軟硬武器協(xié)同反導(dǎo)中的電磁兼容問(wèn)題研究＊

鄒積斌 姜 寧

（1.海軍大連艇學(xué)院研究生管理大隊(duì) 大連 116018）（2.海軍大連艦艇學(xué)院信息作戰(zhàn)系 大連 116018）

1 引言

隨著驅(qū)護(hù)艦上雷達(dá)、電子對(duì)抗、通信等電子設(shè)備的增加，艦艇內(nèi)發(fā)射機(jī)的輻射功率、接收機(jī)的靈敏度、天線的增益不斷提高，編隊(duì)內(nèi)部各種不同種類(lèi)的電子設(shè)備的電磁互擾情況變得越來(lái)越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了對(duì)空防御的效果。

美國(guó)和俄羅斯等國(guó)在電磁兼容研究和應(yīng)用方面達(dá)到了很高的水平。國(guó)內(nèi)對(duì)電磁兼容問(wèn)題已越來(lái)越重視，在新造艦艇時(shí)，已考慮解決該問(wèn)題，并在相關(guān)設(shè)備上進(jìn)行了改進(jìn)。但是這些設(shè)備只能解決技術(shù)上存在的問(wèn)題，對(duì)作戰(zhàn)使用中，瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)軟硬武器的使用中可能產(chǎn)生的電磁兼容問(wèn)題考慮得不夠。

電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能一起完成各自功能的共存狀態(tài)稱(chēng)為電磁兼容性。電磁兼容分技術(shù)上的電磁兼容性和使用上的電磁兼容性，這里只考慮使用上的電磁兼容問(wèn)題。電子設(shè)備使用上的電磁兼容性與它們使用的頻域、空域和時(shí)域有關(guān)。如果這三個(gè)因素都不相關(guān)，電磁是兼容的；如果任意兩個(gè)因素相關(guān)，而另一個(gè)因素不相關(guān)，電磁也是兼容；只有三個(gè)因素都相關(guān)，電磁才不兼容。

2 軟硬武器協(xié)同反導(dǎo)的流程和手段

艦艇上用于對(duì)抗反艦導(dǎo)彈的硬武器包括中遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈和近程反導(dǎo)艦炮武器系統(tǒng)，限于文章篇幅，本文主要對(duì)艦空導(dǎo)彈進(jìn)行研究。軟武器是指艦艇裝備的電子戰(zhàn)系統(tǒng)，主要采用電子對(duì)抗的方式對(duì)敵反艦導(dǎo)彈進(jìn)行迷惑和干擾，使其不能正常發(fā)揮作用，從而達(dá)到保護(hù)己方艦艇的作用。

2.1 艦空導(dǎo)彈反導(dǎo)的基本流程

艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)接收由作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)發(fā)來(lái)的目標(biāo)指示信息后，跟蹤雷達(dá)搜索發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并實(shí)施穩(wěn)定跟蹤，艦空導(dǎo)彈發(fā)射后，跟蹤雷達(dá)需要持續(xù)獲取目標(biāo)和己方艦空導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)信息，實(shí)時(shí)把數(shù)據(jù)發(fā)送給中心計(jì)算機(jī)，并由中心計(jì)算機(jī)形成制導(dǎo)指令，完成對(duì)艦空導(dǎo)彈的遙控制導(dǎo)，直至命中目標(biāo)。由于反艦導(dǎo)彈目標(biāo)小、運(yùn)動(dòng)速度快，一旦受到某種干擾，影響了跟蹤雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的跟蹤，導(dǎo)致丟失目標(biāo)，那么跟蹤雷達(dá)從搜索至重新實(shí)施穩(wěn)定跟蹤需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，同時(shí)在這段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)無(wú)法對(duì)艦空導(dǎo)彈實(shí)施精確制導(dǎo)，從而會(huì)大大降低艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。因此，得出結(jié)論為：

1）在有預(yù)警機(jī)引導(dǎo)的情況下，應(yīng)發(fā)揮艦空導(dǎo)彈最大射程。

2）單艦無(wú)預(yù)警機(jī)引導(dǎo)情況下，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后應(yīng)首先使用硬武器進(jìn)行抗擊。

2.2 電子戰(zhàn)反導(dǎo)的基本流程

艦艇上裝備的電子戰(zhàn)系統(tǒng)的干擾方式分為有源干擾和無(wú)源干擾。有源干擾又分為有源壓制性干擾和有源欺騙性干擾。無(wú)源干擾通常包括沖淡干擾、質(zhì)心干擾和煙幕干擾三種。而反艦導(dǎo)彈攻擊艦船一般經(jīng)過(guò)雷達(dá)探測(cè)引導(dǎo)、發(fā)射、巡航、末端制導(dǎo)系統(tǒng)開(kāi)機(jī)搜索、目標(biāo)鎖定攻擊五個(gè)階段。干擾設(shè)備可針對(duì)反艦導(dǎo)彈攻擊的不同階段，實(shí)施層次防御。

