煙幕彈對(duì)毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)的有效遮蔽區(qū)域研究

高志揚(yáng),祝 利,韓書(shū)鍵

(電子工程學(xué)院,合肥 230037)

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煙幕彈對(duì)毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)的有效遮蔽區(qū)域研究

高志揚(yáng),祝 利,韓書(shū)鍵

(電子工程學(xué)院,合肥 230037)

為形象表達(dá)煙幕彈的威力范圍,提出了煙幕有效遮蔽區(qū)域的概念,通過(guò)計(jì)算煙幕彈的煙幕面密度、煙幕彈對(duì)毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)的遮蔽面密度,得到煙幕彈對(duì)毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)有效遮蔽區(qū)域的計(jì)算模型,通過(guò)實(shí)例仿真后,分析了不同條件下有效遮蔽區(qū)域的變化規(guī)律,從而得到單發(fā)煙幕彈的最大遮蔽方向在目標(biāo)與煙幕彈連線方向等一系列結(jié)論,同時(shí)驗(yàn)證了用有效遮蔽區(qū)域表示煙幕彈威力范圍的正確性。

毫米波,煙幕,仿真

0 引言

毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)具有波束窄、跟蹤精度高、多目標(biāo)鑒別能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn),因此各主要軍事強(qiáng)國(guó)均裝備了毫米波末制導(dǎo)武器,這無(wú)疑對(duì)我重要的軍事目標(biāo)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅[1-2,4]。煙幕彈無(wú)源干擾是對(duì)抗毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)的一種有效方式,但煙幕彈的威力卻極難直觀地進(jìn)行表達(dá)。為破解這一難題,文中提出煙幕有效遮蔽區(qū)域的概念,研究了煙幕彈對(duì)毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)有效遮蔽區(qū)域的計(jì)算模型,并進(jìn)行了仿真分析。

1 煙幕彈的煙幕面密度計(jì)算

煙幕彈面密度是指沿視線方向單位截面積內(nèi)煙幕粒子的總質(zhì)量,可表示為[3]:

(1)

煙幕彈屬于瞬時(shí)體源,瞬時(shí)體源的煙幕濃度分布模式有萊赫特曼模式和高斯分布模式等,文中采用由原蘇聯(lián)科學(xué)家萊赫特曼建立的萊赫特曼模式,假設(shè)煙幕彈在原點(diǎn)處爆炸,則t時(shí)刻點(diǎn)(x,y,z)處的煙幕濃度可以表示為[6]:

(2)

假設(shè)毫米波導(dǎo)彈、煙幕彈和被保護(hù)目標(biāo)及它們的運(yùn)動(dòng)均在同一平面內(nèi),建立以目標(biāo)為中心的二維坐標(biāo)系XOZ,如圖1所示。將式(2)沿圖1中導(dǎo)彈至目標(biāo)的連線l積分,即得出煙幕彈沿雷達(dá)視線方向的煙幕面密度Ml:

(3)

由于假設(shè)煙幕彈、導(dǎo)彈、目標(biāo)均在同一平面內(nèi),可取y=0。并且式(3)是以爆炸點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系,而在圖1所示的坐標(biāo)系中,煙幕彈爆炸點(diǎn)為(xs,zs),因此要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。那么,煙幕彈沿雷達(dá)視線方向的面密度Ml可以表示為[3]:

(4)

圖1 導(dǎo)彈、煙幕、目標(biāo)、發(fā)射車(chē)位置示意圖

2 煙幕彈對(duì)毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)的遮蔽面密度計(jì)算

遮蔽面密度是指煙幕恰好能夠?qū)撩撞┲茖?dǎo)雷達(dá)形成遮蔽時(shí)的面密度,用Mb表示。

如圖1所示,當(dāng)來(lái)襲導(dǎo)彈為毫米波主動(dòng)制導(dǎo)時(shí),毫米波信號(hào)要經(jīng)過(guò)A→B,B→A煙幕的雙程衰減,末制導(dǎo)雷達(dá)接收端的信噪比可以表示為:

(5)

因此,毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)恰好能夠發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時(shí)煙幕的遮蔽面密度為:

(6)

當(dāng)Ml≥Mb時(shí),即可視為煙幕可以對(duì)導(dǎo)彈形成有效遮蔽。

3 煙幕彈有效遮蔽區(qū)域計(jì)算

由上面分析可知,當(dāng)末制導(dǎo)雷達(dá)在Ml≥Mb的位置時(shí)煙幕可以對(duì)導(dǎo)彈形成有效遮蔽,所有Ml≥Mb的區(qū)域即為煙幕彈有效遮蔽區(qū)域。而末制導(dǎo)雷達(dá)在Ml

4 煙幕彈有效遮蔽區(qū)域仿真分析

仿真的主要初始參數(shù)設(shè)定為:單發(fā)煙幕彈遮蔽面積為200 m2,煙幕持續(xù)時(shí)間為30 s。Pt=10 W,Gt=30 dB,λ=3 mm,σ=100 m2,δ=2 dB/km,u1=1 m/s,方向?yàn)閄軸逆向。

1)單發(fā)煙幕彈仿真

單發(fā)煙幕彈仿真結(jié)果如圖2所示。

圖2 單發(fā)煙幕彈的有效遮蔽區(qū)

比較圖2(a)、圖2(b)可知:

①煙幕干擾時(shí),有效遮蔽區(qū)域是煙幕上方的斜線區(qū)域,目標(biāo)暴露區(qū)域是目標(biāo)與煙幕爆點(diǎn)兩側(cè)山丘形狀的陰影區(qū)域。

