固定導(dǎo)彈陣地激光誘餌裝備作戰(zhàn)配置計(jì)算

王亦之，王 斌，趙祿達(dá)

（國防科技大學(xué)電子對抗學(xué)院，安徽合肥 230037）

0 引言

半主動(dòng)激光制導(dǎo)武器因其具有較高命中精度而被各國軍隊(duì)廣泛應(yīng)用，并在多次現(xiàn)代戰(zhàn)爭的空襲行動(dòng)中展現(xiàn)出極高的費(fèi)效比，是要點(diǎn)防空的主要作戰(zhàn)對象之一。利用電子防護(hù)手段對抗半主動(dòng)激光制導(dǎo)武器，激光角度欺騙干擾是其中較為成熟、效果較為理想的一種手段[1]。利用激光角度欺騙干擾原理制造的激光誘偏裝備，可探測接收敵目標(biāo)指示信號，對來襲激光制導(dǎo)武器實(shí)施有效的角度欺騙干擾[2]，現(xiàn)今已被廣泛應(yīng)用于保護(hù)地面或海面重要目標(biāo)上[3-4]。

對固定導(dǎo)彈陣地而言，其特殊的地理位置及周邊環(huán)境使得漫反射板等常見假目標(biāo)較難達(dá)到理想的作戰(zhàn)效果[5]，所以通常會(huì)選擇采用激光誘餌裝備對抗半主動(dòng)激光制導(dǎo)武器。激光誘餌裝備通過激光告警器接收敵激光指示信號編碼信息，控制干擾激光器發(fā)射誘偏干擾信號，通過光纖誘餌傳導(dǎo)并將其向上半球空域均勻散射，將敵激光制導(dǎo)武器誘偏至誘餌處，實(shí)現(xiàn)對半主動(dòng)激光制導(dǎo)武器的干擾[6]。由于戰(zhàn)時(shí)光纖誘餌更換補(bǔ)充困難，為完成干擾任務(wù)，固定導(dǎo)彈陣地激光誘餌裝備對作戰(zhàn)配置有較高要求。

而目前關(guān)于激光誘偏裝備作戰(zhàn)配置的有關(guān)研究主要側(cè)重于激光角度欺騙干擾的效能分析[7-10]，也有文獻(xiàn)探討過布設(shè)策略與方法[11-13]，但由于作戰(zhàn)類型或選擇的假目標(biāo)與固定導(dǎo)彈陣地的光纖誘餌激光誘偏干擾不同，均無法滿足指揮機(jī)關(guān)或指揮員對其作戰(zhàn)決策與部署方面的需求。因而本文將以固定導(dǎo)彈陣地電子防護(hù)作戰(zhàn)為背景，在考慮激光誘餌裝備特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合其作戰(zhàn)配置計(jì)算需求，探討激光誘餌裝備的作戰(zhàn)配置流程，研究與之相關(guān)的計(jì)算方法，并通過實(shí)例對其可行性進(jìn)行證明。

1 激光誘餌裝備作戰(zhàn)配置計(jì)算需求和計(jì)算流程

1.1 計(jì)算需求

激光誘餌裝備一般由激光告警器、信息處理裝置、干擾激光器、光纖誘餌和升降支架組成。使用其掩護(hù)固定導(dǎo)彈陣地的主要任務(wù)是對敵激光制導(dǎo)導(dǎo)引頭實(shí)施激光誘偏干擾，令敵武器無法通過激光目標(biāo)指示信號進(jìn)行精確制導(dǎo)，保護(hù)目標(biāo)免遭精確打擊。

如圖1所示，運(yùn)用激光誘餌裝備掩護(hù)目標(biāo)時(shí)，其裝備的作戰(zhàn)配置需求即為合理的確定激光告警器和光纖誘餌的配置數(shù)量與位置，使告警器有效告警范圍能夠完全覆蓋被保護(hù)目標(biāo)或偏移指示目標(biāo)、光纖誘餌可以對敵激光制導(dǎo)武器進(jìn)行有效誘偏，保護(hù)目標(biāo)不被命中或被附帶損傷摧毀。相比單純依靠作戰(zhàn)訓(xùn)練的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行配置，利用定量分析方法確定其數(shù)量需求和配置位置更加科學(xué)可靠，也能夠更好發(fā)揮裝備的作戰(zhàn)效能。

