舷外雷達(dá)有源誘餌在艦艇編隊(duì)中作戰(zhàn)使用研究

成 伽，姜 寧，安永超，李海嬌

（1.海軍大連艇學(xué)院，大連 116018；2.解放軍92270部隊(duì)，威海 264200；3.解放軍92841部隊(duì)，汕頭 515074）

0 引 言

反艦導(dǎo)彈是水面艦艇面臨的主要威脅。隨著技術(shù)的發(fā)展，干擾尋的模式在反艦導(dǎo)彈上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。用傳統(tǒng)的艦載有源干擾和無(wú)源干擾方式不能完全適應(yīng)現(xiàn)代海戰(zhàn)的需求。艦載舷外有源誘餌是一種有效的艦艇自衛(wèi)反導(dǎo)防御手段，是傳統(tǒng)有源、無(wú)源干擾手段的重要補(bǔ)充［1］。

目前對(duì)單艦使用有源誘餌對(duì)抗反艦導(dǎo)彈的研究較多，許多文章從不同角度，對(duì)誘餌發(fā)射的時(shí)間、距離、角度進(jìn)行仿真計(jì)算以尋求最佳作戰(zhàn)效果。

現(xiàn)代海上作戰(zhàn)，多以編隊(duì)形式進(jìn)行。編隊(duì)作戰(zhàn)中，單艦發(fā)射誘餌不當(dāng)可能將導(dǎo)彈引向友鄰艦，造成兵力損傷。因此，研究舷外有源誘餌在編隊(duì)中的作戰(zhàn)使用問(wèn)題具有現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)提高編隊(duì)的電子對(duì)抗系統(tǒng)作戰(zhàn)能力具有一定的參考價(jià)值。

1 單艦誘餌的作戰(zhàn)使用

1.1 誘餌的類型

根據(jù)使用方式不同，舷外有源誘餌主要包括飛行式、傘降式、漂浮式和拖曳式4種類型［2］。根據(jù)樣式不同，舷外有源誘餌分為紅外有源誘餌和雷達(dá)有源誘餌。本文以傘降式舷外雷達(dá)有源誘餌進(jìn)行質(zhì)心干擾為例進(jìn)行研究。

1.2 舷外雷達(dá)有源誘餌質(zhì)心干擾原理

舷外雷達(dá)有源誘餌通過(guò)放大轉(zhuǎn)發(fā)與目標(biāo)艦艇回波信號(hào)一致的雷達(dá)信號(hào)，對(duì)單脈沖雷達(dá)進(jìn)行非相干雙點(diǎn)源干擾，其干擾作用的機(jī)理是質(zhì)心效應(yīng)［3］。

質(zhì)心干擾是指雷達(dá)的空間跟蹤點(diǎn)位于其分辨單元的能量中心上。當(dāng)雷達(dá)分辨單元存在2個(gè)目標(biāo)時(shí)，雷達(dá)則跟蹤由2個(gè)目標(biāo)共同構(gòu)成的能量中心，通常把這個(gè)能量中心稱為質(zhì)心。若誘餌彈處于雷達(dá)波束范圍內(nèi)，導(dǎo)彈將跟蹤目標(biāo)艦艇和誘餌的雷達(dá)回波能量中心（質(zhì)心點(diǎn)），從而偏離艦艇方向。

1.3 舷外雷達(dá)有源誘餌布放角度、距離

合適的誘餌投射角度、距離對(duì)發(fā)揮誘餌的最大作戰(zhàn)效能有著十分重要的影響。在布放角度上，最佳布放角為與導(dǎo)彈入射舷角成90°，良好布放角為與導(dǎo)彈入射舷角成30°～150°［4］。在布放距離上，確保誘餌位于末制導(dǎo)雷達(dá)尋的頭距離分辨單元的前提條件下，有源誘餌布放距離越遠(yuǎn)，對(duì)艦艇的保護(hù)效果越好。如果沒有足夠的信息決定有源誘餌的最佳布放距離，則較好的方法是艦艇把有源誘餌布放在較短的距離內(nèi)，以保證有源誘餌處于末制導(dǎo)雷達(dá)尋的頭視線之內(nèi)［5］。

