烟幕（雾霾）与可见光制导
上期我们聊到可见光探测容易受到空气能见度，中低空的积雨云乃至雾霾等因素影响，因而在气象条件不好的情况下利用可见光景象匹配效果有限。在恶劣气象条件下受影响的可不仅仅是可见光。目前，对地面目标实施精确打击的制导武器主要有电视、红外成像、激光和GPS制导。只有GPS制导受雾霾的影响可忽略不计，前三种制导方式都会不同程度受到雾霾影响。泛泛地谈语言很空洞，找了个视频，大家看看就能体会到了。
视频为央视报道的我军利用电视制导引导导弹命中百公里外山洞。电视制导和可见光侦察技术原理相通，对于“锁定后发射”的电视制导武器，需要操纵人员确实看到目标才能瞄准、锁定、实施攻击。雾霾中看不见目标自然瞄不准、打不上
图为电影“洛杉矶之战”中美军利用激光引导导弹击毁外星飞船。激光半主动制导的原理是先向目标照射一束激光，导弹或炸弹的导引头接收到目标漫反射的激光后便可攻击
激光本来在大气内的损耗就较大，如果受到雾霾中微小颗粒的影响，会导致激光照射距离大大降低，甚至根本接收不到
红外成像制导依靠接收目标自身发出的热量来发现识别外形，有着较好的穿云破雾的能力
但无论是雾中的水汽还是霾中的微小颗粒都可能会给热成像系统的探测距离造成一定影响。不过红外线衰减要比可见光和激光弱得多。红外成像制导是继雷达制导之后，受云雾干扰最小的
侦察与制导在态势感知和目标识别上有着近乎相同的需求，据说美国的“扫描鹰”机载数字摄像机可以看清地面上咖啡杯里冒出的热气
不过，在我石家庄的重度雾霾面前，这些侦察装备照样失灵，当雾霾造成能见度为1000米时，大多数可见光侦察便失去了意义
总而言之：在这种能见度下，能看见个鬼雾霾、烟幕会严重干扰可见光、激光、红外线制导的导弹。不过，对编队的影响要一分为二地看。大雾在保护舰队的同时也会削弱舰队战斗力。最起码，大雾中起降舰载机就是个问题。
云雾、雾霾对飞机起降也有着巨大影响，前段时间科比飞机撞山就是因为大雾，此前这架直升机在山里兜兜转转足足15分钟。因为雾霾而导致飞机撞山几乎每年都会发生，甚至还有战斗机编队集体撞山的事故
1995年12月12日，俄罗斯空军着名的飞行表演队“俄罗斯勇士”在参加完马来西亚国际航空展后，由一架伊尔-76、5架苏-27组成混合编队返回。当机群准备在中继机场——越南金兰湾机场降落时，3架苏-27撞山坠毁。后来调查表明，一个重要原因就在于当时受大雾等影响，能见度极低
大雾中起飞舰载机可能会因识别不清大海而坠海，而雾中降落舰载机则更加危险，历史上撞上航母或掠过航母坠海的事故屡见不鲜。视频为大雾中法国“阵风”舰载机在“戴高乐”号航母上着舰
有些使舰队处于比较脆弱状态的事情，就可以在大雾笼罩下偷偷摸摸做了，比如执行海上补给。图为美国海军在大雾中遂行海上补给大雾也给舰队披上了一层保护伞，没有大雾时，为了保护自己舰艇还会主动释放烟幕。1941年5月24日“威尔士亲王”号战列舰与“胡德”号一同对战“俾斯麦”，在“俾斯麦”380毫米主炮齐射下“胡德”号弹药库殉爆，“威尔士亲王”号释放浓烟捡回一条命。八十年后的今天，烟幕释放器依然是舰艇的必备，为了干扰可见光制导的导弹，军舰（机场、导弹阵地）会主动释放烟幕。
信阳舰正在释放干扰烟幕，以遮挡尾随导弹。在判断导弹来袭方向后，护卫舰需要调整航向，并向舰艏前方发射烟雾干扰弹，快速驶过烟雾区，从而将自己的红外信号完全掩盖在烟雾之后。烟雾可以屏蔽舰艇自身的红外信号，从而干扰红外制导的导弹
