水面艦艇單艦反導(dǎo)技術(shù)*

金 虎 馬冬冬 郭新民

(92785部隊(duì) 秦皇島 066200)

水面艦艇單艦反導(dǎo)技術(shù)*

金 虎 馬冬冬 郭新民

(92785部隊(duì) 秦皇島 066200)

隨著各種精確制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈的不斷發(fā)展,水面艦艇將面臨極大的空中威脅,反艦導(dǎo)彈防御技術(shù)已經(jīng)當(dāng)前研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題之一。文章主要針對箔條干擾技術(shù)、艦空導(dǎo)彈抗擊技術(shù)和艦艇反導(dǎo)過程中的電磁兼容控制技術(shù)進(jìn)行了分析,在水面艦艇的單艦反導(dǎo)技術(shù)方面做出了一些有益的探討。

箔條干擾;反艦導(dǎo)彈;末制導(dǎo)雷達(dá);電子干擾

Class NumberE927

1 引言

隨著現(xiàn)代反艦技術(shù)的發(fā)展,反艦導(dǎo)彈對水面艦艇的威脅越來越受到重視,水面艦艇的反導(dǎo)技術(shù)特別是單艦反導(dǎo)技術(shù)也越來越受到關(guān)注。水面艦艇反導(dǎo)技術(shù)主要分為硬對抗技術(shù)和軟對抗技術(shù)。軟對抗是指反導(dǎo)防御電子對抗系統(tǒng)用電子對抗的方法對反艦導(dǎo)彈進(jìn)行干擾,使其不能正常捕獲目標(biāo),產(chǎn)生彈道偏離,攻擊假目標(biāo)等等。硬對抗主要是用艦空導(dǎo)彈對反艦導(dǎo)彈進(jìn)行遠(yuǎn)程攔截摧毀,或者使用各種近程防空火炮系統(tǒng)對反艦導(dǎo)彈進(jìn)行精確、密集的彈幕射擊從而將其摧毀。在復(fù)雜的戰(zhàn)爭環(huán)境中,一般采用軟硬抗擊手段綜合反導(dǎo)以獲得更好的防御效果。

2 反艦導(dǎo)彈攻擊過程

當(dāng)前裝備各國海軍的反艦導(dǎo)彈種類較多,比較典型的有美國“魚叉”、法國“飛魚”、意大利“奧托馬特”、英國“海上大鷗”和俄羅斯SS-N-22等。它們性能各異,但對艦艇的攻擊過程大致相當(dāng)。以法國的AM-39“飛魚”導(dǎo)彈為例,反艦導(dǎo)彈對艦艇攻擊過程為:掛載導(dǎo)彈的載機(jī)打開機(jī)載雷達(dá),搜索識別和跟蹤目標(biāo),并將目標(biāo)數(shù)據(jù)和載機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)(飛機(jī)的速度、垂直方位等)輸入適配器,計算導(dǎo)彈發(fā)射參數(shù);然后選定發(fā)射的導(dǎo)彈并裝定預(yù)置數(shù)據(jù);進(jìn)行瞄準(zhǔn),使航向陀螺對準(zhǔn)目標(biāo)方向,發(fā)射導(dǎo)彈?？张瀸?dǎo)彈飛行一般分為巡航段和自導(dǎo)段(艦艦導(dǎo)彈飛行分為助推段、巡航段和自導(dǎo)段),發(fā)射后導(dǎo)彈直接啟動巡航發(fā)動機(jī),在高度表和航向陀螺信號的控制下,一面下降,一面進(jìn)入巡航高度,當(dāng)導(dǎo)彈降至離水面15m時轉(zhuǎn)為水平巡航飛行(速度280m/s),此時受彈載高度表和慣導(dǎo)系統(tǒng)控制。當(dāng)距離目標(biāo)約12km時,導(dǎo)彈進(jìn)入自導(dǎo)段,導(dǎo)引頭開機(jī)搜索目標(biāo),搜索范圍超過10°以上,在每一個距離波門內(nèi)接收反射能量,取能量中心作為捕獲一個目標(biāo),并將回波最強(qiáng)的目標(biāo)確定為跟蹤目標(biāo)。當(dāng)距離目標(biāo)10km時,導(dǎo)彈按預(yù)定程序下降到離海平面8m的高度,按比例導(dǎo)引規(guī)律飛行。當(dāng)距離目標(biāo)5km時,導(dǎo)彈第二次降低高度至4.5m或2.5m,飛至離目標(biāo)約300m處時開始向目標(biāo)俯沖攻擊并命中目標(biāo)[1]。

3 單艦反導(dǎo)干擾技術(shù)

