提高大型水面艦艇干擾效果的方法研究

王勇軍，柯 凱

(解放軍91404部隊，秦皇島 066000)

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提高大型水面艦艇干擾效果的方法研究

王勇軍，柯 凱

(解放軍91404部隊，秦皇島 066000)

對大型水面艦艇防御現(xiàn)代反艦導(dǎo)彈來說，艦載有源干擾和傳統(tǒng)的箔條質(zhì)心干擾都遇到了很大困難。討論了采用吸收型箔條、舷外有源誘餌、復(fù)合誘餌3種方法提高大型水面艦艇干擾效果的方法，并進行了應(yīng)用分析。

大型水面艦艇；吸收型箔條；舷外有源誘餌；復(fù)合誘餌

0 引 言

現(xiàn)代反艦導(dǎo)彈普遍采取各種新技術(shù)，艦艇反導(dǎo)防御的反應(yīng)時間變得越來越短。大型水面艦艇的雷達截面積通常很大，一方面，對艦載有源干擾而言，無論是連續(xù)波噪聲干擾還是脈沖欺騙干擾，寬帶大功率發(fā)射機的研制在技術(shù)上都有相當(dāng)大的難度[1]；另一方面，對于舷外無源干擾而言，需要的箔條數(shù)量和投放空間體積都很大，這不僅增加了投放設(shè)備的復(fù)雜性和成本，還可能使一些傳統(tǒng)干擾方式無效[2]。

如毫米波末制導(dǎo)雷達的分辨單元就比較小，當(dāng)被保護艦艇很大時，傳統(tǒng)質(zhì)心干擾方式的條件(如投放距離、壓制系數(shù)和反應(yīng)時間等)往往難以滿足[3]。可見艦載有源干擾和舷外無源干擾都遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。

下面從吸收型箔條、舷外有源誘餌、復(fù)合誘餌3個方面討論提高大型水面艦艇對末制導(dǎo)雷達干擾成功率的方法。

1 采用吸收型箔條和散射型箔條相結(jié)合的復(fù)合干擾

1.1 干擾原理

大型水面艦艇本身的雷達截面積(RCS)較大(普遍大于105m2)，在對其施放箔條質(zhì)心干擾的時候，要求箔條云的雷達截面積較大，在其壓制系統(tǒng)為2的情況下，其RCS應(yīng)大于2×105m2。完全散開后，箔條云占據(jù)空間較大，但要起到干擾的作用，需要箔條云和對應(yīng)艦艇在敵方末制導(dǎo)雷達的相同分辨單元里面，因此其長度應(yīng)小于末制導(dǎo)雷達的半波門寬度，以毫米波波束角3°、末制導(dǎo)雷達開機距離12km計算，其寬度為314m。而根據(jù)多次海上試驗箔條云雷達截面積性能測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，實際進入波門內(nèi)有效箔條云的雷達截面積遠遠小于2×105m2。施放質(zhì)心干擾時有一部分箔條云超出跟蹤雷達的距離波門，這部分箔條云其實是無效的[4]。為了提高大型水面艦艇箔條質(zhì)心干擾反導(dǎo)作戰(zhàn)的成功率，可采用吸收型箔條和散射型箔條相結(jié)合的復(fù)合干擾方法。具體應(yīng)用是：在敵方雷達跟蹤我方艦艇后，在敵方雷達波的同側(cè)施放箔條云，作為吸收功能的屏幕，達到減弱、散射雷達波和回波的目的，等效降低了我艦船雷達反射面積；相對地在另一側(cè)施放散射用的箔條云，并使其處于有效單元內(nèi)。在兩方箔條云的同時作用下，成功增大了壓制系數(shù)，提升作戰(zhàn)效率。其作戰(zhàn)示意圖如圖1所示。

圖1 復(fù)合干擾作戰(zhàn)示意圖

1.2 應(yīng)用分析

(1) 吸收型箔條云的吸收和散射系數(shù)與箔條絲的長度、施放后的密度和體積相關(guān)，在其長度和敵方雷達半波長相等時功效最大。因此在實際應(yīng)用中要酌情選擇箔條絲類型并設(shè)計配置。

