艦載箔條質(zhì)心干擾的建模與仿真

吳 軍，王赫男

（海軍大連艦艇學院，大連116018）

0 引 言

箔條質(zhì)心干擾是水面艦艇防御反艦導彈襲擊的重要手段。外場試驗表明，其干擾成功概率與箔條誘餌的發(fā)射決策、艦艇的機動規(guī)避決策、導彈來襲舷向、作戰(zhàn)海域海情有著密切的關(guān)系。本文對箔條質(zhì)心干擾防御反艦導彈的箔條發(fā)射決策、艦艇機動決策進行尋優(yōu)仿真，并分析了導彈來襲舷向、作戰(zhàn)海域風向、風速對干擾效果的影響，本文的研究可為箔條質(zhì)心干擾的戰(zhàn)術(shù)使用提供理論指導。

1 箔條質(zhì)心干擾作用原理

箔條質(zhì)心干擾發(fā)揮干擾效用實際上包含2個子過程[1]：第1個稱為“質(zhì)心過程”，控制無源干擾設(shè)備將箔條誘餌投放到來襲導彈制導系統(tǒng)的分辨單元內(nèi)。由于末制導系統(tǒng)的同一分辨單元內(nèi)同時出現(xiàn)真、假目標信號而無法分辨，因此導彈將由跟蹤艦艇轉(zhuǎn)變?yōu)楦櫯炌Ш筒瓧l誘餌共同形成的等效能量中心。第2個稱為“轉(zhuǎn)移過程”，由于導彈逐漸向目標艦逼近，而制導天線波束寬度不變，相對于目標艦和誘餌的視野逐漸縮小，因此將會發(fā)生“切割效應(yīng)”，導彈最后跟蹤被切割較慢的箔條誘餌假目標，從而發(fā)生轉(zhuǎn)移，箔條質(zhì)心干擾成功。

2 箔條質(zhì)心干擾的建模與仿真

2.1 干擾效果評估準則

（1）質(zhì)心過程

質(zhì)心干擾過程中，在對抗初期，箔條誘餌必須與艦艇同時布放在反艦導彈末制導雷達跟蹤范圍之內(nèi)，滿足下式[2]：

式中：RX，RY，RZ為反艦導彈末制導雷達分辨單元的方位、距離和高度；R為導彈距目標艦艇的距離；c為光速；τ為脈寬；θ、?分別為末制導雷達水平波束、垂直波束寬度。

（2）轉(zhuǎn)移過程

在轉(zhuǎn)移過程中，由于導彈末制導雷達的波束寬度θ、?是一定的值，隨著時間的推進，以水平波束寬度θ為例，有可能出現(xiàn)θ／2≤ max（θ11，θ12），其中質(zhì)心點與艦艇的偏向角為θ11，質(zhì)心點與箔條誘餌的偏離角為θ12。等號成立的時刻即為轉(zhuǎn)移時刻，此時對應(yīng)的反艦導彈位置點即為轉(zhuǎn)移點。當導彈經(jīng)過轉(zhuǎn)移點后跟蹤艦艇，則判定為干擾失敗，跟蹤箔條誘餌則干擾成功。

（3）對抗結(jié)束時，艦艇必須位于安全范圍以內(nèi)

一般認為，導彈的近炸殺傷距離小于60m，考慮到艦長因素，故安全距離取120m。當對抗結(jié)束后，導彈與艦艇的距離大于安全距離時，本次干擾成功，否則判為失敗。對抗結(jié)束的標志是某時刻導彈與艦艇的距離大于上時刻導彈與艦艇的距離。

