一種有源無源復合干擾方法研究*

李文俊 劉承禹 魏建功 吳 皓 祝 強

（1.中國船舶重工集團有限公司第七一〇研究所 宜昌 443003）（2.中國人民解放軍96901部隊 北京 100094）

1 引言

利用箔條干擾雷達末制導反艦導彈是艦船無源干擾作戰(zhàn)的重要組成部分。通過適時的發(fā)射箔條干擾火箭彈，進行干擾物的布放，形成迷惑、沖淡、轉(zhuǎn)移、質(zhì)心、遮蔽等多種干擾態(tài)勢，能夠有效地干擾雷達偵察設(shè)備和雷達導引頭的搜索和跟蹤系統(tǒng)［1］。隨著現(xiàn)代電子戰(zhàn)的日趨復雜和高新技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是全相參、多模復合、窄脈寬、雙極化等制導技術(shù)的快速發(fā)展，精確目標識別能力越來越強，傳統(tǒng)的沖淡、質(zhì)心干擾已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場的作戰(zhàn)需要［2］。

由于脈沖壓縮、全相參等新技術(shù)的運用，新體制下的導引頭不僅分辨力得到了大幅提高，跟蹤距離分辨力可以達到10m量級［3］。而且可以獲得頻域（多普勒頻移）上的目標特性。質(zhì)心干擾時，箔條位置和艦船位置在末制導雷達視線上的距離差必須小于約30m，這樣才能在距離維度上真正形成“質(zhì)心干擾”。而常規(guī)反艦導彈的毀傷半徑約為60m，單純的質(zhì)心干擾已經(jīng)起不到保護艦船的目的。單一的箔條遮蔽，導引頭會跟蹤箔條幕的能量中心，且突防箔條幕后，導引頭會重新跟蹤目標艦船［4］。單一的有源干擾對抗新體制下的導引頭效果也達不到預(yù)期。為了有效對抗新體制下的雷達末制導導引頭，需要充分發(fā)揮各個干擾方法的優(yōu)點和特點，并根據(jù)導引頭的工作原理和流程，將其進行針對性的有機組合，從而達到有效干擾，保護艦船的目的。

2 有源無源復合干擾機理

當敵方導彈末制導系統(tǒng)開機跟蹤目標艦船后，在導彈來襲方位發(fā)射若干枚箔條干擾彈，在艦船外圍形成一層箔條幕，利用箔條對電磁波的吸收、散射和反射效應(yīng)，使導引頭發(fā)射的電磁波不能有效到達目標艦船，進而不能獲取有效的目標艦船反射回波，導引頭不能捕獲和跟蹤箔條幕另一側(cè)的目標艦船。由于導引頭失去跟蹤目標，會重新進入掃描搜索階段，在適當時機發(fā)射有源誘餌干擾彈到遠離目標艦船的空域，輻射出與目標艦船正常雷達回波信息相似的信息，對導引頭進行欺騙式干擾，誘騙導引頭對其進行捕獲跟蹤。由于有源誘餌彈一般采用傘降方式布放，且需要滿足60s～90s的滯空時間，布放高度一般為200m～300m，為了避免導引頭在低于有源誘餌高度和穿過箔條幕后，由于失去目標而重新進入搜索階段，進而捕獲目標艦船，還需在有源誘餌彈布放的方位，對導引頭進行箔條質(zhì)心干擾，箔條云應(yīng)盡量貼近海平面布放，使箔條云和有源誘餌處于導引頭的同一距離分辨單元內(nèi)，箔條云與有源誘餌的干信比大于2［5］，使導引頭轉(zhuǎn)而跟蹤有源誘餌和箔條云共同形成的等效能量中心。由于干擾物的目標特征更強，導引頭跟蹤的“質(zhì)心點”將偏向于干擾物，隨著導引頭飛近目標，目標處的導引頭跟蹤視場（波束）寬度越來越窄［6］，處于跟蹤視場邊緣能力較小的目標將逐漸偏出跟蹤視場，最后跟蹤視場內(nèi)只剩下能量較大的目標，直到導引頭擊中該目標。