②單發(fā)煙幕彈的最大遮蔽方向(即末制導(dǎo)雷達(dá)最小探測(cè)距離位置與目標(biāo)連線的方向)在目標(biāo)與煙幕彈連線方向。

2)兩發(fā)煙幕彈仿真

兩發(fā)煙幕彈的遮蔽區(qū)域如圖3所示。

圖3 兩發(fā)煙幕彈的有效遮蔽區(qū)

由圖3可以看出:

①2發(fā)煙幕彈比單發(fā)煙幕彈形成的有效遮蔽區(qū)域大,可對(duì)目標(biāo)形成較為全面的防護(hù)(60°～120°)。

②當(dāng)仿真進(jìn)行到31 s時(shí),煙幕濃度減小,有效遮蔽區(qū)域減小,在31 s時(shí)已有“漏洞”,對(duì)保護(hù)目標(biāo)極為不利。

③為增加煙幕的有效遮蔽時(shí)間,一種有效方法就是發(fā)射多發(fā)煙幕彈并減小煙幕彈的間隔,使煙幕的有效遮蔽時(shí)間較長(zhǎng)。

3)多發(fā)煙幕彈水平布設(shè)仿真

多發(fā)煙幕彈不同時(shí)刻的有效遮蔽區(qū)域如圖4所示。

圖4 多發(fā)煙幕彈有效遮蔽區(qū)

由圖4可以看出:

①多發(fā)煙幕彈初始遮蔽區(qū)域更大,可以對(duì)目標(biāo)周?chē)?0°～150°范圍內(nèi)形成遮蔽,如圖4(a)、圖4(c)。

②在一段時(shí)間以后,有效遮蔽區(qū)域減小,但比單發(fā)有效遮蔽區(qū)域大。

③最大遮蔽方向與煙幕彈連線垂直。

綜合以上對(duì)煙幕有效遮蔽區(qū)域的仿真分析,得到以下結(jié)論:

①多發(fā)煙幕彈初始有效遮蔽區(qū)域更大,遮蔽時(shí)間更長(zhǎng),可以對(duì)目標(biāo)形成較為全面的防護(hù)。

②多發(fā)煙幕彈布設(shè)需緊密,防止出現(xiàn)“漏洞”。

③單發(fā)煙幕彈的最大遮蔽方向在目標(biāo)與煙幕彈連線方向,多發(fā)煙幕彈的最大遮蔽方向在煙幕彈連線的垂直中線方向。

5 結(jié)束語(yǔ)

煙幕彈的有效遮蔽區(qū)域形象表達(dá)了煙幕彈的作用范圍,為分析無(wú)源遮蔽干擾提供了一種新的方法。文中給出煙幕彈對(duì)毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)的有效遮蔽區(qū)域的計(jì)算模型,并進(jìn)行了仿真分析,得到煙幕彈的最大遮蔽方向在煙幕彈連線的垂直中線方向等結(jié)論,當(dāng)然運(yùn)用類(lèi)似的方法也可對(duì)光電制導(dǎo)武器等的無(wú)源干擾進(jìn)行分析。

[1] 閆俊宏, 閔江, 蘇世明. 對(duì)毫米波制導(dǎo)武器的煙幕干擾技術(shù) [J]. 光電技術(shù)應(yīng)用, 2012, 27(5): 17-21.

[2] 章文芳, 胡波, 李玉方, 等. 泡沫對(duì)被動(dòng)毫米波制導(dǎo)武器干擾效能分析 [J]. 電子信息對(duì)抗技術(shù), 2012, 27(2): 60-63.

[3] 韓書(shū)鍵, 宋德安, 賈仁耀, 等. 煙幕對(duì)毫米波末制導(dǎo)雷達(dá)的遮蔽干擾分析 [J]. 電子信息對(duì)抗技術(shù), 2012, 27(2): 64-68.

[4] 孫瑞鋒, 張曉今, 楊濤, 等. 毫米波雷達(dá)導(dǎo)引頭性能分析與研究 [J]. 現(xiàn)代防御技術(shù), 2011, 39(2): 60-64.

[5] 杜桂萍, 繆云坤, 劉海峰, 等. 煙幕對(duì)目標(biāo)毫米波輻射特性干擾效果研究 [J]. 火工品, 2008(2): 9-12.

[6] 姚祿玫, 高鈞麟. 煙幕理論與測(cè)試技術(shù) [M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2004: 71-88.

Research of Effectively Obscuring Region Posed by Smoke Screen for Millimeter-wave Terminal Guided Radar

GAO Zhiyang,ZHU Li,HAN Shujian

(Electronic Engineering Institute of PLA, Hefei 230037, China)

In order to embody effective range of smoke bomb, the concept of effectively obscuring region(EOR)of smoke-screen was proposed, and the calculation model of the EOR posed by smoke screen for millimeter-wave terminal guided radar(MMWTGR) was present by means of calculation of smoke surface density and obscured surface density of MMWTGR posed by smoke bomb. The VC++ simulation was used to analyze changing rule of the EWR under different conditions so as to obtain some useful characteristics of smoke bomb obscuring. Several conclusions have been reached, for example, the maximum obscuring direction of the smoke-screen is the direction of the line from target to the smoke bomb. At the same time, correctness of expressing effective range of smoke bomb by EOR was verified.

millimeter-wave; smoke-screen; simulation

2015-09-23

高志揚(yáng)(1991-),男,山東泰安人,碩士研究生,研究方向:軍事運(yùn)籌。

TN972.4

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