干擾吊艙支援干擾艦艇對空警戒雷達(dá)時配置問題研究

孟慶凡，于 夫

（海軍大連艦艇學(xué)院，大連116018）

0 引 言

本文著重研究復(fù)雜電磁環(huán)境下，干擾吊艙對航空兵突防水面艦艇過程中協(xié)同保護(hù)時的配置方法。突防過程中，航空兵可能遭到敵艦艇對空警戒雷達(dá)的威脅，因此研究干擾吊艙對敵雷達(dá)實施支援干擾時，如何配置以使得航空兵能順利完成突防任務(wù)這一問題十分重要。本文以高度、距離以及角度3個空間要素為基本點，討論了干擾吊艙配置在不同高度、距離以及角度上時，對敵雷達(dá)最大探測距離的影響，以確定干擾吊艙的最優(yōu)配置。由于空中兵力機(jī)動性能好，在作戰(zhàn)中其活動的范圍廣闊，相對而言水面艦艇航速慢、位置相對固定，此時，干擾吊艙的配置方法十分靈活。因此在現(xiàn)有裝備條件下，對干擾吊艙在作戰(zhàn)中的配置顯得尤為重要。

1 干擾吊艙支援干擾的實施方法

支援干擾通常都是在被保護(hù)目標(biāo)之外配置干擾機(jī)，同時對敵方遠(yuǎn)程預(yù)警或搜索雷達(dá)進(jìn)行干擾，在被保護(hù)目標(biāo)周圍形成一定范圍的雷達(dá)干擾區(qū)域，使敵雷達(dá)不能正確地探測和跟蹤目標(biāo)。

干擾吊艙進(jìn)行支援干擾時，要根據(jù)不同艦艇所裝備的不同對空警戒雷達(dá)的探測范圍、支援掩護(hù)的編隊飛臨敵兵器攔截圈的時間，正確及時地選擇干擾的時機(jī)。支援干擾態(tài)勢如圖1所示。

圖1 支援干擾態(tài)勢

2 干擾吊艙的配置研究及仿真

2.1 支援式干擾下的雷達(dá)探測距離模型

由探測距離損失度量可知無干擾時艦載雷達(dá)的最大探測距離[1]：

式中：Pt為雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射功率；Gt為雷達(dá)天線增益；λ為雷達(dá)信號波長；στ為被探測目標(biāo)有效雷達(dá)散射截面積；K為波爾茲曼常數(shù)；T為用絕對溫標(biāo)度量的環(huán)境溫度；Bn為雷達(dá)接收機(jī)等效噪聲帶寬；F為雷達(dá)接收機(jī)噪聲系數(shù)；D為雷達(dá)識別系數(shù)。

當(dāng)雷達(dá)系統(tǒng)遭到電子干擾時，雷達(dá)接收機(jī)線性部分輸入端不只存在熱噪聲功率，而且存在干擾機(jī)發(fā)射的干擾信號功率，因此，由探測距離損失度量法可得：

式中：Prj為雷達(dá)接收機(jī)的有源電子干擾功率；Pj為干擾機(jī)發(fā)射功率；Gj為干擾機(jī)天線在雷達(dá)方向上的增益；G′t為雷達(dá)天線在干擾機(jī)方向上的增益；Δfj為干擾機(jī)帶寬；Δf為雷達(dá)帶寬。

2.2 干擾吊艙配置距離研究

在支援式干擾作戰(zhàn)中，干擾機(jī)與被干擾目標(biāo)的干擾距離將直接影響干擾作戰(zhàn)的效果，所以有必要分析支援式干擾時，不同干擾距離對雷達(dá)壓制區(qū)域的影響[2]。

給定具體態(tài)勢如下：干擾吊艙對某型艦載對空警戒雷達(dá)進(jìn)行支援式干擾，掩護(hù)距離雷達(dá)100km的我方作戰(zhàn)飛機(jī)，其中干擾吊艙與雷達(dá)的距離分別為300km、200km、100km、50km。對干擾機(jī)和雷達(dá)之間的不同距離下雷達(dá)有效壓制區(qū)域進(jìn)行仿真，得到了如圖2所示的仿真結(jié)果。

圖2 干擾吊艙與雷達(dá)之間不同距離時的仿真結(jié)果

圖2顯示了支援式干擾中的干擾距離與雷達(dá)有效壓制區(qū)域的關(guān)系。仿真的結(jié)果與雷達(dá)熒光顯示器的輸出形式相同，為極坐標(biāo)形式，心形曲線表示為雷達(dá)受到干擾后在不同方位的最大探測距離，將最大探測距離連接起來后所包含的區(qū)域即為有效壓制區(qū)域。從圖中可以看出干擾吊艙在300km的距離上對某型艦載對空搜索雷達(dá)進(jìn)行干擾時雷達(dá)的有效探測區(qū)域明顯要大于在50km上對雷達(dá)的壓制區(qū)域。

