航空隨隊支援干擾掩護區(qū)仿真建模研究

羅金亮，王雷，王平平，賴國平

（1.電子工程學院，合肥230037；2.空軍指揮學院，北京100091；3.解放軍75150部隊，湖南衡陽421000）

航空隨隊支援干擾掩護區(qū)仿真建模研究

羅金亮1，王雷1，王平平2，賴國平3

（1.電子工程學院，合肥230037；2.空軍指揮學院，北京100091；3.解放軍75150部隊，湖南衡陽421000）

干擾暴露區(qū)及干擾扇面等傳統(tǒng)評估指標對靜態(tài)干擾部署可以進行有效評估分析，對機動干擾掩護難以進行準確描述分析。為有效評估電子對抗航空兵隨隊支援干擾能力，以及準確進行航空兵突防編隊配置及干擾力量需求分析，引入了干擾掩護區(qū)的概念，并建立相關模型進行仿真計算，得出3條電子對抗隨隊支援航空兵突防的運用啟示。

航空兵，隨隊支援干擾，干擾掩護區(qū)，仿真建模

0　引言

隨著航空兵遠程作戰(zhàn)能力不斷提升，致使航空突擊編隊的作戰(zhàn)半徑將大大超過遠距離支援干擾的有效范圍，為滿足對壓制敵防空體系的需求，通常在航空兵遠程作戰(zhàn)編隊中編有電子對抗航空兵以實施隨隊支援干擾。作戰(zhàn)實踐中，指揮員在制定航空兵遠程作戰(zhàn)計劃時對電子對抗航空兵的運用往往難以把握，因為現(xiàn)有的雷達壓制式干擾量化分析方法通常采用以敵雷達為中心，計算敵雷達有效干擾扇面或者有效探測區(qū)域（干擾暴露區(qū)），這兩種方法分別適用于航空兵突擊時選擇突擊方向及判斷某一被保衛(wèi)目標是否受到敵雷達探測威脅，而無法直接體現(xiàn)出電子對抗航空兵的威力范圍。為使電子對抗力量有效融入合成，則必須轉變思維，通過借鑒火炮殺傷半徑或有效殺傷區(qū)的概念，在量化分析航空電子對抗兵隨隊支援干擾能力時引入干擾掩護區(qū)的概念，即以電子干擾飛機為中心計算其有效掩護范圍。計算航空隨隊支援干擾掩護區(qū)可直觀得出干擾機的威力范圍，并為航空兵突防編隊配置及干擾力量需求分析提供依據(jù)。

1　模型構建

航空隨隊支援干擾掩護區(qū)，是以電子干擾飛機為中心，計算某一時刻干擾機有效掩護的空間區(qū)域（即敵雷達無法探測的空間區(qū)域）。航空隨隊支援干擾通常用于應對遠程支援能力無法有效發(fā)揮或突發(fā)的防空火力威脅，其主要以干擾敵地面防空制導雷達為主，由于地面防空制導雷達受防空導彈射程的制約，其通常在防空導彈有效射程前10 km左右開機。因此，航空隨隊支援干擾掩護區(qū)的計算通常以電子干擾飛機距防空導彈有效射程前10 km時的有效掩護范圍為準。

1.1干擾掩護區(qū)域模型

通常，進行航空兵突防建模分析時，地面雷達與突防編隊之間的空間幾何關系如圖1所示。

圖1　航空兵突防編隊與地面防空雷達位置關系示意圖

根據(jù)航空隨隊支援干擾掩護區(qū)的定義，需對圖1進行坐標系轉換，建立以電子干擾飛機為中心的空間位置關系圖，如圖2所示。

圖2　轉換坐標系后，航空兵突防編隊與地面防空雷達位置關系示意圖

根據(jù)圖2所示的空間位置關系，以電子干擾飛機J（0，0，0）為坐標原點，建立數(shù)學模型如下所示:

式中:PjGj為干擾機等效干擾功率；PtGt為雷達等效輻射功率；σ為目標有效反射截面積；Rm為突防飛機與地面防空雷達之間的距離；Rj為干擾機與地面防空雷達之間的距離；Lj為干擾信號空間傳播損耗；γj為干擾極化損耗；Kf為雷達帶寬與干擾頻譜寬度之比；Lt為雷達發(fā)射信號空間傳播損耗；Lr為目標回波信號空間傳播損耗；Gt（θ，φ）為雷達在干擾機方向天線增益；Gt為雷達主瓣天線增益；Kjt為對雷達實施有效干擾的最小壓制系數(shù)；AM'為雷達與目標在xz軸平面的投影之間的距離；JM'為干擾機與目標在xz軸平面的投影之間的距離；φ為干擾機與雷達主瓣軸向形成的俯仰夾角；θ為干擾機與雷達主瓣軸向形成的方位夾角。

1.2地面防空制導雷達天線模型

由于雷達干擾效果評估過程中，雷達天線的方向性增益對準確評估的影響較大，然而真實的雷達天線增益方向圖只能通過實測獲得，為實現(xiàn)對雷達干擾效果的有效評估，通常采用建立替代模型的方法進行雷達天線方向性增益進行估算。

由于防空制導雷達通常采用的針狀波束對敵目標實施準確跟蹤，在方位平面或俯仰平面上，其天線波束的主瓣方向圖一般為高斯型，而主瓣以外的方向圖為辛格函數(shù)形式，其方向圖函數(shù)為:

