艦空導(dǎo)彈無線電引信抗有源干擾試驗(yàn)方法

齊 偉

(中國(guó)人民解放軍92941部隊(duì),遼寧 葫蘆島125000)

0 引言

隨著作戰(zhàn)電磁環(huán)境的日益復(fù)雜,對(duì)艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)抗干擾能力的要求越來越高。引信的抗干擾性能連同引戰(zhàn)配合效率和可靠性一起被稱為引信的三大戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)。目標(biāo)攜帶有源干擾機(jī),可以使無線電引信的起爆區(qū)發(fā)生畸變,其理想效果是引信在正常作用區(qū)域以外早炸,導(dǎo)致引信的作用率為零或殺傷概率為零[1]。無線電引信是利用無線電波獲取目標(biāo)信息而作用的近炸引信。作為彈上重要的分系統(tǒng)之一,無線電引信工作在電磁干擾環(huán)境下,其抗干擾性能的優(yōu)劣直接影響導(dǎo)彈的單發(fā)殺傷概率和導(dǎo)彈武器系統(tǒng)總體作戰(zhàn)效能[2]。所以無線電引信抗干擾技術(shù)十分重要,一直是國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。文獻(xiàn)[3]闡述了地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)抗干擾試驗(yàn)檢驗(yàn)的途徑和方法,提出了檢驗(yàn)地空導(dǎo)彈引信抗干擾性能的飛行試驗(yàn)方法及評(píng)估原則。文獻(xiàn)[4]提出了無線電引信抗海雜波干擾方法。文獻(xiàn)[5]和文獻(xiàn)[6]主要對(duì)無線電引信抗有源干擾技術(shù)及綜合評(píng)估方法進(jìn)行了研究。

針對(duì)引信抗干擾試驗(yàn)尚無標(biāo)準(zhǔn)或成熟方法,以及引信抗干擾試驗(yàn)環(huán)境構(gòu)建不逼真的現(xiàn)狀,本文在分析無線電引信有源干擾環(huán)境特性的基礎(chǔ)上,對(duì)無線電引信抗有源干擾試驗(yàn)方法進(jìn)行了研究。

1 干擾源及干擾環(huán)境分析

對(duì)無線電引信進(jìn)行有源干擾的技術(shù)途徑是,首先偵查出引信的工作頻率和信號(hào)特征,然后利用干擾機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)頻率和信號(hào)特征的波形,以模擬真實(shí)目標(biāo)的有益信號(hào),使無線電引信早炸或在起爆區(qū)失效,使戰(zhàn)斗部不能殺傷目標(biāo)。常見的有源干擾有壓制式干擾和欺騙式干擾等。

根據(jù)艦空導(dǎo)彈、空中目標(biāo)、敵方干擾機(jī)的空間相對(duì)位置,中、遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈無線電引信面臨的有源干擾主要分為遠(yuǎn)距支援干擾、自衛(wèi)干擾、隨隊(duì)掩護(hù)干擾三大類。

(1)遠(yuǎn)距支援干擾

遠(yuǎn)距支援干擾通常是指由專用的運(yùn)載平臺(tái),例如大型電子干擾飛機(jī)等,攜帶雷達(dá)干擾設(shè)備,對(duì)敵方雷達(dá)進(jìn)行干擾,為己方飛機(jī)提供保護(hù)性的干擾屏障,達(dá)到掩護(hù)已方的作戰(zhàn)行動(dòng)的目的。遠(yuǎn)距支援干擾中的“遠(yuǎn)距”是指己方干擾設(shè)備遠(yuǎn)離敵方雷達(dá),在敵方雷達(dá)最大探測(cè)范圍之外發(fā)射干擾信號(hào),使其無法正常探測(cè)接近的攻擊編隊(duì)。干擾設(shè)備通過輻射強(qiáng)干擾信號(hào)掩護(hù)目標(biāo),干擾信號(hào)主要是從雷達(dá)天線的旁瓣進(jìn)入接收機(jī),一般采用壓制式干擾方式。遠(yuǎn)距支援干擾的優(yōu)點(diǎn)主要有:干擾飛機(jī)有足夠的時(shí)間占據(jù)有利位置,實(shí)現(xiàn)最佳干擾;干擾飛機(jī)能夠攜帶大功率的專用電子干擾設(shè)備,能有效掩護(hù)我方飛機(jī)突防,達(dá)到隱蔽攻擊的目的,從而實(shí)現(xiàn)縱深打擊戰(zhàn)略。典型遠(yuǎn)距支援干擾機(jī)有美國(guó)的AN/ALQ-99系列等。

