一種新型有源誘餌作戰(zhàn)參數(shù)分析

【摘要】為提高艦載有無源干擾武器的反艦導(dǎo)彈干擾效能，根據(jù)雷達(dá)制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈的信號處理特點(diǎn)，研發(fā)新型舷外有源誘餌系統(tǒng)。作戰(zhàn)使用參數(shù)直接關(guān)系到誘餌體自身和整個系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力，通過對相關(guān)參數(shù)分析為誘餌研發(fā)和使用提供支撐。

【關(guān)鍵詞】有源誘餌；參數(shù)指標(biāo)；作戰(zhàn)使用；反艦導(dǎo)彈；雷達(dá)干擾

1.引言

反艦導(dǎo)彈作為攻擊各類艦船的主要武器，受到世界上很多國家海軍的重視廣泛重視，近半個世紀(jì)以來，世界反艦導(dǎo)彈技術(shù)有了很大的發(fā)展，出現(xiàn)了由各種作戰(zhàn)平臺（水面艦艇、水下潛艇、空中戰(zhàn)機(jī)、岸基設(shè)施等等）發(fā)射的近三百種型號的反艦導(dǎo)彈。由于其較高的作戰(zhàn)效費(fèi)比，如今有上萬枚反艦導(dǎo)彈在70多個國家服役，其中雷達(dá)制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈占絕大多數(shù)，給艦船安全和有無源干擾帶來了巨大的威脅。為對抗新型雷達(dá)制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈的威脅，各國海軍對艦載舷外有源誘餌的發(fā)展和應(yīng)用越來越重視。由于舷外有源誘餌有較大的技術(shù)難度，涉及的技術(shù)層面廣，目前國外裝備和使用舷外有源誘餌的品種較少，比較著名的有美、澳聯(lián)合開發(fā)的“納爾卡”（Nulka）Mk 234懸?；鸺性蠢走_(dá)誘餌和英國的“海妖”（Siren）傘降有源雷達(dá)誘餌，美國海軍研制的Eager空中系留無人機(jī)誘餌和FLYRT無人機(jī)誘餌。

2.有源誘餌系統(tǒng)組成

誘餌系統(tǒng)由發(fā)射控制設(shè)備（含遙控裝置）、發(fā)射裝置和誘餌彈等組成。

發(fā)射控制設(shè)備接收母艦姿態(tài)信息；ESM系統(tǒng)提供的導(dǎo)彈威脅信息；母艦的航速、航向以及風(fēng)向等參數(shù)等，根據(jù)這些信息解算出較佳的機(jī)動軌跡，對懸浮誘餌慣組導(dǎo)航模塊初始對準(zhǔn)，發(fā)射前裝定作戰(zhàn)參數(shù)。根據(jù)彈資源情況確定發(fā)射的管號，控制發(fā)射時機(jī)。

發(fā)射裝備用于發(fā)射和裝載誘餌彈，除發(fā)射架傳動設(shè)備外安裝有專用處理機(jī)和陀螺平臺。

專用處理機(jī)用于控制發(fā)射前的信息處理和對有源誘餌初裝定，陀螺平臺用艦上導(dǎo)航裝置進(jìn)行定時校定，測試發(fā)射裝置平臺的實(shí)時方位姿態(tài)、角速度等信息，通過專用處理機(jī)對有源誘餌慣組導(dǎo)航裝置傳遞發(fā)射前初始狀態(tài)信息。也可直接采用艦上導(dǎo)航裝置的信息，結(jié)合該導(dǎo)航裝置位置與發(fā)射裝置位置的相對幾何關(guān)系，通過解算，得到發(fā)射裝置平臺的實(shí)時方位姿態(tài)、角速度等信息。本文主要對誘餌系統(tǒng)的作戰(zhàn)參數(shù)作簡要論證。

3.有源誘餌作戰(zhàn)參數(shù)分析

有源誘餌系統(tǒng)的主要作戰(zhàn)參數(shù)包括：干擾頻段、干擾機(jī)靈敏度、有效輻射功率、誘餌波束角、系統(tǒng)反應(yīng)時間、誘餌留空時間、布放高度、布放距離和誘餌載體運(yùn)動傾角。

其中干擾頻段、干擾機(jī)靈敏度、有效輻射功率、誘餌波束角為誘餌體自身的技術(shù)指標(biāo)，系統(tǒng)反應(yīng)時間、誘餌留空時間、布放高度、布放距離和誘餌載體運(yùn)動傾角為誘餌系統(tǒng)整體作戰(zhàn)指標(biāo)。