圖1 激光誘餌裝備誘偏示意圖

配置激光告警器時(shí)，告警器的配置位置一般由被保護(hù)目標(biāo)或區(qū)域的具體情況確定，所以其計(jì)算主要體現(xiàn)在告警器配置數(shù)量的確定上。因激光告警器的需求數(shù)量主要取決于其有效告警區(qū)域大小與固定導(dǎo)彈陣地被保護(hù)目標(biāo)區(qū)域形狀與面積，所以告警器配置數(shù)量的計(jì)算需求即是通過激光告警器的散射截獲半徑得出其有效告警范圍，并結(jié)合告警器位置、陣地目標(biāo)形狀與面積大小，計(jì)算完全覆蓋被保護(hù)目標(biāo)所需的激光告警器數(shù)量。

配置光纖誘餌時(shí)，誘餌的數(shù)量通常根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的需要或上級的命令指示來確定，電子防護(hù)分隊(duì)指揮機(jī)關(guān)或指揮員需要根據(jù)固定導(dǎo)彈陣地實(shí)地情況，選擇確定光纖誘餌的配置位置，確保誘餌配置在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，令其所散射的激光干擾信號能夠進(jìn)入敵制導(dǎo)武器的激光接收系統(tǒng)，并使誘偏后產(chǎn)生的附帶毀傷不波及到被保護(hù)目標(biāo)。為此，需要通過敵機(jī)投彈的距離高度、敵激光制導(dǎo)武器性能指標(biāo)參數(shù)等，計(jì)算確定誘餌與被保護(hù)目標(biāo)間的有效配置距離。

1.2 計(jì)算流程

在固定導(dǎo)彈陣地配置激光誘餌裝備時(shí)，通常分為激光告警器配置和光纖誘餌配置兩部分。

首先應(yīng)對激光告警器進(jìn)行配置，根據(jù)被保護(hù)目標(biāo)是否允許放置告警器，確定其配置位置。根據(jù)被保護(hù)目標(biāo)周圍是否存在偏移指示目標(biāo)，確定激光告警應(yīng)當(dāng)覆蓋的區(qū)域。而后根據(jù)激光告警器的散射截獲半徑，計(jì)算其有效告警區(qū)域。最后結(jié)合告警器配置位置及所需激光告警的范圍大小，計(jì)算其配置數(shù)量，完成激光告警器的作戰(zhàn)配置。

完成激光告警器的配置后，再進(jìn)行光纖誘餌的配置。誘餌配置的數(shù)量可依據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)需要或上級命令指示確定。然后根據(jù)敵機(jī)水平投彈距離、敵機(jī)投彈高度、激光制導(dǎo)武器接收系統(tǒng)的作用距離、激光制導(dǎo)武器接收系統(tǒng)的視場角、武器的殺傷半徑、告警器的作戰(zhàn)配置等，計(jì)算光纖誘餌的有效配置區(qū)域。再結(jié)合光纖誘餌配置的配置、陣地被保護(hù)目標(biāo)間的位置關(guān)系分析，即可得到較為合理的光纖誘餌配置位置，最終完成激光誘餌裝備的作戰(zhàn)配置。其流程如圖2所示。

圖2 激光誘餌裝備作戰(zhàn)配置計(jì)算流程

2 激光誘餌裝備作戰(zhàn)配置計(jì)算方法

2.1 激光告警器的作戰(zhàn)配置計(jì)算

在1套固定導(dǎo)彈陣地激光誘餌裝備組成中，通常配備有3臺(tái)激光告警器。在作戰(zhàn)使用時(shí)，要根據(jù)被保護(hù)目標(biāo)實(shí)際情況確定選擇合理的配置位置，并計(jì)算告警器的需求數(shù)量。

使用1臺(tái)激光告警器保護(hù)目標(biāo)時(shí)，如圖3所示。R為激光告警器有效告警區(qū)域的半徑，Rs為激光告警器的散射截獲半徑。按被保護(hù)目標(biāo)頂部是否滿足告警器的配置要求，可分為2類情況討論。一類為允許在目標(biāo)上配置告警器，根據(jù)被保護(hù)目標(biāo)區(qū)域形狀不同，單臺(tái)激光告警器的有效告警范圍的覆蓋情況如圖3中（a）、（b）、（c）所示，分別對應(yīng)目標(biāo)區(qū)域?yàn)閳A形、矩形和三角形時(shí)告警器能覆蓋的最大告警區(qū)域面積。當(dāng)時(shí)，單臺(tái)激光告警器不足以保護(hù)目標(biāo)區(qū)域，需要多臺(tái)激光告警器共同完成區(qū)域的覆蓋。另一類為不允許在目標(biāo)上配置告警器，激光告警器將配置在被保護(hù)目標(biāo)的周圍，若要告警區(qū)域能覆蓋目標(biāo)，其與目標(biāo)間的距離應(yīng)滿足R≤Rs且R≤(Rs2-h2)1/2，如圖3中（d）所示。

