箔條在電子戰(zhàn)中的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用研究

劉艷平

(解放軍91404部隊(duì)，河北 秦皇島 066001)

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箔條在電子戰(zhàn)中的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用研究

劉艷平

(解放軍91404部隊(duì)，河北 秦皇島 066001)

介紹了箔條的特性，闡述了箔條干擾的基本原理，并根據(jù)其特點(diǎn)對(duì)箔條進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用研究，從戰(zhàn)法、戰(zhàn)術(shù)的角度分析和總結(jié)了箔條無(wú)源干擾的作戰(zhàn)使用，便于箔條在電子戰(zhàn)中的更好應(yīng)用。

箔條；偶極子；自衛(wèi)；電子戰(zhàn)

0 引 言

箔條是最早用于干擾雷達(dá)的措施之一，只要配置得當(dāng)、時(shí)機(jī)合理，它能夠有效地用于保護(hù)軍用飛機(jī)、艦船等的安全，同時(shí)可以作為一種掩護(hù)手段，協(xié)助戰(zhàn)機(jī)等完成攻擊任務(wù)。箔條是由導(dǎo)電偶極子云組成，這種偶極子云被投進(jìn)雷達(dá)的覆蓋區(qū)后，易導(dǎo)致敵搜索雷達(dá)無(wú)法正確發(fā)現(xiàn)和識(shí)別目標(biāo),并引誘敵跟蹤器的指向角偏離真實(shí)目標(biāo)。箔條偶極子的長(zhǎng)度約為敵雷達(dá)頻率的半波長(zhǎng)。箔條通常封裝在箔條彈中，箔條彈中包含能有效覆蓋寬頻帶的偶極子。為對(duì)付甚高頻(VHF)和超高頻(UHF)頻段的低頻雷達(dá)，箔條長(zhǎng)度必須為數(shù)百英尺。

箔條是一種原理簡(jiǎn)單、使用方便、費(fèi)用低廉和效果顯著的干擾材料，被廣泛應(yīng)用于電子對(duì)抗領(lǐng)域[1]。從飛機(jī)上投放箔條時(shí)，每個(gè)偶極子的阻力比其質(zhì)量大得多，所以在空氣中迅速進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)。因空氣湍流，偶極子進(jìn)一步擴(kuò)散并以每秒0.33～2 m的速率降落，因此會(huì)使偶極子在空中懸浮很久。在掩護(hù)戰(zhàn)機(jī)對(duì)敵攻擊時(shí)，箔條常由火箭發(fā)射到敵雷達(dá)方向從而使突防飛機(jī)飛過(guò)箔條云而不被探測(cè)到。

從雷達(dá)的角度看，箔條的性質(zhì)與氣象雜波非常相似，只是它的寬頻帶性能向下擴(kuò)展到VHF頻段。投放的箔條迅速減速使得它的多普勒特征與真實(shí)目標(biāo)的不同。其靜態(tài)平均多普勒頻率(0～30 m/s)由平均風(fēng)速確定，而它的頻譜離散性(薄的箔條層為1 m/s的量級(jí))由風(fēng)的湍流和切變力效應(yīng)確定，這是因?yàn)轱L(fēng)速是高度的函數(shù)。

1 箔條干擾基本原理

1.1 箔條干擾實(shí)質(zhì)

箔條干擾的實(shí)質(zhì)是：在交變電磁場(chǎng)的作用下，箔條上感應(yīng)交變電流，而根據(jù)電磁輻射理論，這個(gè)交變電流要輻射電磁波，即產(chǎn)生二次輻射，從而對(duì)雷達(dá)起無(wú)源干擾作用[2]。

箔條通常由金屬箔切成的條、鍍金屬的介質(zhì)絲/帶等制成，其中使用最多的是尺寸為半波長(zhǎng)的箔條絲，稱為半波振子，它對(duì)該波長(zhǎng)的頻率諧振，產(chǎn)生的散射電場(chǎng)最強(qiáng)[3]。

