機(jī)載反輻射打擊中的戰(zhàn)機(jī)機(jī)動分析

王體明，李彥志，魯建華，占望寶

(1.空軍航空大學(xué)信息對抗系，吉林長春 130022;2.中國人民解放軍 94829部隊(duì)計量站，江西南昌 330201)

機(jī)載反輻射打擊指戰(zhàn)機(jī)攜帶反輻射導(dǎo)彈ARM(Anti－Radiation Missile)對敵電磁輻射源如防空雷達(dá)、干擾機(jī)、預(yù)警機(jī)等進(jìn)行壓制、摧毀的過程，通過反輻射打擊，可以對敵輻射設(shè)備造成“硬殺傷”，降低敵武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能，提高己方飛機(jī)的突防概率和作戰(zhàn)生存能力。直接影響戰(zhàn)爭的勝負(fù)，因此，各國都重視對反輻射武器及其相應(yīng)技術(shù)的研究。

1 機(jī)載反輻射打擊過程

目前，機(jī)載反輻射打擊的主要形式是主動攻擊方式［1］，該方式是對已知目標(biāo)的主動壓制、摧毀，其作戰(zhàn)過程如圖1所示。首先，作戰(zhàn)前先給導(dǎo)引頭裝訂目標(biāo)特征參數(shù)，然后戰(zhàn)機(jī)飛往敵防空區(qū)域，機(jī)載偵察引導(dǎo)設(shè)備引導(dǎo)反輻射導(dǎo)彈截獲目標(biāo)，戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行一定量的機(jī)動以達(dá)到反輻射導(dǎo)彈的發(fā)射條件，一旦發(fā)射條件滿足，戰(zhàn)機(jī)便可發(fā)射反輻射導(dǎo)彈，同時，快速機(jī)動出敵防空區(qū)域。這里的機(jī)載偵察引導(dǎo)系統(tǒng)主要用于為反輻射導(dǎo)彈提供目標(biāo)特征參數(shù)、計算導(dǎo)彈發(fā)射條件，用以引導(dǎo)反輻射導(dǎo)彈打擊，其一般有兩種形式:一種是專用偵察定位吊艙;另一種是機(jī)載雷達(dá)告警系統(tǒng)。目前，反輻射打擊系統(tǒng)大多采用第二種形式的引導(dǎo)方式，即與機(jī)載雷達(dá)告警系統(tǒng)交聯(lián)，這種方式在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上都比第一種更具有可行性?，F(xiàn)役裝備了反輻射導(dǎo)彈的大部分飛機(jī)如 F －14、F －15、F －16、F/A －18、“幻影”2000、“狂風(fēng)”等均采用此種系統(tǒng)構(gòu)成方式。

圖1 反輻射打擊過程

2 戰(zhàn)機(jī)機(jī)動分析

在戰(zhàn)機(jī)攜帶反輻射導(dǎo)彈作戰(zhàn)過程中，不論其采用何種作戰(zhàn)方式，都涉及一定量的機(jī)動問題，一方面是載機(jī)在攻擊過程中要考慮自身的安全問題，為避免被防空引導(dǎo)雷達(dá)鎖定或規(guī)避來襲導(dǎo)彈而采取的機(jī)動;另一方面是為滿足一定的發(fā)射條件而采取的機(jī)動，這兩個方面可總結(jié)為基于威脅的機(jī)動和基于攻擊的機(jī)動。而對于反輻射打擊而言，基于攻擊的機(jī)動是完成打擊任務(wù)的前提，因此文中主要分析戰(zhàn)機(jī)基于攻擊的機(jī)動問題。

2.1 基于攻擊的機(jī)動分析

基于攻擊的機(jī)動目的在于滿足反輻射導(dǎo)彈的發(fā)射條件，可以分兩個方面:一方面是機(jī)載偵察引導(dǎo)設(shè)備為完成目標(biāo)的無源定位用以計算導(dǎo)彈發(fā)射區(qū)而進(jìn)行的機(jī)動，其一般要求定位誤差在10%R以內(nèi);另一方面是考慮導(dǎo)彈的發(fā)射方式及導(dǎo)彈使用環(huán)境而對戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行的機(jī)動。發(fā)射方式一般分為對準(zhǔn)式和非對準(zhǔn)式兩種，文中分析的反輻射系統(tǒng)構(gòu)成方式采用對準(zhǔn)式發(fā)射，如圖2所示?？偟膩碚f，基于攻擊的機(jī)動就是將戰(zhàn)機(jī)機(jī)動到反輻射導(dǎo)彈發(fā)射區(qū)且允許發(fā)射的狀態(tài)。

