导入不同的传感器。

5 共口径成像技术：运用高光谱技术和数据融合系统，通过分析、处理所获得高光谱数据，参照地物波谱数据库，就能够识别出目标的表面物。

共光路设备确实比多光路有很大进步，但仍然面临着一个问题。

就是机载方式依然是外挂。对于四代机，这会破坏隐身性能。而将多光路光电设备进行隐身处理的过程中，终于诞生了内埋布局的光电系统设备——就是我们第一篇开头提到的EOTS和EODAS系统。

预知后事如何，且听下回分解。

所有资料来自于互联网公开报道和公开出版物，如：

《美军机载光电设备》

《IRST图像处理与信息融合》

《机载光电技术发展》

《机载前视红外系统现状及发展》

《中波红外与长波红外的探测比较》

《兵器知识》, 等等

本文同时引用了小飞猪大侠的博文，特别致谢！

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