1）艦艇雷達(dá)偵察告警設(shè)備發(fā)現(xiàn)敵搜索雷達(dá)信號(hào)開(kāi)機(jī)搜索目標(biāo)時(shí)，應(yīng)首先使用有源噪聲干擾，其主要原理是利用有源干擾機(jī)發(fā)射的干擾信號(hào)“淹沒(méi)”本艦的雷達(dá)回波，使敵雷達(dá)觀察不到目標(biāo)回波，從而達(dá)到隱真示假的作用；隨后，還可以配合使用遠(yuǎn)程箔條干擾火箭向本艦周?chē)鷶?shù)公里距離發(fā)射若干箔條彈，形成多個(gè)雷達(dá)假目標(biāo)，且箔條云雷達(dá)截面積應(yīng)與被掩護(hù)艦艇相當(dāng)，使敵雷達(dá)難以判別真假；

2）偵察雷達(dá)中敵搜索雷達(dá)信號(hào)消失時(shí)，立即停止電子干擾，我艦對(duì)空偵察設(shè)備加強(qiáng)對(duì)空預(yù)警探測(cè)，并對(duì)重點(diǎn)方位加強(qiáng)觀察瞭望。

3）艦偵察雷達(dá)中再次發(fā)現(xiàn)敵搜索雷達(dá)信號(hào)或火控雷達(dá)信號(hào)時(shí)，不要立即使用沖淡干擾，因?yàn)槟壳案鲊?guó)反艦導(dǎo)彈射程普遍達(dá)到200km甚至更多，沖淡干擾的箔條云會(huì)有6min左右的留空時(shí)間，敵導(dǎo)彈速度按照300m／s計(jì)算，6min的飛行距離大概為108km，而導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)的開(kāi)機(jī)距離大多為6km～22km，過(guò)早的使用沖淡干擾起不到任何作用，還是對(duì)我艦反導(dǎo)資源的一種浪費(fèi)，為保證敵導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開(kāi)機(jī)時(shí)，箔條云在敵導(dǎo)彈雷達(dá)搜索范圍內(nèi)，指揮員可以根據(jù)偵察雷達(dá)信號(hào)對(duì)敵機(jī)型號(hào)和所使用的導(dǎo)彈型號(hào)進(jìn)行粗判，再?zèng)Q定實(shí)施沖淡干擾的具體時(shí)機(jī)（圖1）。

4）海軍艦艇裝備的相控陣?yán)走_(dá)對(duì)雷達(dá)反射面積0.2m2，飛行高度25m的導(dǎo)彈目標(biāo)，探測(cè)距離為25km左右，當(dāng)目標(biāo)飛行高度為10m時(shí)，探測(cè)距離僅為15km左右。當(dāng)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，且航路仍然指向我艦時(shí)，可以視為敵反艦導(dǎo)彈已經(jīng)對(duì)我艦進(jìn)行目標(biāo)鎖定，在不影響硬武器使用的前提下，應(yīng)立即進(jìn)行質(zhì)心干擾（圖2）。

圖1 沖淡干擾示意圖

圖2 質(zhì)心干擾示意圖

3 軟硬武器協(xié)同反導(dǎo)過(guò)程中可能存在的電磁問(wèn)題

電子對(duì)抗系統(tǒng)一般由雷達(dá)偵察機(jī)、有源干擾機(jī)、無(wú)源干擾設(shè)備、系統(tǒng)控制臺(tái)組成。偵察頻段通常為2GHz～18GHz、有源干擾機(jī)干擾頻段為8GHz～18GHz、箔條彈干擾頻段為7GHz～18GHz、紅外彈干擾頻段為3～5和8～14，煙幕彈干擾頻段為1.06。

硬武器系統(tǒng)牽涉電磁波發(fā)射和接收的裝備有：目標(biāo)指示雷達(dá)、跟蹤雷達(dá)、紅外跟蹤器、電視跟蹤器、導(dǎo)彈遙控指令發(fā)射等裝備。目標(biāo)指示雷達(dá)頻段通常為2GHz～4GHz、跟蹤雷達(dá)頻段通常為12GHz～18GHz、紅外跟蹤器通常為8～12、電視跟蹤器頻段為可見(jiàn)光、導(dǎo)彈遙控指令發(fā)射裝置頻段通常為10GHz～15GHz、紅外引入器頻段為3～5、導(dǎo)彈遙控預(yù)制導(dǎo)指令發(fā)射裝置頻段為8GHz～12GHz、導(dǎo)彈后部遙控應(yīng)答機(jī)，接收頻段為10GHz～15GHz、發(fā)射頻段為15～GHz18GHz。