圖2 對準(zhǔn)式發(fā)射

2.2 反輻射導(dǎo)彈發(fā)射區(qū)分析

反輻射導(dǎo)彈發(fā)射區(qū)是能夠滿足其發(fā)射條件一個空域，如圖3所示，這里認(rèn)為只要戰(zhàn)機(jī)在雷達(dá)的照射范圍內(nèi)，通過一定的機(jī)動都能完成反輻射打擊。且機(jī)載偵察引導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)距離大于反輻射導(dǎo)彈射程，打擊的是地面靜止目標(biāo)。其中，Dmax和Dmin表示反輻射導(dǎo)彈發(fā)射最大距離和最小距離，Hmax和Hmin表示導(dǎo)彈發(fā)射的最大高度和最小高度。

圖3 反輻射發(fā)射區(qū)

除了上述條件，發(fā)射區(qū)還受敵防空系統(tǒng)反應(yīng)時間、覆蓋區(qū)域、戰(zhàn)機(jī)機(jī)動量和機(jī)動性能的限制。同時，還要求戰(zhàn)機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈時保持一定的速度，保持目標(biāo)在導(dǎo)引頭視場內(nèi)并截獲目標(biāo)。

2.3 機(jī)動時間分析

當(dāng)戰(zhàn)機(jī)在敵防空火力范圍內(nèi)時，要完成反輻射打擊，一般要求其耗時要小于防空系統(tǒng)從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到防空導(dǎo)彈發(fā)射至戰(zhàn)機(jī)機(jī)動空域的時間，這里忽略飛行員的反應(yīng)時間，如式(1)～式(3)所示。

其中，t偵表示機(jī)載偵察引導(dǎo)系統(tǒng)反應(yīng)時間;t機(jī)表示機(jī)動耗時，包括定位機(jī)動耗時和導(dǎo)引頭截獲耗時;t防表示防空系統(tǒng)反應(yīng)時間;Δt為留給戰(zhàn)機(jī)的逃逸時間;S表示機(jī)動點(diǎn)到防空陣地的距離;V表示防空導(dǎo)彈的平均速度;t飛為防空導(dǎo)彈飛至戰(zhàn)機(jī)機(jī)動點(diǎn)的時間。

2.4 定位機(jī)動分析

機(jī)載偵察引導(dǎo)系統(tǒng)為定位進(jìn)行機(jī)動的準(zhǔn)則可以歸納為3條:(1)滿足定位可觀測條件。(2)減少定位誤差。(3)盡量以較小的機(jī)動量獲取所需的定位精度。其機(jī)動量是與偵察引導(dǎo)設(shè)備所采取的定位技術(shù)相關(guān)的，目前主要有以下幾種定位方式:傳統(tǒng)的基于測向的，如交叉定位法，角度法。這些方法的特點(diǎn)是簡單易于實(shí)現(xiàn)，因而已得到了實(shí)際應(yīng)用。但其具有定位精度差，定為時間長的缺陷;而現(xiàn)在研究較多的是基于測多普勒頻差、相位差和時差的，后者在一定條件下能夠得到較高的定位精度，但其是以技術(shù)上的困難和設(shè)備上的復(fù)雜來換取的。

對地面固定目標(biāo)的定位，測向交叉定位法要求載機(jī)進(jìn)行與目標(biāo)非徑向的機(jī)動來滿足一定的可觀測條件，實(shí)際應(yīng)用中多采用多點(diǎn)交叉定位，以文獻(xiàn)［2］的條件來分析:載機(jī)沿x軸勻速直線運(yùn)動，采用最小二乘法對目標(biāo)位置進(jìn)行估計，載機(jī)機(jī)動距離相對輻射源對稱，如圖4所示，只考慮載機(jī)測向誤差，測向精度分別為5°、3°、和 1°時，其機(jī)動初始角、采樣點(diǎn)數(shù)、垂直距離與定位幾何稀釋度之間的關(guān)系仿真如圖5～圖7所示。

圖4 多點(diǎn)測向交叉定位

可得如下關(guān)系:

(1)當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)N、距離R、初始角Ф一定時，測向精度對定位誤差的影響是比較大的。

(2)當(dāng)R一定時，測向點(diǎn)數(shù)越多定位精度越高，但當(dāng)N大于某一定值后，增加測量點(diǎn)數(shù)，精度的提高不是很明顯。

(3)初始角在20°～60°之間定位精度是較高的Ф角度范圍。

由仿真分析可知多點(diǎn)交叉定位要求載機(jī)較大的機(jī)動量，如即使測向精度為1°時，在圖5仿真條件下要對150 km處的目標(biāo)達(dá)到10%R的定位精度，要求戰(zhàn)機(jī)做近20 km的機(jī)動，但當(dāng)距離目標(biāo)為30 km時，其機(jī)動距離約2 km便可達(dá)到5%R以內(nèi)的定位精度，戰(zhàn)機(jī)可在10 s內(nèi)完成該機(jī)動，因此，當(dāng)采用多點(diǎn)交叉定位時，要求應(yīng)盡量接近目標(biāo)進(jìn)行定位，以減少機(jī)動量，但這樣同時也增加了戰(zhàn)機(jī)的危險性。

