低速平臺隨隊(duì)干擾編隊(duì)設(shè)計(jì)及過程分析

李文鵬，楊 文，廖明飛，王杰娟

（中國洛陽電子裝備試驗(yàn)中心，河南 洛陽 471003）

低速平臺隨隊(duì)干擾編隊(duì)設(shè)計(jì)及過程分析

李文鵬，楊 文，廖明飛，王杰娟

（中國洛陽電子裝備試驗(yàn)中心，河南 洛陽 471003）

針對防空兵基地訓(xùn)練需求，設(shè)計(jì)了使用低速平臺搭載干擾系統(tǒng)伴隨高速戰(zhàn)機(jī)實(shí)施隨隊(duì)干擾的編隊(duì)方式，仿真分析了不同主瓣寬度雷達(dá)、不同平臺速度下的隨隊(duì)干擾過程。結(jié)果表明，對于所設(shè)計(jì)的編隊(duì)方式，存在某一速度取值范圍使得全程隨隊(duì)過程得以實(shí)現(xiàn)；當(dāng)平臺速度低于實(shí)現(xiàn)全程隨隊(duì)干擾的取值范圍時(shí)，存在最佳的初始進(jìn)入距離以實(shí)現(xiàn)最大局部隨隊(duì)干擾過程。

基地訓(xùn)練，隨隊(duì)干擾，編隊(duì)方式，天線主波束

0 引言

隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)主要由載機(jī)平臺和干擾系統(tǒng)構(gòu)成，實(shí)戰(zhàn)中，隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)具備全程隨隊(duì)干擾支援能力有兩個(gè)基本條件，一是干擾系統(tǒng)的干擾方向要和被掩護(hù)突擊飛機(jī)的飛行方向基本一致，二是載機(jī)平臺要和被掩護(hù)突擊飛機(jī)的飛行速度基本相當(dāng)?；赜?xùn)練中，考慮基地現(xiàn)有裝備基礎(chǔ)及裝備模擬的經(jīng)濟(jì)性和可行性，在滿足技術(shù)需求、兼顧戰(zhàn)術(shù)要求的前提下，可采用等效、替代、降額等多種手段實(shí)現(xiàn)對作戰(zhàn)對象的近似模擬。在不考慮干擾系統(tǒng)自身干擾性能的前提下，本文探討平臺速度對隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)隨隊(duì)干擾能力的影響，研究如何使用低速平臺掩護(hù)高速戰(zhàn)機(jī)實(shí)施隨隊(duì)干擾支援，分析影響低速平臺隨隊(duì)干擾能力的因素以及使用低速平臺時(shí)的局部隨隊(duì)干擾時(shí)間、隨隊(duì)干擾距離計(jì)算等問題，以期為航空兵、防空兵、雷達(dá)兵基地訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)建提供參考和借鑒。

1 隨隊(duì)干擾編隊(duì)方式介紹

隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)執(zhí)行掩護(hù)航空兵突擊任務(wù)時(shí)，通常與被掩護(hù)突擊飛機(jī)編隊(duì)飛行，二者同時(shí)接近敵方目標(biāo)，然后隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)施放干擾，干擾通過敵方雷達(dá)天線主波束進(jìn)入接收機(jī)，以降低敵方雷達(dá)作戰(zhàn)效能，掩護(hù)己方突擊飛機(jī)對目標(biāo)實(shí)施攻擊［1］。典型隨隊(duì)干擾編隊(duì)方式如圖1所示，隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)（即干擾飛機(jī)）配置在突擊機(jī)群飛行序列的適當(dāng)位置，與突擊飛機(jī)協(xié)同行動(dòng)。

