復(fù)雜電磁環(huán)境下艦載直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)模式研究

劉艷平

(91404部隊(duì),河北 秦皇島 066001)

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復(fù)雜電磁環(huán)境下艦載直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)模式研究

劉艷平

(91404部隊(duì),河北 秦皇島 066001)

摘要：艦載直升機(jī)具備機(jī)動(dòng)靈活、反應(yīng)迅速、低空性能好等特點(diǎn),在現(xiàn)代信息化海戰(zhàn)中凸顯重要作用?；跈C(jī)載雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)工作原理和實(shí)際使用需求,研究了對(duì)海協(xié)同探測(cè)模式、協(xié)同抗干擾、協(xié)同對(duì)海攻擊等協(xié)同作戰(zhàn)模式。在提高單個(gè)直升機(jī)裝備性能的同時(shí),研究直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)模式,可實(shí)現(xiàn)艦載直升機(jī)體系作戰(zhàn)效能的最大化。

關(guān)鍵詞:艦載直升機(jī);協(xié)同探測(cè);協(xié)同攻擊;作戰(zhàn)效能

0引言

艦載直升機(jī)是上世紀(jì)50年代出現(xiàn)的一種全新的艦載航空裝備,經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,其使命任務(wù)也在不斷擴(kuò)大,能夠遂行反艦、反潛、掃雷、電子戰(zhàn)、偵查救護(hù)、兩棲突擊、空中預(yù)警等多種任務(wù)。艦載直升機(jī)雖然具有航程短、載重能力低、持續(xù)攻擊作戰(zhàn)能力弱等不足之處,但其起降靈活,不需要專(zhuān)用平臺(tái),從小到千余噸的輕型護(hù)衛(wèi)艦至數(shù)萬(wàn)噸的航空母艦均可使用。由于艦載直升機(jī)可隨艦機(jī)動(dòng)到任何海域進(jìn)行作戰(zhàn),所以航程短的問(wèn)題并不會(huì)影響其作戰(zhàn)能力,而其機(jī)動(dòng)靈活、反應(yīng)迅速、低空性能好等特點(diǎn)是其他機(jī)型無(wú)可比擬[1-2]的。隨著直升機(jī)技術(shù)和航空電子技術(shù)的高速發(fā)展,艦載直升機(jī)的性能和用途也在不斷增強(qiáng)。

同時(shí),在未來(lái)信息化局部常規(guī)海戰(zhàn)中,追求單個(gè)直升機(jī)整體性能提高的同時(shí),也須不斷探索直升機(jī)間的協(xié)同作戰(zhàn)模式。通過(guò)研究與探索艦載直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)模式,發(fā)揮艦載直升機(jī)體系作戰(zhàn)效能。

1機(jī)載雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)

1.1工作原理

多數(shù)機(jī)載雷達(dá)利用雷達(dá)波來(lái)偵測(cè)移動(dòng)物體速度,其理論基礎(chǔ)來(lái)自于“多普勒效應(yīng)”理論[3]。其基本工作原理是通過(guò)天線向空間定向輻射經(jīng)脈沖調(diào)制的電磁波信號(hào)。該電磁波信號(hào)經(jīng)目標(biāo)反射后,其回波信號(hào)被雷達(dá)接收。由于電磁波在空間傳播的速度是恒定的,因此通過(guò)計(jì)算電磁波信號(hào)往返的時(shí)間可以計(jì)算出目標(biāo)與雷達(dá)間的距離。由于雷達(dá)天線是定向輻射,因此通過(guò)測(cè)量天線方位可以確定目標(biāo)的方位。雷達(dá)系統(tǒng)基本工作原理見(jiàn)圖1。

圖1　雷達(dá)系統(tǒng)基本工作原理

雷達(dá)探測(cè)最大作用距離取決于雷達(dá)發(fā)射功率、天線增益、目標(biāo)反射面積、接收信噪比及損耗等,一般表達(dá)式(雷達(dá)方程[4])為

(1)

其中,Pt為發(fā)射機(jī)輸出功率,Gt為發(fā)射機(jī)天線增益,Gr為接收天線增益,σ為探測(cè)目標(biāo)截面積,λ為工作波長(zhǎng),Ft為從發(fā)射天線到目標(biāo)的方向圖傳播因子,Fr為從目標(biāo)到接收天線的方向圖傳播因子,(S/N)min=最小檢測(cè)信噪比。

1.2對(duì)海探測(cè)