2.5 作戰(zhàn)機(jī)動過程

對反輻射打擊整個過程來說，在進(jìn)行基于攻擊的機(jī)動的同時，也要考慮突防飛機(jī)的安全問題。當(dāng)反輻射導(dǎo)彈射程大于敵防空火力攻擊范圍時，為降低戰(zhàn)機(jī)風(fēng)險，可實(shí)施防區(qū)外打擊，這時對戰(zhàn)機(jī)來說，可以在敵火力邊沿機(jī)動做佯攻，誘敵雷達(dá)開機(jī)，同時進(jìn)行目標(biāo)定位機(jī)動飛行，一旦發(fā)射條件滿足，即可發(fā)射導(dǎo)彈，這里不考慮導(dǎo)彈發(fā)射高度的影響，其攻擊過程如圖8所示，這種打擊方式下，突防飛機(jī)相對安全，但同時也給所打擊目標(biāo)大量的規(guī)避時間。

圖8 敵防區(qū)外的反輻射打擊載機(jī)軌跡

當(dāng)反輻射導(dǎo)彈射程小于敵防空火力攻擊范圍時，可采用低空突防至反輻射導(dǎo)彈可攻擊范圍時，突然做快速拉起機(jī)動，根據(jù)機(jī)載偵察引導(dǎo)設(shè)備引導(dǎo)，戰(zhàn)機(jī)機(jī)動，一旦發(fā)射條件滿足，便發(fā)射導(dǎo)彈，然后機(jī)動出防空火力區(qū)，不考慮導(dǎo)彈發(fā)射高度的影響，其攻擊過程如圖9所示。

圖9 敵防區(qū)內(nèi)的反輻射打擊載機(jī)軌跡

實(shí)例分析:反輻射導(dǎo)彈使用高度為500 m～10 km，雷達(dá)掃描俯仰角度為10°～45°之間，方位掃描角為0°～360°，反輻射導(dǎo)彈發(fā)射距離為10～150 km，敵防空系統(tǒng)火力范圍為200 km，發(fā)射導(dǎo)彈時戰(zhàn)機(jī)速度要求在0.7～1.8馬赫內(nèi)(1馬赫=340.3 m/s)。由上條件可得其發(fā)射區(qū)，設(shè)機(jī)載偵察引導(dǎo)系統(tǒng)采用測向交叉定位，采樣頻率為2 Hz，系統(tǒng)反應(yīng)時間2 s，則戰(zhàn)機(jī)采用圖8的突防方式，設(shè)導(dǎo)引頭截獲時間為1 s，敵防空系統(tǒng)反應(yīng)時間為5 s，敵防空導(dǎo)彈平均速度為1000 m/s，若戰(zhàn)機(jī)以200 m/s的速度機(jī)動，由式(1)～式(3)及分析可得戰(zhàn)機(jī)能夠完成反輻射打擊的突防機(jī)動點(diǎn)與逃逸時間之間的關(guān)系，如圖10所示。

圖10 突防機(jī)動點(diǎn)與逃逸時間關(guān)系

可以得出:

(1)測向精度對戰(zhàn)機(jī)突防機(jī)動點(diǎn)距離有較大影響。如假設(shè)需保證戰(zhàn)機(jī)至少15 s的逃逸時間，則當(dāng)該機(jī)測向精度分別為1°、3°、5°時，反輻射打擊突防范圍分別是15～150 km，20～150 km，30～110 km。而若需保證逃逸時間20 s，則測向精度5°已不能滿足打擊任務(wù)的需求。

(2)當(dāng)具備一定條件時，有可能出現(xiàn)最優(yōu)突防機(jī)動點(diǎn)，如上述仿真中的測向精度為5°的情況下，最優(yōu)突防機(jī)動點(diǎn)約為70 km。

(3)可以通過為機(jī)載告警引導(dǎo)系統(tǒng)改進(jìn)更為精確和快速定位方式來增加反輻射打擊的突防范圍。

3 結(jié)束語

在復(fù)雜的戰(zhàn)場電磁環(huán)境中，反輻射打擊已成為一種重要的對敵打擊方式，一般是戰(zhàn)爭前期進(jìn)行，影響整場戰(zhàn)爭的勝負(fù)，文中對其整個打擊過程中的機(jī)動問題進(jìn)行了分析，但其機(jī)動問題涉及多方面因素，如機(jī)動時間和時機(jī)、戰(zhàn)場環(huán)境、敵武器性能、載機(jī)自身機(jī)動性能、反輻射導(dǎo)彈性能等，因此對其全面定量的認(rèn)識還需更進(jìn)一步的深入研究。

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