3 有源無源復合干擾決策研究

箔條遮蔽是利用了箔條對電磁波的吸收，散射和反射作用，使導引頭發(fā)射的雷達電磁波和目標艦船輻射的電磁回波大幅衰減，目標艦船不能被導引頭搜索和跟蹤。為了滿足遮蔽效應(yīng)，箔條幕對雷達電磁波的衰減作用必須足夠大，一般需要大于10dB，這就需要箔條絲密度和箔條幕厚度滿足一定條件?，F(xiàn)役箔條干擾彈干擾物裝填一般采用長短不一，粗細不一箔條絲混裝模式。在6級海況的無雨天氣下，單發(fā)箔條彈在起爆7s內(nèi)，能夠在預(yù)定空域形成初始直徑約30m，長度300m的圓柱狀箔條云［7］。箔條云密度大于500根/m3。根據(jù)雷達作用的衰減公式：

式中，D0表示無箔條云遮擋時雷達的作用距離，D表示有箔條云遮擋時雷達的作用距離，λ表示雷達波波長，ρ表示箔條云的密度，x表示箔條云的厚度?，F(xiàn)役體制下的反艦導彈雷達末制導系統(tǒng)為了保證跟蹤精度和空間分辨力，大多工作在Ku頻段（7GHz～18GHz）和Ka頻段（30GHz～40GHz），將邊界值代入公式（1）計算可知，現(xiàn)役箔條彈所形成的箔條幕滿足“箔條遮蔽”所要求的衰減要求。

考慮到實際艦船的物理尺寸、航速、風向和風速，單發(fā)箔條彈在起爆初期所形成的箔條云面積很難保證在導引頭跟蹤階段完全遮蔽目標艦船。因此需要發(fā)射多枚箔條干擾彈，兼顧艦首、艦中和艦尾。發(fā)射數(shù)量根據(jù)目標艦船尺寸的大小不等。除此之外，還需在艦船航行的方向上進行箔條幕的布放，發(fā)射數(shù)量約為2～5枚，以保證艦船航行過程中的安全。當風速大于10m/s時，需要對箔條幕進行補充布放，使箔條遮蔽態(tài)勢能夠保持。箔條幕應(yīng)布放于上風側(cè)，且盡量貼近海平面，目標艦船向利于與箔條幕混合遮蔽的方向機動。

雷達導引頭距離分辨力σ與脈沖寬度r的關(guān)系如下：

式中，c表示光在真空中的傳播速度。一般反艦導彈導引頭搜索波門為8μs，則搜索波門寬度為1200m，搜索分辨力約為600m。跟蹤波門為3.5μs，則跟蹤距離波門寬度約為525m，跟蹤分辨力約為262m，導彈發(fā)射前發(fā)射平臺給導引頭裝定距離搜索范圍，反艦導彈距目標30km導引頭開機，方位上小角度扇掃，距離上優(yōu)先選擇較近目標。一般導引頭波束角為 5°～9°，搜索范圍±45°［8］。箔條質(zhì)心干擾時，箔條云的布放位置與有源誘餌之間的距離不大于263m，使箔條云與有源誘餌同處在導引頭相同的距離跟蹤分辨單元內(nèi)，導引頭不能區(qū)分干擾物和目標，轉(zhuǎn)而跟蹤箔條云和有源誘餌之間形成的能量“質(zhì)心”，箔條云的目標特性強于有源誘餌，且箔條云的位置貼近海面，“質(zhì)心”較有源誘餌更貼近海面［9］，導引頭追蹤至質(zhì)心時，由于高度已貼近海面，視場被大大壓縮，不能再發(fā)現(xiàn)目標艦船［10］，直至墜海。執(zhí)行箔條質(zhì)心干擾時，發(fā)射數(shù)量約為2枚～4枚，發(fā)射方位與有源誘餌彈同向［11～12］。

4 仿真分析

4.1 場景設(shè)計

作戰(zhàn)仿真分析基于信號級雷達對抗仿真平臺。仿真平臺通過參數(shù)配置，可以實時模擬無源光電對抗的動態(tài)全過程。整個對抗環(huán)境布局如圖所示。目標尺寸設(shè)定為200m×80m的固定靶，無源干擾發(fā)射平臺與目標中心成北偏西16°夾角，距離目標中心500m。導彈來襲真方位為344°和90°，末端突防速度為3馬赫，彈道模型采用理論彈道數(shù)據(jù)。共進行3次模擬對抗仿真。