目標(biāo)的雷達(dá)截面積可以定義為目標(biāo)散射總功率P2與入射功率密度S1的比值：σ=P2/S1[4]。如果測(cè)得入射波的電磁場(chǎng)強(qiáng)度為E1，又在距離R處測(cè)得散射波的電場(chǎng)強(qiáng)度E2，則有:

(1)

(2)

P2=4πR2S2

(3)

(4)

對(duì)半波長(zhǎng)箔條，如圖1所示，入射波與箔條的夾角為θ，產(chǎn)生的感應(yīng)電流為:

(5)

式中：RΣ=73 Ω，為半波振子的輻射電阻。

該感應(yīng)電流在R處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為:

(6)

綜合上述各式，可以得到單根箔條在特定空間夾角θ時(shí)的雷達(dá)截面積為:

σθ=0.86λ2cos4θ

(7)

考慮到箔條在三維空間中均勻分布，其平均雷達(dá)截面積應(yīng)為σθ在空間立體角中的平均值:

(8)

(9)

以上計(jì)算式在箔條均勻散開(kāi)后理想情況下統(tǒng)計(jì)計(jì)算，實(shí)際箔條散開(kāi)有一個(gè)過(guò)程，當(dāng)箔條包散開(kāi)時(shí)，密度是很大的，箔條間的粘連和遮擋效應(yīng)嚴(yán)重，其雷達(dá)截面積要比理想情況小很多。

半波長(zhǎng)箔條的相對(duì)帶寬只有中心頻率的15%～20%。為了增加頻帶寬度，可以采用2種方法:一種是增大單根箔條的直徑或?qū)挾?，但是帶寬的增加量有限，而且容易帶?lái)重量、體積和下降速度過(guò)快等問(wèn)題；另一種是采用不同長(zhǎng)度的箔條混合包裝。為了便于生產(chǎn)，每包中箔條長(zhǎng)度的種類不宜太多，以5～8種為宜。

1.2 箔條模型分析

(1) 單根箔條的雷達(dá)截面積

對(duì)于單根箔條，設(shè)入射波與反射波夾角為φ，考慮箔條并非理想導(dǎo)體，則箔條的平均有效側(cè)向散射截面積為：

(10)

(2) 箔條云RCS特性

N根箔條構(gòu)成的箔條云的RCS通常為單根箔條RCS的N倍。實(shí)際上，由于鳥(niǎo)窩效應(yīng)(2根以上的箔條粘連在一起)、相鄰箔條間的耦合效應(yīng)、遮擋效應(yīng)的影響，通常箔條云的RCS小于單根箔條的N倍。其表達(dá)式為：

(11)

式中:η為有效因子；x為箔條云在雷達(dá)視線方向的厚度；ne為有效箔條云密度。

上式僅對(duì)于箔條云完全處于雷達(dá)波束范圍內(nèi)的箔條云成立，而且對(duì)稠密云團(tuán)會(huì)存在較大誤差。

(3) 照射模型

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在反艦導(dǎo)彈雷達(dá)的跟蹤范圍內(nèi)，箔條云的雷達(dá)照射截面積內(nèi)箔條數(shù)目為：

N=neπθARmin(θER,h)τc/16

(12)

式中:ne為箔條云密度；θA為雷達(dá)天線水平角波束寬度；θE為高低角波束寬度；R為雷達(dá)與箔條云的距離；τ為脈沖寬度；h為箔條墻高度。

這樣得到箔條云有效反射面積為：

(13)

2 箔條運(yùn)用

2.1 箔條運(yùn)用方式

箔條使用主要有以下幾種方式:

(1) 沖淡干擾，屬于它暴露干擾。其采用遠(yuǎn)程箔條干擾彈設(shè)備，可在發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈來(lái)襲時(shí)開(kāi)始使用，數(shù)秒內(nèi)形成自衛(wèi)式?jīng)_淡干擾。這種方法不受作戰(zhàn)時(shí)間區(qū)域限制，為常用方法。

