對預(yù)警機(jī)的干擾方法設(shè)計及分析

苑建偉李文鵬孫新

（1.中國洛陽電子裝備試驗(yàn)中心洛陽471003）（2.中國人民解放軍150醫(yī)院洛陽471031）

對預(yù)警機(jī)的干擾方法設(shè)計及分析

苑建偉1李文鵬1孫新2

（1.中國洛陽電子裝備試驗(yàn)中心洛陽471003）（2.中國人民解放軍150醫(yī)院洛陽471031）

基于機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的超低副瓣特性，設(shè)計并分析了對預(yù)警機(jī)干擾的多部干擾機(jī)協(xié)同部署方式及干擾效能。針對以預(yù)警機(jī)為打擊目標(biāo)的情況，設(shè)計并解析分析了多部干擾機(jī)掩護(hù)飛機(jī)突防的具體方法。

機(jī)載預(yù)警雷達(dá)；干擾機(jī)；部署方式

Class NumberTN974

1 引言

從預(yù)警機(jī)、干擾裝備、突防飛機(jī)所組成的攻防體系角度看，當(dāng)預(yù)警機(jī)沿固定航線巡航、突防飛機(jī)沿預(yù)定航線突防時，任意時刻干擾裝備干擾效能的發(fā)揮程度取決于其能否有效壓制預(yù)警機(jī)探測突防飛機(jī)，取決于進(jìn)入機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的干擾信號功率與目標(biāo)回波信號功率之比是否大于壓制系數(shù)［1～4，6］。其中，干擾信號功率取決于干擾裝備的干擾功率、干擾裝備與預(yù)警機(jī)的距離、干擾裝備的數(shù)量，以及干擾裝備、突防飛機(jī)、預(yù)警機(jī)三者位置關(guān)系等因素，回波信號功率取決于機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的發(fā)射功率、突防飛機(jī)的突防高度、突防飛機(jī)距離預(yù)警機(jī)的距離等因素。本文擬針對預(yù)警機(jī)的防區(qū)外跑道形巡邏方式，先分析干擾機(jī)的部署策略和干擾效果，后結(jié)合突防目標(biāo)分析突防飛機(jī)的突防方法和干擾機(jī)的優(yōu)化配置方式。

2 干擾機(jī)部署方式設(shè)計

PD雷達(dá)（脈沖多普勒雷達(dá)）的接收機(jī)多采用超低副瓣天線、旁瓣對消、旁瓣匿影等空域?yàn)V波技術(shù)來降低副瓣干擾，使得噪聲很難進(jìn)入雷達(dá)接收系統(tǒng)；在數(shù)據(jù)處理時對回波信號進(jìn)行相干積累，使得噪聲干擾效率很低［5，7～9］。針對現(xiàn)代預(yù)警雷達(dá)的極低旁瓣特性和抗干擾能力，為使突防飛機(jī)突防航線上的任何時刻均有一部干擾機(jī)能對準(zhǔn)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的主瓣，在此，考慮沿與預(yù)警機(jī)巡邏航線平行的我方陣地一側(cè)前沿區(qū)域呈線狀部署多部干擾機(jī)，以下稱為“一線多機(jī)”部署，如圖1所示。圖1中，Dj為干擾機(jī)部署位置距預(yù)警機(jī)航線的距離，Δθ為機(jī)載預(yù)警雷達(dá)主波束寬度。

多部干擾機(jī)“一線多機(jī)”部署的關(guān)鍵在于確定干擾機(jī)到預(yù)警機(jī)巡邏線距離Dj、各干擾機(jī)的部署間距ΔL及干擾機(jī)的部署數(shù)量N。

1）干擾機(jī)到預(yù)警機(jī)巡邏線距離Dj的確定方法

當(dāng)預(yù)警機(jī)飛行高度遠(yuǎn)小于突防飛機(jī)與預(yù)警機(jī)、干擾機(jī)與預(yù)警機(jī)之間的距離時，干擾壓制區(qū)分析可忽略預(yù)警機(jī)、突防飛機(jī)的飛行高度［2～3，10～12］。因此，本文在水平面內(nèi)考慮干擾機(jī)、突防飛機(jī)和預(yù)警機(jī)間的位置關(guān)系。

干擾機(jī)到預(yù)警機(jī)巡邏線距離Dj受戰(zhàn)術(shù)要求（Dj，max）、通視要求（D0）、預(yù)警雷達(dá)垂直波束寬度（D1）、地理環(huán)境（D2）等因素制約。

假設(shè)：戰(zhàn)術(shù)要求將敵機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的探測距離由A壓縮到R1（km）。

則由干擾方程：

可得：

此外，干擾機(jī)應(yīng)在預(yù)警雷達(dá)的直視距離D0之內(nèi)，即：

式中hj為干擾機(jī)天線高出地平線高度（m）。H為預(yù)警機(jī)飛行高度（m）。

另外，設(shè)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)垂直波瓣寬度為Δθβ，當(dāng)雷達(dá)波束水平照射時，雷達(dá)波搭地距離D1等于：

