炮位偵察校射雷達(dá)遮蔽角設(shè)置及影響因素分析

李可心 康業(yè)通 于林勇

(陸軍炮兵防空兵學(xué)院士官學(xué)校 沈陽(yáng) 110867)

0 引言

炮位偵察校射雷達(dá)在陣地選擇過程中，需重點(diǎn)考慮遮蔽角因素對(duì)雷達(dá)作戰(zhàn)效能發(fā)揮產(chǎn)生的影響。如果遮蔽角設(shè)置不當(dāng)，將會(huì)限制雷達(dá)能力的發(fā)揮，嚴(yán)重時(shí)候?qū)?huì)造成雷達(dá)無法探測(cè)目標(biāo)。研究有關(guān)遮蔽角的問題，對(duì)炮兵雷達(dá)使用具有重要的意義。

1 遮蔽角設(shè)置影響因素分析

炮位偵察校射雷達(dá)主要用于偵察敵方發(fā)射中的火炮陣地位置，其通過探測(cè)飛行中彈丸的運(yùn)動(dòng)軌跡，外推出火炮陣地坐標(biāo)。由于雷達(dá)是向敵方地域低空輻射電磁波，沿地面會(huì)有功率很強(qiáng)的副瓣，為防敵方地面電子偵察，選擇陣地時(shí)，其前方距離雷達(dá)陣地應(yīng)有必要的遮蔽物，以遮蔽雷達(dá)副瓣。從遮蔽物頂?shù)嚼走_(dá)天線下沿連線與水平面的夾角，稱之為遮蔽角，如圖1所示。

設(shè)置炮位偵察校射雷達(dá)遮蔽角，應(yīng)從兩個(gè)方面進(jìn)行分析：一是敵方的電子偵察及電子干擾設(shè)備影響；二是敵方射彈方向和火炮陣地位置[1]。

高遮蔽角對(duì)于抗敵方電子偵察和電子干擾有很好的效果。通常，電子偵察和電子干擾設(shè)備要求對(duì)雷達(dá)天線通視，因此敵方干擾設(shè)備要想對(duì)我方雷達(dá)造成威脅，就必須設(shè)置在遮蔽角的上方，從而需要電子干擾設(shè)備必須放置在很高的地方，也就限制了敵方電子干擾設(shè)備可以有效配置位置的數(shù)量。另外，炮位偵察校射雷達(dá)是通過捕捉射彈確定敵方火炮陣地位置，不需要與火炮陣地通視，因此遮蔽角遮蔽掉了雷達(dá)到武器陣地瞄準(zhǔn)線，減小了敵方火炮陣地附近電子干擾設(shè)備的作用效果。

如果考慮到精確測(cè)量敵方火炮陣地位置，通常要求降低雷達(dá)遮蔽角。雖然不需要對(duì)敵方火炮陣地位置通視，但雷達(dá)必須在敵方射彈到達(dá)彈道最高點(diǎn)前有足夠的上升弧段跟蹤射彈。如果遮蔽頂過高，火炮發(fā)射的彈丸彈道將低于雷達(dá)波束而不能被探測(cè)到，即使被探測(cè)到，由于跟蹤距離短，定位誤差將加大甚至無法進(jìn)行定位?？紤]到有效抗干擾要求，在保持對(duì)射彈足夠捕捉能力同時(shí)，較低的遮蔽角(取決于射彈的仰角和速度)能夠在雷達(dá)與武器在同一高度下確保雷達(dá)性能發(fā)揮。最大允許遮蔽角隨著火炮陣地位置距離增加、高度減小和武器初速減小而減小。

綜合考慮反偵察抗干擾效果和對(duì)敵方火炮陣地的發(fā)現(xiàn)效果兩個(gè)因素，雷達(dá)的遮蔽角設(shè)置既不能過大，也不能過小。炮位偵察校射雷達(dá)偵察作業(yè)時(shí)，可以首先給雷達(dá)設(shè)置一個(gè)平遮蔽角[2]。所謂平遮蔽角是單一遮蔽角或雷達(dá)在沒有遮蔽角輸入到計(jì)算機(jī)中時(shí)的缺省值。平遮蔽角的范圍通常在10mil到30mil之間。在保證獲得較大反射面的情況下，雷達(dá)應(yīng)配置在遮蔽物后面植物茂盛的陣地上。要求遮蔽物在己方地域內(nèi)，遮蔽頂距離雷達(dá)不超過1km，具體可根據(jù)偵察目標(biāo)的遠(yuǎn)近和目標(biāo)類型來決定。在條件允許的情況下，可以使用雙遮蔽頂，第一個(gè)遮蔽物距離雷達(dá)前方約250m到300m，第二個(gè)遮蔽頂在雷達(dá)前方約1000m的位置。第二個(gè)遮蔽物進(jìn)一步衍射了雷達(dá)副瓣波束，使敵方更加難以準(zhǔn)確確定雷達(dá)位置。