(2) 我方艦艇的規(guī)避要參考環(huán)境因素(如風(fēng)速、風(fēng)向等)，一般要求艦身橫向不要面向敵方雷達，否則會降低作戰(zhàn)效能。

2 舷外有源誘餌干擾

對艦載有源干擾而言，無論是連續(xù)波噪聲干擾還是脈沖欺騙干擾，寬帶大功率發(fā)射機的研制在技術(shù)上都具有相當(dāng)大的難度。而艦載舷外雷達有源誘餌被認(rèn)為是對先進體制末制導(dǎo)雷達實施干擾的有效手段，能夠復(fù)制并轉(zhuǎn)發(fā)敵方末制導(dǎo)雷達信號，極大地增強誘餌的RCS，該裝備不必滿足艦載有源干擾在干擾功率方面的需求，減輕了舷外有源誘餌在功率輸出值上的壓力，可以確保誘餌發(fā)射后不受反應(yīng)速度的限制，且可以長時間工作，很好地解決了艦載告警和干擾設(shè)備的反應(yīng)速度問題[5]。拖曳式有源誘餌干擾功率比較大，而且造價較低，使用方便，安全可靠，本文以此為例討論其對大型水面艦艇的防護。

2.1 有源誘餌干擾方程

如圖 2，雷達輻射波經(jīng)過艦艇反射后，雷達收到的輻射回波的功率是：

(1)

圖2 有源誘餌保護大型艦艇示意圖

若誘餌發(fā)射至雷達接收天線的功率比艦艇反射的回波大K倍，則可視為干擾可靠。利用余弦定理，可算得其等效干擾功率：

(2)

應(yīng)答方式下拖曳式有源誘餌的等效干擾功率：

可以看出，使拖曳式有源誘餌的輸出功率在R的全距離段都滿足上兩式的目的，是為了對尋的導(dǎo)彈導(dǎo)引頭造成有效的干擾壓制比，從而保證大型水面艦艇的安全。

設(shè)需掩護的艦船有效反射面積σ=100 000 m2，跟蹤雷達功率是30kW，誘餌增益是0dB，極化系數(shù)是0.5，干擾壓制系數(shù)是5，典型戰(zhàn)況下Rd分別是1km、2km、3km時的Pd～R關(guān)系曲線如圖 3。

圖3 誘餌干擾功率與距離關(guān)系圖

圖3所示的誘餌干擾功率和距離的關(guān)系是設(shè)計誘餌必須考慮的因素，在這種關(guān)系里，R、Pd、Rd之間的聯(lián)系得到限定，并兼顧考慮了技術(shù)可行性和使用條件因素。

2.2 應(yīng)用分析

(1) 根據(jù)“舍卒保車”的戰(zhàn)術(shù)原則，誘餌距離艦艇應(yīng)該足夠遠，當(dāng)導(dǎo)彈在誘餌和載體之間爆炸時，不會傷及艦艇。在有源誘餌的功率和艦艇總反射功率大小相近的情況下，末制導(dǎo)雷達制導(dǎo)是兩者連線的質(zhì)心。在此基礎(chǔ)上，提高有源誘餌的功率可相應(yīng)減小拖曳線長度，達到減小對艦船航線的目的。

(2) 根據(jù)拖曳式誘餌的使用規(guī)則：①誘餌先于導(dǎo)彈的跟蹤雷達投放；②艦船在跟蹤雷達開機前的時間內(nèi)做轉(zhuǎn)向規(guī)避，以形成“三角態(tài)勢”，達到吸引導(dǎo)彈的目的，要求誘餌的實際位置要與艦艇處于末制導(dǎo)雷達的同一個波束內(nèi)。