(2) 轉(zhuǎn)移干擾，屬于它暴露干擾。其由強(qiáng)源與它暴露源干擾組合而成。遠(yuǎn)程箔條干擾彈設(shè)備與自衛(wèi)式有源干擾設(shè)備組合，能夠在發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈來(lái)襲時(shí)開(kāi)始，數(shù)秒內(nèi)形成自衛(wèi)式轉(zhuǎn)移干擾。

(3) 質(zhì)心干擾，屬于自暴露干擾。其采用近程箔條干擾彈設(shè)備，可在發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈來(lái)襲時(shí)開(kāi)始使用，數(shù)秒內(nèi)形成自衛(wèi)式質(zhì)心干擾。這種方法可迅速形成干擾源，為最常用的方法。

2.2 箔條戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用

2.2.1 躲避自衛(wèi)

箔條包在投放后快速散開(kāi)，一般艦載機(jī)作適當(dāng)機(jī)動(dòng)，以躲避雷達(dá)的探測(cè)和跟蹤。這種箔條對(duì)干擾飛機(jī)身后的雷達(dá)更為有利，雷達(dá)的跟蹤波門容易截獲和鎖定離雷達(dá)較近的箔條回波。

2.2.2 引誘干擾

海上艦船在受到敵方反艦導(dǎo)彈的跟蹤威脅時(shí)，向艦船外的一定距離上發(fā)射許多超快速散開(kāi)箔條彈，這些箔條散開(kāi)后給敵方機(jī)上雷達(dá)提供回波，這些回波信號(hào)落入目標(biāo)瞄準(zhǔn)雷達(dá)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，在雷達(dá)的處理器中產(chǎn)生假目標(biāo)。通過(guò)釋放引誘箔條引誘敵雷達(dá)跟蹤器的指向角偏離真實(shí)艦船目標(biāo)，從而使艦船順利逃脫來(lái)襲導(dǎo)彈的攻擊，達(dá)到自保的目的。

在艦船周圍發(fā)射箔條云團(tuán)，由于盛行風(fēng)或艦船前進(jìn)運(yùn)動(dòng)使之逐漸遠(yuǎn)離艦船。導(dǎo)彈上的雷達(dá)最初跟蹤艦船，箔條彈發(fā)射出去并在艦船附近散開(kāi)后，導(dǎo)彈的雷達(dá)接收該箔條信號(hào)和艦船雷達(dá)截面積反射的回波，它們進(jìn)入導(dǎo)彈雷達(dá)的跟蹤波門，導(dǎo)彈跟蹤器合成信號(hào)。只要箔條回波信號(hào)比艦船的雷達(dá)回波信號(hào)強(qiáng)，雷達(dá)將跟蹤箔條信號(hào)。隨著箔條慢慢遠(yuǎn)離艦船，雷達(dá)跟蹤波門跟隨箔條移動(dòng)，跟蹤方向就會(huì)偏離艦船，導(dǎo)彈將射向箔條云團(tuán)。雷達(dá)波門也許起初沒(méi)有被箔條俘獲，但大部分箔條回波可能仍在距離波門中，這時(shí)導(dǎo)彈朝艦船和箔條云的質(zhì)心點(diǎn)飛去，不命中任何一方。這種技術(shù)稱為引誘干擾或質(zhì)心跟蹤干擾。

圖3顯示出了導(dǎo)彈與艦船之間的3種位置關(guān)系，順次標(biāo)以時(shí)間1、時(shí)間2和時(shí)間3。也許艦上的箔條發(fā)射器是不可旋轉(zhuǎn)的，故須使艦船機(jī)動(dòng)，使之進(jìn)入合適位置后再發(fā)射箔條。艦船發(fā)射完箔條后，應(yīng)迅速駛離相關(guān)區(qū)域，躲避導(dǎo)彈跟蹤器的跟蹤。