(2)自衛(wèi)干擾

自衛(wèi)干擾機(jī)由作戰(zhàn)飛機(jī)或突防導(dǎo)彈攜帶,實(shí)施對(duì)防空導(dǎo)彈系統(tǒng)和其他電子系統(tǒng)的干擾,用于保護(hù)其本身免受防空導(dǎo)彈和電子系統(tǒng)的威脅。典型自衛(wèi)干擾機(jī)有美國(guó)的ALQ-165等。自衛(wèi)干擾又可分為壓制式干擾和欺騙式干擾。自衛(wèi)干擾的主要任務(wù)是實(shí)施突防,重點(diǎn)是火力配備,不可能搭載更多的電子戰(zhàn)裝備,其干擾功率稍小,重點(diǎn)實(shí)施瞄準(zhǔn)式干擾。

(3)隨隊(duì)掩護(hù)干擾

隨隊(duì)掩護(hù)干擾是電子干擾設(shè)備伴隨作戰(zhàn)系統(tǒng)一同運(yùn)動(dòng)所實(shí)施的一種支援干擾。在執(zhí)行隨隊(duì)干擾任務(wù)時(shí),干擾機(jī)位于目標(biāo)附近,通過輻射強(qiáng)干擾信號(hào)掩護(hù)目標(biāo)。干擾信號(hào)是從雷達(dá)天線的主瓣(與目標(biāo)不能分辨時(shí))或旁瓣(與目標(biāo)可分辨時(shí))進(jìn)入接收機(jī)的,可采用壓制或欺騙干擾方式。隨隊(duì)掩護(hù)干擾機(jī)可能處于己方攻擊機(jī)群的前方,對(duì)敵方的搜索雷達(dá)和跟蹤雷達(dá)實(shí)施干擾,以保護(hù)隨后的攻擊機(jī)編隊(duì);也可能伴隨攻擊機(jī)群一同進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域,搜索和壓制敵方雷達(dá),從而保護(hù)已方機(jī)群。隨隊(duì)掩護(hù)干擾的優(yōu)點(diǎn)有:干擾載機(jī)具有同目標(biāo)一樣的機(jī)動(dòng)能力;既可釋放大功率的壓制干擾,又可釋放欺騙干擾;干擾信號(hào)既可從天線主瓣進(jìn)入,也可從旁瓣進(jìn)入。

2 無線電引信抗有源干擾試驗(yàn)方法

2.1 靜態(tài)線饋試驗(yàn)

靜態(tài)線饋抗干擾試驗(yàn)是采用目標(biāo)模擬器和干擾信號(hào)源,以線饋的方式,將目標(biāo)模擬信號(hào)和干擾信號(hào)直接注入引信接收機(jī)中,通過對(duì)引信啟動(dòng)特性等指標(biāo)的分析,檢驗(yàn)引信抗干擾性能。