3 復(fù)合誘餌干擾

艦船雷達對抗系統(tǒng)主要由偵察系統(tǒng)和干擾系統(tǒng)組成，其中干擾系統(tǒng)主要分為有源干擾和無源干擾設(shè)備。若艦艇的轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機向質(zhì)心箔條云發(fā)射干擾信號，再由箔條云散射到末制導(dǎo)雷達就可形成復(fù)合式誘餌干擾，有可能以有源干擾的能量加強箔條干擾云的誘餌作用，起到加強質(zhì)心干擾的作用。當(dāng)未發(fā)射質(zhì)心箔條干擾時，導(dǎo)彈跟蹤O；實施質(zhì)心干擾后，導(dǎo)彈跟蹤O′；實施復(fù)合式誘餌干擾后，導(dǎo)彈跟蹤O″示意圖如圖 4所示。

圖4 復(fù)合誘餌干擾示意圖

3.1 干擾原理

末制導(dǎo)雷達通過干擾云散射收到的轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機發(fā)射的干擾信號功率PCJ為：

(4)

式中：PjGj為有源干擾等效輻射功率；Gt為雷達天線增益；σ′為箔條云相對艦艇方向的雷達截面積。

末制導(dǎo)雷達收到干擾云散射的回波信號功率：

(5)

式中：σ為箔條云相對末制導(dǎo)方向的雷達截面積；PtGt為雷達等效輻射功率。

設(shè)質(zhì)心干擾壓制系數(shù)為K，由此可見用復(fù)合誘餌比單純用箔條云誘餌進行質(zhì)心干擾時的壓制比增大的倍數(shù)為：

(6)

若σ′=σ，PjGj=240kW，Pt=40kW，Gt=500，RC=6km，RSC=200m，則有：

3.2 應(yīng)用分析

(1) 通過計算可以看出，復(fù)合誘餌提高的壓制系數(shù)是比較可觀的，應(yīng)用此方法，使雷達有源干擾天線指向和跟蹤箔條云，設(shè)備處于轉(zhuǎn)發(fā)式干擾，實現(xiàn)有源干擾和無源干擾配合使用，可充分發(fā)揮電子戰(zhàn)系統(tǒng)的作用。

(3) 施放箔條干擾后，箔條云充分散開需要一定時間，因此在施放后馬上實施有源干擾，可以有效提升箔條云的RCS，從而減少反應(yīng)時間，增強艦艇的防衛(wèi)能力。

4 結(jié)束語

本文介紹并分析了散射型箔條和吸收型箔條相結(jié)合的復(fù)合干擾、舷外有源誘餌、復(fù)合誘餌3種方法，可以提高大型水面艦艇防御反艦導(dǎo)彈的作戰(zhàn)成功率，但其有效性還有待試驗和實戰(zhàn)的進一步檢驗，希望文中提到的方法能為電子對抗反導(dǎo)技術(shù)研究提供一定的借鑒。

[1] 蔣波,曲長文,侯海平.機載箔條質(zhì)心干擾研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2011,23(4):793-797.

[2] 李照順,孫振華,許錦洲，等.艦艇箔條質(zhì)心干擾模型與仿真研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2009,21(14):4203-4206.

[3] 徐躍,西亞非,張志良,張傳勇.雷達干擾效能評估指標(biāo)體系的構(gòu)建方法[J].火力與指揮控制,2012,37(5):44-47.

[4] 周建忠,劉靜梅,任長虹，等.提高大、中型水面艦艇箔條質(zhì)心干擾作戰(zhàn)成功率的方法和途徑[J].光電電子對抗與無源干擾,2001,27(1)：36-39.

[5] 王光輝,滕克難,王宏偉.艦艇對反艦導(dǎo)彈質(zhì)心干擾效果模型研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2007,35(2):32-36.

Research into Approaches Improving Jamming Effect of Large Surface Shipsp

WANG Yong-jun,KE Kai

(Unit 91404 of PLA,Qinhuangdao 066000,China)

Shipboard active jamming and traditional chaff centroid jamming are in trouble for large surface ships defending modern anti-ship missiles.This paper discusses 3 approachess improving the jamming effect of large surface ships by means of absorptive chaff,outeboard active decoy,composite decoy,and performs application analysis.

large surface ship;absorptive chaff;outboard active decoy;composite decoy

2014-05-28

TN974

A

CN32-1413(2015)02-0001-03

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.02.001