舷外雷達(dá)/紅外復(fù)合干擾技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

范慶君 趙敬澤 劉玉杰 趙非玉

（中國電子科技集團(tuán)公司光電研究院 天津 300000）

1 引言

1967年的中東戰(zhàn)爭中，蘇制的“冥河”反艦導(dǎo)彈成功擊沉以色列的“艾拉特”號驅(qū)逐艦，標(biāo)志著反艦導(dǎo)彈正式用于實(shí)戰(zhàn)。作為現(xiàn)代海戰(zhàn)中消費(fèi)比很高的武器［1］，反艦導(dǎo)彈已成為水面艦艇的主要威脅來源［2］。

反艦導(dǎo)彈的末端制導(dǎo)系統(tǒng)是其作戰(zhàn)效能的決定因素之一，目前，反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)主要采取雷達(dá)制導(dǎo)、紅外制導(dǎo)和復(fù)合制導(dǎo)的方式。雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)綜合了紅外制導(dǎo)、雷達(dá)制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的戰(zhàn)場適應(yīng)能力、快速目標(biāo)精確定位能力和惡劣環(huán)境下的目標(biāo)識別、分辨能力，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，在國外新裝備的復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)引頭中，雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)占比30%以上［3］。針對雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)的威脅，各國軍方都在致力于發(fā)展相應(yīng)的先進(jìn)對抗手段，其中，誘餌技術(shù)是一種簡單有效、低成本的對抗方法，發(fā)展可對抗雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)的先進(jìn)復(fù)合式誘餌是目前研究比較熱門的一種對抗手段。

2 雷達(dá)/紅外復(fù)合干擾技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)

自20世紀(jì)70年代中期，美國開始研制紫外/紅外復(fù)合導(dǎo)引頭以來，到目前世界上已經(jīng)出現(xiàn)十余種復(fù)合制導(dǎo)體制的數(shù)十種精確制導(dǎo)武器［4］。雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)是目前復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)中常用的一種制導(dǎo)技術(shù)，由雷達(dá)和紅外兩種導(dǎo)引頭共同參與制導(dǎo)，完成導(dǎo)彈對目標(biāo)的搜索、捕獲和跟蹤等任務(wù)。雷達(dá)導(dǎo)引頭主要解決導(dǎo)彈的制導(dǎo)距離，紅外導(dǎo)引頭解決導(dǎo)彈的制導(dǎo)精度，二者結(jié)合可有效提高制導(dǎo)效果。

復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)引頭在制導(dǎo)過程中時(shí)通過模式轉(zhuǎn)換來適應(yīng)被攻擊目標(biāo)的參數(shù)變化和電子對抗環(huán)境的改變的。模式轉(zhuǎn)換是為了保證在制導(dǎo)過程中有一個(gè)模式能正常實(shí)施對目標(biāo)的跟蹤與搜索，若某一模式被干擾或出現(xiàn)故障或不適應(yīng)探測環(huán)境，就立即轉(zhuǎn)換成另一種模式工作，模式轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)好的雙模邏輯轉(zhuǎn)換電路，其功能主要是：在紅外導(dǎo)引頭無足夠信號強(qiáng)度時(shí)，使用相位干涉僅使導(dǎo)彈接近目標(biāo)，當(dāng)紅外導(dǎo)引頭輸出信號足夠強(qiáng)時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換到紅外導(dǎo)引頭的制導(dǎo)狀態(tài)，確保制導(dǎo)精度，另外還要控制雷達(dá)導(dǎo)引頭對紅外導(dǎo)引頭的角度隨動(dòng)時(shí)間，只有當(dāng)紅外導(dǎo)引頭輸出信雜比低于問值時(shí)，紅外導(dǎo)引頭才受雷達(dá)導(dǎo)引頭的隨動(dòng)。雷達(dá)/紅外復(fù)合導(dǎo)引頭中參與復(fù)合的雷達(dá)是相位干涉儀，它的主要作用是測量目標(biāo)的角位置，領(lǐng)紅外導(dǎo)引頭隨動(dòng)，使紅外導(dǎo)引頭的光軸對準(zhǔn)目標(biāo)［5］。部分典型雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈型號及制導(dǎo)方式見表1。

