一種新型面源紅外誘餌對抗紅外成像制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈方法

朱宇光，張興有，呂　雋

(中國人民解放軍92941部隊92分隊，遼寧 葫蘆島　125001)

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一種新型面源紅外誘餌對抗紅外成像制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈方法

朱宇光，張興有，呂雋

(中國人民解放軍92941部隊92分隊，遼寧 葫蘆島125001)

摘要：針對面源紅外誘餌在近距離對抗反艦導(dǎo)彈存在的對抗失敗問題，提出了一種用于近距作戰(zhàn)的面源紅外誘餌使用方法；建立了面源紅外誘餌與反艦導(dǎo)彈對抗模型，提出了對抗成功判定準(zhǔn)則，并進(jìn)行了仿真試驗研究，研究結(jié)果表明該方法能夠使艦艇有效脫離導(dǎo)彈跟蹤，對艦艇作戰(zhàn)對抗具有重要參考價值。

關(guān)鍵詞：面源紅外誘餌；紅外制導(dǎo)；對抗模型；使用方法

Citation format:ZHU Yu-guang, ZHANG Xing-you, LYU Jun.A New Using Method of Surface Infrared Decoy Against Infrared Ship Missiles[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(3):39-41.

新型紅外制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈廣泛采用紅外凝視成像制導(dǎo)體制，具有制導(dǎo)精度高、隱蔽性好、抗干擾能力強(qiáng)和能夠選擇攻擊目標(biāo)部位等優(yōu)點[1-3]。紅外制導(dǎo)成像反艦導(dǎo)彈已經(jīng)成為艦艇的重要威脅之一，如何進(jìn)行防御也成為了各國研究的重要方向。面源紅外誘餌彈是一種對抗紅外成像制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈的有效手段，具有價格低廉、布設(shè)方面和干擾效果較好等特點，各軍事強(qiáng)國均發(fā)展了自己的面源紅外誘餌彈，例如英國的“防珊(RAM+PART)”系統(tǒng)和“盾牌”反導(dǎo)系統(tǒng)、法國“達(dá)蓋”系統(tǒng)、德國BUCK公司研制生產(chǎn)的130mmDM19 “巨人”(Giant)紅外干擾彈等[4-5]。

國內(nèi)外對紅外誘餌彈的使用開展了廣泛研究，文獻(xiàn)[6-9] 對面源紅外誘餌彈進(jìn)行建模分析。本文在前人的基礎(chǔ)上，針對彈目距離較近時，提出一種面源紅外誘餌使用方法，并進(jìn)行了仿真分析，為艦艇對抗紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈作戰(zhàn)提供參考。

1面源紅外誘餌彈的工作原理

面源紅外誘餌彈是造成假目標(biāo)欺騙式有源干擾器材，當(dāng)面源紅外誘餌彈被拋射點燃后形成大面積的紅外誘餌干擾云，其紅外光譜特征與被保護(hù)目標(biāo)相似，形成與保護(hù)目標(biāo)相似的空間熱紅外圖像，其紅外輻射強(qiáng)度大于被保護(hù)目標(biāo)，并與被保護(hù)目標(biāo)同時處于導(dǎo)彈視場內(nèi)，同時對被保護(hù)目標(biāo)的紅外輻射形成遮蔽作用，破壞紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈對目標(biāo)的跟蹤，艦艇根據(jù)機(jī)動規(guī)則，逐步擺脫導(dǎo)彈的跟蹤。

圖1所示的為德國BUCK公司生產(chǎn)的DM19紅外誘餌彈，美國命名為MK245 mod，它按順序和設(shè)定的時間間隔，將紅外誘餌彈發(fā)射到指定距離上，每枚誘餌彈由熱煙混合物(8～14 μm)、灼熱微粒(3～5 μm)和氣態(tài)輻射(4.1～4.5 μm) 3部分組成,能夠干擾工作在不同波段的紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈，得到了廣泛應(yīng)用。

圖1　DM19面源紅外干擾誘餌彈

2面源紅外誘餌彈與紅外制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈對抗模型

2.1面源紅外誘餌彈模型

艦艇在發(fā)現(xiàn)紅外制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈后，及時調(diào)整航向，根據(jù)紅外誘餌干擾彈的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，適時進(jìn)行釋放，以達(dá)到理想的干擾效果。面源紅外誘餌彈的指標(biāo)主要包括光譜特性、輻射強(qiáng)度、起燃時間、作用時間、輻射面積等。對面源式紅外誘餌彈的建模主要考慮其運(yùn)動模型和紅外輻射強(qiáng)度模型[9]。