艦載直升機(jī)探測(cè)目標(biāo)存在俯仰角和方位角,當(dāng)直升機(jī)在距離海平面一定高度探測(cè)目標(biāo)時(shí),其搜索范圍在海平面構(gòu)成一個(gè)橢圓形,見(jiàn)圖2。

圖2　艦載直升機(jī)搜索海面目標(biāo)示意圖

設(shè)α、β為艦載直升機(jī)最大俯仰角,θ為最大方位角,Lmax為艦載直升機(jī)在俯仰方向發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的最遠(yuǎn)距離,Lmin為艦載直升機(jī)在俯仰方向發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的最小距離,b為艦載直升機(jī)搜索海面目標(biāo)橢圓范圍的半徑,d1為艦載直升機(jī)與最遠(yuǎn)探測(cè)點(diǎn)之間的距離,h直升機(jī)距海平面的高度。

根據(jù)數(shù)學(xué)幾何原理,可得到如下公式:

(2)

艦載直升機(jī)的探測(cè)目標(biāo)距離是有限的,邊界值常數(shù)A和B為艦載機(jī)探測(cè)距離的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)。由公式(2)可知飛機(jī)的飛行高度h1:

Bcosβ≤h1≤Acosα

(3)

探測(cè)范圍的橢圓長(zhǎng)半軸a:

(4)

由公式(4)可得

(5)

定義機(jī)載雷達(dá)探測(cè)范圍的短半軸為

(6)

將公式(2)、(5)代入公式(6)可得

由于α、β均為固定值,故C亦為常數(shù)。將公式(7)代入公式(6)可得橢圓的短半軸:

b=h1Ctanθ

(8)

由橢圓公式可知:

Bcosβ≤h1≤Acosα

(9)

由此可知,艦載直升機(jī)可搜索海面目標(biāo)的范圍與飛機(jī)飛行高度(有固定范圍)的平方成正比。

1.3協(xié)同探測(cè)

直升機(jī)探測(cè)海面目標(biāo)時(shí)受海況、天氣狀況、電磁環(huán)境等因素干擾較為明顯,此外其自身缺陷也是難以避免的。直升機(jī)探測(cè)存在盲區(qū)。在實(shí)戰(zhàn)任務(wù)中,盲區(qū)可能導(dǎo)致直升機(jī)任務(wù)失敗。為避免單個(gè)直升機(jī)無(wú)支援、無(wú)配合的尷尬境地,可采取直升機(jī)編隊(duì)執(zhí)行任務(wù)。當(dāng)直升機(jī)編隊(duì)進(jìn)入航路后,對(duì)海面目標(biāo)進(jìn)行搜索探測(cè)時(shí)應(yīng)調(diào)整飛機(jī)編隊(duì)間的距離,有效避免盲區(qū),應(yīng)保證直升機(jī)編隊(duì)在海面搜索范圍間距離小于或等于零。為達(dá)到協(xié)同探測(cè)的目的,需通過(guò)目標(biāo)位置引導(dǎo)信息共享實(shí)現(xiàn)協(xié)同探測(cè)。

2協(xié)同抗干擾

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中電子對(duì)抗的日趨激烈,對(duì)新武器的抗干擾能力要求越來(lái)越高[5]。艦載直升機(jī)通常會(huì)受到岸基干擾站、艦艇干擾群以及機(jī)載干擾吊艙等多種干擾。干擾樣式、干擾強(qiáng)度、干擾方位以及海況等因素都能對(duì)直升機(jī)機(jī)載雷達(dá)造成不同強(qiáng)度的影響,干擾嚴(yán)重時(shí)常常出現(xiàn)“致盲”。圖3為艦載直升機(jī)受干擾示意圖。

圖3　艦載直升機(jī)受干擾示意圖

一般來(lái)說(shuō),直升機(jī)與干擾站之間的方位對(duì)機(jī)載雷達(dá)的影響尤為嚴(yán)重。通過(guò)調(diào)整直升機(jī)位置,改變兩者間的方位,機(jī)載雷達(dá)受到的干擾能明顯減弱。在對(duì)海作戰(zhàn)中,可采取相應(yīng)的抗干擾措施降低干擾影響。而在編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)時(shí),編隊(duì)除了采取抗干擾措施外,還應(yīng)調(diào)整編隊(duì)位置,至少保證一架或多架直升機(jī)處于無(wú)干擾或弱干擾狀態(tài)下,實(shí)現(xiàn)雙機(jī)或多機(jī)發(fā)現(xiàn)、跟蹤目標(biāo)的態(tài)勢(shì)互補(bǔ)。