火箭军演习期间释放烟雾
弯弯也来凑热闹：为了制造烟幕，湾斥资4亿新台币从美国采购M-56涡轮发烟机，可以装备在“悍马”越野车上，以556℃的高温雾化烟幕油，这样的烟雾既能干扰可见光，也能干扰红外制导武器
装备M-56的“陆军第36化学兵群烟幕营”在每年的汉光演戏中都会秀一把不过有时候发烟太强了会使自己变成靶子。比如奔赴叙利亚战场的库兹涅佐夫。在近地轨道上就能够看清它（像火山口一样），如果能识别浓烟，并与背景区分开来，那么导弹再入大气层后顺着烟柱就能飞进烟囱里。
沿着这个思路想下去，反舰弹道导弹再入大气层时，“宙斯盾”肯定是火力全开的，而“标准3”用的是三级固体发动机，其弹道就是一条明显的烟柱，那么反舰弹道导弹可不可以沿着“标准3”弹道逆向寻的航母制导呢？
美国海军“伊利湖”号巡洋舰发射一枚“标准3”防空导弹，标准3为三级固体燃料推进剂导弹
这里有两个难点比较突出：1，识别“标准3”的尾迹，听起来这就是迎着“标准3”飞啊，这不是自投罗网么？这其实是个突防问题，可以用诱饵弹头，可以末端机动，我们不再展开，以免把楼盖歪了。不过有个很简单很暴力的解决方式——饱和攻击，一次齐射总有一枚弹头能够突防，如果识别能力好的话，就可以沿着“标准3”固体发动机尾迹飞临舰队上空。这样的思路在反击地面远射程火箭炮时同样适用。2，“标准3”固体发动机烟雾尾迹识别。这是个图像识别的问题，识别器件的更新和算法的迭代都是当今最火的领域。
早期的固体推进剂中含有大量高氯酸盐，而高氯酸根中高价氯与燃料中的氢和铵根中的氮元素发生氧化还原反应，生成HCl和复杂的氮氧化合物。氯化氢和空气中的水汽凝结形成白雾，而氮氧化合物赋予了白雾一些颜色。
这条烟雾轨迹如同一道天梯，沿着这条天梯就可以寻找到航母编队
轨迹在白天能够识别，在晚上怎么识别？总不能像巡航导弹那样在“下巴”上装一个大号的“手电筒”吧（详见上期“由“潘兴Ⅱ”到反舰弹道导弹（十一）”）。
这就很自然的引出了另一种制导方式——红外寻的制导。
红外制导
红外制导的研发初衷就是摆脱夜战中致盲的状态。在晚上，既然可见光不成，那就用不可见光呗。红外导引头能够捕捉大气中穿透能力非常强的红外线。实际上它早在50年代末就已用于大名鼎鼎的“响尾蛇”导弹。响尾蛇首露锋芒是在 1958 年的 9 月 24 日发生的台海空战中，后来被西方称为第二次台海危机。
我们面对的仍是朝鲜战场上的老对手：F-86佩刀。只不过这一次美国人改装了佩刀使其能够搭载“响尾蛇”导弹，战斗中王自重驾驶的 3 号战斗机掉队被敌机发射的“响尾蛇”导弹击落，这也是世界空战史上第一次使用导弹OK，让我们看看美军的远程红外相机拍摄到的“标准3”拦截靶弹视频：
我们先不管如何对付动能拦截器的问题，在远红外相机下，“标准3”尾迹十分明亮，所以，即便是晚上也依然能够“看”到拦截弹的弹道，只要能识别，就能制导。导弹预警卫星就是通过捕捉带有明显特征的高温尾焰提供弹道导弹预警的