無線電引信靜態(tài)線饋抗干擾試驗(yàn)設(shè)備包括引信專用測(cè)控臺(tái)、引信目標(biāo)模擬器、可調(diào)衰減器、噪聲干擾模擬器、功率合成器等。靜態(tài)線饋抗干擾試驗(yàn)示意圖如圖1所示。試驗(yàn)時(shí),目標(biāo)模擬器和程控型噪聲干擾模擬器輸出信號(hào)分別衰減后合成,注入引信接收通道。引信的開關(guān)機(jī)等指令通過專用測(cè)控臺(tái)進(jìn)行控制。通過調(diào)節(jié)可調(diào)衰減器調(diào)整目標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度和干擾信號(hào)強(qiáng)度,模擬典型遠(yuǎn)距支援寬帶阻塞式噪聲干擾和自衛(wèi)噪聲干擾條件下的引信輸入信號(hào)。通過專用測(cè)控臺(tái)觀測(cè)和采集記錄引信在不同干擾條件下的工作特性,驗(yàn)證引信的抗干擾性能。

圖1 靜態(tài)線饋抗干擾試驗(yàn)示意圖

2.2 暗室半實(shí)物仿真試驗(yàn)

暗室半實(shí)物仿真試驗(yàn)是將被測(cè)引信、目標(biāo)模擬器和干擾信號(hào)源置于微波暗室中,目標(biāo)模擬信號(hào)和干擾信號(hào)經(jīng)陣列天線輻射,被引信接收,通過分析引信啟動(dòng)情況,驗(yàn)證其抗干擾性能。暗室半實(shí)物抗干擾仿真試驗(yàn)示意圖如圖2所示。

圖2 暗室半實(shí)物仿真抗干擾試驗(yàn)示意圖

試驗(yàn)時(shí),利用功率縮比原理模擬引信、目標(biāo)及干擾源之間的空間距離。目標(biāo)模擬器模擬目標(biāo)回波信號(hào)和多普勒頻率信號(hào),干擾信號(hào)源模擬壓制和欺騙干擾信號(hào)。干擾信號(hào)的產(chǎn)生有兩種方式:干擾模擬器和實(shí)裝干擾機(jī)。干擾模擬器是射頻仿真實(shí)驗(yàn)室配備的仿真試驗(yàn)設(shè)備,由計(jì)算機(jī)控制,具備產(chǎn)生多種干擾信號(hào)的功能。干擾信號(hào)和目標(biāo)模擬回波信號(hào)在天線陣面上的移動(dòng)位置,由陣列信號(hào)控制系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)彈、目標(biāo)等相對(duì)位置的變化來確定。干擾功率按雷達(dá)方程或干擾方程進(jìn)行計(jì)算并控制。引信抗遠(yuǎn)距支援干擾試驗(yàn)是模擬遠(yuǎn)距支援干擾機(jī)從不同距離、不同方向?qū)σ胚M(jìn)行干擾的態(tài)勢(shì);抗機(jī)載/彈載自衛(wèi)干擾試驗(yàn)是模擬機(jī)載/彈載自衛(wèi)干擾機(jī)從不同脫靶方位、不同脫靶量對(duì)引信進(jìn)行干擾的態(tài)勢(shì);抗隨隊(duì)掩護(hù)干擾試驗(yàn)是模擬機(jī)載/彈載隨隊(duì)掩護(hù)干擾模式。最后根據(jù)引信回波信號(hào)和啟動(dòng)情況分析抗干擾效果。

2.3 滑軌試驗(yàn)

滑軌試驗(yàn)是指裝有引信的試驗(yàn)車,沿著置于地面的軌道運(yùn)動(dòng),在事先設(shè)定好的干擾環(huán)境下,模擬彈目交會(huì)狀態(tài),通過對(duì)引信啟動(dòng)情況等的分析,測(cè)試引信抗干擾性能。