水面艦艇對反艦導(dǎo)彈的干擾主要是針對自導(dǎo)段末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)之前到命中目標(biāo)或者失去目標(biāo)后墜毀這段過程。干擾方式主要分為有源干擾和無源干擾。有源干擾主要是在艦載電子設(shè)備偵察到導(dǎo)彈威脅目標(biāo)信號之后自動或者人工按照自身功能,按照預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行反導(dǎo)抗擊,這里不做太多說明;無源干擾則是使用箔條、角反射體等各種無源干擾物對反艦導(dǎo)彈進(jìn)行干擾,其中箔條干擾是無源干擾的主要技術(shù)之一。這里主要從干擾時機(jī)等方面對箔條干擾技術(shù)進(jìn)行一些分析。

導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)距離通常為6km～22km。箔條干擾反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá),使導(dǎo)彈的命中概率下降,主要有以下三種使用方式[2]:

1)沖淡干擾。沖淡干擾只有在導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)前干擾云形成,才能起到干擾作用,而對末制導(dǎo)雷達(dá)已開機(jī)的導(dǎo)彈,該干擾方式無效。干擾使用方式為:當(dāng)艦載雷達(dá)偵察機(jī)發(fā)現(xiàn)敵搜索或火控雷達(dá)信號,可進(jìn)行沖淡干擾當(dāng)艦載偵察系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)敵方發(fā)射導(dǎo)彈,彈上雷達(dá)還未開機(jī)時,立即向被掩護(hù)艦艇周圍發(fā)射數(shù)枚干擾火箭,形成數(shù)個假目標(biāo),引誘敵導(dǎo)彈捕捉跟蹤假目標(biāo)。

2)轉(zhuǎn)移干擾。當(dāng)艦艇已被導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)跟蹤時,為擺脫被跟蹤狀態(tài),艦艇在自身周圍發(fā)射箔條彈,形成假目標(biāo)。用有源干擾將末制導(dǎo)雷達(dá)的跟蹤波門拖到箔條假目標(biāo)上,使雷達(dá)跟蹤假目標(biāo)。

3)質(zhì)心干擾當(dāng)收到末制導(dǎo)雷達(dá)告警信號時,進(jìn)行質(zhì)心干擾。干擾使用方式為:在艦艇無法擺脫導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)的跟蹤時,在艦艇周圍約100m左右發(fā)射數(shù)枚箔條彈,使末制導(dǎo)雷達(dá)跟蹤箔條和艦艇的能量中心;由于箔條云的反射面積比艦艇的反射面積大2倍左右,能量中心偏向箔條一邊,隨著風(fēng)對箔條的吹動和艦艇的規(guī)避運(yùn)動,最終使雷達(dá)跟蹤箔條假目標(biāo)。

由于受自身?xiàng)l件和技術(shù)的影響,彈上末制導(dǎo)雷達(dá)抗箔條干擾技術(shù)一直受到制約。制約末制導(dǎo)雷達(dá)抗箔條干擾性能的幾個因素主要為:

1)由于雷達(dá)裝在彈上,其體積、重量受到嚴(yán)格限制,因此對有些抗箔條技術(shù)的應(yīng)用受到限制。

2)末制導(dǎo)雷達(dá)的工作時間短,從開機(jī)到擊中目標(biāo)一般只有20～40s的時間,因此對抗干擾系統(tǒng)的要求高,系統(tǒng)反應(yīng)時間要快,可靠性要強(qiáng)。

3)末制導(dǎo)雷達(dá)本身的精度和分辨率不高,給目標(biāo)識別帶來困難。

4 艦空導(dǎo)彈殺傷范圍評估

由于箔條干擾等干擾措施成本低廉,應(yīng)用范圍廣,通過干擾技術(shù)進(jìn)行反導(dǎo)一直是水面艦艇反導(dǎo)的一個重要方面。但是,由于軟對抗技術(shù)自身的局限性和反艦導(dǎo)彈抗干擾技術(shù)的不斷提高,硬對抗技術(shù)在水面艦艇的反導(dǎo)過程中也是非常重要的。這里我們主要分析艦空導(dǎo)彈的反導(dǎo)。

艦空導(dǎo)彈是水面艦艇對空防御中的主要硬抗擊武器,其主要作用是對敵來襲反艦導(dǎo)彈實(shí)施攔截。相對于其他防空武器,艦空導(dǎo)彈有著許多顯著的優(yōu)勢:射程遠(yuǎn),根據(jù)不同防御任務(wù)的需要,其射程從數(shù)百米到100多公里以上;命中精度高,例如外軍“巴拉克”導(dǎo)彈的單發(fā)殺傷概率為0.8,“海狼”導(dǎo)彈的雙發(fā)命中概率則大于等于0.95;作戰(zhàn)反應(yīng)時間短,一般為十幾秒到幾十秒;殺傷威力大,摧毀空中目標(biāo)一般只需命中一發(fā);具有對付多目標(biāo)攻擊的能力[3]。

