艦載充氣式角反射體裝備現(xiàn)狀與戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用研究現(xiàn)狀

張 林,胡生亮，胡 海

(1.海軍大連艦艇學(xué)院， 遼寧 大連 116018； 2.海軍工程大學(xué)， 武漢 430033)

角反射體是一種應(yīng)用很早、很廣泛的無源干擾器材，早在二戰(zhàn)時(shí)，就曾出現(xiàn)盟軍利用剛性角反射體模擬大型軍艦佯攻登陸，成功欺騙德軍主力的戰(zhàn)例。然而，由于剛性角反射體的主體材質(zhì)為金屬板，質(zhì)量重、體積大、使用不便等固有缺點(diǎn)，使其在水面艦艇上推廣運(yùn)用受到了極大制約。直到馬島海戰(zhàn)后，英國(guó)根據(jù)“謝菲爾德”號(hào)等艦艇遭反艦導(dǎo)彈重創(chuàng)的深刻教訓(xùn)，緊急研制了由艦艇攜行使用的艦載充氣式角反射體，從而開辟了電子戰(zhàn)裝備發(fā)展的新方向[1]。從此，艦載充氣式角反射體得到持續(xù)發(fā)展與改進(jìn)，成為水面艦艇對(duì)抗來襲反艦導(dǎo)彈的重要手段。

1 艦載充氣式角反射體工作原理

1.1 反射干擾原理[1]

艦載充氣式角反射體的基本干擾原理是，接收雷達(dá)照射波，產(chǎn)生散射波并被雷達(dá)信號(hào)源接收，從而形成有效干擾信號(hào)。作為一種面散射體，這種干擾器材具備雷達(dá)截面隨著頻率上升而增大且無空白頻率，雷諾數(shù)高，雷達(dá)截面與反射面幾何面積大小正相關(guān)等特性。

為了以盡量小的尺寸獲得更大的散射截面以及足夠的散射方向圖，艦載充氣式角反射體往往由多個(gè)散射單元組成，每個(gè)散射單元采用三面角反射器的形式，即兩塊相互放置成直角的反射面加上第三塊與其均正交的反射面。如圖1所示，根據(jù)各單元散射面形狀的不同，又具有三角形、正方形和圓形角反射體。由于三角面反射器會(huì)產(chǎn)生三重反射，因此，充氣式角反射體可以在相對(duì)于三面對(duì)稱軸的很寬的俯仰與方位角范圍內(nèi)提供強(qiáng)鏡面反射[2]。

每個(gè)單元的最大雷達(dá)截面σmax為：

式中：k為雷達(dá)截面形狀系數(shù)，三角形取0.445，圓形取0.718，正方形取1；x為與軸線(該軸線為與三個(gè)邊棱角度相等的中心線)垂直的平面上角反射器投影面積；λ為工作波長(zhǎng)。

每個(gè)單元的散射圖寬度2θ0.5為：

式中：k為散射圖寬度形狀系數(shù)，三角形取70，圓形取49，正方形取40；α為角反射體邊棱長(zhǎng)度。

由此可見，在工作波長(zhǎng)相同的情況下，對(duì)于具有相同邊長(zhǎng)反射單元的反射器，形成雷達(dá)截面由大到小分別為正方形、圓形和三角形，方位角覆蓋由大到小分別為三角形、圓形和正方形。

1.2 展開工作原理

為了滿足艦艇攜行進(jìn)行自衛(wèi)反導(dǎo)和戰(zhàn)場(chǎng)欺騙的用途與使用場(chǎng)景需要，艦載充氣角反射體在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和成型方式上進(jìn)行了諸多巧妙設(shè)計(jì)。

材質(zhì)方面，艦載充氣式角反射體通常由輕質(zhì)復(fù)合材料支撐框架與金屬織物反射面組成，覆蓋了電鍍金屬的織物能夠較好替代金屬反射物，具備足夠雷諾系數(shù)的同時(shí)大幅度減輕了器材重量，并將剛性體轉(zhuǎn)換為柔性體；反射單元方面，艦載充氣式角反射體通常采用三角形反射單元，且多個(gè)反射單元采取上下疊加、四周環(huán)繞等互補(bǔ)的支撐布局，形成了類蜂窩狀的多單元反射體，進(jìn)一步提高了雷達(dá)截面與方位響應(yīng)性能；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，由于采用了柔性材料，艦載充氣式角反射體平時(shí)采用折疊存儲(chǔ)，降低對(duì)艦上空間要求，采用運(yùn)載器帶離、高壓推力發(fā)射入水或自身重力拖曳離舷，并在離開艦艇后由高壓充氣裝置自動(dòng)感應(yīng)和充氣，快速展開形成角反射體。通過上述措施，使艦載充氣式角反射體具備如下特點(diǎn)[3]：