無線電引信抗有源干擾滑軌試驗(yàn)示意圖如圖3所示。試驗(yàn)中,引信及其試驗(yàn)車放置于試驗(yàn)軌道上,目標(biāo)按預(yù)定的交會(huì)姿態(tài)和脫靶條件懸掛于軌道上方,干擾機(jī)則根據(jù)不同的干擾模式置于目標(biāo)中或者軌道旁邊。目標(biāo)和干擾機(jī)靜止不動(dòng),引信沿滑軌勻速從目標(biāo)下方滑過。引信滑行過程中探測(cè)干擾環(huán)境下的目標(biāo)信號(hào)。根據(jù)遠(yuǎn)距支援干擾空間態(tài)勢(shì),進(jìn)行抗遠(yuǎn)距支援干擾試驗(yàn)時(shí),干擾模擬器應(yīng)置于目標(biāo)后方盡量遠(yuǎn)處,通常可以置于軌道終點(diǎn)附近,干擾機(jī)天線主波束應(yīng)與軌道成一定角度,同時(shí)天線主波束需覆蓋引信與目標(biāo)遭遇段。進(jìn)行抗機(jī)載/彈載自衛(wèi)干擾試驗(yàn)時(shí),將干擾機(jī)或其天線放置在目標(biāo)上,通過電纜與信號(hào)源連接,信號(hào)源及放大器置于地面。在進(jìn)行抗遠(yuǎn)距支援或者隨隊(duì)掩護(hù)干擾試驗(yàn)時(shí),由于滑軌試驗(yàn)場(chǎng)地比實(shí)際干擾空間小很多,因此在滿足干擾功率譜密度指標(biāo)要求前提下,需要對(duì)干擾機(jī)發(fā)射功率進(jìn)行等效縮比。已知

式中:Pj為干擾機(jī)發(fā)射功率;Gj為干擾機(jī)發(fā)射天線增益;Rj為引信與干擾機(jī)的距離;Pj]1為試驗(yàn)干擾機(jī)發(fā)射功率;Gj]1為試驗(yàn)干擾機(jī)發(fā)射天線增益;Rj]1為試驗(yàn)干擾機(jī)與引信的距離。

試驗(yàn)過程中,利用測(cè)量和數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集引信工作信號(hào)、引信滑行參數(shù)及干擾機(jī)工作信號(hào)等。根據(jù)目標(biāo)回波、多普勒頻率檢波、報(bào)警信號(hào)、受到干擾信號(hào)標(biāo)志、抗干擾措施標(biāo)志等信號(hào),經(jīng)數(shù)據(jù)處理后分析評(píng)估無線電引信抗干擾效果。

圖3 無線電引信抗有源干擾滑軌試驗(yàn)示意圖

2.4 飛行試驗(yàn)

飛行試驗(yàn)是指在導(dǎo)彈攔截模擬目標(biāo)過程中,利用干擾機(jī)采取特定模式對(duì)導(dǎo)彈引信進(jìn)行干擾,通過導(dǎo)彈攔截目標(biāo)成功與否,驗(yàn)證引信抗干擾性能。無線電引信抗有源干擾飛行試驗(yàn)一般不單獨(dú)組織,而是結(jié)合艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)抗有源干擾飛行試驗(yàn),進(jìn)行導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)的同時(shí),兼顧驗(yàn)證引信的抗干擾性能。

飛行試驗(yàn)示意圖如圖4所示。試驗(yàn)中,導(dǎo)彈對(duì)模擬目標(biāo)(靶機(jī)或靶彈)進(jìn)行攔截,干擾機(jī)發(fā)射干擾信號(hào)對(duì)導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)和引信系統(tǒng)進(jìn)行干擾,導(dǎo)彈對(duì)抗干擾的同時(shí)搜索并攻擊目標(biāo)。進(jìn)行抗遠(yuǎn)距支援干擾試驗(yàn)時(shí),可將干擾機(jī)布設(shè)在地面;抗自衛(wèi)干擾試驗(yàn)時(shí),將干擾機(jī)裝備在模擬目標(biāo)(靶機(jī)或靶彈)上;抗機(jī)載/彈載隨隊(duì)掩護(hù)干擾試驗(yàn)可通過兩個(gè)靶標(biāo)同時(shí)供靶構(gòu)建態(tài)勢(shì)。利用彈上遙測(cè)設(shè)備將引信相關(guān)參數(shù)傳輸至地面接收站,通過分析導(dǎo)彈遙測(cè)設(shè)備記錄的引信工作參數(shù)、模擬目標(biāo)遙測(cè)設(shè)備記錄的干擾機(jī)相關(guān)參數(shù)、光測(cè)設(shè)備記錄的彈目交會(huì)參數(shù)以及導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)的殺傷情況,來判定引信抗干擾性能。