對仿真結(jié)果的分析可以發(fā)現(xiàn)：干擾吊艙與雷達(dá)的距離越小，雷達(dá)有效探測區(qū)域越小，對雷達(dá)的壓制效果也越明顯，干擾扇面也越大，但是也要注意到，干擾作戰(zhàn)時并不是一味地縮短干擾機(jī)與雷達(dá)的干擾距離就行，因為要考慮到雷達(dá)的燒穿距離，搭載干擾機(jī)的平臺進(jìn)入雷達(dá)燒穿距離時自身安全將會受到威脅。

所以在實際的支援式干擾作戰(zhàn)中，干擾吊艙應(yīng)該在能夠有效壓制敵方雷達(dá)、掩護(hù)我方突防飛機(jī)或艦艇的前提下，盡量保持我方與敵方兵力處于安全的距離，以保證我方作戰(zhàn)飛機(jī)的安全。

2.3 干擾吊艙配置高度研究

由于在微波頻段上，電磁波的傳播是近似于直線傳播的，所以地球表面的彎曲所引起的遮蔽作用會使干擾機(jī)對目標(biāo)的直視距離受到限制[3]。干擾直視距離d0（km）為：

式中：h1為雷達(dá)天線高度；h2為干擾機(jī)高度。

直視距離是由于地球表面彎曲所引起的，它由干擾機(jī)高度決定，和干擾機(jī)本身的性能無關(guān)。它和干擾機(jī)的最大干擾距離Rmax是2個不同的概念，如果計算結(jié)果是Rmax＞d0，則說明干擾機(jī)天線高度和目標(biāo)高度限制了探測目標(biāo)的距離；相反，如果Rmax＜d0，則說明雖然被干擾目標(biāo)處于視線之內(nèi)，是可以看到的，但由于干擾機(jī)性能達(dá)不到在d0這個距離上有效干擾目標(biāo)，而只能干擾距離大于Rmax的同類目標(biāo)。

通過以上對干擾機(jī)干擾視距的分析知道，干擾機(jī)的高度對干擾能力有直接的影響[4]。由此不難想象在干擾機(jī)具備干擾雷達(dá)的技術(shù)能力的同時，還要具備在干擾視距以內(nèi)的戰(zhàn)術(shù)可行性。因此有必要分析支援式干擾時，干擾吊艙配置在不同高度對雷達(dá)壓制區(qū)域的影響。

給定具體態(tài)勢如下：干擾吊艙在300km的水平距離上對某型艦載對空搜索雷達(dá)進(jìn)行支援式干擾，掩護(hù)距離雷達(dá)100km的我方作戰(zhàn)飛機(jī)，其中干擾吊艙的高度為10km、6km、3km、1km。利用公式（3）對干擾機(jī)和雷達(dá)之間的不同高度下雷達(dá)有效壓制區(qū)域進(jìn)行仿真，得到了如圖3所示的仿真結(jié)果。

圖3 干擾吊艙在不同高度時的仿真結(jié)果

根據(jù)仿真得到的支援式干擾時干擾吊艙高度和壓制區(qū)域的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)：

（1）干擾吊艙在較遠(yuǎn)距離上對雷達(dá)進(jìn)行壓制式干擾時，干擾吊艙高度的變化與壓制區(qū)域大小的關(guān)系為：干擾吊艙高度變高，壓制區(qū)域變??；高度變低，壓制區(qū)域變大。但是壓制區(qū)域的變化程度很小。通過計算數(shù)據(jù)對比：干擾機(jī)在10km高空進(jìn)行干擾時對雷達(dá)的壓制距離為81.1km，干擾機(jī)在1km高空時的壓制距離為80.8km。也就是說干擾機(jī)對雷達(dá)進(jìn)行遠(yuǎn)距離支援式干擾時高度的變化對壓制區(qū)域的影響不大。

（2）干擾吊艙對雷達(dá)進(jìn)行遠(yuǎn)距離支援式干擾時，干擾吊艙高度的變化，對干擾視距的變化是有影響的。在10km高度時，干擾機(jī)的干擾視距為410km；而在100m高度時，其干擾視距為41km。所以想要在不同的距離上對雷達(dá)進(jìn)行干擾，必須要調(diào)整干擾機(jī)的高度。比如對探測距離有460km的某型對空搜索雷達(dá)，要在其最遠(yuǎn)探測距離上就開始對其進(jìn)行干擾，在不考慮大氣折射的情況下干擾機(jī)必須至少達(dá)到12.7km的高度才具有足夠的干擾視距。而對最大探測距離只有300km的雷達(dá)，干擾機(jī)從5.3km的高度進(jìn)入即可。

