炮射雷達(dá)誘餌迷惑干擾使用研究

王 濤，胡生亮，金嘉旺

（海軍工程大學(xué)，武漢430033）

0 引 言

從最近幾場(chǎng)高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)的海戰(zhàn)可以看出，現(xiàn)代反艦導(dǎo)彈普遍采用超視距引導(dǎo)、超音速掠海飛行、主被動(dòng)多模復(fù)合制導(dǎo)的攻擊模式，已經(jīng)成為水面艦艇的主要威脅?，F(xiàn)代水面艦艇反導(dǎo)作戰(zhàn)主要采用的是軟硬一體化的分層、分階段對(duì)抗手段，作為軟武器的艦載綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)在未來(lái)反導(dǎo)作戰(zhàn)中的地位將更加突出。目前箔條是實(shí)施雷達(dá)無(wú)源干擾的一種常見器材，是艦艇反導(dǎo)作戰(zhàn)末端軟武器的核心手段之一［1］，但是其使用受海戰(zhàn)場(chǎng)自然環(huán)境（速度、風(fēng)向等）的影響十分顯著，留空時(shí)間短，且裝填慢，當(dāng)面對(duì)多枚導(dǎo)彈攻擊時(shí)，箔條干擾的作戰(zhàn)能力十分有限。艦艇反導(dǎo)作戰(zhàn)硬武器方面主要由小口徑速射炮和近程艦空導(dǎo)彈構(gòu)成。隨著反艦導(dǎo)彈射程的增大、攻擊速度的提高以及末端抗干擾技術(shù)的發(fā)展，水面艦艇傳統(tǒng)意義上的近程軟硬對(duì)抗手段的使用條件越來(lái)越惡劣、有效使用空間越來(lái)越小，中遠(yuǎn)程對(duì)抗手段就顯得越來(lái)越重要。

雷達(dá)角反射器是對(duì)抗反艦導(dǎo)彈的常用無(wú)源干擾設(shè)備，其合理的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和特殊材料將入射雷達(dá)信號(hào)反射回去，形成誘餌假目標(biāo)，欺騙或干擾敵方雷達(dá)。目前英美等國(guó)均已研制和列裝充氣式角反射器，如英國(guó)“橡皮鴨”系列舷外充氣式角反射體［1］。另外以色列拉斐爾公司開發(fā)了“巫師”系列充氣式角反射體誘餌系統(tǒng)，采用115口徑固體推進(jìn)火箭發(fā)射器發(fā)射［2］。如果使用艦炮將角反射器以彈丸形式發(fā)射（炮射雷達(dá)誘餌），將角反射器折疊于炮彈中，入水后利用自動(dòng)充氣裝置將其撐開，以形成雷達(dá)反射器漂浮在海面，通過布放一定數(shù)量的充氣式角反射體，能夠?qū)走_(dá)探測(cè)形成一個(gè)或多個(gè)假目標(biāo)，用于欺騙敵方探測(cè)、制導(dǎo)系統(tǒng)，降低敵雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的捕捉概率。與箔條相比，海上漂浮假目標(biāo)具有適應(yīng)性強(qiáng)、反應(yīng)時(shí)間短、發(fā)射距離遠(yuǎn)、有效干擾時(shí)間長(zhǎng)、發(fā)射引導(dǎo)技術(shù)相對(duì)成熟、攻防兼?zhèn)涞纫幌盗袃?yōu)點(diǎn)，是水面艦艇反導(dǎo)作戰(zhàn)的有效干擾方式，具有廣泛的發(fā)展應(yīng)用前景［1］。下面探討炮射雷達(dá)誘餌迷惑干擾的使用。

