箔條在現(xiàn)代海戰(zhàn)場中的應用及現(xiàn)狀

邢世其，劉業(yè)民，李永禎，黃大通，王雪松，2

（1.國防科技大學電子信息系統(tǒng)復雜電磁環(huán)境效應國家重點實驗室，湖南長沙410073；2.國防科技大學電子科學學院，湖南 長沙410073）

0 引言

在現(xiàn)代海戰(zhàn)爭中，精確制導武器已成為決定戰(zhàn)爭勝敗的殺手锏，其中反艦導彈作為精確制導武器的典型代表，能夠有效打擊驅逐艦、護衛(wèi)艦等各類海上高價值目標，在中東戰(zhàn)爭、英阿馬島戰(zhàn)爭以及海灣戰(zhàn)爭等戰(zhàn)爭中發(fā)揮了非常重要的作用，已成為了海戰(zhàn)中艦艇的主要防御對象之一[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計，從1967年至1981年發(fā)生的5次海戰(zhàn)中，共擊沉各類艦船48艘，其中有28艘是被反艦導彈所擊沉，占被擊沉艦船總數(shù)的58.3%[2]。此外，目前已有70多個國家擁有反艦導彈，種類達300之多，其中，主動雷達制導是反艦導彈最主要的制導形式，約占所有尋的方式的70%以上[3]。主動雷達制導導彈的典型代表有：美國的“捕鯨叉”反艦導彈和LRASM-A遠程反艦導彈，法國的“飛魚”反艦導彈，以及印度的“布拉莫斯”（BrahMos）反艦導彈等等。這類反艦導彈具有作用距離遠、不受天氣影響等重要優(yōu)點，因而得到了廣泛的應用[4]。與此同時，為提高艦艇在海戰(zhàn)中的生存能力，世界各國都積極研發(fā)有效的對抗措施來制約反艦導彈作戰(zhàn)效能的發(fā)揮。

其中，箔條干擾物具有成本低、制造簡單、使用方便和能夠干擾各種體制雷達導引頭等優(yōu)點，在海上電子戰(zhàn)中一直有著廣泛的應用。特別的，由于箔條云在空中運動擴散和分布取向復雜多變，具有不確定性，同時加上合理的戰(zhàn)術運用，使得箔條云呈群集復雜的態(tài)勢，其雷達特性也相當復雜，即使先進的主動制導雷達導引頭也難以應對。

基于以上背景和問題，下面結合目前現(xiàn)有的公開文獻和資料，系統(tǒng)地闡述箔條干擾物現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、箔條干擾物在海戰(zhàn)中的作戰(zhàn)使用以及箔條干擾對抗技術研究現(xiàn)狀等內容。

1 箔條干擾物的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

相比于有源干擾而言，無源干擾是一種高效費比的電子干擾方式，其中箔條作為既廉價簡單又干擾有效的無源干擾手段之一，能夠干擾各種體制雷達，在反艦、防空和反導等領域中均有著廣泛的應用[5]。

1.1 箔條干擾物的現(xiàn)狀

箔條是一種輕型的空中反射目標云，通常由鋁箔條或涂覆金屬的纖維組成，能在一定的空間范圍產生干擾回波[6]。它的干擾實質是在交變電磁場的作用下，箔條干擾物上感應交變電流，而根據(jù)電磁輻射理論，這個交變電流要輻射電磁波，即產生二次輻射，從而對雷達起無源干擾作用。

早在1943年第二次世界大戰(zhàn)時，英國就將大量箔條投入戰(zhàn)場，有效地干擾了德軍雷達，致使德國遭受到了開戰(zhàn)以來最具毀滅性的空襲[7]。早期箔條通常采用銅、錫類金屬制作箔條，不僅質量大、留空時間短、成本高，且隨著捷變頻雷達技術的發(fā)展，金屬箔條逐步淡出了戰(zhàn)場。隨后，在20世紀70年代末到80年代初，西方國家的箔條干擾物普遍采用鍍銀尼龍材料。然而，該材質的箔條只能適于干擾微波頻帶的低頻端。為此，人們制造了厚約0.025 4 mm的箔條，它可干擾微波頻帶的中頻端。為了進一步提高箔條的干擾性能，人們發(fā)明了一種制作箔條的新方法，即采用鍍金的玻璃纖維，這種箔條纖維不僅可以干擾微波頻帶的高頻端，而且具有成本低廉、制作簡單、質量輕、滯空時間長、雷達散射截面積（RCS）大，可干擾各個頻段和多種體制雷達等優(yōu)點。