實(shí)戰(zhàn)中，通過對干擾飛機(jī)和突擊飛機(jī)的航線進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，既可采用單架隨隊(duì)干擾飛機(jī)掩護(hù)小規(guī)模編隊(duì)突擊的方式，使突擊飛機(jī)（機(jī)群）始終處于干擾飛機(jī)的掩護(hù)范圍內(nèi)，以確保干擾飛機(jī)對突擊飛機(jī)的干擾掩護(hù)和突擊飛機(jī)對干擾飛機(jī)的火力掩護(hù)，也可依據(jù)需要，采用多架隨隊(duì)干擾飛機(jī)形成“干擾掩護(hù)區(qū)”掩護(hù)大編隊(duì)或縱深多個(gè)編隊(duì)的方式，形成一定寬度、高度的“干擾掩護(hù)區(qū)”，以保證被掩護(hù)突擊飛機(jī)（機(jī)群）始終處于干擾飛機(jī)（機(jī)群）的“干擾掩護(hù)區(qū)”內(nèi)［2］。

圖1 隨隊(duì)干擾飛機(jī)典型編隊(duì)方式

2 低速干擾飛機(jī)掩護(hù)高速戰(zhàn)機(jī)實(shí)施隨隊(duì)干擾的編隊(duì)方式設(shè)計(jì)

干擾飛機(jī)與突擊飛機(jī)的速度差異是制約其隨隊(duì)干擾能力的重要因素。當(dāng)二者的飛行速度相同時(shí)，干擾飛機(jī)具備對突擊飛機(jī)實(shí)施全程隨隊(duì)干擾掩護(hù)的能力，但當(dāng)干擾飛機(jī)的飛行速度低于突擊飛機(jī)時(shí)，這種全程隨隊(duì)干擾掩護(hù)能力將不再具備。

基地訓(xùn)練中，從為受訓(xùn)對象提供訓(xùn)練電磁環(huán)境角度，針對干擾飛機(jī)與突擊飛機(jī)飛行速度存在差異的情況，筆者認(rèn)為可通過采用“笨鳥先飛”的編隊(duì)方式予以彌補(bǔ)，以盡力延長干擾飛機(jī)的隨隊(duì)干擾時(shí)間和隨隊(duì)干擾距離，滿足訓(xùn)練任務(wù)特定需求。具體方法如下。

攻擊編隊(duì)正向迎著敵方雷達(dá)陣地飛行時(shí)：某一飛行高度（OC）下，設(shè)計(jì)編隊(duì)使突擊飛機(jī)進(jìn)入敵方雷達(dá)有效探測范圍時(shí)干擾飛機(jī)領(lǐng)先突擊飛機(jī)某一航程X飛行，然后干擾飛機(jī)（B點(diǎn)）進(jìn)入隨隊(duì)干擾模式，對敵方雷達(dá)（O點(diǎn)）實(shí)施干擾，對己方突擊飛機(jī)（A點(diǎn)）實(shí)施隨隊(duì)干擾掩護(hù)（該航程X在敵方雷達(dá)天線一個(gè)主波束寬度（即：雷達(dá)主瓣寬度）所對應(yīng)的航程d3范圍內(nèi)，最大可取X=d3，以保證從敵方雷達(dá)來看形成隨隊(duì)干擾的效果）。一段時(shí)間t后，當(dāng)速度較高的突擊飛機(jī)（A到A’點(diǎn)）追趕并超越干擾飛機(jī)（B到B’點(diǎn)），且二者間距剛好達(dá)到該位置一個(gè)雷達(dá)主瓣寬度所對應(yīng)航程d4時(shí)，干擾飛機(jī)不再具備對突擊飛機(jī)實(shí)施隨隊(duì)干擾掩護(hù)能力，局部隨隊(duì)干擾掩護(hù)過程結(jié)束。上述過程中，任意時(shí)刻T干擾飛機(jī)、突擊飛機(jī)與敵方雷達(dá)間的夾角θ'，均應(yīng)小于該時(shí)刻以突擊飛機(jī)位置為一條邊的一個(gè)雷達(dá)主瓣寬度角θ，即從敵方雷達(dá)來看，干擾飛機(jī)對突擊飛機(jī)始終形成隨隊(duì)干擾掩護(hù)。