2 誘餌在編隊(duì)中的作戰(zhàn)使用

假設(shè)編隊(duì)由3艘驅(qū)護(hù)艦組成，隊(duì)形為人字隊(duì)，隊(duì)列角150°，間距3 nmile［6］。假設(shè)導(dǎo)彈從編隊(duì)正面來(lái)襲，導(dǎo)彈捕捉前哨艦，由前哨艦發(fā)射誘餌，因本文主要研究導(dǎo)彈在穿越艦艇與誘餌的能量質(zhì)心后是否會(huì)擊中友鄰艦艇，因此仿真時(shí)取導(dǎo)彈入射舷角為0°～90°，研究對(duì)左后艦艇的影響（導(dǎo)彈入射舷角為270°～360°，對(duì)右后艦艇3的影響同理）。

2.1 仿真模型建立

2.1.1 坐標(biāo)系的建立

本文假設(shè)編隊(duì)在搜索到導(dǎo)彈末制導(dǎo)信號(hào)時(shí)，即發(fā)射有源誘餌。以干擾彈發(fā)射時(shí)刻艦艇所在位置為原點(diǎn)，艦艇的航行方向?yàn)閅軸正方向，與Y軸垂直的順時(shí)針?lè)较驗(yàn)閄軸正方向。態(tài)勢(shì)如圖1所示。

圖1 態(tài)勢(shì)圖

2.1.2 初始態(tài)勢(shì)設(shè)定

為簡(jiǎn)化計(jì)算，設(shè)艦艇做勻速直線運(yùn)動(dòng)，忽略風(fēng)的影響。導(dǎo)彈攻擊方式采用比例導(dǎo)引法模擬。先以誘餌最佳布放角（即與導(dǎo)彈入射舷角成＋90°）為研究對(duì)象。

2.1.3 運(yùn)動(dòng)方程及對(duì)抗過(guò)程位置參數(shù)解算

參數(shù)換算：將導(dǎo)彈來(lái)襲真方位換算為舷方位：

式中：βD為導(dǎo)彈來(lái)襲真方位；βDx為舷方位；T Cj為艦艇航向。

2.1.3.1 初始態(tài)勢(shì)的位置參數(shù)解算（t＝0）

（1）艦艇所在位置

（6）穿越質(zhì)心點(diǎn)后導(dǎo)彈位置

設(shè)導(dǎo)彈穿越質(zhì)心點(diǎn)時(shí)刻為n，導(dǎo)彈穿越質(zhì)心點(diǎn)后按穿越前一刻的角度進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)彈穿越質(zhì)心點(diǎn)后的運(yùn)行角度為：

2.2 仿真

設(shè)導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)距離為10 000 m，飛行速度0.85 Ma；編隊(duì)采取方位隊(duì)形式，隊(duì)列角150°，間距3 nmile，艦艇航速10 kn，航向0°；誘餌在導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)時(shí)即發(fā)射，發(fā)射距離150 m，發(fā)射舷角與導(dǎo)彈入射舷角成90°；艦艇在導(dǎo)彈來(lái)襲方向上的雷達(dá)截面積為1 000 m2，誘餌有效輻射功率為8 k W，導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)發(fā)射功率為40 k W，天線27 d B。

將上述參數(shù)帶入相關(guān)方程，導(dǎo)彈入射角從0°～90°，以1°步進(jìn)，利用 Matlab進(jìn)行仿真計(jì)算，得出導(dǎo)彈距左后艦艇2的最近距離，如圖2所示。

圖2 誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成90°

為簡(jiǎn)化計(jì)算，將左后艦艇視為半徑為60 m的圓，視導(dǎo)彈與左后艦艇最近距離小于60 m為擊中艦艇，如圖3所示。

由圖3可知，在誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成90°的情況下，導(dǎo)彈入射舷角為60°～73°時(shí)，導(dǎo)彈距左后艦艇的最近距離小于60 m，擊中艦艇，且在66°時(shí)距離最近，為32.5 m。

