3 仿真分析
隱身飛機(jī)作為電子戰(zhàn)飛機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于良好的隱身性能，而隱身性能由隱身飛機(jī)的RCS特性反映，且隱身飛機(jī)戰(zhàn)術(shù)干擾過(guò)程是空中作戰(zhàn)的環(huán)節(jié)，飛行姿態(tài)變化必然引起目標(biāo)RCS的起伏，最終影響隱身飛機(jī)戰(zhàn)術(shù)干擾的空間位置和干擾模式。
為獲取國(guó)外某型隱身飛機(jī)的靜態(tài)RCS數(shù)據(jù)庫(kù)，需將隱身飛機(jī)的縮比模型導(dǎo)入電磁計(jì)算軟件，設(shè)置極化方式：HH，C波段：5.8GHz，俯仰角(-90°～90°)，方位角(0°～360°)，步進(jìn)角度為1°，仿真得到隱身飛機(jī)RCS在俯仰角和方位角上的起伏變化，如圖5所示。
由圖5可知，不同姿態(tài)角對(duì)應(yīng)的RCS值是不同的，且起伏變化劇烈。全空域的RCS變化范圍在-54.488～51.823dBsm。RCS主要數(shù)值見(jiàn)表1。
圖5 隱身飛機(jī)全空域的靜態(tài)RCS
數(shù)值類(lèi)型最大值最小值平均值RCS/dBsm51.823-54.4882.134雷達(dá)探測(cè)距離/km400.5920.88122.934
3.1 雷達(dá)探測(cè)范圍
飛機(jī)RCS是飛行姿態(tài)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，則雷達(dá)探測(cè)范圍是隨著飛行姿態(tài)變化而變化的。隱身飛機(jī)以不同姿態(tài)對(duì)雷達(dá)進(jìn)行支援干擾時(shí)，雷達(dá)對(duì)隱身飛機(jī)的最大探測(cè)距離與此時(shí)姿態(tài)角所對(duì)應(yīng)的RCS值有關(guān)，所以必須在保證飛機(jī)足夠安全的前提下才能進(jìn)行支援干擾。為此，需要設(shè)定常規(guī)雷達(dá)體制，以進(jìn)一步確定飛機(jī)戰(zhàn)術(shù)干擾的空間位置。
1)雷達(dá)對(duì)隱身飛機(jī)的探測(cè)距離
結(jié)合式(1)雷達(dá)方程，設(shè)定雷達(dá)體制，具體參數(shù)見(jiàn)表2。
表2 雷達(dá)參數(shù)設(shè)置
依據(jù)上述參數(shù)，在結(jié)合隱身飛機(jī)RCS的基礎(chǔ)上，仿真計(jì)算了隱身飛機(jī)不同姿態(tài)所對(duì)應(yīng)的雷達(dá)探測(cè)范圍變化，如圖6所示。
圖6 不同姿態(tài)角的探測(cè)范圍
圖6中，雷達(dá)各個(gè)姿態(tài)角所對(duì)應(yīng)的探測(cè)距離與隱身飛機(jī)的RCS起伏變化是完全一致的。其中，雷達(dá)對(duì)隱身飛機(jī)的最大探測(cè)距離是400.592km，對(duì)應(yīng)的目標(biāo)RCS是51.823dBsm；最小探測(cè)距離在0.881km處，對(duì)應(yīng)的目標(biāo)RCS是-54.488dBsm。即隱身飛機(jī)在距離雷達(dá)400.592km以外的空間飛行是絕對(duì)安全的，雷達(dá)探測(cè)不到；在0.881～400.592km的空間飛行，面臨被探測(cè)、跟蹤威脅；在0.881km以?xún)?nèi)的空間作戰(zhàn)，定會(huì)暴露自身。
2)雷達(dá)對(duì)目標(biāo)機(jī)的探測(cè)范圍
若被掩護(hù)戰(zhàn)機(jī)(目標(biāo)機(jī))的RCS是100m2，依據(jù)雷達(dá)距離公式(1)可以得到雷達(dá)對(duì)目標(biāo)機(jī)的探測(cè)范圍，如圖7所示。
圖7中，目標(biāo)機(jī)的遠(yuǎn)場(chǎng)RCS在各個(gè)角度均視為100m2，對(duì)應(yīng)的雷達(dá)作用距離范圍是64.14km。
圖7 目標(biāo)機(jī)的雷達(dá)探測(cè)范圍
3.2 干擾條件下雷達(dá)探測(cè)距離仿真分析
隱身飛機(jī)干擾設(shè)備的具體參數(shù)設(shè)置如表3所示。
依據(jù)干擾條件下的雷達(dá)探測(cè)距離公式(6)，結(jié)合干擾機(jī)參數(shù)，分別仿真分析隱身飛機(jī)在各種干擾模式下雷達(dá)探測(cè)范圍的變化。
1)遠(yuǎn)距離支援干擾
雷達(dá)能夠發(fā)現(xiàn)被掩護(hù)戰(zhàn)機(jī)(目標(biāo)機(jī))的有效探測(cè)范圍在0～64.14km之間，分析式(11)可知，在已知雷達(dá)與被掩護(hù)戰(zhàn)機(jī)的距離Dt時(shí)，干擾限制因素?zé)┚嚯x考慮如下：
表3 干擾設(shè)備參數(shù)設(shè)置