1) 艦艇攜帶、使用方便，布放后能快速形成雷達(dá)假目標(biāo)；

2) 持續(xù)作用長(zhǎng)，可達(dá)數(shù)小時(shí)；

3)了雷達(dá)反射信號(hào)全向性好，回波特性較大并與艦艇相似度高，理論上可干擾各種體制的雷達(dá)。

2 外軍艦載充氣式角反射體典型裝備

外軍艦載充氣式角反射體自英阿馬島戰(zhàn)爭(zhēng)以來，經(jīng)過30多年的發(fā)展與完善，已形成系列化產(chǎn)品。根據(jù)使用時(shí)反射體的布放方式，可以分為兩類：一類通過發(fā)射裝置發(fā)射到空中，稱之為艦載炮射型；另一類直接從艦舷釋放，稱之為艦載拋投型。

2.1 艦載炮射型充氣式角反射體

艦載炮射型充氣式角反射體干擾系統(tǒng)，主要由角反射體、運(yùn)載器、發(fā)射裝置(通常共用箔條發(fā)射裝置)、發(fā)控臺(tái)等組成。發(fā)射并飛至距載艦一定位置后，角反射體從運(yùn)載器中脫離、快速充氣成型，在空中飄浮形成雷達(dá)假目標(biāo)，并緩慢飄落到海面。這類充氣式角反射體的主要優(yōu)點(diǎn)是：能夠在空中快速精準(zhǔn)布放，構(gòu)建理想干擾態(tài)勢(shì)；具有一定的滯空時(shí)間，可與箔條等其他無源器材配合使用；落至海面后，仍對(duì)來襲導(dǎo)彈具有干擾能力。不足方面主要體現(xiàn)在：發(fā)射裝置彈倉容積有限，單個(gè)角反射體雷達(dá)截面積通常較??；共用箔條發(fā)射裝置，減少了艦艇可用的箔條干擾資源[4]。

艦載炮射型充氣式角反射體的典型裝備，主要包括以色列“維扎德(Wizard)”反雷達(dá)假目標(biāo)、德國(guó)“舷外角反射器 (OCR)” 誘餌等。

1) 以色列“維扎德(Wizard)”反雷達(dá)假目標(biāo)

“維扎德(Wizard)”又稱為“巫師”，由以色列海軍和拉法爾公司開發(fā)研制的一種寬帶反雷達(dá)假目標(biāo)，外形如圖2所示。該系統(tǒng)于2005年研制成功，雷達(dá)假目標(biāo)采用固體火箭發(fā)射，有效作用距離50～1 800 m，使用高度50～200 m，空中滯留時(shí)間30～60 s，干擾頻率范圍為寬波段，雷達(dá)截面積為1 500～4 000 m2。為確保使用的靈活性，運(yùn)載器時(shí)間引信可通過編程設(shè)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)假目標(biāo)的最佳布放。目前，除了以色列海軍外，該雷達(dá)假目標(biāo)還出口裝備了荷蘭、瑞典等多個(gè)歐洲國(guó)家。

2) 德國(guó)“舷外角反射器(OCR)”誘餌

“舷外角反射器(OCR)”誘餌由德國(guó)萊茵金屬公司與英國(guó)機(jī)載系統(tǒng)公司聯(lián)合開發(fā)，2015年年底完成研制鑒定。如圖3所示，該誘餌可通過“多彈藥軟殺傷系統(tǒng)(MASS)”發(fā)射裝置發(fā)射，是一種由102 mm火箭進(jìn)行投放的快速膨脹式金屬網(wǎng)狀角反射器，可提供逼真的類似艦船的射頻頻譜響應(yīng)，用于防御反艦導(dǎo)彈?！跋贤饨欠瓷淦?OCR)”誘餌主要通過降落傘使誘餌下降的速度減慢，實(shí)現(xiàn)超過1 min的空中飛行狀態(tài)，既可以單獨(dú)使用，也可以與箔條一起使用。目前，該誘餌主要裝備德國(guó)海軍。

2.2 艦載拋投型充氣式角反射體

艦載拋投型充氣式角反射體依靠自身重力或者高壓氣體等外力進(jìn)行布放，離舷后自動(dòng)充氣展開成型，飄浮于海面形成雷達(dá)假目標(biāo)。這類充氣式角反射體平時(shí)折疊存儲(chǔ)，加之沒有運(yùn)載器和發(fā)射裝置的小空間約束，通常體積較大，展開成型后雷達(dá)截面積較大；但由于布放距離較近，一方面需要載艦按戰(zhàn)術(shù)要求機(jī)動(dòng)才能達(dá)成干擾效果，另一方面與箔條等無源干擾器材配合也存在一定困難。