正向時(shí)，低速干擾飛機(jī)掩護(hù)高速突擊飛機(jī)實(shí)施局部隨隊(duì)干擾掩護(hù)的過程如圖2所示。

圖2 低速干擾飛機(jī)掩護(hù)高速突擊飛機(jī)實(shí)施局部隨隊(duì)干擾的示意（正向）

圖2 中，d1為突擊飛機(jī)的飛行距離，即隨隊(duì)干擾距離，d2為干擾飛機(jī)的飛行距離。因θ1為進(jìn)入隨隊(duì)干擾模式時(shí)干擾飛機(jī)與突擊飛機(jī)之間的夾角，θ2為隨隊(duì)干擾過程結(jié)束時(shí)干擾飛機(jī)與突擊飛機(jī)之間的夾角（等于該位置的一個(gè)雷達(dá)主瓣寬度），故始終滿足θ1≤θ2=θ。

攻擊編隊(duì)側(cè)向平行敵方雷達(dá)陣地飛行時(shí)：與正向類似，此時(shí)低速干擾飛機(jī)掩護(hù)高速戰(zhàn)機(jī)實(shí)施局部隨隊(duì)干擾掩護(hù)過程如圖3所示。

圖3 低速干擾飛機(jī)掩護(hù)高速突擊飛機(jī)實(shí)施局部隨隊(duì)干擾的示意（側(cè)向）

3 隨隊(duì)干擾時(shí)間和干擾距離分析

本節(jié)以正向過程為例分析以下兩方面問題：①隨隊(duì)干擾時(shí)間、干擾距離精確計(jì)算；②隨隊(duì)干擾過程仿真分析。

3.1 隨隊(duì)過程精確計(jì)算

開始時(shí)刻，實(shí)施隨隊(duì)干擾的隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)領(lǐng)先高速突擊飛機(jī)X Km（AB=X）飛行。如圖2所示，在△ACO中，AC⊥CO，當(dāng)已知雷達(dá)的有效探測距離AO、編隊(duì)的飛行高度CO以及雷達(dá)主瓣寬度∠θ時(shí)，可得：

假設(shè)突擊飛機(jī)和干擾飛機(jī)飛行速度分別為V1和 V2，則一段時(shí)間 t之后（0≤t≤2AC/V1），在△AA'O和△BB'O中，分別可得：

從而，在△B'A'O中，可得：

由此可得：

某一時(shí)刻T，若θ2≥θ，則隨隊(duì)干擾過程結(jié)束。此時(shí)，當(dāng)已知干擾飛機(jī)飛行速度V1、突擊飛機(jī)飛行速度V2以及突擊飛機(jī)和干擾飛機(jī)的初始間距X時(shí)，依次求解上述式（1）～式（5）中的相關(guān)變量并帶入式（7），即可得僅由變量隨隊(duì)干擾時(shí)間T所構(gòu)成的一元四次方程式（8），求解方程即可得過程的隨隊(duì)干擾時(shí)間。

當(dāng)求得隨隊(duì)干擾時(shí)間T后，即可由式（9）求得干擾飛機(jī)伴隨突擊飛機(jī)的隨隊(duì)干擾距離。

3.2 隨隊(duì)過程仿真分析

由過程精確分析可見，在忽略干擾系統(tǒng)干擾能力前提下，基地訓(xùn)練中，使用低速平臺搭載干擾系統(tǒng)模擬敵方電子戰(zhàn)飛機(jī)掩護(hù)高速戰(zhàn)機(jī)實(shí)施隨隊(duì)干擾時(shí)，影響隨隊(duì)干擾時(shí)間的主要因素包括：參訓(xùn)雷達(dá)的有效探測距離AO、編隊(duì)的飛行高度CO、雷達(dá)主瓣寬度∠θ、突擊飛機(jī)飛行速度V1、干擾飛機(jī)飛行速度V2、突擊飛機(jī)和干擾飛機(jī)的初始間距X等6個(gè)方面。