當(dāng)被掩護(hù)戰(zhàn)機(jī)與雷達(dá)距離接近0時(shí)，考慮到隱身飛機(jī)的最小雷達(dá)探測(cè)范圍是0.881km，所以支援干擾距離最小不得低于0.881km;而當(dāng)雷達(dá)與被掩護(hù)戰(zhàn)機(jī)的距離最大為64.14km時(shí)，根據(jù)式(11)求得燒穿距離為31.8834km。
根據(jù)隱身飛機(jī)的靜態(tài)RCS值范圍，雷達(dá)探測(cè)隱身飛機(jī)的作用距離范圍在0.881～400.592km，雷達(dá)對(duì)目標(biāo)機(jī)的探測(cè)范圍是0～64.14km。因此，選取最大作用距離作為隱身飛機(jī)的干擾距離，干擾壓制結(jié)果如圖8所示。
圖8 遠(yuǎn)距離支援干擾的雷達(dá)探測(cè)范圍
分析圖8可知，隱身飛機(jī)與目標(biāo)機(jī)的空間夾角θ越小，遠(yuǎn)距離支援干擾的干擾效果越明顯，但在45°～315°范圍之間則達(dá)不到干擾效果。所以由于隱身飛機(jī)攜帶干擾設(shè)備功率限制，遠(yuǎn)距離支援干擾距離不易太遠(yuǎn)。鑒于此，選取空間距離為185km作為遠(yuǎn)距離支援干擾距離，結(jié)果如圖9所示。
圖9 干擾距離為185km的雷達(dá)探測(cè)范圍
圖9中，θ在0°～90°、270°～360°范圍內(nèi)時(shí)，探測(cè)距離縮減明顯，在其余方位探測(cè)范圍無(wú)明顯變化。即隱身飛機(jī)在64.14～185km的范圍內(nèi)進(jìn)行遠(yuǎn)距離支援干擾作戰(zhàn)，對(duì)雷達(dá)的探測(cè)范圍具有一定的干擾壓制效果，形成干擾壓制區(qū)。
2)近距離支援干擾
目標(biāo)機(jī)的雷達(dá)探測(cè)距離在64.14km以?xún)?nèi)，所以隱身飛機(jī)近距離支援干擾的作戰(zhàn)空域應(yīng)在0.881～64.14km之間。且近距離支援干擾的前提是雷達(dá)與目標(biāo)機(jī)的距離小于隱身飛機(jī)與雷達(dá)的距離。因此，選取隱身飛機(jī)的最小RCS值所對(duì)應(yīng)的雷達(dá)作用距離為干擾距離，對(duì)支援干擾壓制區(qū)域進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖10所示。
圖10 近距離支援干擾的雷達(dá)探測(cè)范圍
圖10中，近距離支援干擾的雷達(dá)探測(cè)距離縮減至10km以?xún)?nèi)，壓制效果最好。然而隱身飛機(jī)在881m處進(jìn)行近距離支援式干擾是理想的干擾場(chǎng)景，也是近距離支援干擾的臨界位置。在881m以?xún)?nèi)，隱身飛機(jī)本身會(huì)受到地面雷達(dá)的威脅，無(wú)法協(xié)同目標(biāo)機(jī)作戰(zhàn)。所以隱身飛機(jī)掩護(hù)目標(biāo)機(jī)作戰(zhàn)的近距離支援干擾作戰(zhàn)的空間范圍是0.881～64.14km。
3)隨隊(duì)干擾
隨隊(duì)干擾的作戰(zhàn)場(chǎng)景是干擾機(jī)與目標(biāo)機(jī)距離相近，在雷達(dá)主瓣對(duì)準(zhǔn)的同一方向上，干擾距離與探測(cè)距離基本一致。對(duì)于目標(biāo)機(jī)而言，雷達(dá)探測(cè)范圍在64.14km以?xún)?nèi)，則隱身飛機(jī)作為隨隊(duì)干擾的干擾距離通常應(yīng)設(shè)置為64.14km，仿真結(jié)果如圖11所示。
圖11 隨隊(duì)干擾的雷達(dá)探測(cè)范圍
分析圖11可知，隨隊(duì)干擾模式下，雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)機(jī)的作用距離已經(jīng)縮減至40km以?xún)?nèi)，能夠較好地掩護(hù)目標(biāo)機(jī)進(jìn)行突防作戰(zhàn)。
4)自衛(wèi)干擾
結(jié)合式(14)可得隱身飛機(jī)不同RCS值對(duì)應(yīng)的自衛(wèi)干擾燒穿距離，如表4所示。
表4 RCS值對(duì)應(yīng)自衛(wèi)干擾的燒穿距離
結(jié)合表1和表4可知，隱身飛機(jī)自衛(wèi)干擾時(shí)，干擾距離遠(yuǎn)大于燒穿距離，即自衛(wèi)干擾滿足干擾距離位置要求。在此，以隱身飛機(jī)平均RCS所對(duì)應(yīng)的雷達(dá)作用距離(22.934km)為干擾距離進(jìn)行仿真，效果如圖12所示。
圖12 自衛(wèi)干擾的雷達(dá)探測(cè)變化
圖12中，隱身飛機(jī)在正常飛行狀態(tài)(無(wú)自衛(wèi)干擾)下，雷達(dá)的探測(cè)范圍在22.934km左右，當(dāng)飛機(jī)偵測(cè)到外部威脅，進(jìn)行自衛(wèi)干擾時(shí)，雷達(dá)的探測(cè)范圍則縮減至10km以?xún)?nèi)，有效降低了雷達(dá)的探測(cè)性能。
上述戰(zhàn)術(shù)干擾仿真結(jié)果表明：