3.1 有源干擾與硬武器使用

海軍裝備的有源干擾機(jī)的干擾頻段與對(duì)空導(dǎo)彈相控陣?yán)走_(dá)的工作頻率，在頻域上是兼容的，不會(huì)出現(xiàn)電磁互擾現(xiàn)象，可以共同使用。電子對(duì)抗系統(tǒng)中的有源干擾頻段與硬武器系統(tǒng)中的跟蹤雷達(dá)頻段、導(dǎo)彈遙控預(yù)制導(dǎo)指令發(fā)射裝置頻段、導(dǎo)彈后部遙控應(yīng)答機(jī)頻段都不兼容。

當(dāng)我艦發(fā)現(xiàn)敵導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)信號(hào)時(shí)，通常不使用有源干擾機(jī)對(duì)敵導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)實(shí)施干擾，原因有三點(diǎn)：一是為了不影響艦空導(dǎo)彈對(duì)敵導(dǎo)彈攻擊效果；二是防止反輻射導(dǎo)彈或具有跟雜能力的導(dǎo)彈沿干擾波束跟蹤、攻擊我艦艇；三是目前艦載有源干擾機(jī)的干擾功率較小，干擾效果不理想。而且只能在敵反艦導(dǎo)彈距我艦15km以上時(shí)使用，以免影響跟蹤雷達(dá)，從而影響艦空導(dǎo)彈的使用。

3.2 質(zhì)心干擾與硬武器使用

質(zhì)心干擾形成的箔條云滯空時(shí)間較短（約為60s左右），但由于質(zhì)心箔條云位置距離艦艇較近，仍然有較大可能對(duì)艦空導(dǎo)彈產(chǎn)生干擾。針對(duì)不同引導(dǎo)方式的反艦導(dǎo)彈分為紅外質(zhì)心干擾和箔條質(zhì)心干擾。為達(dá)成干擾，需要綜合分析多種相關(guān)因素，包括質(zhì)心干擾彈發(fā)射的時(shí)機(jī)和方向、箔條云的有效反射面積、海區(qū)風(fēng)向、以及艦艇的機(jī)動(dòng)方向等。

當(dāng)使用紅外質(zhì)心干擾和毫米波箔條質(zhì)心干擾時(shí)，無(wú)源干擾彈的干擾頻段同艦載硬抗擊武器系統(tǒng)的工作頻段不一致，兩者在頻域是電磁兼容的，可以共同使用。

當(dāng)質(zhì)心干擾使用厘米波箔條干擾彈時(shí)，箔條干擾彈與艦炮武器系統(tǒng)跟蹤雷達(dá)的工作頻率相關(guān)，需要討論兩者在時(shí)域和空域使用上的相關(guān)性，以確定其電磁兼容性。

3.3 沖淡干擾與硬武器使用

根據(jù)沖淡干擾和艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的使用特點(diǎn)，假設(shè)對(duì)抗同一批目標(biāo)，沖淡干擾發(fā)射后最初一段時(shí)間內(nèi)形成的箔條云不處于目標(biāo)和艦艇之間，即箔條云不會(huì)對(duì)艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)產(chǎn)生影響，那么這種情況下二者是兼容的。但由于沖淡箔條云具有較長(zhǎng)的滯空時(shí)間（約6min），隨著艦艇運(yùn)動(dòng)、海區(qū)風(fēng)向和風(fēng)速的影響，三者的相對(duì)位置會(huì)產(chǎn)生變化，某一箔條云的位置可能會(huì)移動(dòng)到了艦艇和反艦導(dǎo)彈之間，這時(shí)箔條云就會(huì)對(duì)艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，影響系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的跟蹤和對(duì)艦空導(dǎo)彈的制導(dǎo)。

4 軟硬武器使用中空域、頻域、時(shí)域管控中的一些原則

4.1 空域管控

對(duì)連續(xù)波或高重頻的設(shè)備同頻干擾時(shí)，通常不能采用時(shí)域管理。當(dāng)設(shè)備的工作頻帶較窄，無(wú)法實(shí)施頻域管理，特別是無(wú)線電或衛(wèi)星通信設(shè)備，其工作頻率不能自主變換，此時(shí)可采用空域管理。即當(dāng)跟蹤設(shè)備天線處于某個(gè)對(duì)其它設(shè)備產(chǎn)生干擾的方位和仰角時(shí)，有伺服系統(tǒng)將天線方位和仰角信息通過(guò)控制設(shè)備發(fā)送到電磁兼容管控設(shè)備，有管控設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)判斷，當(dāng)天線角度進(jìn)入方位Δθ或仰角Δβ時(shí)，管控設(shè)備自動(dòng)向受干擾設(shè)備發(fā)送管理命令或提示，由管控設(shè)備自動(dòng)采取規(guī)避措施，例如：由管理設(shè)備自動(dòng)接通可瞬時(shí)控制的高頻濾波器等。