隨著電子技術的發(fā)展與進步，毫米波制導技術發(fā)展迅速，常規(guī)箔條干擾毫米波制導雷達面臨著新的問題：毫米波箔條的尺寸比微波箔條小得多，因而在制造工藝與拋灑技術上相對困難得多。其次，雷達目標本身的RCS，隨著頻率的提高而增加，這要求箔條彈的RCS迅速增大，即箔條根數(shù)增加，所需要的毫米波箔條數(shù)量比微波箔條要高出幾倍甚至幾十倍，這在戰(zhàn)場上是難以承受的。目前一種比較實用的替代方案是使用毫米波箔片[8]，即將18～20μm厚的鋁金屬片切割成具有光滑表面的圓形、四邊形以及菱形等形狀的金屬片[9]。它有別于毫米波箔條的諧振型，其散射機理是利用箔片對電磁波進行反射從而干擾雷達。對毫米波雷達而言，箔片可看作一種導電大尺寸體，其箔片上的每一小部分均是一個獨立的反射源并具有相似的反射特性，因而對入射波具有很強的反射作用。在海灣戰(zhàn)爭中，美國首次將直徑約3 cm的圓形箔片應用于實戰(zhàn)。在國內，目前已成功研制了8 mm片狀箔條彈。此外，箔片可以單獨使用，也可以與箔條混裝，形成優(yōu)良的干擾彈[10]。

為了使得常規(guī)箔條能夠干擾采用不同極化的雷達導引頭，美、英等國研制了垂直極化箔條（即配重箔條）。根據(jù)箔條的空氣動力學特性，常規(guī)箔條通常以水平姿態(tài)下降，若用極化雷達觀測，其水平極化回波的RCS遠大于垂直極化回波的RCS，根據(jù)這一特征，雷達可識別出箔條干擾。為解決這個問題，可采用配重技術使得垂直姿態(tài)下降的箔條數(shù)量增加，進而增加了箔條的垂直極化率。英國切姆林公司研制的樣品，其垂直極化率可達50%[11]。

此外，隨著雷達技術的發(fā)展與進步，導彈制導技術呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢，特別是激光制導、復合制導技術的發(fā)展和應用，使得傳統(tǒng)單一功能的箔條干擾物難以實施有效的對抗[11]。為了應對這種變化，世界各軍事強國競相研制新型的箔條干擾物，典型的有光箔條、激光箔片以及吸收型箔條等新型箔條干擾物。

1）光箔條。為了有效地對抗紅外/雷達復合制導系統(tǒng)，據(jù)稱美國研制了一種新型箔條干擾物——光箔條，它是一種既能反射雷達波又能吸收紅外的復合干擾材料[11]。國內也開展了相應的研究工作，目前消光率可做到近紅外及中紅外，且光箔條云的雷達反射面積、下降速率以及分散率等重要指標已接近實用水平[11]。

2）激光箔片。激光箔片通常是指在18～20μm厚的箔片上涂覆一種對激光波長具有高反射率的材料，然后將這些箔片切割成細長菱形，主要用于對付激光制導武器。激光箔片上每一小部分均是一個獨立的反射源并具有相似的散射特性，其干擾原理是利用其本身固有的激光反射特性，將一定數(shù)量的激光箔片釋放在空中，形成假目標，對敵方激光探測設備實施欺騙干擾效果[12]。