1)隱身飛機(jī)的作戰(zhàn)模式不再局限于傳統(tǒng)的殲擊范圍，而是上升到了電子戰(zhàn)領(lǐng)域。即攻能出擊，守能護(hù)己。戰(zhàn)術(shù)干擾模式主要取決于飛機(jī)在空間中的作戰(zhàn)位置，在復(fù)雜的空地對(duì)抗中，隱身飛機(jī)的支援干擾、隨隊(duì)干擾和自衛(wèi)干擾模式很可能同時(shí)存在，并不是單一的作戰(zhàn)過(guò)程，且目的上旨在降低雷達(dá)探測(cè)性能，在一定程度上致盲雷達(dá)。
2)隱身飛機(jī)作為電子戰(zhàn)飛機(jī)的優(yōu)勢(shì)主要是良好的隱身性能和靈活的突防戰(zhàn)術(shù)，不同于傳統(tǒng)干擾機(jī)性能，其作戰(zhàn)空域較廣，目前普通體制的雷達(dá)難以有效應(yīng)對(duì)。
4 結(jié)束語(yǔ)
為準(zhǔn)確評(píng)估隱身飛機(jī)戰(zhàn)術(shù)干擾對(duì)雷達(dá)探測(cè)距離的影響，本文建立了隱身飛機(jī)戰(zhàn)術(shù)干擾模型。結(jié)合隱身飛機(jī)的RCS特性，在設(shè)置不同干擾模式下的干擾距離后，仿真分析了干擾前后雷達(dá)探測(cè)范圍的變化情況，得出結(jié)論如下：1)隱身飛機(jī)不同的干擾距離，能夠決定具體的戰(zhàn)術(shù)干擾模式。飛機(jī)在雷達(dá)探測(cè)區(qū)域之外，采用支援干擾模式，掩護(hù)己方目標(biāo)；在探測(cè)范圍之內(nèi)，進(jìn)行自衛(wèi)干擾安全突防。且由于干擾設(shè)備功率限制，遠(yuǎn)距離支援干擾距離不易太遠(yuǎn)。2)隱身飛機(jī)作戰(zhàn)用途不再局限于殲擊概念，面對(duì)空地對(duì)抗中復(fù)雜的電子戰(zhàn)情形，隱身飛機(jī)借助良好的隱身優(yōu)勢(shì)，既能編隊(duì)飛行支援己方目標(biāo)作戰(zhàn)，又能單兵作戰(zhàn)自衛(wèi)成功突防，充分發(fā)揮隱身戰(zhàn)機(jī)的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢(shì)，取得戰(zhàn)場(chǎng)先機(jī)?！?/p>
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Effectiveness evaluation for tactic interference of stealth aircraft
Liu Zhanqiang, Liang Lujiang, Wang Chunyang, Yan Peiyuan, Sun Mingcai
(Air and Missile Defense College, AFEU, Xi’an 710051, Shanxi， China)
Starting from radar range formula and interference equation, and combined with RCS of stealth aircraft under different attitude angles, the models of radar detection range are established for tactic interference condition of stealth aircraft. After considering the burnthrough range factors, the corresponding interference ranges are set on the basis of different interference modes，the variation of radar detection range is simulated under different interference modes, and tactic interference performance of stealth aircraft is evaluated. The simulations result show that the stealth aircraft has flexible tactic interference modes and high interference suppression effectiveness and can reduce radar detection range to some extent.
stealth aircraft; tactic interference; burnthrough range; radar detection range
2016-12-30；2017-02-25修回。
劉占強(qiáng)(1992-)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)殡[身目標(biāo)的抗干擾問(wèn)題。
TN972
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