基地訓(xùn)練中，參訓(xùn)雷達(dá)的有效探測距離和主瓣寬度、突擊飛機(jī)的飛行速度等都是已知條件，編隊(duì)的飛行高度受戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法和隊(duì)內(nèi)各平臺的戰(zhàn)技性能等因素制約而不能隨意取值。在上述已知條件和制約因素下，本文考慮當(dāng)不具備與突擊飛機(jī)速度相同的飛行平臺時(shí)，如何在訓(xùn)練中使用低速平臺搭載干擾系統(tǒng)模擬對手高速電子戰(zhàn)飛機(jī)實(shí)施全程或局部隨隊(duì)干擾。在此，在隨隊(duì)干擾信號從雷達(dá)主瓣進(jìn)入的假設(shè)前提下，筆者擬通過仿真重點(diǎn)分析以下3方面問題：

①某一主瓣寬度下，低速平臺的飛行速度V2（即：掩護(hù)速度）在什么范圍內(nèi)取值時(shí)，采用“笨鳥先飛”編隊(duì)方式，可以實(shí)現(xiàn)全程隨隊(duì)干擾；②某一主瓣寬度下，不同低速平臺飛行速度V2所對應(yīng)的突擊飛機(jī)與干擾飛機(jī)的初始間距（即：初始進(jìn)入距離）X是多少時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)全程隨隊(duì)干擾；③某一主瓣寬度下，當(dāng)?shù)退倨脚_飛行速度V2低于可實(shí)現(xiàn)全程隨隊(duì)干擾時(shí)的取值范圍時(shí)，局部隨隊(duì)干擾時(shí)間（即：掩護(hù)時(shí)間）與突擊飛機(jī)和干擾飛機(jī)的初始間距X的關(guān)系。

現(xiàn)假定參訓(xùn)雷達(dá)的有效探測距離120 km、突擊飛機(jī)飛行速度V1=1 000 km/h、編隊(duì)的飛行高度CO=8 km，在0≤X≤d3、0≤t≤2AC/V1和θ2≤θ 3個(gè)約束條件下，以隨隊(duì)時(shí)間T為目標(biāo)函數(shù)，分別就θ等于2.5°、2°、1.5°、1°、0.5°對上述問題進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖4～圖7所示。

圖4 實(shí)現(xiàn)全程隨隊(duì)干擾的初始進(jìn)入距離與平臺速度關(guān)系圖（θ=0.5°）

圖5 實(shí)現(xiàn)全程隨隊(duì)干擾的初始進(jìn)入距離與平臺速度關(guān)系圖（θ=1.5°）

圖6 實(shí)現(xiàn)全程隨隊(duì)干擾的初始進(jìn)入距離與平臺速度關(guān)系圖（θ=2.5°）

圖7 實(shí)現(xiàn)局部隨隊(duì)干擾的初始進(jìn)入距離與掩護(hù)時(shí)間關(guān)系圖（V2=500 km/h）

①圖4～圖6反映某一雷達(dá)主瓣寬度下，實(shí)現(xiàn)全程隨隊(duì)干擾時(shí)，低速平臺的掩護(hù)速度取值范圍，以及不同平臺掩護(hù)速度所對應(yīng)的最佳初始進(jìn)入距離。

如圖4，當(dāng)參訓(xùn)雷達(dá)主瓣寬度θ=0.5°時(shí)，實(shí)現(xiàn)全程隨隊(duì)干擾的低速平臺掩護(hù)速度可在945.4 km/h～1 000 km/h間選取，對應(yīng)的初始進(jìn)入距離在13 km～0 km之間取值，具體掩護(hù)速度與其對應(yīng)的初始進(jìn)入距離可從圖中直接讀取。此時(shí)，全程隨隊(duì)干擾時(shí)間（即：掩護(hù)時(shí)間）為862 s，隨隊(duì)干擾距離為239.4 km。

②圖7反映當(dāng)?shù)退倨脚_的掩護(hù)速度為500 km/h時(shí)，對應(yīng)不同雷達(dá)主瓣寬度下，實(shí)現(xiàn)局部隨隊(duì)干擾的初始進(jìn)入距離與隨隊(duì)干擾時(shí)間的關(guān)系。