3）吸收型箔條。為了進一步提高箔條干擾物對新型體制雷達的干擾能力，目前，國內外已開展雷達波段專用吸收型箔條的研究工作，即采用吸波材料對箔條（或箔片）進行表面改性或摻雜處理，可制備新型吸收型箔條干擾物[13]。其工作原理為：吸收型箔條干擾物可吸收或衰減敵方雷達或導彈導引頭主動制導的光電信號以及目標光電輻射和反射回波，致使敵方探測設備接收到的目標回波信號幅度低于其發(fā)現(xiàn)目標的最低門限值，從而降低敵方探測設備發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標的概率[14]。

圖1 某艦船釋放箔條干擾的情景

1.2 箔條干擾物的發(fā)展趨勢

隨著新型雷達技術的應用和現(xiàn)代電子戰(zhàn)的日趨復雜，反艦導彈抗傳統(tǒng)箔條干擾能力不斷增強，促使各國海軍不斷研制新型的箔條干擾物，以實現(xiàn)其對反艦導彈有效干擾的目的。為了提高箔條干擾物的軟殺傷能力，寬頻無源干擾箔條、異形箔條、多功能復合箔條干擾物[11]的發(fā)展受到了關注。目前，國外在多功能復合箔條干擾物的研究工作已取得了實質性進展，如俄國的SK-50箔條/紅外/激光復合干擾彈，美國的“超級雙子座”超射頻/寬頻段紅外干擾彈等[11]。

總之，新型箔條干擾物將在保持原有優(yōu)勢的基礎上向寬頻段干擾、多樣化以及多功能復合方向發(fā)展。隨著這些新材料的研究和應用，其對反艦導彈的干擾能力無疑將得到進一步的提升。新型箔條干擾物仍然是對抗未來先進主動制導雷達導引頭的首選軟殺傷手段。

圖2 箔條沖淡式干擾和箔條質心式干擾示意圖

2 箔條干擾物的作戰(zhàn)使用及干擾技術現(xiàn)狀

目前，箔條干擾在現(xiàn)代海戰(zhàn)場對抗中占據(jù)著特殊的地位，箔條彈發(fā)射裝置仍然是各國海軍大中型軍艦的標配，并將發(fā)射箔條彈作為干擾精確制導武器的一種必備的干擾手段[15]，圖1給出了某艦船釋放箔條干擾的情景。

反艦雷達導引頭面臨的箔條干擾樣式主要分為三類：沖淡式干擾、質心式干擾和轉移式干擾[15]。沖淡式干擾是艦船對抗處于搜索階段的雷達導引頭，是遠距離投放箔條的一種作戰(zhàn)應用方式。箔條沖淡式干擾屬于一種欺騙式干擾手段，艦艇通過箔條彈發(fā)射裝置在其周圍發(fā)射多枚箔條干擾彈，可形成多個假目標，通過以假亂真達到保護目標艦的目的，如圖2(a)所示。該干擾方法需要目標艦通過自身艦載偵察設備以及其它裝備（如空間預警機等）發(fā)出的告警信息來發(fā)現(xiàn)來襲導彈，提前確定彈目距離，從而推算出導彈飛至目標艦的時間，以確定箔條彈的發(fā)射時間。質心式干擾是目標艦為了對抗處于跟蹤階段的雷達導引頭而釋放的一種干擾樣式，其目的是使雷達導引頭跟蹤目標艦和箔條云的能量質心，隨著箔條云的隨風飄移和目標艦的機動，雷達導引頭的跟蹤點逐漸落在箔條云上而遠離目標艦，最終目標艦駛離雷達導引頭的跟蹤波束，從而免受攻擊，如圖2(b)所示。轉移式干擾是一種有源和無源干擾配合使用的復合式干擾樣式，其基本原理是通過有源干擾手段先將雷達導引頭的距離波門拖引到箔條假目標上，然后停止施放有源距離拖引干擾，使得雷達導引頭的距離波門跟蹤到箔條假目標上，從而達到保護目標艦的目的。

已列裝的典型箔條干擾發(fā)射系統(tǒng)有：法國的“達蓋2型”（Dagaie）無源干擾發(fā)射系統(tǒng)[16]；美國的MK 36 SRBOC型無源干擾發(fā)射系統(tǒng)和MK 33 RBOC型無源干擾發(fā)射器[17]；俄羅斯的PK-2、PK-10和PK-16系統(tǒng)，以及英國的“烏鴉座”（Corvus）誘餌發(fā)射系統(tǒng)等等[18]，如圖3所示。