1) 運(yùn)動模型。面源紅外誘餌彈被發(fā)射到距離艦艇一定位置后，開始起燃燃燒，其運(yùn)動主要受到風(fēng)力、重力和氣動力的影響，根據(jù)誘餌彈實際使用情況，為了簡化模型構(gòu)建，假設(shè)在垂直方向上誘餌彈勻速下降，水平方向上受風(fēng)力影響進(jìn)行運(yùn)動，因此誘餌彈運(yùn)動模型為：

(1)

式(1)中：x0,y0,z0為誘餌彈發(fā)射后的初始位置，vf為風(fēng)速，θw為風(fēng)向，vz0為誘餌下降速度，選擇正北方向為坐標(biāo)系y軸，正東方向為x軸。

2) 紅外輻射強(qiáng)度模型。面源紅外誘餌彈發(fā)射后，其經(jīng)歷起然、燃燒和息燒的過程，紅外輻射強(qiáng)度也是實時發(fā)生變化，其模型曲線見圖2所示。

2.2導(dǎo)彈的運(yùn)動模型

艦艇使用面源紅外誘餌彈對抗反艦導(dǎo)彈的態(tài)勢如圖3所示，導(dǎo)彈的運(yùn)動軌跡由導(dǎo)引頭的跟蹤點位置確定。在導(dǎo)引頭的跟蹤視場內(nèi)，同時存在誘餌彈形成的干擾輻射和目標(biāo)輻射，其首先用波門將目標(biāo)罩住，并隨著目標(biāo)距離的變化而自適應(yīng)距心跟蹤。

圖2　紅外誘餌彈輻射強(qiáng)度變化

圖3　導(dǎo)彈、艦艇和誘餌相對位置

當(dāng)紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈視場內(nèi)出現(xiàn)由多個面源誘餌彈和目標(biāo)組成的輻射源時，其跟蹤點為

(2)

式(3)中，Ij、xj、yj分別為艦艇的輻射強(qiáng)度和坐標(biāo)位置，Ikj、xkx、yky分別波門內(nèi)第k個燃燒的誘餌彈輻射強(qiáng)度和中心點瞬時坐標(biāo)。

在得到跟蹤點位置后，可得出導(dǎo)彈的運(yùn)動軌跡為

(3)

其中，vd為導(dǎo)彈平均速度，ΔT為方針步長，Hd為彈目連線與x軸的夾角。

2.3一種新型面源紅外誘餌對抗反艦導(dǎo)彈方法

文獻(xiàn)[9]提出的面源紅外誘餌使用方法為：將誘餌發(fā)射至艦船左后方，利用誘餌與艦船的距心效應(yīng)誘騙導(dǎo)彈，這種方法適用于遠(yuǎn)距離(彈目距離大于5 km時)，對于近距離，這種方法將誘餌直接發(fā)射至反艦導(dǎo)彈的視場邊緣，甚至視場之外，起不到干擾效果。針對這種情況，為了提高紅外誘餌的干擾效果，提出將干擾彈直接布設(shè)在彈目視線上，利用誘餌的遮蔽效應(yīng)及距心效應(yīng)對反艦導(dǎo)彈進(jìn)行干擾，提高艦艇的生存概率，如圖3所示。

2.4面源紅外誘餌對抗成功判定準(zhǔn)則

艦艇使用面源誘餌彈對抗反艦導(dǎo)彈時，當(dāng)艦艇通過機(jī)動擺脫導(dǎo)彈跟蹤，在導(dǎo)彈視線之外，或者導(dǎo)彈與誘餌遭遇，導(dǎo)彈跟蹤點位置距離艦艇邊界距離滿足安全要求，判定紅外誘餌對抗反艦導(dǎo)彈成功。即當(dāng)滿足：

判定面源紅外誘餌對抗成功，其中qm為彈目連線與導(dǎo)彈跟蹤方向的夾角，θh為導(dǎo)引頭跟蹤半視場角，pg為導(dǎo)彈與誘餌遭遇時的坐標(biāo)，pj為艦艇中心坐標(biāo)，Lj為艦艇長度，ds為安全距離。