以上為誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成90°情況下的仿真。

圖3 誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成90°

在單艦作戰(zhàn)時(shí)，誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成＋30°～＋150°時(shí)（本文取導(dǎo)彈入射舷角為0°～90°），亦可取得一定作戰(zhàn)效果。分別將誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成＋30°，＋60°，＋120°，＋150°的情況進(jìn)行仿真，得出導(dǎo)彈距左后艦艇的最近距離小于60 m的導(dǎo)彈入射舷角，如圖4～圖7所示。

圖4 誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成30°

圖5 誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成60°

由圖4可知，在誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成30°的情況下，導(dǎo)彈入射舷角為48°～64°時(shí)，導(dǎo)彈距左后艦艇的最近距離小于60 m，擊中艦艇，且在56°時(shí)距離最近，為10 m。

圖6 誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成120°

圖7 誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成150°

由圖5可知，在誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成60°的情況下，導(dǎo)彈入射舷角為57°～71°時(shí)，導(dǎo)彈距左后艦艇的最近距離小于60 m，擊中艦艇，且在64°時(shí)距離最近，為26 m。

由圖6可知，在誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成120°的情況下，導(dǎo)彈入射舷角為56°～70°時(shí)，導(dǎo)彈距左后艦艇的最近距離小于60 m，擊中艦艇，且在63°時(shí)距離最近，為25 m。

由圖7可知，在誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成150°的情況下，導(dǎo)彈入射舷角為47°～63°時(shí)，導(dǎo)彈距左后艦艇的最近距離小于60 m，擊中艦艇，且在55°時(shí)距離最近，為9 m。

截取導(dǎo)彈距左后艦艇的最近距離小于60 m的情形，綜合以上仿真數(shù)據(jù)，可知：

（1）最小距離隨導(dǎo)彈入射舷角的變化成拋物線狀，最小值基本位于導(dǎo)彈入射舷角跨度中間值處；

（2）誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成60°與120°、30°與150°最近距離隨導(dǎo)彈入射舷角的變化相似；

（3）誘餌布放角與導(dǎo)彈入射舷角成90°時(shí)的距離最小值，大于成60°與120°時(shí)的距離最小值，大于成30°與150°時(shí)的距離最小值；

（4）當(dāng)導(dǎo)彈入射舷角為47°～73°時(shí)，艦艇在與導(dǎo)彈入射舷角成30°～150°的范圍內(nèi)發(fā)射誘餌，最小距離均小于60 m，都可能誘偏導(dǎo)彈擊中友鄰艦艇。

為保證單艦有效使用誘餌，且不致使導(dǎo)彈擊中友鄰艦艇，在導(dǎo)彈入射舷角為47°～73°的情況（在本文設(shè)定參數(shù)）下，不應(yīng)使用誘餌。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)建模仿真計(jì)算，得出如下結(jié)論：在艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)中，導(dǎo)彈從某些舷角入射時(shí)，單艦發(fā)射舷外雷達(dá)有源誘餌，會(huì)將導(dǎo)彈誘偏至友鄰艦艇。因此，在艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)時(shí)，考慮單艦有效使用有源誘餌且不致使將導(dǎo)彈誘偏至友鄰艦艇，在導(dǎo)彈從某些舷角入射時(shí)，應(yīng)慎重選擇有源誘餌的使用。本文對(duì)舷外雷達(dá)有源誘餌在艦艇編隊(duì)中的作戰(zhàn)使用進(jìn)行研究，提供了一定的參考價(jià)值。

為簡(jiǎn)化計(jì)算，本文未考慮風(fēng)的影響以及艦艇機(jī)動(dòng)等因素，綜合考慮影響因素，對(duì)本問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的仿真研究，可將舷外雷達(dá)有源誘餌在編隊(duì)中的作戰(zhàn)使用問(wèn)題深化。

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