2 垂直掃描范圍與跟蹤范圍關(guān)系分析

在進(jìn)行偵察作業(yè)時(shí)，炮位偵察校射雷達(dá)一般在彈丸離開炮膛一段時(shí)間后才能捕捉到飛行中的彈丸。在發(fā)現(xiàn)飛行中的彈丸后，雷達(dá)并不能夠立即推算出發(fā)射炮彈的火炮陣地位置，它必須跟蹤一段彈丸飛行的軌跡或者跟蹤一定時(shí)間，雷達(dá)信息處理系統(tǒng)才能夠根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡外推出火炮陣地坐標(biāo)。這就需要炮位偵察校射雷達(dá)在俯仰上具有一定的掃描范圍。將雷達(dá)波束在俯仰方向上的最大探測(cè)范圍，定義為垂直掃描范圍，它表征的是具體型號(hào)雷達(dá)的最大垂直掃描能力。如美軍AN/TPQ-36雷達(dá)最大垂直掃描范圍約為80mil，AN/TPQ-37雷達(dá)最大垂直掃描范圍大約是104mil。

在實(shí)際作業(yè)過程中，雷達(dá)的垂直掃描范圍并不一定能夠得到充分的利用。從雷達(dá)位置上看，遮蔽頂?shù)母叨群完嚨厍懊娴匦屋喞诶走_(dá)搜索扇形區(qū)內(nèi)是變化的。在考慮實(shí)際地形輪廓和前方遮蔽物影響的條件下，通常難以設(shè)置一固定遮蔽角，遮蔽角會(huì)隨地形條件產(chǎn)生一定的變化，這種變化也就導(dǎo)致了雷達(dá)在不同方位上垂直掃描范圍會(huì)有一定的變化，不可能一直處于最大掃描范圍之內(nèi)。將彈丸通過雷達(dá)探測(cè)并可跟蹤的區(qū)域俯仰變化稱之為跟蹤范圍。它與垂直掃描范圍的關(guān)系如圖2所示。

圖2中所示的三維區(qū)域是目標(biāo)能被探測(cè)并跟蹤的區(qū)域。從圖中可以看出，跟蹤范圍是垂直掃描范圍與遮蔽頂之差的密位數(shù)。由于地形輪廓或雷達(dá)前面遮蔽物的影響使垂直掃描量受損失，跟蹤范圍在不同方位上會(huì)發(fā)生變化。

為了能夠保證雷達(dá)捕捉到彈丸并且能夠推算出火炮陣地的位置，必須保證在炮位飛行軌跡的升弧段上有足夠的范圍供雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)，也就是必須有足夠的跟蹤范圍。將雷達(dá)能夠外推出火炮陣地需要的跟蹤范圍的最小值，稱為最小跟蹤范圍。只有當(dāng)實(shí)際的跟蹤范圍大于最小跟蹤范圍時(shí)，才能夠滿足雷達(dá)外推火炮陣地位置的基本條件，雷達(dá)才有可能外推出火炮陣地位置坐標(biāo)[3]。美軍AN/TPQ-36和AN/TPQ-37雷達(dá)的最小跟蹤范圍為50mil，也就是說雷達(dá)跟蹤一發(fā)彈足以計(jì)算出結(jié)果需要至少50mil跟蹤范圍。

當(dāng)實(shí)際跟蹤范圍小于最小跟蹤范圍時(shí)，雷達(dá)站必須通過人工調(diào)整遮蔽角、使搜索扇形變窄或?qū)⒗走_(dá)移到具有足夠跟蹤范圍的新陣地進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整。

3 遮蔽變化量及其影響

由于雷達(dá)陣地前方的地形輪廓通常是發(fā)生變化的，導(dǎo)致在不同方位上由于地物遮擋造成的遮蔽角會(huì)發(fā)生一定的變化[4]。將雷達(dá)掃描扇形區(qū)域內(nèi)遮蔽角的最高值稱為最大遮蔽角，將雷達(dá)掃描扇形區(qū)域內(nèi)遮蔽角的最低值稱為最小遮蔽角，最大遮蔽角與最小遮蔽角的差值稱為遮蔽變化量[5]，如圖3所示。遮蔽變化量將會(huì)對(duì)雷達(dá)的跟蹤范圍產(chǎn)生較大影響。

從圖3中可以看出，在整個(gè)搜索扇形區(qū)域內(nèi)，雷達(dá)在最大遮蔽角處的跟蹤范圍最小，且此跟蹤范圍等于垂直掃描范圍與遮蔽變化量之差。為保證雷達(dá)在整個(gè)扇形搜索區(qū)域內(nèi)的都可以有足夠的跟蹤距離且可外推出火炮陣地位置，要求雷達(dá)在最大遮蔽角處的跟蹤范圍大于雷達(dá)所需要的最小跟蹤范圍[6]。由于雷達(dá)的垂直掃描范圍和最小跟蹤范圍是固定的，所以可以確定出雷達(dá)搜索目標(biāo)時(shí)允許的最大遮蔽變化量：