1 迷惑干擾作戰(zhàn)機(jī)理

迷惑干擾是現(xiàn)代水面艦艇對(duì)空反導(dǎo)作戰(zhàn)早期可采用的一種作戰(zhàn)手段。所謂迷惑干擾，是指在艦艇編隊(duì)（單艦）進(jìn)入作戰(zhàn)海區(qū)之前，利用艦炮向主要作戰(zhàn)海區(qū)以典型戰(zhàn)術(shù)編隊(duì)?wèi)B(tài)勢(shì)遠(yuǎn)距離布設(shè)雷達(dá)誘餌群，形成編隊(duì)（群）假目標(biāo)，重點(diǎn)迷惑偵察預(yù)警雷達(dá)和機(jī)載火控雷達(dá)偵察探測(cè)目標(biāo)，從而達(dá)到降低我艦被發(fā)現(xiàn)的概率或推遲被發(fā)現(xiàn)時(shí)機(jī)，提高水面艦艇防空反導(dǎo)的作戰(zhàn)能力［3］。迷惑式假目標(biāo)的存在給敵取得有關(guān)編隊(duì)（單艦）真實(shí)位置和數(shù)量信息增加了難度，其布設(shè)距離與坐標(biāo)應(yīng)符合艦艇編隊(duì)的典型隊(duì)形，使目標(biāo)指示雷達(dá)無(wú)法區(qū)分真假目標(biāo)，從而干擾敵方對(duì)目標(biāo)的識(shí)別判定和火力分配，降低真目標(biāo)艦艇遭受敵火力攻擊的概率。

迷惑干擾這一概念很早被提出，但主要圍繞箔條的使用開展研究，關(guān)于角反射器的研究相對(duì)較少。箔條彈與炮射雷達(dá)誘餌同屬無(wú)源干擾手段，兩者用于迷惑干擾時(shí)，作戰(zhàn)對(duì)象和作戰(zhàn)目的基本相同，因此可參考箔條迷惑干擾的特征來(lái)分析炮射雷達(dá)誘餌。文獻(xiàn)［3］對(duì)編隊(duì)迷惑干擾與有源干擾協(xié)同使用做過初步研究，但其研究偏重于定性分析。文獻(xiàn)［4］對(duì)迷惑式干擾的作用及影響其效果的因素進(jìn)行了分析和介紹，但其偏重于理論分析。文獻(xiàn)［5］從角反射器的工程技術(shù)參數(shù)入手，分析了角反射器使用的優(yōu)點(diǎn)和局限性，主要從性能參數(shù)方面對(duì)角反射器在海軍戰(zhàn)術(shù)使用中提出觀點(diǎn)，側(cè)重于理論分析。本文主要在威脅海區(qū)反導(dǎo)作戰(zhàn)的背景下對(duì)迷惑干擾的使用進(jìn)行探討。

迷惑式干擾原理如圖1所示。沒有干擾時(shí)，在雷達(dá)P型顯示器上只有艦船目標(biāo)，實(shí)施迷惑干擾后，敵雷達(dá)P型顯示器上會(huì)出現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)。圖1為人字形編隊(duì)釋放炮射雷達(dá)誘餌后形成的多編隊(duì)示意圖。

通過以上分析可以看出，只要戰(zhàn)術(shù)使用合理，炮射雷達(dá)誘餌就可發(fā)揮一定的迷惑干擾作用，可作為一種補(bǔ)充手段在短期內(nèi)提高水面艦艇遠(yuǎn)程無(wú)源干擾能力。

圖1 編隊(duì)迷惑式干擾示意圖

2 迷惑干擾作戰(zhàn)模型的建立

迷惑式干擾的主要作戰(zhàn)對(duì)象為偵察預(yù)警雷達(dá)和機(jī)載火控雷達(dá)，最終目的是降低目標(biāo)發(fā)現(xiàn)和攻擊概率，使對(duì)方不能準(zhǔn)確進(jìn)行攻擊，提高艦艇的生存能力。炮射雷達(dá)誘餌借助成熟的艦炮技術(shù)，系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間短、發(fā)射距離可調(diào)，角反射體充氣后在海上漂浮，有效干擾時(shí)間長(zhǎng)，受海戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境影響相對(duì)較小。由于迷惑式干擾假目標(biāo)必須在敵機(jī)載雷達(dá)開機(jī)前形成有效雷達(dá)發(fā)射截面積并處于有利位置，因此，干擾使導(dǎo)彈擊中艦船概率下降的程度是衡量干擾效果的一個(gè)重要指標(biāo)。要建立迷惑式干擾作戰(zhàn)模型，首先要分析空中平臺(tái)對(duì)海作戰(zhàn)的攻擊流程。