圖3 典型的箔條彈發(fā)射系統(tǒng)

法國的“達蓋2型”干擾發(fā)射系統(tǒng)主要由安裝機座、彈箱以及火箭發(fā)射模塊組成，安裝機座可以在方位向上轉動，根據(jù)需要彈箱和火箭發(fā)射模塊可互換，其中箔條火箭彈安裝在火箭發(fā)射模塊里，共有10個發(fā)射模塊可使用。該系統(tǒng)具備自動發(fā)射功能，通常由艦船電子戰(zhàn)系統(tǒng)或外界信息源提供導彈告警信息，系統(tǒng)可融合各類告警信息，根據(jù)各類數(shù)據(jù)的融合結果，可控制機座轉動到最佳發(fā)射方向。

由洛克希德·馬丁公司生產的MK 36 SRBOC無源干擾彈發(fā)射系統(tǒng)是當前應用最廣泛的艦載無源發(fā)射系統(tǒng)。該系統(tǒng)的發(fā)射裝置為管徑130 mm的MK137型固定迫擊炮，每座6管，具有2個不同的發(fā)射仰角（45°和60°），根據(jù)不同的箔條彈種類，可應用于箔條沖淡式干擾和箔條質心式干擾，干擾頻率范圍約為2 MHz～20 GHz。當應用于沖淡式干擾時，每個方向每次只發(fā)射1枚，發(fā)射距離約為1～4.5 km；當應用于質心式干擾時，箔條云的RCS面積可達2 000～2 500 m2，其射程約為150～250 m。該系統(tǒng)反應時間約為8.5 s，可掩護驅逐艦、護衛(wèi)艦以及航母等大型艦只。

英國的“烏鴉座”艦載箔條誘餌發(fā)射系統(tǒng)由馬可尼船舶公司研制，該系統(tǒng)適用范圍很寬，幾乎可安裝在任何水面艦艇上（巡邏艇類除外）。該系統(tǒng)主要由火箭發(fā)射架、發(fā)射控制臺和箔條火箭等組成，如圖3(d)所示。其中，火箭發(fā)射架的型號為2座8管，最多可裝16枚箔條火箭，具備箔條沖淡式干擾和箔條質心式干擾等干擾樣式，使用普萊西有限公司研制的Window箔條火箭發(fā)射裝置，箔條火箭爆炸2.5 s后，箔條云的RCS約為1 200 m2，距離維擴散大小為90～395 m，高度維擴散大小為25～138 m，滯空時間可達5 min。

圖4“百夫長”全瞄準式誘餌發(fā)射裝置

此外，為了對抗不斷發(fā)展的新型反艦雷達導引頭，2009年，一種被稱為“百夫長”（Centurion）的全瞄準式誘餌發(fā)射裝置由英國切姆林對抗技術公司開始投資研制[19]。該系統(tǒng)的發(fā)射裝置為全瞄準式型號，共有12根炮筒（管徑為130 mm），且每個炮筒的發(fā)射角可以靈活調整，如圖4所示。相比于以前的箔條發(fā)射系統(tǒng)，“百夫長”誘餌發(fā)射系統(tǒng)具有以下幾個優(yōu)點：1）系統(tǒng)響應時間更快。從裝填誘餌彈到發(fā)射的響應時間少于3 s；2）發(fā)射角度精確度更高。該系統(tǒng)對艦船的機動性要求低，系統(tǒng)可根據(jù)艦船航速自適應地調整到最佳的發(fā)射角度；3）兼容性更好?！鞍俜蜷L”誘餌發(fā)射系統(tǒng)既可以跟先前的130 mm紅外與雷達制導導彈對抗彈等其它載荷相兼容，也可與目前射程可變的新型多載荷彈系列聯(lián)合使用，以聯(lián)合打擊未來海戰(zhàn)場中可能存在的威脅。