表1 典型反艦導(dǎo)彈型號及制導(dǎo)方式

1）“雄風(fēng)-2”反艦導(dǎo)彈

“雄風(fēng)-2”式由中山科學(xué)研究院20世紀(jì)80年代研制，如圖1所示，于1988年裝備，該彈采用“飛魚”導(dǎo)彈核心元件生產(chǎn)，末端采用X波段雷達(dá)和影像式紅外線尋標(biāo)器制導(dǎo)。據(jù)稱，該彈還可在最后的攻擊階段做出“S”型機(jī)動(dòng)規(guī)避動(dòng)作［6］。

圖1 臺灣“雄風(fēng)-2”反艦導(dǎo)彈

2）RBS15 MK3反艦導(dǎo)彈

RBS15 MK3是瑞典薩伯公司于1996年開始研制的的新型反艦導(dǎo)彈，如圖2所示，該導(dǎo)彈具有較高的效費(fèi)比，采用調(diào)頻連續(xù)波信號數(shù)字編碼技術(shù)，使雷達(dá)導(dǎo)引頭的距離分辨力提高到可在目標(biāo)群中識別特定目標(biāo)特性的水平。它采用合成孔徑雷達(dá)技術(shù)，進(jìn)一步提高了角分辨率。另外，它還裝備了雙向目標(biāo)信息修正數(shù)據(jù)鏈、用以提高中制導(dǎo)精度的GPS接收機(jī)和地形基準(zhǔn)導(dǎo)航系統(tǒng)、貫穿戰(zhàn)斗部、雷達(dá)/紅外成像雙模導(dǎo)引頭及電子支援對抗/裝置。

圖2 瑞典RBS15 Mk3反艦導(dǎo)彈

3）遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈LRASM

美國國防高級研究計(jì)劃局于2009年授權(quán)洛克希德·馬丁公司實(shí)施遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈（LRASM）計(jì)劃［7］，它通過先進(jìn)的彈上傳感器和處理系統(tǒng)減少武器對精確的情報(bào)、監(jiān)視和偵察資源、數(shù)據(jù)鏈以及GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴，導(dǎo)彈只需依靠粗略的初始目標(biāo)提示就能精確攔截運(yùn)動(dòng)的艦船目標(biāo)，甚至在極端不利環(huán)境中也能出色完成任務(wù)，其末端制導(dǎo)方式由單一紅外成像制導(dǎo)改進(jìn)為紅外/主動(dòng)雷達(dá)復(fù)合制導(dǎo)。

圖3 LRASM方案效果圖

2.2 雷達(dá)/紅外復(fù)合干擾的現(xiàn)狀

目前，國外對抗多模制導(dǎo)武器的艦載無源防護(hù)系統(tǒng)多采用能同時(shí)投放箔條、紅外誘餌和假目標(biāo)的組合式綜合對抗系統(tǒng)，較先進(jìn)的無源干擾系統(tǒng)有美國的快速和超快速離艦散開系統(tǒng)（RBOC和SRBOC）；法國的“達(dá)蓋”（Dagaie）、“薩蓋”（Sagaie）、“馬蓋”（Magaie）；英國的“烏鴉座”（Corvus）、“盾牌”（Shield）、“防柵”（Barricade）、“超級防柵”（Super Barricade）；美、英、丹麥共同研制的“蚊”（SEAGNAT）；俄羅斯的PK-2、PK-10、PK-16系統(tǒng)等。幾種典型的組合式對抗裝備情況如下：

1）“達(dá)蓋”系列無源干擾系統(tǒng)

“達(dá)蓋”系統(tǒng)［8］是由EADS公司防御電子分部研制，現(xiàn)已裝備了法國海軍，印度尼西亞，意大利、韓國、泰國、土耳其、科威特、臺灣“康定”級護(hù)衛(wèi)艦等，主要用于保護(hù)中小艦艇。

系統(tǒng)性能：

（1）發(fā)射系統(tǒng)：10只箱式回轉(zhuǎn)式發(fā)射器，儲運(yùn)、發(fā)射一體化。

（2）控制系統(tǒng)：顯示裝彈情況，計(jì)算最佳干擾時(shí)間，選擇最佳干擾資源。

誘餌彈資源

（1）33枚箔條彈，34枚紅外彈。A、B型大型艦艇用箔條彈，D型小型艦艇箔條彈，C型近程紅外彈。

（2）箔條散開尺寸：80m×150m，距海面20m～50m。

（3）C型紅外10枚瞬時(shí)激活，24枚帶傘延時(shí)，1s激活。

2）“防柵”系列無源干擾系統(tǒng)

