雷達空域反隱身效能分析

宋 偉，張璟琿

（電子工程學院，安徽 合肥230037）

0 引言

在現代戰(zhàn)爭中，隱身技術已被應用于研制隱身飛機、隱身導彈、隱身坦克、隱身艦船等各種隱身武器，并投入戰(zhàn)場使用。隨著隱身技術的發(fā)展和應用，在未來戰(zhàn)場上將出現越來越多的隱身武器，這將大大提高武器裝備的生存能力、突防能力和作戰(zhàn)效能，打破已形成的攻防平衡，推動防御系統(tǒng)中的各種探測系統(tǒng)發(fā)生重大變革，并促進反隱身技術的發(fā)展［1］。

自1981年美國總統(tǒng)卡特宣布美國成功研制F-117隱身飛機以來，隱身飛機在現代戰(zhàn)爭中扮演著越來越重要的角色，在局部戰(zhàn)爭中的使用頻率越來越高。在1991的海灣戰(zhàn)爭中，整個戰(zhàn)爭持續(xù)42天，F-117飛機出動近1300架次，投彈2000多噸，飛行6900多小時，95%命中了目標。這個數字僅占多國部隊全部參戰(zhàn)的20余種、40多個型號的1740架飛機總出動架次的2%，而其攻擊的戰(zhàn)略目標卻占到了攻擊目標總數的40%，且無一架損失［2］。

1 雷達空域反隱身原理分析［3-5］

常用的隱身技術有外形法、吸波與透波法、阻抗加載法、有源抑制法等，實際上這些隱身技術并不是萬能的，比如通過外形設計隱身，只對前向雷達有較好的隱身性能，側向和后向隱身性能就不一定好，很難兼顧全向雷達隱身性能；采用涂覆吸波材料隱身，只對微波雷達隱身性能好，對米波和其它波段的雷達隱身性能并不一定好，很難兼顧全頻段隱身效果。

由于隱身目標的隱身效果不是全方位的，只對前向雷達有較好的隱身性能，而對側向和后向雷達的隱身效果不好，很難兼顧對全向雷達的隱身。目前隱身目標的隱身效果主要是減小從正前方（鼻錐）附近（水平±45°、垂直±30°范圍）入射雷達波的RCS，而對于其他方向，特別是目標的側向，其RCS并沒有明顯減小。因此，雷達只要避開隱身目標RCS明顯縮減的方向，而從隱身目標的側向進行探測，就有可能在原有作用距離上實現對隱身目標的探測，這就是雷達空域反隱身的原理，如圖1所示。

由圖1可知，當雷達從隱身飛機的正前方對目標進行探測時，目標的RCS縮減程度較大，而從隱身飛機的側翼方向對目標進行探測時，目標的RCS縮減程度較小，因此從側翼方向進行探測能提高雷達對隱身目標的探測能力。

圖1 雷達空域反隱身原理示意圖

2 信噪比改善因子計算模型

信噪比改善因子是指雷達對隱身目標（飛機）從側向探測時（θ方向）的接收信噪比，與正前方探測時（0°方向）接收信噪比的比值。雷達空域反隱身時空間位置關系如圖2所示。

圖2 雷達空域反隱身時空間位置關系示意圖

當雷達正向迎頭探測時，對應的電磁波入射方位角為0°，此時雷達接收的信噪比為［6］：

當雷達側向探測時，假設對應的電磁波入射方位角為θ，此時雷達接收的信噪比為：

所以，信噪比改善因子為：

圖3 入射電磁波頻率為300 和500MHz、HH 極化時F-117后向RCS隨方位角的變化

圖3為入射電磁波頻率為300和500MHz、 HH極 化 時，F-117 后 向RCS 與 方 位 角 的 關 系 示 意 圖［3］。

以入射頻率為500MHz為例，由圖3可以看出，當 入 射 方 位 角 為0°時，F-117 后 向 RCS 約 為-15dBsm，假設θ＝90°，則σθ≈-5dBsm，則信噪比改善因子為：

由此可見，從90°方向探測時，雷達接收信噪比提高了10倍。

3 雷達作用距離增大程度計算模型

雷達作用距離計算模型為［6］：

可見，雷達作用距離雷達散射截面積的四次方根成正比，所以有：

下面以入射波頻率為500MHz為例，說明正側向彈探測時，雷達作用距離的增大程度。由上節(jié)信噪比改善因子的計算可以看出：

可見，正側向探測時，雷達作用距離約增加了1.7783倍。

圖4為仿真得到的米波雷達和C 波段雷達對隱身飛機F-117的探測范圍示意圖。

達和C波段雷達對F-117的探測范圍示意圖

由圖4 可以看出，不管是米波雷達，還是C 波段雷達，對F-117隱身飛機的探測距離，均是從迎頭探測和從尾部探測時最小，而側面探測時，雷達的作用距離遠遠增大，這說明雷達從隱身飛機側翼進行探測時，能夠有效增大雷達對隱身目標的探測距離，從而實現反隱身的目的。

另外，由圖4可以看出，當入射角在60°～120°之間，尤其是在80°左右時，雷達作用距離達到最大，因此，在雷達反隱身布站時，可以根據實際情況，進行合理的優(yōu)化布站。

4 雷達發(fā)現概率增大程度計算模型

雷達發(fā)現概率的計算模型為［6］：

式中，SN為系統(tǒng)接收到的信噪比，n為脈沖積累數。

由信噪比改善因子的計算，可以得到：

所以，雷達發(fā)現概率的增大程度為：

以入射電磁波頻率為500MHz為例，脈沖積累數n設為1，可以得到雷達發(fā)現概率與正面迎頭探測時雷達接收信噪比的關系，如圖5所示。

圖5 雷達發(fā)現概率與0°方向雷達接收信噪比的關系示意圖

由圖5 可見，從側向90°方向探測時，雷達對F-117的發(fā)現概率要遠大于從0°方向探測時的發(fā)現概率。假設發(fā)現概率小于0.4 雷達就不能有效發(fā)現目標，則當從0°方向雷達尚未發(fā)現F-117時，從側向90°方向雷達就已經發(fā)現了F-117，這說明了雷達空域反隱身的有效性。

5 結束語

雷達空域反隱身，是一種有效的反隱身戰(zhàn)術措施，在實際作戰(zhàn)中，可以通過雷達機動、部署雙／多基地雷達、組建雷達網等方法來具體實現空域反隱身的目的。本文對空域反隱身的原理及效能進行了分析，對于空域反隱身的作戰(zhàn)運用研究，有一定的借鑒意義?！?/p>

［1］趙培聰.20l0年隱身與反隱身技術發(fā)展情況［J］.現代雷達，2011，33（4）：9-12.

［2］鐘華，李自立.隱身技術［M］.北京：國防工業(yè)出版社，1999.

［3］莫錦軍.隱身目標低頻寬帶電磁散射特性研究［D］.長沙：國防科學技術大學，2004.

［4］傅文斌，劉捷，胡林華.雷達的頻域和空域反隱身技術［J］.吉首大學學報：自然科學版，1999，20（1）：55-59.

［5］韋笑，殷紅成，黃培康，等.F117A 隱身飛機的電磁散射特性研 究［J］.系 統(tǒng) 工 程 與 電 子 技 術，2006，28（4）：492-494.

［6］邵國培.電子對抗作戰(zhàn)效能分析原理［M］.北京：軍事科學出版社，2013.