拦截弹命中靶弹瞬间，场面堪比电影《星球大战》中的爆炸场面原来，固体推进剂中有一味配方——铝粉，铝粉只是金属添加剂众多金属中的一种，铝广泛用于燃烧反应，从铝热反应到燃烧弹，再到的固体推进剂，它参与化学反应后能够加快推进剂的燃烧速度，提高发动机的比冲，使燃烧变得更加充分和稳定。远红外相机下导弹明亮的尾迹就是炽热的尾焰和尾焰中高温金属氧化物。个别情况下，推进剂燃烧不完全时会产生大量的一氧化碳和氢气，这些易燃气体会发生二次燃烧，使尾焰红外特征更加明显。所以用尾迹作为可见光和红外导引完全是行得通的。不仅行得通，现今服役的天基红外导弹预警卫星（SBIRS ）就是基于此原理。SBIRS核心组件就是红外和光学两个大镜头以及微波雷达。前两者属于被动侦察预警，通过接受敏感目标的可见光信号和红外信号提供早期预警筛查，对高敏感目标和威胁目标可以启动微波雷达实施主动侦察。
除了大家津津乐道的硬件基础，SBIRS的软件更加不可忽视：通过数学建模方法建立预警系统信息库的信息模型，将捕捉到的光/热信号还原成目标的三维空间状态，然后利用算法识别目标到底是太空卫星、空间碎片还是导弹，如果是战略导弹还要计算发射点坐标、发射时刻、导弹关机点、弹道参数、落点以及预警弹道等等。
美国的导弹预警卫星系统建立最早也最完善，自1972年至今已经先后服役了三代共四十多颗。俄罗斯也有“眼睛”和“预报”系列，不过由于国力不支现在的“眼睛”最多有两颗还能睁的开
3月科技日报上刊登的一篇文章指出，我国有“尖兵”系列侦察卫星和“前哨”系列红外预警卫星两大类军用遥感卫星。这是我国首次公开证实预警卫星的存在
预警卫星探测到的洲际导弹尾迹关于尾迹的特征和图像识别我们暂时讲到这里，到了后面我们讲弹载雷达制导时，还会聊到尾迹。赘述一点，尾迹特征如此明显，以至于各国都在千方百计地隐藏其特征，手段之一就是研制新型低特征信号推进剂。
潜艇发射导弹时即将自己暴露在预警卫星和反潜巡逻机之下，所以有一段时间潜艇追求在短时间内齐射潜地导弹，1991年8月6日苏联的新莫斯科夫斯克号核潜艇在不到4分钟时间里一次性齐射了16枚“轻舟”洲际导弹，这是历史之最也是苏联红海军的绝唱
为了解决这种尴尬，各个国家都在努力开发低特征信号推进剂，如果有机会展开，这里面又是一个精彩异常的故事但就实用性来讲，用尾迹导引还存在很多问题，比如在强风天气下尾迹会很快消散，亦或者对方没有发射拦截弹，或者饱和对反舰导弹实施饱和拦截。所以，尾迹导引更适合作为备份。不过利用舰艇热特征制导的思路没问题。当反舰导弹出现在舰队附近时，就必须借助舰队的热特征，而舰艇的热信号也难以忽略，它有两大热源：发动机舱和雷达舱，这些部位排热量巨大，而海上背景环境相对较冷且一致性较好，这就使得水面舰艇的红外特征很容易被探测和识别。
舰艇的燃气轮机动力非常强劲，工作时产生的高热以及排放的废水废气是非常危险的辐射源，也是红外末制导时重要的导引源
另一个导引源就是舰载雷达。这两个系统是军舰上最为关键的装备，也是红外特征最明显舱段，图为宙斯盾舰的红外热成像图，雷达和发动机为高热区
红外制导导弹只要接受一定强度的热辐射信号就能有效命中目标，因此现代舰船不断改进外形和内部结构设计，增强红外隐身，让军舰“冷”下来，主要是应对快速掠海飞行的反舰导弹（比如飞鱼和捕鲸叉）。
停泊在港口的“爱宕”级重型防空导弹驱逐舰，图片由红外热成像器拍摄。该舰“宙斯盾”作战系统使用的AN/SPY-1D(V)雷达的温度红外信号特征远远高于其他区域。AN/SPY-1相控阵雷达是“宙斯盾”的核心组件