“防柵”系列無源干擾系統(tǒng)是由英國瓦洛普工業(yè)公司研制，現(xiàn)已裝備了英國、美國、意大利、南非、澳大利亞、印度、馬來西亞、阿爾及利亞、安曼、肯尼亞等國海軍，主要裝備快速攻擊艇、掃雷艇、隱身護(hù)衛(wèi)艦等。用于對抗雷達(dá)、紅外系統(tǒng)。

系統(tǒng)性能：

（1）發(fā)射系統(tǒng)：18管分6管束（超級防柵12管4管束，口徑102mm），下三層固定，上三層方位可調(diào)。

（2）控制系統(tǒng)：控制發(fā)射、提示規(guī)避。超級防柵可計(jì)算最佳規(guī)避、最佳干擾方式。

誘餌彈資源：

（1）中程：中程箔條/紅外干擾彈，射程800m～1000m（箔條），100m～1500m（紅外）。

（2）近程：射程60m～100m，三枚齊射。

（3）超級防柵干擾資源有“超級柵欄”，“超級圍欄”兩種。前者近程紅外/箔條彈，后者為中遠(yuǎn)程箔條/紅外。

3）“西萊納”多模軟殺傷系統(tǒng)

由法國Etienne Lacroix公司研制的“西萊納”多模軟殺傷系統(tǒng)［9］主要用于保護(hù)中、小型艦艇，用于從小型到中型艦船的防護(hù)?？捎糜趯估走_(dá)導(dǎo)引頭、紅外導(dǎo)引頭、雷達(dá)紅外復(fù)合導(dǎo)引頭、激光導(dǎo)引頭。現(xiàn)已裝備德國5艘K130護(hù)衛(wèi)艦、挪威6艘“盾牌”級導(dǎo)彈攻擊艦、瑞典5艘“納斯比”級快速攻擊艇和2艘“哥德堡”級導(dǎo)彈艇、芬蘭“哈米那”快速攻擊艇和布雷艇。阿聯(lián)酋6艘多用途彈道護(hù)衛(wèi)艦。

系統(tǒng)性能：

（1）系統(tǒng)一次裝載可對付6～12枚威脅，可計(jì)算施放位置，根據(jù)威脅的不同可使現(xiàn)有資源達(dá)到最佳的利用。

（2）發(fā)射器：發(fā)射器易于集成到任意的艦船，具有低特征信號，在電磁兼容性方面做了特別處理，以滿足安全性需求。

（3）控制器：完全集成與CMS（Combat Management System）、ESM（Electronic Support Measures）在面臨ESM威脅時(shí)可自動(dòng)做出反應(yīng)。

干擾彈資源：

（1）SEALEM 08-01：structural RF decoy運(yùn)用先進(jìn)的雷達(dá)反射器，具有大的雷達(dá)散射截面積，有效的極化、與艦船相似的波譜可有效模擬艦船的雷達(dá)反射。雷達(dá)誘餌施放效果見圖4。

圖4 雷達(dá)誘餌施放干擾效果示意圖

（2）SEALIR 08-01 spectral infrared decoy采用與被保護(hù)艦船不同結(jié)果部位紅外輻射光譜匹配的誘餌為艦船提供有效的保護(hù)。誘餌材料使用的低溫燃燒材料，具有形狀、和時(shí)間穩(wěn)定性，可用于干擾雙色導(dǎo)引頭。紅外誘餌施放效果示意圖見圖5。

圖5 紅外誘餌施放干擾效果示意圖

2.3 目前組合式干擾方式存在的缺陷

采用組合式干擾對抗多模復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)引頭的綜合系統(tǒng)，存在以下不足：

1）材料性能

組合式干擾的載荷材料多為傳統(tǒng)的箔條絲/點(diǎn)源藥柱等，僅具備單一的雷達(dá)或紅外特性。

2）干擾效能

采用組合式干擾，紅外彈、箔條彈等分別裝填，彈種多、體積重量大，在裝備干擾資源一定的情況下，相當(dāng)減少于艦船的干擾資源，降低了干擾效能。

3）作戰(zhàn)使用

采用組合式干擾，箔條彈和紅外彈分別發(fā)射，由于沒有動(dòng)力措施，導(dǎo)致誘餌彈發(fā)射后由于空氣阻力迅速與目標(biāo)分離，很快消失在導(dǎo)引頭視場中；同時(shí)，由于速度差異和風(fēng)速影響，使得箔條與紅外誘餌迅速分離，不能達(dá)到有效干擾。