以上3條準則必須同時滿足，否則將判定此次箔條質(zhì)心干擾失敗。

2.2 仿真分析

（1）箔條誘餌發(fā)射決策仿真分析

仿真中設(shè)定艦艇航向為0°，航速為16kn；反艦導彈來襲舷角為左舷1 2 0°，導彈飛行速度為0.85Ma；末制導雷達波束寬度為3°，脈沖寬度為1μs；風向為左舷60°，風速4m／s。箔條誘餌的發(fā)射方向在右舷－180°～左舷180°范圍內(nèi)，以間隔1°進行仿真計算，左舷為正，右舷為負。1次仿真結(jié)束后，可獲得1組距離數(shù)據(jù)值（艦艇與導彈爆炸點的最近距離），分選出其中距離最大值及所對應(yīng)的箔條誘餌發(fā)射舷角，得到本次對抗箔條誘餌的最佳發(fā)射角。

圖1 箔條彈發(fā)射方向?qū)Ω蓴_效果影響示意圖

如圖1所示，當導彈來襲方向為左舷120°時，箔條彈異舷發(fā)射，發(fā)射舷角為右舷149°，近似垂直導彈來襲方向，干擾效果最佳，對抗結(jié)束時導彈與爆炸點的距離為260m。將導彈來襲舷角設(shè)定為左舷60°時，箔條彈的最佳發(fā)射方向為同舷發(fā)射，左舷148°。通過大量實驗數(shù)據(jù)分析表明：當導彈來襲舷角在右舷或左舷0°～90°范圍內(nèi)時，箔條彈最佳發(fā)射決策為同舷發(fā)射，發(fā)射方向近似垂直于導彈來襲方向。當導彈來襲舷角在右舷或左舷90°～180°范圍內(nèi)時，箔條彈最佳發(fā)射決策為異舷發(fā)射，發(fā)射方向也近似垂直于導彈來襲方向。這是由于此種發(fā)射準則能使箔條誘餌投影到導彈來襲的正交方向上，艦艇與箔條誘餌的拉開速率最大，同時使風速、風向有利于艦艇與箔條誘餌在最短時間內(nèi)迅速拉開其橫向距離。

（2）艦艇機動決策仿真分析

仿真中其它參數(shù)保持不變，艦艇的機動角度為右機動－45°～左機動45°，以間隔5°進行計算，左機動為正，右機動為負。

圖2 艦艇機動角度對干擾效果影響示意圖

圖2為不同艦艇機動角度對干擾效果影響示意圖。當導彈來襲方向為左舷60°時，艦艇右機動的干擾效果要優(yōu)于左機動或直航；當導彈來襲方向為左舷120°時，艦艇左機動的干擾效果要優(yōu)于右機動或直航；當導彈從艦首方向來襲時，艦艇右機動的干擾效果明顯優(yōu)于左機動或直航。通過大量仿真結(jié)果表明：當導彈來襲舷角在右舷或左舷0°～90°范圍內(nèi)時，艦艇的最佳機動方向為異舷機動；當導彈來襲舷角在右舷或左舷90°～180°范圍內(nèi)時，艦艇的最佳機動方向為同舷機動。這是由于通過正確的艦艇機動可以減小艦艇在導彈來襲方向上的雷達截面積；同時可以調(diào)整艦艇與箔條誘餌的相對位置，使箔條投影到導彈來襲的正交方向，艦艇與箔條誘餌拉開的速率最大。

（3）導彈來襲方向?qū)Ω蓴_效果的影響

圖3為導彈來襲舷向?qū)Σ瓧l質(zhì)心干擾影響示意圖，仿真中導彈舷向在右舷或左舷0°～180°范圍，按間隔1°進行仿真計算，左舷為正，右舷為負。在不同導彈來襲舷角的情況下，對箔條彈的最佳發(fā)射方向再進行尋優(yōu)計算，選取對抗結(jié)束時導彈爆炸點與艦艇距離的最大值。為了便于分析，艦艇航向、風向均取0°，其它參數(shù)保持不變。

圖3 導彈來襲方向?qū)Ω蓴_效果影響示意圖

圖中的虛線表明，當導彈從艦首艦尾（±20°區(qū)域）方向來襲時，干擾效果較差，這是由于箔條誘餌在垂直于導彈來襲方向上的投影與艦艇距離較近；當導彈接近正橫（±20°區(qū)域）方向來襲，箔條干擾效果較好，這是由于箔條誘餌在垂直于導彈來襲方向上的投影，與艦艇距離較遠。如果作戰(zhàn)態(tài)勢不利于我方，可采用艦艇機動的方式。