導(dǎo)彈從發(fā)射前的準(zhǔn)備到發(fā)射后命中目標(biāo)大約要經(jīng)歷3個(gè)過程：（1）預(yù)警機(jī)偵察搜索目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后給攻擊機(jī)進(jìn)行目標(biāo)指示，提供目標(biāo)的方位、距離、數(shù)量等整體態(tài)勢(shì)信息。（2）攻擊機(jī)接收目標(biāo)信息后，探測(cè)目標(biāo)并進(jìn)行跟蹤。如發(fā)現(xiàn)是編隊(duì)，測(cè)出目標(biāo)數(shù)量，確定主要目標(biāo)，完成目標(biāo)分配。跟蹤穩(wěn)定后，為導(dǎo)彈裝訂目標(biāo)的數(shù)據(jù)信息參數(shù)。（3）導(dǎo)彈發(fā)射后，飛行至末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)距離，自動(dòng)開機(jī)搜索目標(biāo)，跟蹤并引導(dǎo)命中目標(biāo)。

綜合上述分析，對(duì)迷惑式干擾的作戰(zhàn)效能進(jìn)行評(píng)估，設(shè)機(jī)載雷達(dá)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率為P發(fā)現(xiàn)，火控雷達(dá)對(duì)目標(biāo)穩(wěn)定跟蹤的概率是P引導(dǎo)，導(dǎo)彈命中目標(biāo)的概率為P命中。反艦導(dǎo)彈擊中水面艦艇的概率可以表示為：

迷惑干擾在防御反艦導(dǎo)彈的過程中主要是影響P發(fā)現(xiàn)和P引導(dǎo)，迷惑干擾的設(shè)置能保證當(dāng)敵進(jìn)行搜索時(shí)，使敵難以判別編隊(duì)中真目標(biāo)（艦艇）的數(shù)目。

在海上防御作戰(zhàn)中，雷達(dá)對(duì)艦艇的發(fā)現(xiàn)概率為：

式中：P發(fā)現(xiàn)為無(wú)干擾時(shí)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率；M為艦艇數(shù)目；N為誘餌假目標(biāo)的數(shù)量。

對(duì)方要從所有真假目標(biāo)中判斷假目標(biāo)的數(shù)量Nf，計(jì)算正確選擇艦艇的概率：

式中：Nk為編隊(duì)中艦艇數(shù)量；Pi（t）為及時(shí)設(shè)置第i個(gè)假目標(biāo)的概率；Pi（σ）為第i個(gè)假目標(biāo)與第i個(gè)真目標(biāo)的相似概率。

消耗在設(shè)置第i個(gè)迷惑式假目標(biāo)上的時(shí)間取決于多個(gè)因素，并認(rèn)為其滿足正態(tài)分布。因此及時(shí)設(shè)置迷惑式假目標(biāo)的概率可由下式判斷：

式中：tw為對(duì)敵搜索的預(yù)警時(shí)間；tf為設(shè)置迷惑式假目標(biāo)時(shí)間的數(shù)學(xué)期望值；σf為t的均方差值。