空域管理的原理簡(jiǎn)單且實(shí)施方法簡(jiǎn)便，可結(jié)合艦總體布置順勢(shì)利用，但由于艦總體尺度不大，空間有限一般難以完全奏效。特別地，當(dāng)管理設(shè)備是需要全方位作戰(zhàn)的設(shè)備，則空間管理對(duì)設(shè)備作戰(zhàn)效能有一定影響。比如令某一雷達(dá)在某一水平方位角度a內(nèi)不發(fā)波，那么這一雷達(dá)的空域損失可表示為W：W＝（a／b）·100%，其中a為受限的角度，b為雷達(dá)掃描的范圍。但是，如果不采取空域管理措施，那么受干擾的設(shè)備作戰(zhàn)效能損失率可能為50%，甚至于100%。

4.2 頻域管控

當(dāng)能確定本艦電磁收／發(fā)設(shè)備之間的干擾僅存在于某些頻段或頻點(diǎn)，或工作于寬頻帶的發(fā)射設(shè)備對(duì)電引爆武器的威脅突出表現(xiàn)在某些頻段時(shí)，可根據(jù)電磁收／發(fā)設(shè)備的受控特點(diǎn)，錯(cuò)開(kāi)相互干擾設(shè)備工作載頻，使設(shè)備相互干擾消失或減弱，頻率管控能保證相關(guān)設(shè)備作戰(zhàn)同時(shí)使用。如果設(shè)備有多個(gè)工作頻段或可自適應(yīng)變頻，則要詳細(xì)分析出現(xiàn)干擾可能的頻率點(diǎn)的實(shí)際使用情況及技術(shù)特點(diǎn)，統(tǒng)一規(guī)劃電磁設(shè)備使用頻段，盡量使用具有寬跳頻和抗同頻異步能力的設(shè)備。

頻域管控的主要措施有：1）錯(cuò)開(kāi)工作頻率或關(guān)閉某個(gè)頻段；2）采用跳頻和抗同頻干擾技術(shù)。

4.3 時(shí)域管控

時(shí)間分隔法的實(shí)質(zhì)是使各部雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)和視頻顯示（或是接收機(jī)）從時(shí)域上分開(kāi)，不顯示干擾信號(hào)，從而達(dá)到抑制相互干擾的目的。干擾脈沖（發(fā)射脈沖）和抑制脈沖在時(shí)間上重合是抗干擾的基本條件，干擾脈沖從發(fā)射天線到接收天線在空中傳播的時(shí)間，小于信號(hào)沿“干擾源－中心轉(zhuǎn)接盒－受干擾設(shè)備”電纜的傳輸時(shí)間，那么這種重合就需要所有連接在一起的雷達(dá)設(shè)備提前于發(fā)射脈沖向電磁兼容保證系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，這個(gè)信號(hào)就是提前脈沖（啟動(dòng)脈沖），提前脈沖的提前時(shí)間就是電磁波沿電纜和經(jīng)過(guò)空中傳播所用時(shí)間不同而產(chǎn)生的時(shí)間差。這樣，當(dāng)某部雷達(dá)將要發(fā)射脈沖時(shí)，先向電磁兼容保證系統(tǒng)送出一個(gè)提前脈沖，這個(gè)提前脈沖在電磁兼容保證系統(tǒng)的中心轉(zhuǎn)接盒里分壓，形成抑制脈沖再送到同一保護(hù)組的其它雷達(dá)，保證在這個(gè)抑制脈沖到達(dá)各部雷達(dá)的同時(shí)，本雷達(dá)的發(fā)射脈沖也正好到達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射脈沖和抑制脈沖在時(shí)間上的重合。

5 結(jié)語(yǔ)

為了提高艦艇在未來(lái)海戰(zhàn)中的生存能力，必須最大發(fā)揮各種艦載軟硬武器的作戰(zhàn)潛力。目前，軟硬武器協(xié)同使用的兼容性問(wèn)題是限制二者綜合運(yùn)用的重要因素，本文在通過(guò)分析艦空導(dǎo)彈和電子戰(zhàn)系統(tǒng)各自作戰(zhàn)流程的基礎(chǔ)上，得出協(xié)同使用中可能出現(xiàn)不兼容問(wèn)題的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)還通過(guò)時(shí)域、頻域、空域三方面分析軟硬武器使用中的兼容性問(wèn)題，為解決兼容性問(wèn)題有一定的借鑒作用。

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