干擾頻段：

雷達(dá)有源誘餌有效干擾條件如下：末制導(dǎo)雷達(dá)接受天線角在有源誘餌天線照射角內(nèi)；末制導(dǎo)雷達(dá)接收信號強(qiáng)度大于信號最低可接收值；雷達(dá)有源誘餌工作頻段在末制導(dǎo)雷達(dá)接收頻段內(nèi)；雷達(dá)有源誘餌接收能夠準(zhǔn)確接收到雷達(dá)信號；雷達(dá)有源誘餌能夠較準(zhǔn)確解算末制導(dǎo)雷達(dá)波形參數(shù)或信號帶寬和強(qiáng)度足夠大達(dá)到全頻段覆蓋干擾的能力；干擾信號特性與雷達(dá)跟蹤信號相似；干擾信號初始在跟蹤信號搜索或跟蹤區(qū)域內(nèi)等。

雷達(dá)末制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈是艦載舷外雷達(dá)有源誘餌的主要作戰(zhàn)對象。由于目前多數(shù)雷達(dá)制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈工作頻率為[G1，G2]，雷達(dá)有源誘餌的工作頻率需要覆蓋這個頻段，則雷達(dá)有源誘餌的工作頻段為[G*1，G*2]，其中G*1G2。

整機(jī)靈敏度：

接收機(jī)靈敏度是雷達(dá)的重要參數(shù)之一，表示接收機(jī)接收微弱信號的能力。能接收的信號越微弱，接收機(jī)的靈敏度就越高，因而雷達(dá)的作用距離就越遠(yuǎn)。雷達(dá)接收機(jī)的靈敏度通常用最小可檢測信號功率Smin表示。當(dāng)接收機(jī)的輸入信號功率達(dá)到Smin時，接收機(jī)就能正常接收而在輸出端檢測出這一信號；如果信號功率低于此值，信號將被淹沒在噪聲干擾之中而不能被可靠地檢測出來，因此雷達(dá)接收機(jī)的靈敏度受噪聲電平的限制。

接收機(jī)實(shí)際靈敏度定義為：

（1）

其中，S0為輸出額定信號功率；N0為輸出額定噪聲功率；k為玻爾茲曼常數(shù)，k=1.38× 10-23J/K；T0為電阻溫度，以絕對溫度（K）計量；B0為測試設(shè)備的通帶；F0為接收機(jī)噪聲系數(shù)。

根據(jù)雷達(dá)開機(jī)距離誘餌有效接收到雷達(dá)信號、誘餌的干擾時間、信號增益和衰減等參數(shù)確定整機(jī)靈敏度參數(shù)。

有效輻射功率：

質(zhì)心干擾時，有源誘餌與目標(biāo)艦艇處于末制導(dǎo)雷達(dá)的同一個分辨單元內(nèi)，有源誘餌產(chǎn)生的等效雷達(dá)反射面積需大于目標(biāo)艦的反射面積的1～1.5倍以上。在技術(shù)能實(shí)現(xiàn)情況下確定等效輻射功率以達(dá)到較好的干擾效果。

波束角：

從雷達(dá)誘餌彈空中飛行控制指向而言，波束角應(yīng)盡可能的寬，降低對飛行角度控制。由于天線裝入彈體內(nèi)，彈體的直徑和長度有限，需對天線進(jìn)行小型化設(shè)計。考慮到寬帶天線的增益問題，干擾機(jī)又必須使用窄波束天線。結(jié)合國內(nèi)的裝備水平，確定水平和垂直波束角。

反應(yīng)時間：

反應(yīng)時間為系統(tǒng)接收作戰(zhàn)命令到誘餌形成有效干擾的時間。設(shè)系統(tǒng)反應(yīng)時間為t1，由系統(tǒng)軟硬件功能決定；發(fā)射裝置調(diào)轉(zhuǎn)到位時間為t2，由發(fā)射裝置調(diào)轉(zhuǎn)角度、速度決定；誘餌發(fā)射到穩(wěn)定飛行時間為t3，由誘餌載體動力系統(tǒng)決定；誘餌穩(wěn)定時間為t4，由誘餌工作平臺穩(wěn)定性和誘餌機(jī)自身性能決定；則反應(yīng)時間為t=t1+t2+t3+t4。

在反應(yīng)時間內(nèi)有源誘餌對末制導(dǎo)雷達(dá)需要起到有效的干擾，使其無法擊中艦船目標(biāo)。與反艦導(dǎo)彈運(yùn)行速度V、誘餌系統(tǒng)開始反應(yīng)時導(dǎo)彈距艦船距離S、信號干擾形成有效干擾時間tm及末端攻擊距離d（誘餌干擾后，在其運(yùn)行過程中無法擊中艦船）有關(guān)。忽略誘餌布放距離及誘餌與艦船反艦導(dǎo)彈夾角對反艦導(dǎo)彈運(yùn)行距離的影響，則系統(tǒng)反應(yīng)時間限制條件如下：

