歼20上的EOTS与F35的EOTS有哪些不同,及可能的作战应用
歼20上的EOTS与F35的EOTS有根本上的不同。因为歼20的EOTS用的是长波红外探测器,而F35用的是中波红外探测器。所谓长波红外,即是指8-14微米波长的红外波段,而中波则是3-5微米波长的红外波段。这是两个最常用的波段,原因是因为大气层对这两个波段的红外辐射吸收率最低(即透过率最高),属于红外辐射的大气通道。
通常来说,物体表面的温度越高,则发出的辐射波长越短,温度越低则波长越长。 对于探测飞机来说,对于迎头飞过来的飞机目标,由于其红外辐射信号主要来自机身蒙皮,由于蒙皮本身的温度较低(亚声速巡航时),辐射的信号以长波红外信号为主。而对于尾追的目标而言,由于发动机尾喷口气流温度较高,则其红外辐射信号以中波红外为主。
同时,中波红外辐射和长波红外辐射在不同的海拔高度的大气透过率也是不同的,通常而言,在中高空,大气对长波的透过率要远高于中波,而在低空,大气对中波的透过率则要好于长波。因此对低空或地面目标,宜用中波红外探测器,而对中高空目标,则宜用长波红外探测器。
已知F35的EOTS及EODAS都是采用的锑化铟中波红外探测器,其外部整流罩采用的是硬度和中波透过率都较好的且价格也相对便宜的蓝宝石材料,而歼20的EOTS从其外观颜色来看显然并非蓝宝石材料,而是其他材料。因为蓝宝石硬度很高,透光率也很高,且加工制造也较容易,属于常见的光学透波材料,所以可以像F35一样,用较大的透光窗口和较细小的支架即可,且下方视野良好。从F35的EOTS窗口可以清楚地看到其内部结构,而歼20的窗口是看不清内部结构的,说明其材质并不相同。由于长波红外使用的透波材料与中波不同,蓝宝石虽然光学物理性能好,硬度也很高(仅次于金刚石),但是却无法用于长波红外探测器,目前性能比较好的长波红外透波材料主要是硫化锌等材料。
歼20的EOTS显然下方视野较差,而是突出了前向视野,以对空作战使用为主,参考歼10C、歼16都已经使用长波对空型IRST,歼20应该也不例外。 与F35 EOTS采用的1024x1024锑化铟中波红外焦平面探测器不同,歼20 EOTS采用的应是长波碲镉汞红外焦平面探测器。近些年我国在碲镉汞系红外探测器研制方面可以以突飞猛进来形容,华北光电技术研究所(中电11所)在2012年实现了1024*1024像素中波红外焦平面探测器的研制,同年立项的高分4号地球同步轨道遥感卫星就应用了该分辨率的中波红外探测器。
长波红外突破的时间点要晚一些,2013年华北光电技术研究所研制成功了截止波长12.5微米分辨率为640*512的长波红外探测器。由此推测,在2016年左右开始服役的歼10C、歼16等,很大概率使用的长波红外探测器就是该型探测器,不过相对来说歼16的IRST整流罩光学孔径是300mm级别,而歼10C的IRST整流罩光学孔径只有200mm左右(与美帝军团吊舱整流罩光学孔径差不多)。早期生产的歼20应该也是使用差不多相同的长波红外探测器,光学孔径未知。
下图为红外系统作用距离与光学系统孔径的关系,ε 为目标红外辐射表面发射率
大光学孔径高分辨率的长波探测器,加上高帧频输出的数字读出电路,在对空红外搜索方面是可能实现与以往机扫雷达探测接近的搜索效果的(但是大范围探测能力显然还是比不上先进AESA雷达,因为光学系统进行大范围扫描实际上还是只能机扫,而AESA雷达采用电扫方式比机扫要灵活和灵敏得多),在反隐身方面确实能起到还不错的效果,联想到前段时间传言歼16通过被动探测对美国F35进行了跟踪定位,美国在F15、F16等非隐身机上开始大量装备军团红外吊舱等长波红外系统,类似的系统在被动反隐身方面确实是一个不错的选项。至于光电系统测距的问题,一个被证实可行且已经实现了的方法就是在双机编队内通过高速数据链实现数据CEC融合,通过长基线三角测距实现远距离较为精确火控级别的测距(2021年美军利用军团吊舱实现了对AIM120C/D进行火控制导即是这个原理,通过在军团吊舱上增加一种新型高速数据链实现编队内两吊舱间的数据融合,从而在编队内进行长基线三角测距,在洛马官网上清楚地描述了这一点)。
当然,对于采用了新一代数据链高度信息化的空军三剑客来说,理论上这一级别的数据融合也并非难事,我相信这也已经是我们的歼10C、歼16、歼20已经具备的能力。 最后,介绍一下我国在制冷型大面阵红外热成像焦平面方面的最新进展: https://zhuanlan.zhihu.com/p/651423489