AN/SPY-1雷达和“宙斯盾”先后装备了“提康德罗加级”巡洋舰和“阿利·伯克”级驱逐舰上，日本海上自卫队的“金刚”级和“爱宕”驱逐舰，以及韩国海军“世宗大王”级驱逐舰等舰只上。熟悉AN/SPY-1雷达红外特征对于对付“宙斯盾”舰有着现实意义由于越来越多的反舰导弹采取红外制导方式，红外隐身技术在海军舰艇设计中的应用也受到越来越高的重视。世界各国海军舰艇，尤其是20世纪80年代以后建造的舰艇在设计建造时一般都考虑了红外隐身措施。美国海军在80年代建造的阿里伯克级驱逐舰采用了较多的红外隐身措施：舰上发热部位都覆盖有屏蔽和绝缘材料，以减少向外辐射热量；每个排气管顶部都装有“附面层红外抑制系统”扩散装置，采用薄膜冷却方式将热废气和周围空气混合以降低温度。瑞典海军则更绝，“维斯比”级轻型隐身护卫舰采用碳纤维塑料增强型夹层板和非常规的烟囱设计方式，烟囱的出口设在舰艇的尾部，将废气从舰尾排出至海上冷却，同时也不再需要铺设从机舱到烟囱的管道，这对舰艇空间的利用也大有裨益。这种设计能够将温度降到100摄氏度以下，排出的气体大部分被舰尾波浪所掩盖，因此将红外特征降到了最小。该舰曾进行过测试，通常60-80米长的舰艇，正常环境中将在50公里远处被发现，而同样长度的“维斯比”在风平浪静时，将探测距离压缩到了22公里。
瑞典海军“维斯比”级轻型隐身护卫舰不过要数经济实惠，还是水雾防护。水雾防护有高端VIP玩法，也有简单粗暴的玩法。简单粗暴地玩，只需要在导弹接近的方向上向水中密集开炮形成一道水雾，阻隔红外信号。高大上的玩法要在舰身布设喷淋/喷雾系统，喷淋和喷雾又有区分：喷淋主要是借助海水对舰艇表面过热区域进行冷却，使舰艇在大气环境下大大降低红外特性；而喷雾系统则更为精细，利用了水雾对红外辐射的吸收和散射作用。英国的“海魂”号就装备了独特的喷雾系统，只需要几秒就可以产生细小水雾，将全舰罩起来。
美军航母正在执行喷淋作业
辽宁舰喷淋。喷淋系统能够有效遮蔽舰艇红外特征，这可真应了那句老话了，你有张良计我有过墙梯
军舰的热防护措施还有很多，比如舰体关键部位敷设隔热材料，优化舰体结构设计避免红外热源集中，研究红外隐身涂料和红外隐身材料，改变红外辐射波段等等。所谓道高一尺魔高一丈，就是这个道理。但是不论采用什么方式进行红外隐身，始终都无法“在不产生热量的情况下做功”，也不能让“热量凭空消失”。不然，能斯特（Nernst）会从坟堆里爬出来跟你拼命的，因为这违背了热力学三定律。所以，只要舰艇工作就会产生热量，只要产生热量就会以一定方式“排”出来，毕竟那是一艘艘军舰，不是一笼笼包子，那么高的热量捂在军舰内部，人会熟的。而我们能改变的就是热量以不易被探测到的方式排泄出来：导弹从侧面感受热辐射，我就吧热量排到水下；导弹感知这个频段的辐射，我就将热量以另一个频段释放出来。
很多人认为军舰散热系统将热水、热气排放到水线一下是一个高明的办法，这样做主要是考虑到反舰导弹多是掠海飞行（个别的在末端会俯冲一下打击装甲较薄的舰体上层），导弹飞行方向与海面平行，红外导引头对水下热量感知较弱。但是在反舰弹道导弹看来，这个劣势就成了优势，站在高出看，哪里冷哪里热一清二楚，这引出了尾流红外探测技术：利用尾迹的Kelvin波形或红外特征完成探测和导引。
（未完待续，下期更精彩）
航母海试卫星图像，拖着一条长长的尾迹回家去