綜上，干擾機(jī)到預(yù)警機(jī)巡邏線的水平距離Dj應(yīng)滿足：

2）干擾機(jī)部署間距ΔL的確定方法

為了保證在構(gòu)成威脅的位置和方向上，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)主瓣里至少有一部干擾機(jī)，則干擾機(jī)間距ΔL（km）應(yīng)滿足：

式中，Δθa為機(jī)載預(yù)警雷達(dá)水平波瓣寬度；Dj為干擾機(jī)到預(yù)警機(jī)巡邏線距離，km。

3）干擾機(jī)部署數(shù)量的確定方法

當(dāng)需要保護(hù)的正面寬度為Lkm時，所需干擾機(jī)數(shù)量為

實(shí)際部署時，干擾機(jī)距離預(yù)警機(jī)的位置也應(yīng)考慮干擾機(jī)自身的安全問題，即干擾機(jī)距離預(yù)警機(jī)的位置不能太近。假設(shè)根據(jù)戰(zhàn)術(shù)要求干擾機(jī)距離預(yù)警機(jī)的最近距離為D2，則所選擇的干擾機(jī)部署位置距預(yù)警機(jī)的最近距離D1在滿足式（5）的同時，還應(yīng)滿足下式：

若不存在滿足式（8）的D1存在，則應(yīng)考慮“多對一”干擾，即在任意位置，設(shè)計使預(yù)警機(jī)的主波束內(nèi)同時存在兩部或多部干擾機(jī)。假設(shè)為N部，基于功率疊加原理，則使用N部干擾機(jī)時D1的計算式（2）應(yīng)改為

在此基礎(chǔ)上再結(jié)合式（3）～（7），確定干擾機(jī)的實(shí)際部署位置和數(shù)量。

3 一線多機(jī)部署干擾效果分析

預(yù)警機(jī)以跑道形航線飛行時，無干擾時其探測區(qū)域?yàn)橐慌艿佬渭捌鋬?nèi)部。

受到干擾后，當(dāng)干擾距離為Dj時，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的實(shí)際作用距離R2為

考慮機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的超低副瓣特性，假設(shè)所有的副瓣干擾均無效，則干擾機(jī)“一線多機(jī)”部署方式下，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的探測區(qū)域如圖2所示。

該區(qū)域的解析表達(dá)式［10～12］為

例如，已知某預(yù)警機(jī)以130km巡邏邊長飛行時，其“強(qiáng)效區(qū)”寬度約550km。假設(shè)單部干擾機(jī)主瓣干擾時可有效壓制其機(jī)載預(yù)警雷達(dá)并滿足戰(zhàn)術(shù)需求（即實(shí)際部署時Dj對應(yīng)的R1小于等于R2），且已知該機(jī)載預(yù)警雷達(dá)水平波瓣寬度為5.5°，則為掩護(hù)正面550km寬度范圍內(nèi)的所有突防目標(biāo)，所需干擾機(jī)數(shù)量為24部，各干擾機(jī)的部署間距為24km。

4 以預(yù)警機(jī)為打擊目標(biāo)的突防方法設(shè)計

分析可知，掩護(hù)一定正面寬度時，多部干擾機(jī)“一線多機(jī)”部署可有效壓制預(yù)警機(jī)的探測效能，但所需的干擾機(jī)數(shù)量卻較多。為優(yōu)化干擾機(jī)的部署數(shù)量、節(jié)省干擾資源，可根據(jù)突防目標(biāo)設(shè)計相應(yīng)的突防方法。以預(yù)警機(jī)為打擊目標(biāo)時的戰(zhàn)機(jī)突防航線及干擾部署設(shè)計如圖4所示。突防飛機(jī)沿斜線飛行，在預(yù)警機(jī)進(jìn)入其機(jī)載武器射程范圍（打擊半徑）R時，對其進(jìn)行攻擊。干擾機(jī)采用“一線多機(jī)”部署方式，以保證一旦預(yù)警機(jī)主瓣對準(zhǔn)突防飛機(jī)，在其主波束內(nèi)即有一部干擾站可對其實(shí)施干擾。

如圖3，t1時刻，假設(shè)預(yù)警機(jī)沿固定航線以速度v1由A向B飛行，突擊飛機(jī)沿斜線以速度v2由C向D超低空突防。

此刻，為掩護(hù)突防飛機(jī)突防，使用預(yù)警雷達(dá)主瓣照射到突防飛機(jī)時進(jìn)入雷達(dá)波束主瓣范圍的2號干擾站對其進(jìn)行干擾。下一時段，當(dāng)突防飛機(jī)、2號干擾機(jī)與預(yù)警機(jī)之間的夾角大于（1 2）Δθ時，使用3號干擾機(jī)對其實(shí)施干擾，依次類推，直至突擊飛機(jī)到達(dá)打擊位置D點(diǎn)。t2時刻，預(yù)警機(jī)到達(dá)B位置，突防飛機(jī)到達(dá)C位置，B、C之間距離小于等于機(jī)載武器打擊半徑R時，突防飛機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈攻擊預(yù)警機(jī)。