使用2臺(tái)激光告警器時(shí)，通常用于保護(hù)矩形區(qū)域，其長度a、寬度b與告警器間距離R、散射截獲半徑Rs的關(guān)系為如圖4所示。圖4中（a）表示告警器配置在被保護(hù)目標(biāo)上時(shí)，有效告警區(qū)域Sa=；（b）、（c）表示激光告警器配置在目標(biāo)外時(shí)，有效告警區(qū)域Sb=

圖3 配置1臺(tái)激光告警器保護(hù)目標(biāo)的示意圖

圖4 配置2臺(tái)激光告警器保護(hù)目標(biāo)的示意圖

使用3臺(tái)激光告警器保護(hù)較大區(qū)域或重要目標(biāo)時(shí)，一般呈一線配置或三角形配置。當(dāng)呈一線配置時(shí)，如圖5所示，圖5中（a）為告警器配置在被保護(hù)目標(biāo)上的告警區(qū)域，Sa=，（b）為激光告警器配置在目標(biāo)外的告警區(qū)域，Sb=當(dāng)三角形配置時(shí)，如圖6所示，圖6中（a）為告警器配置在被保護(hù)目標(biāo)上的告警區(qū)域，Sa=（b）為激光告警器配置在目標(biāo)外的告警區(qū)域，Sb=πR2且Rs≥R。

圖5 3臺(tái)激光告警器呈一線配置保護(hù)目標(biāo)的示意圖

圖6 3臺(tái)激光告警器三角形配置保護(hù)目標(biāo)的示意圖

另外，若被保護(hù)目標(biāo)附近存在偏移指示目標(biāo)，配置告警器時(shí)也需要考慮對其進(jìn)行覆蓋，如圖7所示。當(dāng)在目標(biāo)上配置激光告警器時(shí)，偏移指示目標(biāo)與被保護(hù)目標(biāo)間距離R需滿足條件R≤Rs且當(dāng)告警器配置在目標(biāo)外時(shí)，能夠同時(shí)覆蓋偏移指示目標(biāo)與被保護(hù)目標(biāo)的配置區(qū)域如圖7（b）所示。

2.2 光纖誘餌的作戰(zhàn)配置計(jì)算

為方便計(jì)算光纖誘餌的作戰(zhàn)配置，將飛機(jī)投彈、武器制導(dǎo)與誘餌誘偏過程簡化后，可得到其計(jì)算示意圖，如圖8所示。

圖8中，S為水平投彈距離，H為投彈高度，α為投彈角，L為激光制導(dǎo)武器接收系統(tǒng)的作用距離，β為接收系統(tǒng)的視場角，R1為誘偏信號能夠進(jìn)入視場角范圍的半徑，R2為武器殺傷范圍半徑。

圖7 存在偏移指示目標(biāo)時(shí)的激光告警器配置示意圖

圖8 光纖誘餌作戰(zhàn)配置計(jì)算示意圖

為保證光纖誘餌散射的誘偏信號能夠進(jìn)入來襲制導(dǎo)武器的視場角，并避免敵武器在命中誘餌后還能對目標(biāo)造成附帶毀傷，誘餌與被保護(hù)目標(biāo)間距離應(yīng)當(dāng)小于R1、大于R2，則圖8中陰影范圍即是光纖誘餌可行的配置區(qū)域。其計(jì)算方法與步驟如下。

首先應(yīng)當(dāng)確定敵激光制導(dǎo)武器投彈角α，通常可利用敵機(jī)的水平投彈距離S與投彈高度H進(jìn)行計(jì)算：

之后可利用投彈角α和激光制導(dǎo)武器接收系統(tǒng)的作用距離L，確定此時(shí)敵武器距目標(biāo)的水平距離S'：

再通過敵機(jī)水平投彈距離S、投彈高度H、和敵武器進(jìn)行激光制導(dǎo)時(shí)距目標(biāo)的水平距離S'，計(jì)算此時(shí)敵武器的高度H':

由投彈角α和接收系統(tǒng)的視場角β，確定∠θ：

根據(jù)敵武器進(jìn)行激光制導(dǎo)時(shí)距目標(biāo)的水平距離S'、此時(shí)的高度H'和∠θ，即可計(jì)算誘偏信號能夠進(jìn)入視場角范圍的半徑R1：