目前，艦載拋投型充氣式角反射體干擾系統(tǒng)的典型裝備，主要是英國(guó)DLF系列以及美國(guó)海軍的仿制、改進(jìn)型。DLF系列舷外充氣式角反射體干擾系統(tǒng)又被稱為“橡皮鴨”，由英國(guó)埃文宇航(Irvin Aerospace)公司(現(xiàn)為機(jī)載系統(tǒng)公司)研發(fā)，主要有操控臺(tái)、投放發(fā)射裝置和充氣式角反射體構(gòu)成。目前已發(fā)展了DLF-1、DFL-2及DLF-3三代產(chǎn)品，并處于持續(xù)改進(jìn)中，各代產(chǎn)品主要區(qū)別體現(xiàn)在充氣式角反射體結(jié)構(gòu)和拋投方式上。

1) DLF-1充氣式角反射體

DLF-1因馬島戰(zhàn)爭(zhēng)的需要緊急研制，如圖4所示，角反射體采用雙棱錐形八面體結(jié)構(gòu)。使用時(shí)，需要先在艦艇甲板上充氣成型，然后再投放至海面。由于性能不甚理想，使用不夠便捷，后續(xù)未能推廣裝備。

2) DLF-2充氣式角反射體及其衍生型

DLF-2研制于20世紀(jì)80年代中期，在DLF-1基礎(chǔ)上改進(jìn)了材料及充氣展開方式，顯著改善了誘餌的反射面積及回波質(zhì)量。美國(guó)海軍引進(jìn)后命名為AN/SLQ-49，外形如圖5所示。該角反射體在結(jié)構(gòu)上仍采用雙菱椎形八面體構(gòu)造，平時(shí)包裝在類似救生筏的水密性容器內(nèi)，置于船舷一側(cè)的斜臺(tái)發(fā)射架上；投放時(shí)，依靠自重滑離發(fā)射架，離舷入水前開始充氣，以假目標(biāo)的形式對(duì)抗反艦導(dǎo)彈；使用時(shí)，兩個(gè)一組成對(duì)使用，反射面積相當(dāng)于中型艦艇，在4級(jí)海況條件下可以保持有效時(shí)間3 h[5]。

DLF-2自20世紀(jì)80年代中期以來，除英國(guó)海軍外還相繼裝備了法國(guó)、意大利、荷蘭等其他北約國(guó)家海軍以及泰國(guó)等部分東南亞國(guó)家海軍。美軍AN/SLQ-49主要裝備在美海軍船塢登陸艦和兩棲攻擊艦上。

3) DLF-3充氣式角反射體及其衍生型

DLF-3在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了重大改進(jìn)，如圖6所示，采用60面體，共有20個(gè)角反射器構(gòu)成直徑更大的球形全向角反射體，等效雷達(dá)截面得到了有效提高。在使用上，DLF-3投放系統(tǒng)采用了類似于魚雷發(fā)射管的發(fā)射裝置，利用高壓氣體發(fā)射充氣式角反射體，距艦艇一定距離后，通過系索的拉動(dòng)，啟動(dòng)充氣式角反射體內(nèi)部的高壓氣體系統(tǒng)，在幾秒內(nèi)完成充氣，確保在入水之前完成展開成型。因充氣反應(yīng)速度快，更適合應(yīng)急反導(dǎo)作戰(zhàn)。發(fā)射裝置可以在設(shè)備控制室通過手動(dòng)啟動(dòng)，也可以嵌入作戰(zhàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)射。

DLF-3于1996年開始服役，改進(jìn)型DLF-3(b)2006年開始服役，裝備英海軍23型護(hù)衛(wèi)艦、45型驅(qū)逐艦等主戰(zhàn)艦艇，未來還將裝備26型護(hù)衛(wèi)艦。2013年，DLF-3(b)被美國(guó)引進(jìn)，機(jī)載系統(tǒng)公司為美海軍提供代號(hào)為MK59 Mod0充氣式角反射體系統(tǒng)，如圖7所示，“伯克”級(jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦“拉姆奇”號(hào)和“唐納德·庫克”號(hào)已經(jīng)率先于2013年試驗(yàn)性裝備，2014年6月開展海上測(cè)試。預(yù)期未來，MK59系列充氣式角反射體干擾系統(tǒng)很可能成為美國(guó)海軍主戰(zhàn)艦艇的標(biāo)準(zhǔn)制式裝備。