4.2 試驗仿真

第一次試驗：導彈來襲真方位為344°，風向為65°、風速為2.3m/s。在彈幕距為100km時，發(fā)射一枚有源誘餌彈對導引頭實施有源誘騙。在彈目距為80km時，發(fā)射30枚箔條彈實施箔條遮蔽干擾，每隔4s發(fā)射一次，共發(fā)射6次。在彈幕距為40km時，發(fā)射8枚箔條彈實施質(zhì)心干擾。

第二次試驗：導彈來襲真方位為344°，風向為50°、風速為3.5m/s。在彈幕距為100km時，發(fā)射一枚有源誘餌彈對導引頭實施有源誘騙。在彈目距為80km時，發(fā)射30枚箔條彈實施箔條遮蔽干擾，每隔4s發(fā)射一次，共發(fā)射6次。在彈幕距為40km時，發(fā)射8枚箔條彈實施質(zhì)心干擾。

第一次試驗和第二次試驗干擾態(tài)勢圖如圖1所示。第一次試驗導彈軌跡圖如圖2所示。第二次試驗導彈軌跡圖如圖3所示。

圖1 第一、二次試驗干擾態(tài)勢圖

圖2 第一次試驗導彈軌跡圖

圖3 第二次試驗導彈軌跡圖

第三次試驗：導彈來襲真方位為90°，風向為189°、風速為4.9m/s。在彈幕距為100km時，發(fā)射一枚有源誘餌彈對導引頭實施有源誘騙。在彈目距為80km時，發(fā)射30枚箔條彈實施箔條遮蔽干擾，每隔4秒發(fā)射一次，共發(fā)射6次。在彈幕距為40km時，發(fā)射8枚箔條彈實施質(zhì)心干擾。干擾態(tài)勢圖如圖4所示。導彈軌跡圖如圖5所示。

圖4 第一、二次試驗干擾態(tài)勢圖

圖5 第三次試驗導彈軌跡圖

4.3 試驗分析

第一次和第二次試驗分析：執(zhí)行箔條遮蔽時，箔條幕的布放范圍為117°～177°，布放距離為340m，從方位上完全遮蔽目標，且箔條幕布放位置距離目標較近，目標與箔條幕充分混合，導彈在俯沖攻擊時，失去目標轉(zhuǎn)入重新搜索階段，導引頭在一定時間內(nèi)不能捕獲真實目標，會轉(zhuǎn)而鎖定跟蹤有源誘餌和用于質(zhì)心干擾箔條云之間的能量質(zhì)心，直至脫靶。有源誘餌布放方位為245°，布放距離700m，保證有源誘餌不被箔條遮蔽。

第三次試驗分析：執(zhí)行箔條遮蔽時，箔條幕的布放范圍為137°～207°，布放距離為180m，未能從方位上完全遮蔽目標，且箔條幕布放位置距離目標較遠，導致導彈俯沖攻擊時目標部分暴露于導引頭跟蹤波束中，導引頭鎖定目標，有源誘餌和質(zhì)心干擾效果大大降低。有源誘餌布放方位為115°，布放距離700m，保證有源誘餌不被箔條遮蔽。

5 結(jié)語

本文根據(jù)有源干擾和無源干擾的技術(shù)特點，針對新體制下導引頭的末制導過程提出了一種基于無源發(fā)射平臺的對抗方法。利用仿真平臺對有源誘餌、箔條遮蔽和箔條質(zhì)心組合對抗來襲反艦導彈的全過程進行了動態(tài)仿真。仿真數(shù)據(jù)表明，箔條遮蔽是干擾成功與否的關(guān)鍵，導引頭在失去目標后，才有可能去跟蹤誘餌假目標。箔條質(zhì)心是為了降低導引頭突防后再次發(fā)現(xiàn)目標的概率。仿真分析中給出了不同干擾手段實施的時機和布放位置的建議，可為現(xiàn)代海戰(zhàn)和靶場建設(shè)中對抗戰(zhàn)術(shù)的使用提供重要技術(shù)支持。