雷達(dá)在大波門工作時(shí)的相似概率Pi（σ）為：

式中：σf為假目標(biāo)的雷達(dá)反射面積。

雷達(dá)在小波門工作時(shí)有很好的假目標(biāo)分類判斷特性，從而難以實(shí)施迷惑干擾。

P′命中可由下式確定：

式中：P可靠為導(dǎo)彈發(fā)射后末制導(dǎo)雷達(dá)可靠開機(jī)概率；P擾后捕捉為運(yùn)用干擾措施后機(jī)載雷達(dá)準(zhǔn)確對(duì)目標(biāo)艦的搜索和捕捉概率；P自導(dǎo)為導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)自動(dòng)尋的準(zhǔn)確擊中目標(biāo)艦的概率；P準(zhǔn)確為攻擊機(jī)來(lái)襲時(shí)，“關(guān)鍵假目標(biāo)”能被準(zhǔn)確發(fā)射到指定位置的概率。

綜上分析，則干擾效能可表示為：

3 作戰(zhàn)效能分析

對(duì)雷達(dá)的無(wú)源對(duì)抗能從根本上破壞或阻礙雷達(dá)獲得目標(biāo)回波，因而具有雷達(dá)難以抗拒的干擾效果。炮射角反射體作為重要的無(wú)源干擾器材，其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：（1）頻率的適應(yīng)性，與被掩護(hù)目標(biāo)具有相同的頻率特性；（2）方向性，角反射體陣列可作為全向干擾，適應(yīng)不同方位的搜索；（3）能以較小的幾何尺寸實(shí)現(xiàn)較大的雷達(dá)截面積；（4）在進(jìn)入危險(xiǎn)海區(qū)前可提前布放，掩護(hù)艦艇編隊(duì)和作戰(zhàn)意圖；（5）艦炮火控技術(shù)成熟，布放速度快，可根據(jù)作戰(zhàn)需要布放多種角反射器陣列，文獻(xiàn)［6］即對(duì)炮射角反射器陣所能提供的雷達(dá)橫截面積（RCS）能力進(jìn)行研究。

根據(jù)迷惑式干擾的作戰(zhàn)方式，其干擾效果應(yīng)至少達(dá)到如下3個(gè)戰(zhàn)斗目的：（1）給敵警戒雷達(dá)操作人員或者武器系統(tǒng)造成混亂，使其無(wú)法捕捉到真目標(biāo)；（2）將敵方導(dǎo)彈引誘到假目標(biāo)方向上來(lái)，提高己方兵力的生存概率；（3）延緩敵方雷達(dá)識(shí)別真目標(biāo)的時(shí)間，提高己方武器系統(tǒng)的響應(yīng)能力，提高作戰(zhàn)效能。

通過上述分析，假設(shè)在進(jìn)入威脅海區(qū)前發(fā)射3組炮射雷達(dá)誘餌反射器陣列，形成假目標(biāo)群，迷惑對(duì)方偵察預(yù)警雷達(dá)，隨后對(duì)攻擊機(jī)火控雷達(dá)進(jìn)行迷惑干擾，設(shè)其他干擾手段均有效，導(dǎo)彈命中概率P命中為0.85。迷惑干擾對(duì)反艦導(dǎo)彈的干擾效果如表1。

表1 不同條件下的毀傷概率及干擾效能

由表中數(shù)據(jù)可以得出，有效地使用迷惑干擾可以降低彈道對(duì)艦艇的擊中概率，P＝0.13，干擾總效能E＝0.82。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從對(duì)抗反艦導(dǎo)彈、保護(hù)艦艇安全的需求出發(fā)，討論和分析了炮射雷達(dá)誘餌迷惑式干擾的方法和效果。在具體使用時(shí)，應(yīng)注意：（1）要充分了解對(duì)方雷達(dá)的主要性能和特點(diǎn)及戰(zhàn)術(shù)使用方法，偵察裝備要及時(shí)截獲對(duì)方雷達(dá)信號(hào)，掌握戰(zhàn)場(chǎng)主動(dòng)權(quán)；（2）在實(shí)施干擾過程中，掌握被防護(hù)艦艇其它干擾裝備器材的技術(shù)性能，要注重各種不同干擾手段的協(xié)同配合使用，提高干擾效果；（3）把握好迷惑干擾的使用時(shí)機(jī)。

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