如圖3中的實線所示，在相同已知條件下，艦艇采取正確機動后，干擾效果明顯得到改善。當導彈從艦首艦尾（±20°區(qū)域）方向來襲時，正確的艦艇機動對干擾效果的影響十分明顯，此作戰(zhàn)態(tài)勢下實施質(zhì)心干擾必須配合艦艇機動；當導彈從艦艇的正橫（±20°區(qū)域）方向來襲時，艦艇機動對干擾效果的影響并不十分明顯，是否機動應(yīng)視當前的戰(zhàn)術(shù)需求而定。

（4）風向、風速對干擾效果的影響

圖4為風向?qū)Σ瓧l質(zhì)心干擾影響示意圖，仿真中風向在右舷或左舷0°～180°范圍，按間隔1°進行仿真計算，左舷為正，右舷為負。圖中的曲線表明，在相同的已知情況下，不同風向?qū)Ω蓴_效果有較大的影響，如舷風為左舷風30°和右舷風150°時，兩者的導彈爆炸點與艦艇的距離相差了150m，其原因主要是箔條彈發(fā)射方向采取逆風發(fā)射和順風發(fā)射而引起的，當箔條彈順風發(fā)射時，在對抗時間內(nèi)艦艇與箔條誘餌拉開的速率較快，拉開的距離較大；相反，兩者拉開的速率較慢，拉開的距離較小。

圖4 風向?qū)Ω蓴_效果影響示意圖

圖5為風速對干擾效果影響示意圖。仿真中風速在2～10m／s范圍，按間隔1m／s進行仿真計算，左舷風為正，右舷風為負。曲線表明，在同一風向上，如右舷風150°時（恰好是順風），隨著風速的增加，艦艇和箔條誘餌拉開的速率增大，距離也不斷增大。而此時箔條彈的最優(yōu)發(fā)射舷角幾乎沒有變化，為右舷153°。

圖5的另一條曲線表明，隨著風速的增加，拉開距離不斷減小，原因是此時左舷風30°為逆風發(fā)射，風速越小，兩者拉開的速率越小，因此出現(xiàn)如上述相反的情況。當風速大于9m／s時，出現(xiàn)距離隨著風速的增加而增加的情況，這是因為此時箔條彈的最優(yōu)發(fā)射舷角不再是右舷150°，而變?yōu)樽笙?7°，這樣，發(fā)射舷角又成為了順風發(fā)射?？梢姡L速和風向?qū)Ω蓴_效果有時相互起作用，有時其中之一占主導因素。

圖5 風速對干擾效果影響示意圖

3 結(jié)束語

本文通過對艦載箔條質(zhì)心干擾防御反艦導彈的全過程進行動態(tài)仿真，分析了箔條質(zhì)心干擾的成

功概率與箔條誘餌發(fā)射決策、艦艇規(guī)避機動決策、導彈來襲舷向、作戰(zhàn)海域的風向風速等要素之間的關(guān)系，并總結(jié)了一些作戰(zhàn)準則。本文的研究為戰(zhàn)場指揮員正確使用箔條質(zhì)心干擾提供了理論參考依據(jù)，同時對于提高箔條質(zhì)心干擾的成功概率也有一定的指導意義。

[1]高東華，俞躍，李偉.艦艇電子對抗戰(zhàn)術(shù)[M].北京：解放軍出版社，2004.

[2]徐敬，于小娟.艦船箔條質(zhì)心干擾仿真研究[J].艦船電子對抗，2001（10）：10-13.

[3]徐敬.箔條質(zhì)心干擾對抗反艦導彈的決策仿真[J].系統(tǒng)仿真學報，2008（9）：4831-4834.

[4]王赫男.箔條質(zhì)心干擾防御反艦導彈仿真研究[J].艦船電子對抗，2010（4）：36-40.