由圖7可見，當(dāng)初始進(jìn)入距離為10 km時(shí)，對應(yīng)主瓣寬度為2.5°、2°、1.5°、1°、0.5°的雷達(dá)，分別可以實(shí)現(xiàn)237 s、219 s、198 s、170 s、132 s的局部隨隊(duì)干擾，且對應(yīng)主瓣寬度為2.5°、2°、1.5°、1°、0.5°的雷達(dá)，該速度所能達(dá)到的最長隨隊(duì)干擾掩護(hù)時(shí)間為345 s、322 s、298 s、233 s、152 s?；赜?xùn)練中，可針對參訓(xùn)雷達(dá)主瓣寬度不同，基于上述時(shí)間間隔設(shè)計(jì)防空兵抗隨隊(duì)干擾訓(xùn)練態(tài)勢。

③此外，圖7顯示，在前文已知條件下，對主瓣寬度為1.5°、1°、0.5°的雷達(dá)，初始進(jìn)入距離可以取到初始位置一個(gè)雷達(dá)主瓣寬度所對應(yīng)的航程d3，此時(shí)對應(yīng)最大的局部隨隊(duì)干擾掩護(hù)時(shí)間為298 s、233 s、152 s，而對主瓣寬度為2.5°、2°的雷達(dá)則不可以，原因是0時(shí)刻稍后某一時(shí)刻，低速平臺與突擊飛機(jī)對雷達(dá)陣地的夾角迅速超過了雷達(dá)主瓣寬度。如對主瓣寬度為2.5°雷達(dá)，最大掩護(hù)時(shí)間345 s所對應(yīng)的初始進(jìn)入距離約為44 km，而非初始位置該主瓣寬度所對應(yīng)的航程47.53 km。

3.3 若干問題分析說明

①關(guān)于假設(shè)條件：實(shí)戰(zhàn)中，遠(yuǎn)距離支援干擾干擾信號主要從雷達(dá)天線副瓣進(jìn)入［3］，自衛(wèi)干擾干擾信號主要從雷達(dá)天線主瓣進(jìn)入，而隨隊(duì)干擾干擾信號既可從雷達(dá)天線主瓣也可從雷達(dá)天線副瓣進(jìn)入［4］?；赜?xùn)練中，從受訓(xùn)方角度看，當(dāng)攻擊方隨隊(duì)干擾干擾信號從雷達(dá)天線副瓣進(jìn)入時(shí)，可認(rèn)為是遠(yuǎn)距離支援干擾，因此，基于為受訓(xùn)對象提供隨隊(duì)干擾信號環(huán)境角度，本文限定隨隊(duì)干擾干擾信號僅從雷達(dá)天線主瓣（主波束）進(jìn)入。

②關(guān)于編隊(duì)飛行高度：受飛行安全限制，通常，不僅編隊(duì)內(nèi)不同型號飛機(jī)之間應(yīng)保持一定的垂直（水平）間距，且同型飛機(jī)之間也應(yīng)保持一定的水平（垂直）間距，但限于這些間距與編隊(duì)距離作戰(zhàn)目標(biāo)的斜距相比通常是一個(gè)較小量，本文在此忽略了不同型號飛機(jī)之間的飛行高度差和同型號飛機(jī)之間的飛行距離差。實(shí)際訓(xùn)練中，對于正向，設(shè)計(jì)編隊(duì)使低速干擾飛機(jī)位于編隊(duì)下層，高速突擊飛機(jī)位于編隊(duì)上層（可稱為“笨鳥低飛”）；對于側(cè)向，設(shè)計(jì)編隊(duì)使低速干擾飛機(jī)位于編隊(duì)內(nèi)側(cè)，高速突擊飛機(jī)位于編隊(duì)外側(cè)（可稱為“笨鳥內(nèi)飛”），則可延長隨隊(duì)干擾過程，但這種延長是微量的。例如：對于1架干擾機(jī)掩護(hù)2架突擊飛機(jī)的編隊(duì)，假設(shè)各型飛機(jī)之間的飛行高度差為0.1 km，分析表明，在其他條件不變的情況下，與文中簡化計(jì)算相比，各種情況的隨隊(duì)干擾時(shí)間增加均不超過5 s，因此，本文忽略戰(zhàn)機(jī)之間高度差和距離是有意義的。