3 發(fā)展趨勢

針對雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)的技術(shù)特點(diǎn)和組合式無源干擾方式的不足，為有效提高水面艦艇在面對雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈時(shí)的生存能力，需要開展新型雷達(dá)/紅外復(fù)合干擾技術(shù)研究，開發(fā)新型復(fù)合干擾材料，具體有以下幾種趨勢：

1）單波段干擾材料混合

該方法是將紅外波段與雷達(dá)波段對應(yīng)的干擾材料按照一定的比例進(jìn)行混合，由其中的紅外干擾材料對抗紅外制導(dǎo)，雷達(dá)干擾材料對抗雷達(dá)制導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)的有效干擾。

本方法干擾原理簡單，材料易于獲取，但存在著各組分材料之間相容性不一致、使用時(shí)組分之間交叉影響的問題。有人曾利用此法研制了以赤磷、銅粉和箔條的混合物作為載荷的誘餌彈［10］，發(fā)射后產(chǎn)生的氣懸體可以對 3μm～5μm、8μm～14μm 和3mm、8mm波段產(chǎn)生干擾效果，是一種較好的寬波段干擾材料。

2）紅外/雷達(dá)干擾一體化材料

在一體化復(fù)合干擾材料的研究中，主要是利用石墨層間化合物來達(dá)到多波段復(fù)合干擾的效果，典型的是膨脹石墨。膨脹石墨的突出優(yōu)點(diǎn)是其密度很小，膨脹體積一般可以達(dá)到100ml/g～300ml/g，其漂浮性能較以前的一些干擾材料有了顯著改善。膨脹石墨對毫米波的衰減主要表現(xiàn)為吸收；它對紅外波段的衰減主要緣于其內(nèi)部大最類似黑體腔的孔隙的吸收作用，以及C軸方向上許多厚度很小的薄片的散射作用［11］?？膳蛎浭赏ㄟ^化學(xué)氧化法和電化學(xué)氧化法制備，制備的可膨脹石墨在無源干擾研究中通常爆炸分散法或燃燒發(fā)煙法進(jìn)行擴(kuò)散，但爆炸分散法中由于膨脹石墨所占比例限制，需要的裝藥量比較大；而燃燒發(fā)煙法成煙速度相對緩慢，難以實(shí)現(xiàn)大面域干擾。

3）導(dǎo)電型可燃燒的金屬纖維基復(fù)合體

本方法是通過在可燃纖維基上涂鍍一層對雷達(dá)有干擾作用的金屬層而形成的。美國曾經(jīng)開展研究過對抗雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)導(dǎo)彈的合金骨架金屬材料，金屬骨架經(jīng)過特殊處理，得到較大比表面積，暴露在空氣中能夠氧化自燃形成紅外輻射信號，且本身的金屬骨架結(jié)構(gòu)也具有一定的雷達(dá)散射特性。德國發(fā)明過能產(chǎn)生高強(qiáng)度紅外輻射的可燃箔條，在空中爆炸后形成緩慢下落的燃燒微粒紅外輻射云，其輻射強(qiáng)度大于目標(biāo)強(qiáng)度，燃燒持續(xù)大約1min。投放大量此種箔條形成“熱云”，既可誘騙紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈也可構(gòu)成射頻雷達(dá)的假目標(biāo)或陷阱［12］。

4 結(jié)語

目前，各國海軍依然主要采用組合式干擾方式來對抗雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)的反艦導(dǎo)彈，對抗效果差強(qiáng)人意。面對復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)的飛速發(fā)展，復(fù)合干擾技術(shù)發(fā)展緩慢，干擾材料相對傳統(tǒng)，缺乏新型的復(fù)合干擾材料。對此，亟需開展新型復(fù)合型雷達(dá)/紅外復(fù)合材料的研究及應(yīng)用，提出以下幾點(diǎn)建議：

1）加強(qiáng)新型復(fù)合材料的研發(fā)，豐富復(fù)合干擾手段；

2）開展新型復(fù)合對抗材料施放技術(shù)的研究及應(yīng)用，改善材料的分散性能，提高復(fù)合干擾效果；

3）開展仿真對抗效果的研究，加強(qiáng)新技術(shù)及新機(jī)理探究，增加復(fù)合干擾手段。