2.2.3 掩護(hù)攻擊

我方轟炸機(jī)要對(duì)敵方高價(jià)值目標(biāo)進(jìn)行轟炸，而敵雷達(dá)導(dǎo)彈系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行了嚴(yán)密保護(hù)，我轟炸機(jī)如若貿(mào)然進(jìn)入敵防守空域，就可能遭受敵雷達(dá)導(dǎo)彈系統(tǒng)的攻擊。為避免我戰(zhàn)機(jī)不受敵防空導(dǎo)彈襲擊，減少我方最小傷亡，采用箔條走廊掩護(hù)我戰(zhàn)機(jī)對(duì)敵攻擊，躲避敵雷達(dá)對(duì)我戰(zhàn)機(jī)的有效探測(cè)。

在使用箔條作為掩護(hù)手段時(shí)，關(guān)鍵因素是高空的風(fēng)。計(jì)劃攻擊時(shí)應(yīng)考慮到使攻擊方向大致與盛行風(fēng)方向相同。幾架先導(dǎo)飛機(jī)按穿越地面防御雷達(dá)的航線飛行，并且要?jiǎng)偤迷诜烙筷?duì)的導(dǎo)彈射程之外。根據(jù)導(dǎo)彈類型的差別，這個(gè)距離可以從62.6～185.2 km不等。先導(dǎo)飛機(jī)投撒大量的干擾箔條。在箔條下落的俯仰角方向上風(fēng)速可能高達(dá)185.2 km/h，這將使箔條在不到1 h時(shí)間里就漂移到地面導(dǎo)彈系統(tǒng)的附近。如果箔條是0.025 mm直徑的敷鋁玻璃纖維，那么箔條將會(huì)降落得很慢(在靜風(fēng)中每分鐘約381 cm)，當(dāng)它接近地面雷達(dá)時(shí)仍然還處在相當(dāng)高的高空。箔條發(fā)射飛機(jī)拋撒出一條每立方海里空間中面積為100 000 m2的箔條走廊。

轟炸機(jī)逼近高價(jià)值目標(biāo)最安全的方向是通過(guò)箔條走廊。采用這種箔條戰(zhàn)術(shù)，地面雷達(dá)就不能發(fā)現(xiàn)和跟蹤轟炸機(jī)，除非雷達(dá)采用多普勒處理技術(shù)。雷達(dá)即使有動(dòng)目標(biāo)指示(MTI)工作方式，由于箔條播撒的密度很高，也不能充分降低箔條的作用。當(dāng)然，轟炸機(jī)為了執(zhí)行轟炸任務(wù)，也必須突然飛出箔條走廊，但為了安全，不久它們又應(yīng)當(dāng)返回進(jìn)入箔條走廊中。

在電子戰(zhàn)中，結(jié)合投擲式干擾機(jī)、遠(yuǎn)距離干擾機(jī)等干擾手段，箔條的掩護(hù)屏障功能能夠發(fā)揮得更為明顯。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)箔條的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用研究，探索箔條的運(yùn)用模式和拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，為箔條在未來(lái)電子戰(zhàn)中的戰(zhàn)術(shù)使用提供一定的參考。

[1] 陳靜.雷達(dá)箔條干擾原理[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2007.

[2] 侯振寧.箔條干擾技術(shù)研究[J].艦船電子對(duì)抗，2002，25(4)：7-10.

[3] 趙國(guó)慶.雷達(dá)對(duì)抗原理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2012.

[4] 張兵，袁亮.箔條干擾顯示建模與實(shí)現(xiàn).西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2012.

Research into The Tactical Application of Chaff to Electronic Warfare

LIU Yan-ping

(Unit 91404 of PLA,Qinhuangdao 066001,China)

This paper introduces the characteristics of chaff,expatiates the basic principle of chaff jamming,studies the tactical application according to the chaff characteristics,analyzes and summarizes the operational usage of passive chaff jamming from the points of fighting methods and fighting tactics,which is convenient for the application of chaff to electronic warfare.

chaff;magnetic dipole;self-defense;electronic warfare

2016-05-11

TN972.4

A

CN32-1413(2017)02-0028-04

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.02.007