圖3中，Δθ為雷達(dá)主瓣寬度，t1、t2時刻干擾站、預(yù)警機(jī)、突防飛機(jī)之間的夾角θ1和θ2均不大于（1 2）Δθ。AB為預(yù)警機(jī)航線。CD為突防飛機(jī)航線。橘黃色虛線表示t1時刻當(dāng)敵預(yù)警機(jī)位于A點(diǎn)時，考慮預(yù)警機(jī)飛行速度、我突防飛機(jī)位置及飛行速度、我方機(jī)載武器射程時，突防飛機(jī)的初始進(jìn)入位置線。

5 突防過程解析分析

成功實(shí)施上述戰(zhàn)術(shù)的核心在于確定突防戰(zhàn)機(jī)的突防時機(jī)（t1）和突防航線（θ），以及掩護(hù)突防所需的干擾機(jī)數(shù)量（N），本節(jié)對所設(shè)計的方法進(jìn)行解析分析。

1）最佳突防時機(jī)和突防航線確定方法

如圖4所示，假設(shè)預(yù)警機(jī)飛行速度為V1，突防飛機(jī)速度為V2，初始0時刻，預(yù)警機(jī)由航跡的左側(cè)端點(diǎn)飛向右側(cè)端點(diǎn)，則預(yù)警機(jī)的實(shí)時位置可用如下方程描述：

假設(shè)t1時刻突防飛機(jī)開始突防，航線與X軸的夾角為θ，則突防飛機(jī)航跡可用如下方程描述：

則任意t時刻突防飛機(jī)距預(yù)警機(jī)的距離為

某一時刻t，若突防飛機(jī)與預(yù)警機(jī)的距離小于等于突防飛機(jī)的打擊半徑，即d≤R，則突防飛機(jī)對預(yù)警機(jī)實(shí)施攻擊。

當(dāng)已知突防飛機(jī)的初始位置（x20，y20）、突防飛機(jī)與預(yù)警機(jī)航線的初始距離（y10）、突防飛機(jī)的速度（v1）、預(yù)警機(jī)的速度（v2）時，改變突防方向（θ），通過仿真分析可確定某一突防方向所對應(yīng)的突防時機(jī)（t1）。

2）掩護(hù)最佳突防航線所需干擾機(jī)數(shù)量的確定方法

對比各方向的各突防時機(jī)t1，可確定滿足約束條件的最小突防時間t，記為tmin。則t1至tmin過程中預(yù)警機(jī)的實(shí)際巡邏長度為

式中，S為預(yù)警機(jī)巡邏邊長。

假設(shè)單部干擾機(jī)主瓣干擾機(jī)載預(yù)警雷達(dá)可滿足戰(zhàn)術(shù)壓制要求。則為了有效掩護(hù)突防飛機(jī)突防，按照“一線多機(jī)”部署方式，多部干擾機(jī)掩護(hù)一定正面寬度時各干擾機(jī)間的部署間距ΔL（km）應(yīng)滿足：

式中Δθa為預(yù)警雷達(dá)的主瓣寬度，y10為干擾機(jī)距離預(yù)警機(jī)航線的垂直距離。

此時，由預(yù)警機(jī)的實(shí)際巡邏長度S1，可得掩護(hù)突防飛機(jī)突防所需的干擾機(jī)數(shù)量約為

如圖5所示。

6 結(jié)語

本文主要完成以下兩方面研究：一是針對機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的超低副瓣特性，設(shè)計了掩護(hù)一定正面寬度時多部干擾機(jī)的協(xié)同部署方式；二是針對以預(yù)警機(jī)為打擊目標(biāo)的突防作戰(zhàn)，設(shè)計并解析分析了多部干擾機(jī)掩護(hù)突防飛機(jī)突防的具體戰(zhàn)法。本文側(cè)重從理論層面對地對空干擾對預(yù)警機(jī)作戰(zhàn)問題進(jìn)行分析，為下一步開展預(yù)警機(jī)戰(zhàn)法研究提供重要參考。

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Design and Analysis of AWACS Interference Method

YUAN Jianwei1LI Wenpeng1SUN Xin2
（1.China Luoyang Electronic Equipment Test Center，Luoyang471003）（2.The 150th Hospital of the PLA，Luoyang471031）

Taking into account of the ultra-low side beam characteristic of airborne warning radar，the multi-jamming cooper?ation disposition strategy is designed and the interference efficiency is analyzed.Focus on the task of striking AWACS，a useful method is developed to shield the assault fighters by multi-jamming.

airborne warning radar，jamming，disposition strategy

TN974

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.08.036

2017年2月9日，

2017年3月27日

苑建偉，男，碩士，助理工程師，研究方向：雷達(dá)及雷達(dá)對抗。李文鵬，男，碩士，工程師，研究方向：雷達(dá)及雷達(dá)對抗。孫新，女，碩士，工程師，研究方向：計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。