（2）

留空時間：

艦載舷外有源誘餌的留空時間需求與誘餌布放后開始形成有效干擾時間t1，誘餌有效干擾反艦導(dǎo)彈時間t2，誘餌開始布放后的高度h1，誘餌形成干擾的最小需求布放高度h2，誘餌的下降速度v（有動力誘餌此值可調(diào)），誘餌形成有效干擾時反艦導(dǎo)彈距離艦船距離S，反艦導(dǎo)彈運(yùn)行速度V1，誘餌干擾消失后導(dǎo)彈無法攻擊到艦船的距離d有關(guān)；對于有動力誘餌其發(fā)動機(jī)工作時間也決定留空時，根據(jù)有源誘餌末端干擾時間需求和發(fā)動機(jī)技術(shù)能力，發(fā)動機(jī)工作時間不是制約誘餌留空時間的主要因素。

忽略誘餌布放距離及誘餌與艦船反艦導(dǎo)彈夾角對反艦導(dǎo)彈運(yùn)行距離的影響。誘餌留空時間T限制條件如下：

（3）

（4）

布放高度：

圖1 布放高度計算示意圖

設(shè)反艦導(dǎo)彈距離艦船的初始距離為S，距離海面的高度為H1，運(yùn)動速度為V，跟蹤視場半角為，誘餌布放高度為D，視場半角為w，彈體傾角為；誘餌輻射強(qiáng)度與艦船的輻射強(qiáng)度的比值為p，在仿真中假設(shè)誘餌、艦船和反艦導(dǎo)彈為點(diǎn)目標(biāo)。

誘餌和艦船的能量中心高度為：

反艦導(dǎo)彈距離艦船的實(shí)時距離：

誘餌、反艦導(dǎo)彈和海面的夾角：

誘餌在導(dǎo)彈視場內(nèi)的約束條件：

根據(jù)約束條件確定布放高度要求。

布放距離：

反艦導(dǎo)彈目標(biāo)跟蹤主要采取前沿、后沿和能量中心跟蹤。前沿跟蹤需要誘餌回波超前艦船回波到達(dá)反艦導(dǎo)彈跟蹤雷達(dá)，需誘餌回波和反艦導(dǎo)彈回波重疊；后沿跟蹤需誘餌回波滯后艦船回波到達(dá)反艦導(dǎo)彈跟蹤雷達(dá)，需誘餌回波和反艦導(dǎo)彈回波重疊；能量中心跟蹤需要誘餌和艦船回波在同一個跟蹤波門內(nèi)，誘餌能力大于艦船能量。

設(shè)誘餌自身存在的最大時間延遲為us。

1）前沿跟蹤方式

需要誘餌超前布放在反艦導(dǎo)彈和艦船之間，彌補(bǔ)自身延遲。布放距離S為：

2）后沿跟蹤方式

需要誘餌超前布放在反艦導(dǎo)彈和艦船之間，彌補(bǔ)自身延遲。布放距離S為：

3）質(zhì)心跟蹤方式

要求有源誘餌布放位置點(diǎn)要在艦艇與導(dǎo)彈之間，與艦艇幾何中心的距離

綜上以上分析，由于誘餌具有時間延遲轉(zhuǎn)發(fā)功能功能，當(dāng)誘餌布放較遠(yuǎn)時，通過延遲功能能夠滿足質(zhì)心和后沿干擾。

彈體運(yùn)動傾角：

由于誘餌在空中運(yùn)動成一定的角度，為不影響其對反艦導(dǎo)彈的干擾效果，需要其控制在一定的范圍內(nèi)，根據(jù)1.5節(jié)推到過得：

如果：

，；

否則，；

如果，則誘餌在視場范圍內(nèi)；否則，誘餌平臺需要增加云臺調(diào)整其俯仰運(yùn)動角度。

3.小結(jié)

通過對雷達(dá)誘餌體干擾頻段、干擾機(jī)靈敏度、有效輻射功率、誘餌波束角參數(shù)，反應(yīng)時間、誘餌留空時間、布放高度、布放距離和誘餌載體運(yùn)動傾角為誘餌系統(tǒng)整體作戰(zhàn)指標(biāo)的分析，確定了誘餌及其系統(tǒng)的整體作戰(zhàn)參數(shù)。

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