艦空導(dǎo)彈殺傷區(qū),它的大小和形狀主要取決于導(dǎo)彈武器系統(tǒng)性能、射擊條件、導(dǎo)引方法、目標(biāo)的特性和導(dǎo)彈殺傷目標(biāo)概率的預(yù)定值等;還與導(dǎo)彈的飛行動力學(xué)特性、制導(dǎo)系統(tǒng)作用距離、系統(tǒng)的控制特性、引戰(zhàn)系統(tǒng)性能等諸多因素有關(guān)。通常采用垂直殺傷區(qū)和水平殺傷區(qū)來描述艦空導(dǎo)彈的殺傷區(qū),如圖1所示。其中ABCDE表示的是垂直殺傷區(qū),垂直殺傷區(qū)的邊界由艦空導(dǎo)彈的最大有效射程、最小有效射程、最大射高、最小射高和最大高低角εmax所決定;FGKLMN表示的是水平殺傷區(qū),水平面殺傷區(qū)的邊界由艦空導(dǎo)彈的最大航路角、最大航路捷徑、殺傷區(qū)邊界縱深所決定[4]。

圖中以艦空導(dǎo)彈發(fā)射位置為原點(diǎn),以水平面為x軸方向,其中BC段和ED段分別為以艦空導(dǎo)彈的最大有效射程、最小有效射程為半徑的同心弧,AB,CD的高度為艦空導(dǎo)彈的最大射高、最小射高。

圖中以艦空導(dǎo)彈發(fā)射位置為原點(diǎn),其中LK段和FN段分別為以艦空導(dǎo)彈的最大有效射程、最小有效射程為半徑的同心弧,qmax為最大航路角。

5 艦艇反導(dǎo)過程中的電磁兼容控制技術(shù)

艦空導(dǎo)彈和艦空武器制導(dǎo)系統(tǒng)與電子對抗在綜合反導(dǎo)時,往往會存在電磁不兼容的情況。要充分發(fā)揮艦艇的綜合防御效能,提高單艦反導(dǎo)體系的作戰(zhàn)能力,必須充分考慮二者在綜合使用時的電磁兼容問題。

根據(jù)現(xiàn)代防空作戰(zhàn)的基本要求,電子戰(zhàn)應(yīng)貫穿于作戰(zhàn)全過程。在使用艦空導(dǎo)彈防空反導(dǎo)時,必須考慮電子戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用。但是,由于目前水面艦艇防空反導(dǎo)作戰(zhàn)時必須使用主動雷達(dá)探測跟蹤目標(biāo),包括目標(biāo)搜索雷達(dá)、跟蹤雷達(dá)、導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)、目標(biāo)照射雷達(dá)、彈上雷達(dá)導(dǎo)引頭等。這些設(shè)備如果電磁兼容處理得不好,當(dāng)電子戰(zhàn)系統(tǒng)工作時就有可能會直接影響其工作。在研究綜合防空反導(dǎo)方案時,應(yīng)充分考慮電子戰(zhàn)系統(tǒng)和艦空導(dǎo)彈的使用特點(diǎn),綜合其優(yōu)點(diǎn),克服其相互影響的不利因素,使各武器系統(tǒng)電磁兼容,才能有效發(fā)揮這些武器的綜合作戰(zhàn)能力。

在電磁不兼容情況下,電子設(shè)備和導(dǎo)彈武器使用需要依據(jù)抗擊反艦導(dǎo)彈的綜合效果最好的原則。具體使用原則如下[5]:

5.1 有源干擾與艦空導(dǎo)彈使用

當(dāng)艦艇發(fā)現(xiàn)敵導(dǎo)彈或?qū)椖┲茖?dǎo)雷達(dá)信號時,為不影響艦空導(dǎo)彈反導(dǎo)效果以及防止反輻射導(dǎo)彈沿干擾波束跟蹤、攻擊艦艇,通常不使用有源干擾機(jī)實(shí)施干擾。如果根據(jù)戰(zhàn)場情況確需使用有源干擾機(jī),也只能在敵導(dǎo)彈距艦艇15km以上時使用,因?yàn)樾∮?5km會影響跟蹤雷達(dá),影響艦空導(dǎo)彈的使用。