最后，結(jié)合敵激光制導(dǎo)武器的殺傷半徑R2，可得到光纖誘餌可行的配置區(qū)域：

式中，R為誘餌與目標(biāo)間的距離。

另外，當(dāng)為同一個(gè)目標(biāo)配置多個(gè)光纖誘餌時(shí)，誘餌之間的相互距離R'應(yīng)當(dāng)滿足R'

3 實(shí)例分析

3.1 算例數(shù)據(jù)

假設(shè)主要保護(hù)目標(biāo)及陣地周邊區(qū)域經(jīng)簡化后如圖10所示。

其計(jì)算所需的參數(shù)如表1所示。

圖10 需保護(hù)目標(biāo)與區(qū)域示意圖

表1 計(jì)算基本參數(shù)

3.2 配置計(jì)算

激光誘餌裝備作戰(zhàn)配置按其流程，分為激光告警器的配置及光纖誘餌的配置兩部分。

首先需確定激光告警器配置的位置及數(shù)量。場坪作為固定導(dǎo)彈陣地面積較大的一處重要目標(biāo)，損毀后將嚴(yán)重影響發(fā)射進(jìn)程，通常要使用3臺(tái)告警器呈三角形配置以確保告警區(qū)域覆蓋。由于場坪上有發(fā)射井口，各種保障車輛在作戰(zhàn)時(shí)也可能在場坪內(nèi)停放，激光告警器不允許配置在場坪上，則3臺(tái)告警器在場坪外的配置情況如圖11所示。

圖11 3臺(tái)激光告警器在場坪外的作戰(zhàn)配置

在完成激光告警器的配置后，再對光纖誘餌進(jìn)行的配置。根據(jù)給出的敵機(jī)水平投彈距離S與投彈高度H，計(jì)算敵激光制導(dǎo)武器投彈角，α=arctan()==29.05°。之后可利用投彈角α和激光制導(dǎo)武器接收系統(tǒng)的作用距離L，確定此時(shí)敵武器距目標(biāo)的水平距離S'=Lsinα=5 000 sin(29.05)=2 427.86 m。通過敵機(jī)水平投彈距離S、投彈高度H、和敵武器進(jìn)行激光制導(dǎo)時(shí)距目標(biāo)的水平距離S'，計(jì)算此時(shí)敵武器的高度2 427.86 5 000×9 000=4 370.15 m。再由投彈角α和接收系統(tǒng)的視場角β，確定此時(shí)即可利用敵武器進(jìn)行激光制導(dǎo)時(shí)距目標(biāo)的水平距離S'、高度H'和∠θ，計(jì)算誘偏信號能夠進(jìn)入視場角的范圍R1'=S'-H'tanθ==586.34 m。結(jié)合敵激光制導(dǎo)武器的殺傷半徑R'2，通過式（6）可得到誘餌與目標(biāo)間的距離100

最后，結(jié)合被保護(hù)目標(biāo)的實(shí)際情況對光纖誘餌進(jìn)行具體配置。當(dāng)陣地存在多個(gè)被保護(hù)目標(biāo)時(shí)，各目標(biāo)誘餌有效配置區(qū)域相互重合的部分，即是能利用一個(gè)誘餌保護(hù)多個(gè)目標(biāo)的位置，在配置時(shí)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇此類位置。另外需確保誘餌之間的相互距離以及誘餌與配置的激光告警器間的距離大于敵武器殺傷半徑，以免告警器或其他誘餌被誘偏后的敵武器附帶損傷摧毀。如此，即可較合理地得到該陣地的激光誘餌裝備作戰(zhàn)配置，如圖12所示。

圖12 激光誘餌裝備配置示意圖

4 結(jié)束語

本文以固定導(dǎo)彈陣地防護(hù)作戰(zhàn)為背景，分析了在配置激光誘餌裝備時(shí)的作戰(zhàn)計(jì)算需求，梳理了作戰(zhàn)配置的計(jì)算流程，總結(jié)歸納了對激光告警器需求數(shù)量的計(jì)算方法，并提出了光纖誘餌配置位置的計(jì)算方法。正確運(yùn)用此計(jì)算方法，能夠便捷準(zhǔn)確地計(jì)算需配置告警器數(shù)量與誘餌位置，可在確保作戰(zhàn)效果的前提下，經(jīng)濟(jì)合理地完成裝備部署。經(jīng)實(shí)例分析，此方法對固定導(dǎo)彈陣地激光誘餌裝備作戰(zhàn)配置有較廣泛的適應(yīng)性和可推廣性，得出的結(jié)論可供固定導(dǎo)彈陣地電子對抗分隊(duì)指揮員進(jìn)行指揮決策，具有一定的理論意義與實(shí)用價(jià)值。