3 艦載充氣式角反射體戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用方法

根據(jù)干擾原理、對(duì)象與時(shí)機(jī)的不同，艦載充氣式角反射體的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用方法可分為迷惑式、沖淡式和質(zhì)心式與組合式。

1) 迷惑式干擾

迷惑式干擾的主要干擾對(duì)象為敵方的預(yù)警探測(cè)兵力，干擾時(shí)機(jī)為敵方發(fā)射導(dǎo)彈之前的預(yù)警探測(cè)階段。艦載充氣式角反射體具有與艦艇雷達(dá)回波相似度高、有效作用時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，可以由艦艇在海區(qū)航行過程中根據(jù)威脅情況提前投放入水，通過在海面長(zhǎng)時(shí)間漂浮持續(xù)形成多個(gè)假目標(biāo)迷惑敵方預(yù)警探測(cè)兵力，使其發(fā)出錯(cuò)誤目標(biāo)指示，使敵方導(dǎo)彈錯(cuò)誤攻擊假目標(biāo)。在實(shí)施迷惑式干擾時(shí)需要注意，由于艦載充氣式角反射體投放入水后沒有自機(jī)動(dòng)能力，運(yùn)動(dòng)特性近似為洋流運(yùn)動(dòng)，因此，干擾艦明顯的機(jī)動(dòng)航行特征不利于迷惑式干擾效果。

2) 沖淡式干擾

沖淡式干擾的主要干擾對(duì)象為來襲反艦導(dǎo)彈，干擾時(shí)機(jī)敵方導(dǎo)彈已發(fā)射而其末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)之前。艦艇發(fā)現(xiàn)敵方反艦導(dǎo)彈發(fā)射癥候時(shí)，可連續(xù)布放多組充氣式角反射體在本艦四周，使導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)搜索時(shí)檢測(cè)到多個(gè)目標(biāo)。由于充氣式角反射體雷達(dá)回波特性與艦艇相似度高，導(dǎo)彈成功識(shí)別并正確選捕艦艇的概率大大下降。在實(shí)施沖淡式干擾時(shí)需注意，艦艇應(yīng)盡可能早的投放干擾，并通過機(jī)動(dòng)使其與反射體形成一定距離[6]。

3) 質(zhì)心式干擾

沖淡式干擾的主要干擾對(duì)象為來襲反艦導(dǎo)彈，干擾時(shí)機(jī)為末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)之后。艦艇發(fā)現(xiàn)已經(jīng)被來襲反艦導(dǎo)彈跟蹤時(shí)，可迅速投放充氣式角反射體，并進(jìn)行合理機(jī)動(dòng)拉開與假目標(biāo)的距離。由于充氣式角反射體展開成型時(shí)間短，回波能量強(qiáng)，且反射體不容易遭末制導(dǎo)雷達(dá)波束切割，具備較強(qiáng)的誘偏導(dǎo)彈跟蹤質(zhì)心點(diǎn)的能力。

4) 組合式干擾

組合式干擾的主要干擾對(duì)象為來襲反艦導(dǎo)彈，干擾時(shí)機(jī)為敵方導(dǎo)彈發(fā)射之后。隨著目標(biāo)識(shí)別技術(shù)和復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)的快速發(fā)展，反艦導(dǎo)彈識(shí)別、對(duì)抗單純充氣式角反射體干擾的成功概率也在不斷提高，為此，需要采用復(fù)合干擾，形成多種干擾資源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提升干擾成功率。典型組合式干擾包括，對(duì)抗雷達(dá)制導(dǎo)體制導(dǎo)彈的充氣式角反射體與箔條組合干擾，對(duì)抗雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)體制的充氣是角反射體與煙霧、紅外組合干擾等。

4 結(jié)論

艦載充氣式角反射體能夠快速發(fā)展、廣泛裝備的主要原因，一是干擾信號(hào)雷達(dá)截面特性、方位響應(yīng)特性及逼真性較好，與艦載干擾機(jī)、箔條等常用的電子戰(zhàn)反導(dǎo)手段相比，具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)；二是作戰(zhàn)使用方便、快捷，技術(shù)與戰(zhàn)術(shù)的結(jié)合很好地適應(yīng)了當(dāng)前對(duì)抗各種制導(dǎo)體制反艦導(dǎo)彈的需要。應(yīng)注意沒有干擾不了的制導(dǎo)系統(tǒng)，也沒有對(duì)抗不了的干擾，只要深入地研究掌握艦載充氣式角反射體的技戰(zhàn)術(shù)機(jī)理與作戰(zhàn)使用方法、特點(diǎn)，就能夠找到克服這種新威脅的方法。

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