圖4 艦空導(dǎo)彈抗干擾飛行試驗(yàn)示意圖

3 對(duì)比分析

針對(duì)四種檢驗(yàn)無線電引信抗有源干擾性能的試驗(yàn)方法,從可控性、組織實(shí)施難易程度、技術(shù)實(shí)現(xiàn)及貼近實(shí)戰(zhàn)化角度進(jìn)行對(duì)比分析,詳見表1。

表1 艦空導(dǎo)彈無線電引信抗有源干擾試驗(yàn)方法對(duì)比

由表1的分析結(jié)果,結(jié)合無線電引信抗干擾試驗(yàn)方法發(fā)展趨勢(shì)可知:靜態(tài)線饋試驗(yàn)和暗室半實(shí)物仿真試驗(yàn)組織實(shí)施容易,可控可測(cè)性較高,但是構(gòu)建的彈目飛行環(huán)境和空間干擾環(huán)境不夠真實(shí),對(duì)于檢驗(yàn)真實(shí)環(huán)境下的引信抗干擾性能效果不夠明顯;飛行試驗(yàn)可以構(gòu)建真實(shí)的彈目飛行過程和干擾環(huán)境,且空中其他干擾因素都將包含在內(nèi),更加貼近現(xiàn)實(shí)作戰(zhàn)狀態(tài),但干擾環(huán)境監(jiān)測(cè)和干擾結(jié)果評(píng)估較為困難,并且由于成本太高難以進(jìn)行多子樣試驗(yàn),只能結(jié)合導(dǎo)彈的飛行試驗(yàn)來進(jìn)行;滑軌試驗(yàn)是在引信繞飛全尺寸模擬試驗(yàn)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展,可采用靶標(biāo)和干擾機(jī),兼顧了全尺寸模擬試驗(yàn)的真實(shí)性和縮比模擬試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)性,既可精確預(yù)裝目標(biāo)脫靶量或彈體姿態(tài),又可在小脫靶量及任意脫靶方位上進(jìn)行試驗(yàn),隨時(shí)調(diào)控干擾態(tài)勢(shì),以獲得各種彈目交會(huì)特征信號(hào),試驗(yàn)組織容易,方便對(duì)引信抗干擾性能進(jìn)行評(píng)估?？梢哉f,滑軌試驗(yàn)優(yōu)勢(shì)比較明顯,非常適合引信抗有源干擾統(tǒng)計(jì)性試驗(yàn)。

由此可進(jìn)一步得到艦空導(dǎo)彈無線電引信抗有源干擾試驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路:以滑軌試驗(yàn)為主對(duì)引信抗干擾措施和性能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)性檢驗(yàn);靜態(tài)線饋試驗(yàn)和暗室半實(shí)物仿真試驗(yàn)主要用于輔助驗(yàn)證引信抗干擾性能;飛行試驗(yàn)主要用于在實(shí)裝對(duì)抗環(huán)境和真實(shí)彈目飛行環(huán)境下對(duì)引信抗干擾性能進(jìn)行考核和驗(yàn)證。

4 總 結(jié)

復(fù)雜電磁環(huán)境是現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的突出特征,提高無線電引信在日趨復(fù)雜的電磁環(huán)境下的抗干擾能力,是保障武器系統(tǒng)高效毀傷目標(biāo)的關(guān)鍵。本文針對(duì)艦空導(dǎo)彈無線電引信面臨的電磁有源干擾,分析了無線電引信所處的干擾環(huán)境,歸納和研究了無線電引信抗電磁有源干擾試驗(yàn)方法,通過對(duì)比得出了滑軌試驗(yàn)更加適合無線電引信抗有源干擾統(tǒng)計(jì)性試驗(yàn)的結(jié)論。