2.4 干擾吊艙配置角度研究

因為干擾機(jī)對雷達(dá)的干擾為支援式干擾，所以干擾機(jī)干擾波束，從雷達(dá)的旁瓣進(jìn)入，這樣干擾波束與雷達(dá)的旁瓣波束就形成了夾角θ，隨著θ的變化，雷達(dá)天線在干擾機(jī)方向上的增益G′t也隨之變化，它是一個關(guān)于θ的函數(shù)，它的經(jīng)驗公式為[5]：

式中：θ0.5為雷達(dá)天線波瓣寬度；θ為雷達(dá)與目標(biāo)連線和雷達(dá)與干擾機(jī)連線之間的夾角；K為常數(shù)。

由公式（3）可知Prj與G′t（θ）的函數(shù)關(guān)系，將公式（3）、（5）代入公式（2），有：

公式（6）就通過Prj把雷達(dá)最大探測距離與雷達(dá)與目標(biāo)連線和雷達(dá)與干擾機(jī)連線之間的夾角θ建立了聯(lián)系，通過這個公式，可以計算出在給定態(tài)勢下雷達(dá)在不同夾角下的最大探測距離。

給定具體態(tài)勢如下：干擾吊艙在300km的水平距離上對某型艦載對空搜索雷達(dá)進(jìn)行支援式干擾，掩護(hù)距離雷達(dá)100km的我方作戰(zhàn)飛機(jī)，其中干擾吊艙的高度為10km，利用公式（6）可計算出在支援干擾情況下θ的變化對雷達(dá)最大探測距離的影響。得到如圖4所示仿真結(jié)果。

圖4 給定態(tài)勢下某對空雷達(dá)最大探測距離

由圖4可知θ角越小干擾效果越好，在支援干擾情況下，當(dāng)θ＝7.6°時，被干擾雷達(dá)的探測距離最小為7.9km；隨著θ的增大，受干擾雷達(dá)的探測距離不斷增大，在θ＝75°時，被干擾雷達(dá)的探測距離最大為81.1km；當(dāng)θ≥75°時，雷達(dá)天線在干擾吊艙方向上的增益只與雷達(dá)天線波瓣寬度有關(guān)，這時θ≥75°之后天線平均增益電平基本不變，被干擾雷達(dá)的探測距離最大為81.1km。

3 結(jié)束語

本文通過分析干擾吊艙壓制艦載對空警戒雷達(dá)時，雷達(dá)最大探測距離與各種空間參數(shù)的關(guān)系，給出了干擾吊艙在支援干擾敵艦載對空搜索雷達(dá)的配備原則。干擾吊艙的最優(yōu)配置應(yīng)為：

（1）干擾吊艙與干擾機(jī)距離：被干擾雷達(dá)距離在不小于燒穿距離以及自身安全受到保護(hù)的情況下，應(yīng)盡可能靠近被干擾雷達(dá)；

（2）干擾吊艙高度：由上文可知干擾吊艙高度的變化對被干擾雷達(dá)的探測距離影響不大，因此在高度選擇時，只需考慮干擾視距，選擇的高度要滿足干擾視距的戰(zhàn)術(shù)要求。

（3）干擾角度：通過計算和仿真結(jié)果可知，干擾吊艙與被干擾雷達(dá)的夾角，應(yīng)在滿足戰(zhàn)術(shù)要求和自身安全的條件下盡量小，但不能小于雷達(dá)天線波瓣寬度的一半，否則就不屬于支援干擾。

以上結(jié)論為在實際作戰(zhàn)中，干擾吊艙協(xié)同航空兵突防水面艦艇時，怎樣有效保護(hù)航空兵安全提供了一定參考。

[1]林象平.雷達(dá)對抗原理[M].西安：西北電訊工程學(xué)院出版社，1985.

[2]申緒澗，李益民.遠(yuǎn)距離支援干擾與機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的對抗仿真[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2004，16（9）：2003-2008.

[3]王紅軍，高東華.電子對抗[M].大連：海軍大連艦艇學(xué)院出版社，1996.

[4]楊萬海.雷達(dá)系統(tǒng)建模與仿真[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.

[5]Robert H Dunwell.Fundamentals of Electronic Warfare[M].Boston：Artech House，2004.