最大遮蔽變化量=垂直掃描范圍-最小跟蹤范圍

在雷達(dá)站進(jìn)行陣地選擇和進(jìn)行遮蔽角設(shè)置的時(shí)候，必須考慮遮蔽變化量對(duì)跟蹤范圍造成的影響。任何遮蔽變化量超出了最大值的情況將使雷達(dá)沒有足夠的跟蹤范圍來確定火炮陣地的位置。在這種情況下必須采取一些措施來獲得足夠的跟蹤范圍完成雷達(dá)任務(wù)。可以采取的措施有以下幾種：不采取任何措施；提升最小遮蔽角；縮窄搜索扇形區(qū)域和變化雷達(dá)陣地。

首先來看第一種情況，不采取任何措施。如果不采取任何措施，雷達(dá)將只能捕捉到搜索扇形區(qū)域內(nèi)跟蹤范圍大于最小跟蹤范圍內(nèi)的目標(biāo)，而對(duì)于跟蹤范圍小于最小跟蹤范圍內(nèi)的目標(biāo)，雷達(dá)將無法外推出火炮陣地坐標(biāo)，從而會(huì)產(chǎn)生盲區(qū)。如圖4所示。

從圖4中可以看出，如果遮蔽變化量超過最大允許遮蔽變化量而又不采取任何措施，在雷達(dá)搜索扇形區(qū)域內(nèi)將會(huì)產(chǎn)生一定范圍的盲區(qū)，盲區(qū)范圍為跟蹤范圍小于最小跟蹤范圍的區(qū)域。如果在這一區(qū)域內(nèi)有敵方火炮陣地，即使彈丸被雷達(dá)搜索屏發(fā)現(xiàn)，由于沒有足夠的跟蹤時(shí)間，也不能推算出敵方火炮陣地位置坐標(biāo)。

第二個(gè)可采取的措施是提高最小遮蔽角。當(dāng)最小遮蔽角提高，遮蔽變化量縮小，彈丸實(shí)際跟蹤范圍大于最小跟蹤范圍，將消除由于高遮蔽引起的盲區(qū)。但是，采取這種措施，將在低遮蔽角下面產(chǎn)生一個(gè)小的盲區(qū)，如圖5所示。

從圖5中可以看出，提高最小遮蔽角值，保證對(duì)彈丸的實(shí)際跟蹤范圍大于雷達(dá)的最小跟蹤范圍，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高遮蔽區(qū)域的探測(cè)。但是可以看到，隨著最小遮蔽角的提高，在最小遮蔽角以下會(huì)形成一個(gè)盲區(qū)[7-8]。盲區(qū)的存在可能會(huì)被接受，也可能不會(huì)被接收，特別是敵方發(fā)射低伸彈道火炮時(shí)，可能會(huì)造成從最小遮蔽角到射彈最大彈道高之差不滿足最小跟蹤范圍的情況，從而無法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。在實(shí)際作戰(zhàn)過程中，提高最小遮蔽角是一個(gè)可采取的有效措施，通過調(diào)整遮蔽變化量以獲得合適的跟蹤范圍。

另一個(gè)可以采取的措施是縮窄搜索扇形區(qū)域?？s窄搜索扇形區(qū)域后，將減小遮蔽變化量，并可以消除搜索區(qū)內(nèi)的盲區(qū)。但此時(shí)仍然會(huì)留下一個(gè)雷達(dá)無法探測(cè)到的區(qū)域，這在某些時(shí)候是戰(zhàn)術(shù)情況所不允許的，如圖6所示。如果要采取這種措施，雷達(dá)站必須在上級(jí)指揮機(jī)關(guān)的允許下進(jìn)行，如果沒有上級(jí)指揮機(jī)關(guān)的批準(zhǔn)，有可能造成偵察空白地帶，帶來嚴(yán)重后果。

如果以上措施都不能夠滿足探測(cè)的實(shí)際需求，雷達(dá)站必須重新選擇陣地，使敵彈道盡可能多的暴露在我雷達(dá)之下。在重新選擇陣地之后，雷達(dá)在新的陣地上要再次依據(jù)地形條件計(jì)算遮蔽角、遮蔽變化量和跟蹤范圍，保證能夠在搜索區(qū)域內(nèi)完成有效探測(cè)任務(wù)[9]。

4 結(jié)束語(yǔ)

合理設(shè)置遮蔽角對(duì)炮位偵察校射雷達(dá)發(fā)揮偵察效能具有十分重要的作用。在部署炮位偵察校射雷達(dá)時(shí)，要充分考慮遮蔽角要素，合理分析地形條件、電子對(duì)抗、敵方可能的射彈方向和火炮陣地位置等各方面因素，充分了解炮位偵察校射雷達(dá)的垂直掃描范圍和跟蹤范圍，準(zhǔn)確計(jì)算遮蔽角變化量及其可能造成的影響，從而科學(xué)確定炮位偵察校射雷達(dá)的遮蔽角，保證炮位偵察校射雷達(dá)作戰(zhàn)效能的有效發(fā)揮。