3面源紅外誘餌對抗反艦導(dǎo)彈仿真分析

假設(shè)艦艇長度為150 m，航向為45°，航速為30 kn，煙囪位于距離艦艇中心后部20 m,最大紅外輻射強(qiáng)度為2 000 W/Sr；導(dǎo)彈來襲方向為135°，速度為3 00 m/s，導(dǎo)引頭穩(wěn)定跟蹤距離為8 km，視場角為4°；風(fēng)速為5 m/s，風(fēng)向為210°；紅外誘餌彈在左舷布置，布設(shè)距離為500 m，誘餌彈輻射強(qiáng)度為3 000 W/Sr，并假設(shè)一組面源紅外誘餌形成的干擾團(tuán)長度與艦艇長度相當(dāng)[10]。

利用建立的數(shù)學(xué)模型和試驗態(tài)勢設(shè)置，對面源紅外誘餌導(dǎo)彈對抗反艦導(dǎo)彈的過程進(jìn)行仿真分析。

圖4為導(dǎo)彈、誘餌、艦船和跟蹤點變化曲線，從圖中可以看出，導(dǎo)彈在艦艇釋放誘餌前穩(wěn)定跟蹤艦艇，在艦艇釋放誘餌干擾后，艦艇紅外被紅外誘餌遮蔽，在艦艇煙囪位置駛出紅外誘餌之后，導(dǎo)彈跟蹤點位置發(fā)生變化，導(dǎo)彈開始跟蹤面源誘餌與艦艇形成的距心，經(jīng)過3.7 s后，艦艇駛離導(dǎo)彈視線，成功實現(xiàn)逃離。

圖4　導(dǎo)彈與面源紅外誘餌對抗結(jié)果

為了研究艦艇在不同運(yùn)動速度下導(dǎo)彈的跟蹤時間，分別選取導(dǎo)彈的運(yùn)動速度為10 kn,15 kn,20 kn,25 kn,30 kn進(jìn)行仿真，結(jié)果見表1。

表1　艦艇被跟蹤時間

可以看出當(dāng)采用在彈目視線之間布設(shè)面源紅外誘餌彈時，艦艇被跟蹤的時間與速度關(guān)系不是很大，這也側(cè)面說明了該種方法的優(yōu)越性，但隨著艦艇速度的降低，艦艇駛出紅外誘餌的時間也明顯加長，因此為了確保安全，應(yīng)該使艦艇保持最大速度，以便及早脫離導(dǎo)彈跟蹤。

4結(jié)論

通過對面源紅外誘餌對抗反艦導(dǎo)彈的過程進(jìn)行建模分析，提出了一種近距離對抗面源紅外誘餌使用方法，經(jīng)過仿真分析研究，得到面源紅外誘餌、反艦導(dǎo)彈、艦艇和跟蹤點的變化規(guī)律，艦艇運(yùn)動速度對被跟蹤時間無影響，但對脫離時間有重大影響，艦艇應(yīng)保持最大速度脫離導(dǎo)彈跟蹤。

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(責(zé)任編輯周江川)

A New Using Method of Surface Infrared Decoy Against Infrared Ship Missiles

ZHU Yu-guang, ZHANG Xing-you, LYU Jun

(92 Unit of the No. 92941stTroop of PLA, Huludao 125001, China)

Abstract:Aims at solving the countering failure problem when distance between surface infrared decoy and anti-ship missile is near, a using method of infrared decoy was introduced. Countering model about the missile and decoy was constructed and the success principle was given. Simulation test research was done and research results show that ship can escape the track of anti-ship missile with using the method. The research could make great value in combat.

Key words:surface infrared decoy; infrared guide; countering model; using method

文章編號：1006-0707(2016)03-0039-03

中圖分類號：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi:10.11809/scbgxb2016.03.010

作者簡介：朱宇光(1984—)，男，工程師，主要從事戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈試驗研究。

收稿日期：2015-08-23；修回日期：2015-09-09

本文引用格式：朱宇光，張興有，呂雋.一種新型面源紅外誘餌對抗紅外成像制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈方法[J].兵器裝備工程學(xué)報，2016(3):39-41.

【裝備理論與裝備技術(shù)】