3 抗箔條干擾技術現(xiàn)狀

從上面論述可知，箔條干擾對反艦雷達導引頭構成了致命的威脅，即使采用目前最先進的主動制導雷達導引頭也需要處理箔條響應，以便為其它防御措施的實現(xiàn)爭取時間。因此，如何有效地對抗箔條干擾仍然是當前反艦雷達導引頭亟待解決的難題。根據(jù)現(xiàn)有的公開文獻和資料報道，對抗箔條干擾大概可分為三大類，下面將分別闡述。

3.1 結合雷達體制抗箔條干擾方法

國外關于對抗箔條干擾研究的公開報道比較少。從國內現(xiàn)有的公開文獻來看，研究工作主要集中在抗箔條沖淡式干擾方面，目前抗箔條沖淡式干擾方法可歸納為：

1）基于多普勒（Doppler）差異的箔條干擾識別方法。該識別方法的基本原理是：由于箔條和艦船目標的速度通常不同，利用脈沖多普勒（PD）、動目標檢測（MTD）和動目標顯示（MTI）等技術提取出箔條和艦船目標的Doppler信息，然后根據(jù)兩者的Doppler差異來完成箔條干擾的識別。目前該方法主要有2種思路：一是當箔條與艦船目標速度差異明顯時，采用多普勒濾波技術可有效濾除箔條干擾[20]；二是利用箔條和艦船目標的多普勒展寬特性差異識別箔條沖淡式干擾[21]。

2）基于回波信號波形特征的箔條干擾識別方法。該方法在分析艦船目標和箔條干擾回波特性的基礎上，利用它們在回波信號特征上的差異，如相似性、脈寬特性、穩(wěn)定性等來實現(xiàn)箔條干擾的識別[22]。

3）基于一維或二維高分辨率成像的箔條干擾識別方法。高分辨雷達的優(yōu)勢在于可以揭示艦船目標和箔條干擾的細節(jié)信息，通過這些細節(jié)信息，提取合適的特征量，根據(jù)艦船目標和箔條干擾的特征量差異來實現(xiàn)箔條干擾的識別。該思路的識別方法主要歸納為2類：一類是利用一維距離向像來識別箔條干擾[23]；第二類是利用二維成像雷達導引頭的高分辨率（如SAR導引頭）來識別箔條干擾，針對SAR導引頭的抗箔條干擾方法，目前相關文獻公開報道甚少。

4）基于復合制導的箔條干擾識別方法。該方法的本質是通過先進的復合制導技術來達到抗箔條干擾的目的[24]。例如，由于箔條干擾對射頻制導有效，而對紅外制導的干擾效果影響很小。為此，若反艦導引頭具備雷達/紅外復合制導能力（如美軍改進型的“捕鯨叉”），當導引頭采用射頻制導方式受到箔條干擾時，制導系統(tǒng)自動切換到紅外制導方式，可有效地降低箔條干擾對導引頭的影響。這種基于復合制導的抗箔條干擾方法雖然效果好，但也有其缺點：一是這種采用復合制導的導引頭實現(xiàn)難度大，且成本也高；二是在技術層面增加了導引頭設計的復雜度。

5）基于極化特征的箔條干擾識別方法。雷達極化信息刻畫了不同目標的特有屬性[25]，因此，利用目標和干擾在極化特征上的差異，可以達到識別干擾的目的。當箔條云在空間取向比較均勻時，共極化與交叉極化通道箔條云的回波信號強度相當，相反，艦船目標一般差距較大，利用這一極化特征差異，文獻[26]用同極化與交叉極化RCS的比值做為特征量來識別箔條干擾；隨后，在文獻[27]中通過采用非線性變換和平滑方法來增大兩者比值的差異，可進一步提高箔條干擾的識別率，并在文獻[28]中分析了在雨、雪等雜波環(huán)境下箔條干擾的識別問題；文獻[5]和[15]分別利用艦船目標和箔條干擾的極化比和極化角的統(tǒng)計特性差異來識別箔條干擾，并利用實測數(shù)據(jù)進行了驗證；隨后，文獻[29]采用艦船目標和箔條干擾的全極化數(shù)據(jù)，針對配重箔條，提出了一種改進的箔條干擾識別方法；基于艦船目標與箔條云的回波極化特性；針對雙站雷達體制，文獻[30]研究了抑制箔條干擾的最佳收發(fā)極化方式問題；文獻[31]提出了一種基于極化RCS比的箔條干擾方法，研究了箔條云在水平取向、垂直取向和球面均勻分布三種情況下箔條干擾與其他雷達目標的識別問題。