3協(xié)同對(duì)海攻擊

3.1遭受電子干擾

雷達(dá)干擾按其干擾的來(lái)源分為兩類(lèi):有意干擾/無(wú)意干擾、有源干擾/無(wú)源干擾。無(wú)意干擾主要是指自然界(宇宙、雷電、海浪、林木等)和人為因素(建筑物、鐵塔、工業(yè)干擾等)引起的干擾;對(duì)雷達(dá)的有意干擾按它們是否發(fā)射電磁能量可分為有源干擾(積極干擾)和無(wú)源干擾(消極干擾)。機(jī)載雷達(dá)所遭受的電子干擾主要是通過(guò)干擾站實(shí)施的有源干擾。圖4為艦載直升機(jī)協(xié)同對(duì)海攻擊示意圖。

圖4　艦載直升機(jī)協(xié)同對(duì)海攻擊示意圖

艦載直升機(jī)編隊(duì)進(jìn)入航路后,遭受敵方電子干擾群強(qiáng)烈干擾,從而導(dǎo)致01號(hào)直升機(jī)無(wú)法發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標(biāo),采取抗干擾措施等手段后仍然無(wú)效。02號(hào)直升機(jī)未受到干擾或干擾較弱,準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并跟蹤,但目標(biāo)卻不在其攻擊范圍之內(nèi)或,因其他原因02號(hào)直升機(jī)無(wú)法對(duì)其進(jìn)行攻擊,而目標(biāo)又在01號(hào)直升機(jī)的攻擊范圍內(nèi),此時(shí)可采取協(xié)同攻擊。

3.2達(dá)成通信鏈路

機(jī)載通信鏈路時(shí)常受到敵方通信干擾,達(dá)成通信鏈路并非易事。通信干擾目前還局限于有源干擾范圍。通信有源干擾主要包括瞄準(zhǔn)式干擾、阻塞式干擾、掃頻干擾。針對(duì)不同的通信干擾需采取不同的抗干擾措施,才能促成通信鏈路的達(dá)成。

3.3完成協(xié)同攻擊

在協(xié)同攻擊時(shí),01號(hào)直升機(jī)需要02號(hào)直升機(jī)的情報(bào)支援,通過(guò)接收02號(hào)直升機(jī)發(fā)送的目指信息與自身雷達(dá)探測(cè)到的目標(biāo)信息進(jìn)行對(duì)比,最終確定海面目標(biāo)后01號(hào)直升機(jī)對(duì)目標(biāo)發(fā)起攻擊,最終完成任務(wù)。

4結(jié)束語(yǔ)

在復(fù)雜電磁環(huán)境下,探索艦載直升機(jī)編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)模式有利于保證直升機(jī)自身安全和提高直升機(jī)的作戰(zhàn)效能。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn),艦載直升機(jī)協(xié)同配合作戰(zhàn)大大提高了作戰(zhàn)效率,最大化地發(fā)揮對(duì)海攻擊能力。

參考文獻(xiàn):

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[5]王沖,張永順,鄭海.機(jī)載雷達(dá)抗干擾評(píng)估試驗(yàn)方法研究[J].現(xiàn)代雷達(dá),2007,29(6).

Cooperative combat modes of carrier-based helicopter in a complex electromagnetic environment

LIU Yan-ping

(Unit 91404 of the PLA Navy,Qinhuangdao 066001,China)

Abstract:The carrier-based helicopter plays an increasingly significant role in modern information warfare,featuring strong maneuverability,rapid response,and good low-altitude performance.Based on the working principle and the practical application requirements of the target detection of the airborne radar,the cooperative combat modes are studied such as the surface cooperative detection mode,the cooperative anti-jamming mode,and the surface cooperative attack mode.At the same time,the performance of the single helicopter is improved.In this way,the operational effectiveness of the carrier-based helicopter can be maximized.

Keywords:carrier-based helicopter;cooperative detection;cooperative attack;operational effectiveness

中圖分類(lèi)號(hào):TN95

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1009-0401(2016)01-0011-03

作者簡(jiǎn)介:劉艷平(1985-),男,助理工程師,碩士,研究方向:雷達(dá)協(xié)同探測(cè)。

收稿日期:2015-11-02;修回日期:2016-01-12