5.2 無源干擾與艦空導(dǎo)彈使用

使用無源干擾與艦空導(dǎo)彈共同防空反導(dǎo)時,主要分以下3種情況:

1)質(zhì)心干擾與艦空導(dǎo)彈使用

在一定情況下,質(zhì)心干擾的干擾效果超過硬武器的抗擊效果。因此在存在電磁不兼容使用時,質(zhì)心干擾的使用仍是首選。質(zhì)心干擾的干擾效果與多種因素有關(guān),因素之一是干擾彈的發(fā)射角度,但發(fā)射角度在一定的范圍內(nèi),干擾依然有效;在電磁不兼容的情況下,通過改變質(zhì)心干擾彈的發(fā)射角度使電磁兼容,但角度的改變必須是在綜合抗擊效果優(yōu)于不改變角度的情況下。

2)沖淡干擾與艦空導(dǎo)彈使用

由于艦空導(dǎo)彈對空防御能力強(qiáng),因此當(dāng)電磁不兼容時,如果對敵方的制導(dǎo)體制和抗干擾措施不明的情況下,在這種情況下,考慮最不利因素,只進(jìn)行艦空導(dǎo)彈抗擊。當(dāng)充分獲取來襲導(dǎo)彈信息的情況下,通過計算綜合抗擊效果來決定是否進(jìn)行沖淡干擾。

3)煙幕干擾與艦空導(dǎo)彈使用

煙幕干擾與艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的光電跟蹤器在使用上電磁不兼容。電視跟蹤器是操作手判斷艦空導(dǎo)彈是否跟蹤來襲目標(biāo)的觀測儀器,它對艦空導(dǎo)彈的使用效果影響不大;煙幕干擾是對付激光和電視制導(dǎo)導(dǎo)彈的有效手段,因而在使用時以煙幕干擾為主。

6 結(jié)語

反艦導(dǎo)彈在利用新的制導(dǎo)技術(shù)使其突防能力大幅度提高,采用單一手段防御具有局限性。在水面艦艇反導(dǎo)作戰(zhàn)中,要充分發(fā)揮艦空導(dǎo)彈武器和電子戰(zhàn)的綜合戰(zhàn)斗力,必須了解裝備的技戰(zhàn)性能和作戰(zhàn)對象,充分考慮電磁兼容問題,合理確定劃分作戰(zhàn)對象、作戰(zhàn)區(qū)域和使用時機(jī),才能有效提高作戰(zhàn)效能,形成較強(qiáng)的綜合反導(dǎo)能力[6]?？傮w而言,由于艦空導(dǎo)彈具有射程遠(yuǎn)、命中精度高、殺傷威力大等特點(diǎn),其作戰(zhàn)任務(wù)應(yīng)以全程攔截威脅等級最高的目標(biāo)為主,保證及時摧毀來襲反艦導(dǎo)彈,消除威脅;電子戰(zhàn)系統(tǒng)應(yīng)在其作用距離內(nèi),以不影響硬武器射擊為前提,全方位進(jìn)行電子戰(zhàn)支援和對敵反艦導(dǎo)彈進(jìn)行干擾。

[1]王平建,等.外國海軍武器裝備發(fā)展2006年度報告[R].北京:海軍裝備研究院科技信息研究所,2006

[2]王明鑒.未來反艦導(dǎo)彈可能采用的新技術(shù)[J].中國航天,2000,261(1):45～46

[3]邱杰.反艦導(dǎo)彈電子對抗新途徑探討[J].飛航導(dǎo)彈,2001(10):44～47

[4]宋文斌,王鼎奎.艦用電子戰(zhàn)系統(tǒng)中電子干擾技術(shù)的發(fā)展[J].艦船電子對抗,2002,25(3):1～5

[5]潘世田.艦載軟硬武器使用中電磁兼容問題的探[J].飛航導(dǎo)彈,2001(12):38～42

[6]葉志林,陳建華,吳紅星.單艦艦空導(dǎo)彈對空防御問題研究[J].艦船電子工程,2009,29(3):10～15

Anti-missile Defense Technology of Surface Ship

Jin Hu Ma Dongdong Guo Xinmin
(No.92785 Troops of PLA,Qinhuangdao 066200)

Along with the development of,the warship has to face danger from air,and how to defense anti-ship missile is already a matter in research.In this article,we paid attention to chaff jamming technology,missile defence of anti-ship missile,and the EM C controlling in defence,and we made some useful research in defence technology of anti-ship missile.

chaff jamming,anti-ship missile,guided radar,electronic countermeasures

E927

2010年8月28日,

2010年9月30日

金虎,男,助理工程師,研究方向:雷達(dá)技術(shù),復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)。