③關(guān)于仿真精度：本文仿真結(jié)果所基于的時(shí)間精度為1 s，初始距離精度為1 km，仿真計(jì)算掩護(hù)速度時(shí)，干擾飛機(jī)飛行速度增量為1 km/h。因此，在提高仿真精度的條件下，不同雷達(dá)主瓣寬度所對應(yīng)的全程掩護(hù)干擾速度區(qū)間可以進(jìn)一步精確；某一掩護(hù)速度對應(yīng)不同雷達(dá)主瓣寬度的最佳初始進(jìn)入距離可以進(jìn)一步精確，從而得到更加精確的掩護(hù)時(shí)間。

4 結(jié)束語

在隨隊(duì)干擾信號從雷達(dá)天線主波束進(jìn)入的限定條件下，本文仿真分析了基于低速平臺的隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)隨隊(duì)干擾過程。結(jié)果表明：訓(xùn)練中基于低速平臺的隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)隨隊(duì)干擾能力主要取決于參訓(xùn)雷達(dá)的有效探測距離、編隊(duì)的飛行高度、雷達(dá)主瓣寬度、突擊飛機(jī)飛行速度、干擾飛機(jī)飛行速度、突擊飛機(jī)和干擾飛機(jī)的初始間距等6個(gè)方面；針對不同作用距離和主瓣寬度雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)全程隨隊(duì)干擾的干擾飛機(jī)飛行速度可在一定范圍內(nèi)取值，且對某一平臺速度，存在最佳的初始進(jìn)入距離以實(shí)現(xiàn)全程隨隊(duì)干擾；當(dāng)干擾飛機(jī)飛行速度低于可實(shí)現(xiàn)全程隨隊(duì)干擾的取值范圍時(shí)，存在最佳的初始進(jìn)入距離以實(shí)現(xiàn)最大局部隨隊(duì)干擾過程；防空兵、雷達(dá)兵抗隨隊(duì)干擾基地訓(xùn)練中，可通過預(yù)先設(shè)計(jì)編隊(duì)隊(duì)形，使用基于低速平臺的隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)伴飛高速戰(zhàn)機(jī)實(shí)施隨隊(duì)支援干擾，以滿足基地訓(xùn)練電磁環(huán)境構(gòu)建需求。

［1］張林，胡海，隋先輝.隨隊(duì)干擾掩護(hù)反艦導(dǎo)彈突防的機(jī)理研究［J］.飛航導(dǎo)彈，2011，40（9）：46-49.

［2］賁續(xù)進(jìn)，齊鋒，王新宇.隨隊(duì)干擾條件下編隊(duì)突防航線規(guī)劃研究［J］.電子工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，30（4）：55-58.

［3］徐海全，王國宏，關(guān)成斌.遠(yuǎn)距離支援干擾下的目標(biāo)跟蹤技術(shù)［J］.北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，37（11）：1353-1358.［4］刁華偉，黨立坤，張建科.電子戰(zhàn)飛機(jī)遠(yuǎn)距離支援干擾有效區(qū)分析與仿真［J］.艦船電子工程，2010，29（6）：99-101.

Formation Design and Process Analysis of Escort Jamming System Installed in Low-speed Platform

LI Wen-peng,YANG Wen,LIAO Ming-fei,WANG Jie-juan
（China Luoyang Electronic Equipment Test Center，Luoyang 471003，China）

According to the antiaircraft forces base training requirements，the formation manner of using Low-speed Platform to actualize Escort Jamming has been designed，the process of Escort Jamming which based on different main beam radar and different speed platform has been simulated. Under the designed formation manner，the results in this paper shows that the speed range for whole Escort Jamming exists，and if the actual speed is lower than the range，there is a best initialization distance for Low-speed Platform to actualize partial Escort Jamming.

base training，escort jamming，formation manner，main beam

TP391.9

A

1002-0640（2015）05-0175-04

2014-03-12

2014-05-20

李文鵬（1987- ），男，河南洛陽人，碩士。研究方向：電子對抗基地訓(xùn)練籌劃。