6）其他抗箔條干擾方法。文獻[32]分別提出了一種基于相關和基于灰色理論來實現(xiàn)箔條干擾的識別方法；針對非相參單脈沖雷達，文獻[33]提出了一種基于頻譜分析的箔條回波識別方法；文獻[34]利用自適應模糊神經網絡的非線性映射和學習能力，提出了一種基于自適應模糊神經網絡的箔條干擾識別方法；文獻[15]提出了一種基于目標對象（TOM）抗箔條沖淡干擾的搜捕方法。

此外，相比于抗箔條沖淡式干擾方法的研究工作，對抗箔條質心式干擾方法的研究相對較少，其抗干擾方法大概可歸納為三種思路：第一種思路是箔條質心干擾檢測[35]，這是抗箔條質心干擾的前提與基礎。第二種思路是先抑制干擾，再用傳統(tǒng)的和差通道單脈沖比估計目標的角度[36-37]。對于第二種思路，該思路通常需要艦船目標和箔條干擾在時域、頻域或極化域上的先驗信息，在箔條質心干擾初形成時，由于艦船目標和箔條干擾通常是不可分辨的，因而艦船目標和箔條干擾的先驗信息通常難以估計和獲取，且先驗信息一旦估計不準確，將導致估計目標角度的惡化，最終影響到目標的跟蹤精度。第三種思路是在不抑制箔條干擾的情況下，通過信號處理的方法估計出目標和干擾的角度信息，這種思路的核心思想是把抗箔條質心干擾的本質看作是2個不可分辨目標的角度估計問題[38]。該思路在無需抑制干擾條件下直接估計目標的角度，比第二種思路更加實用。

3.2 間接性技術措施

間接性技術措施是通過改進或者提高與雷達無關的其它一些技術性能，間接地起到提高反艦導彈抗箔條干擾能力的作用[2]。這些措施主要包括：改善反艦導彈的隱身技術；提高導彈的戰(zhàn)術規(guī)避能力，如低空掠海飛行技術、變道飛行技術等；提高導彈的運動速度；采用低煙發(fā)動機，等等。上述措施從一定程度上降低了艦艇方的探測和預警能力，從而縮短了艦艇方的反應時間，使其來不及釋放箔條干擾或機動規(guī)避，因而更容易擊中目標艦。

3.3 戰(zhàn)術性抗箔條干擾措施

在實戰(zhàn)中，反艦導彈若采用以一定的戰(zhàn)術策略，則能取得更好的抗箔條干擾效果。這些戰(zhàn)術策略主要包括[2]：多平臺多彈齊射，該戰(zhàn)術可提高總體突防能力，間接地降低被箔條干擾的概率，提高命中殺傷率的可能性；多種反艦導彈齊射，該戰(zhàn)術策略可有效地降低箔條干擾的有效性；真假導彈次序攻擊，先后發(fā)射多枚導彈（包括真假彈），通常是假彈居前，真彈隨后，通過假彈誘使對方釋放箔條干擾，起到麻痹和欺騙作用，真正的攻擊任務由真彈來完成。

4 結束語

主動雷達制導作為反艦導彈最主要的制導方式，因其獨特優(yōu)勢，在未來制導方式中仍然會得到廣泛的應用，而制約這種導彈作戰(zhàn)功效發(fā)揮的最有效的干擾手段便是箔條干擾，兩者的對抗更多體現(xiàn)在新型箔條干擾物和新型反艦導彈之間的較量。因此在新型箔條干擾物和提高反艦導彈抗箔條干擾能力2個方面都應加強研發(fā)力度。