式中:θ0.5為雷達在方位平面或俯仰平面上的半功率波瓣寬度。

取θ0.5=1.3°，根據(jù)式（2）對雷達天線方向圖進行仿真，得到地面防空雷達天線方向圖如圖3所示。

圖3　雷達在方位平面或俯仰平面上的天線方向圖

通過對上述模型進行對稱旋轉，可得雷達天線在立體空間的方位圖函數(shù):

取雷達天線主瓣增益Gt=37 dB，θ0.5=φ0.5=1.3°，根據(jù)式（3）對雷達天線方向圖進行仿真，得到地面防空雷達天線方向圖如圖4所示。

圖4　雷達對稱旋轉模型天線增益方向圖

2　仿真分析

以電子干擾飛機掩護航空兵編隊突防“愛國者”導彈為例，設電子干擾飛機飛行高度Hj=10 km，干擾機等效功率PjGj=30 dBw，干擾極化損耗γj=0.5；防空制導雷達發(fā)射峰值功率Pt=20 kw，天線主瓣增益Gt=30 dB，天線方位波束寬度θ0.5=1.3°，俯仰波束寬度φ0.5=2°，最小壓制系數(shù)Kjt=9；目標雷達反射截面積σ=1，干擾總損耗K∑=0.001，導彈作戰(zhàn)距離Rtmax=100 km。

以突防編隊突防高度與電子干擾飛機飛行高度相等，Hm=Hj=10 km，進行干擾掩護區(qū)仿真計算，結果如圖5所示。

圖5　Hm=Hj=10 km，干擾掩護區(qū)仿真圖

從圖5中可以看出，由于雷達天線副瓣增益呈辛格函數(shù)，致使干擾掩護區(qū)呈現(xiàn)出一條以干擾飛機為中心的x型干擾帶，且干擾帶邊沿距離干擾飛機呈現(xiàn)前短后長的特性，這與雷達探測為雙程傳播而干擾為單程傳播有關，通過仿真結論可以得出，在電子干擾飛機近距掩護航空編隊突防時，突防編隊最好采取橫隊形式且與橫向連線的夾角不宜超過10°。

在實際突防作戰(zhàn)實施過程中，突防編隊并非完全設計在同一高度實施突防，通常采取“高低搭配”形式，設定電子干擾飛機飛行高度Hj保持在10 km，對突防飛機在不同高度實施突防時的干擾掩護區(qū)進行仿真計算，仿真結果如圖6所示。

圖6　電子干擾飛機高度固定，突防飛機在不同高度時干擾掩護區(qū)仿真圖

從仿真結果可以看出，當電子干擾飛機高度固定，突防飛機無論飛高或者飛低，干擾掩護區(qū)范圍均會縮小，與干擾機的高度差不宜超過1 km，且突防高度高于電子干擾飛機時應靠后配置，低于則反。

上面所闡述的均假設電子干擾飛機飛行高度均保持在10 km高空，然而隨著電子干擾飛機的機動性能不斷提升，其也可隨突防飛機一起實施高空或低空突防，下面針對整個突防編隊分別在不同高度實施突防時的干擾掩護區(qū)實施仿真計算，仿真結果如下頁圖7所示。

從仿真結果可以看出，隨著突防編隊的高度逐步增高，而干擾掩護區(qū)范圍并未顯著提升，但在現(xiàn)實中，當突防高度高于敵防空火力的有效射高時，即使突防編隊被敵方雷達所跟蹤，敵防空火力也無法對其實施打擊，因此，高空突防在另一種形式上也可以有效提高突防概率；當隨著突防編隊的高度逐步降低，干擾掩護區(qū)范圍明顯逐步擴大，且當其飛行高度在1 km及以下時，干擾掩護效果極其顯著，這也與雷達低空探測能力弱，實施低空突防有利于提高突防概率的實際吻合，也從側面驗證了仿真評估模型的合理性。

圖7　突防編隊在不同高度實施突防時，干擾掩護區(qū)仿真圖

3　結論

通過建立航空隨隊支援干擾掩護區(qū)仿真模型及地面防空制導雷達天線模型，進行仿真計算，經(jīng)分析得電子對抗隨隊支援航空兵突防的運用啟示如下:

①突防編隊以低空突防為優(yōu)；

②中、高空突防時應盡量采用橫隊形式；

③實施“高低搭配”突防時高度差不宜超過2 km，且采取“低前高后”原則配置。

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Study on Simulation and Modeling of Aviation Accompanying Jamming Cover Area

LUO Jin-liang1，WANG Lei1，WANG Ping-ping2，LAI Guo-ping3
（1.Electronic Engineering Institute，Hefei 230037，China；2.Air Force Command and Control College，Beijing100091，China；3.Unit 75150 of PLA，Hengyang 421000，China）

The traditional evaluation indexes such as Jamming exposure area and jamming sector which can effectively evaluate statics deploy jamming and difficult evaluate motorized deploy jamming. For effective evaluate the accompanying jamming capability of electronic countermeasure aviation，accurate allocating penetration formation of aviation and analyzing demand of jamming power，this paper introduces the concept of jamming cover area，modeling and simulating，draw three inspiration of electronic countermeasure forces accompanying aviation penetration.

aviation，accompanyingjamming，jammingcoverarea，simulationmodels

E844

A

1002-0640（2016）06-0173-04

2015-05-15

2015-06-07

羅金亮（1985-）男，江西吉安人，博士。研究方向：電子對抗戰(zhàn)術。