“箔條鏈”式艦艇反導(dǎo)質(zhì)心干擾作戰(zhàn)方法研究*

彭紹榮，胡生亮，許江湖，吳林罡

（海軍工程大學(xué) 兵器工程學(xué)院，湖北 武漢 430033）

0 引言

艦載箔條質(zhì)心干擾主要指通過發(fā)射箔條彈形成高反射能量的箔條云，誘導(dǎo)已跟蹤艦船的反艦導(dǎo)彈偏離目標(biāo)方向，一般需要在導(dǎo)彈無法對抗箔條干擾的前提下實(shí)現(xiàn)效能［1-3］。然而，目前先進(jìn)的反艦導(dǎo)彈已經(jīng)具備箔條識別能力，能夠在對抗過程中智能地跟蹤并命中艦艇，傳統(tǒng)的箔條質(zhì)心干擾作戰(zhàn)方法存在著明顯的局限性。

由于箔條云回波在幅值特性、極化特征等方面與艦艇存在巨大差異，因此將箔條云作為獨(dú)立的干擾而言，識別的實(shí)現(xiàn)理論上較為容易［4-5］。但當(dāng)同一末制導(dǎo)雷達(dá)分辨單元內(nèi)，箔條云和艦船作為混合目標(biāo)一起考慮時，一方面相比艦船目標(biāo)將發(fā)生“退極化”現(xiàn)象，使混合體回波的極化特性與純箔條差別不明顯，導(dǎo)引頭難以區(qū)分；另一方面，箔條云的存在可以延展艦船的有效反射長度，而當(dāng)雷達(dá)目標(biāo)的有效反射長度大于或等于波束寬度時，相當(dāng)于末制導(dǎo)雷達(dá)波束寬度將被目標(biāo)完全覆蓋，將產(chǎn)生“大目標(biāo)”效應(yīng)，此時末制導(dǎo)雷達(dá)不能繼續(xù)有效地在水平方向上跟蹤目標(biāo)的運(yùn)動，繼而不能產(chǎn)生角度跟蹤誤差，導(dǎo)致無法形成有效的跟蹤制導(dǎo)指令。

基于“退極化”現(xiàn)象和“大目標(biāo)”效應(yīng)，本文提出一種“箔條鏈”式質(zhì)心干擾作戰(zhàn)方法：將箔條沿艦艇航行方向布放，使形成的箔條云遮蓋艦艇，并令艦艇航行至箔條云的一端。這樣，箔條云和艦船的混合體將出現(xiàn)“退極化”現(xiàn)象，可有效應(yīng)對導(dǎo)引頭極化抗干擾的威脅，而當(dāng)末制導(dǎo)雷達(dá)跟蹤混合體時，又出現(xiàn)大目標(biāo)效應(yīng)，即便導(dǎo)彈擊穿箔條云，位于箔條云某一端的艦艇也是相對安全的。

1 傳統(tǒng)箔條質(zhì)心干擾存在的問題

箔條是一種重要的艦載無源干擾器材，是艦艇實(shí)施反導(dǎo)作戰(zhàn)時的典型軟武器之一。但作為一種傳統(tǒng)的無源干擾目標(biāo)，其在回波的幅值特性、極化特征等方面與艦艇回波的差異已經(jīng)得到充分證實(shí)，先進(jìn)的導(dǎo)引頭已具備識別箔條的能力。

以隨機(jī)分布的球體箔條云模擬單枚箔條彈的爆炸情況，以隨機(jī)分布的長方體箔條云模擬多枚箔條彈形成的箔條幕，并將箔條云模型與典型艦船模型進(jìn)行對比。如表1 所示分別為球體箔條云、長方體箔條云、某型導(dǎo)彈巡邏艇以及某型驅(qū)逐艦的全向全極化RCS 仿真結(jié)果［6］。從表1 中可以看出，對于RCS 方位幅值特性，箔條云目標(biāo)RCS 變化趨勢較為平緩，與艦船目標(biāo)差異明顯，此外，以極化角指代極化特征時，可以發(fā)現(xiàn)艦船目標(biāo)極化角基本穩(wěn)定在90°附近，而箔條云目標(biāo)則遠(yuǎn)低于該值。因此，對于反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)而言，從這2 類目標(biāo)中識別出箔條云假目標(biāo)是一種較為容易實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。

表1 仿真模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table1 Simulation model and experimental results

傳統(tǒng)的箔條質(zhì)心干擾實(shí)施方法可以概括為：末制導(dǎo)雷達(dá)跟蹤目標(biāo)后，在其波束內(nèi)施放反射特性強(qiáng)于真實(shí)目標(biāo)的箔條云，使導(dǎo)彈跟蹤真、假目標(biāo)能量質(zhì)心，隨著波束切割逐步跟蹤箔條云。其中，質(zhì)心干擾的實(shí)施必須具備以下要素：

（1）“看得見”，箔條云要與艦艇共同位于末制導(dǎo)雷達(dá)分辨單元內(nèi)，橫向布放距離約100 m 左右。

（2）“拉得動”，箔條云RCS 值要達(dá)到艦艇的2～3 倍（即有效壓制系數(shù)），布放態(tài)勢能同時干擾末制導(dǎo)前沿、能量和后沿跟蹤方式。

（3）“分得開”，通常實(shí)施1 次，要做到“順風(fēng)打，逆風(fēng)機(jī)動”，箔條云與艦艇快速分開。

然而，隨著邊搜索邊跟蹤（track-while-scan，TWS）、小范圍扇掃、窄波門跟蹤等策略在精確制導(dǎo)技術(shù)上的廣泛應(yīng)用，反艦導(dǎo)彈抗干擾能力得到大幅提升，對質(zhì)心干擾效果產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

一是邊搜索邊跟蹤（TWS）策略［7-8］。以某型導(dǎo)彈為例，在該策略的幫助下其在短短幾個搜索周期內(nèi)，即可剔除純箔條云捕獲目標(biāo)（一般為艦船或者箔條艦船混合體構(gòu)成的疑似目標(biāo)），調(diào)整航向并不斷識別，如果箔條干擾一直存在，就會持續(xù)進(jìn)行識別對抗，甚至能到距離艦船2～3 km；如果目標(biāo)丟失便小范圍扇掃（排除其他箔條干擾），繼續(xù)捕獲目標(biāo)。待時間推移箔條和艦船分離后，又能捕捉艦船目標(biāo)。

二是窄波門跟蹤技術(shù)［9］。在脈沖寬度變窄、距離分辨力提高后（如“魚叉”導(dǎo)彈脈沖寬度降至0.1 μs），進(jìn)入雷達(dá)波門內(nèi)的箔條云大幅減少，有效壓制系數(shù)嚴(yán)重下降，能量質(zhì)心偏向艦船目標(biāo)，隨著波束切割，最終跟蹤真實(shí)目標(biāo)，質(zhì)心干擾難以奏效。

2 退極化現(xiàn)象和大目標(biāo)效應(yīng)

雖然箔條云在回波的幅度特性、極化特征等方面存在與艦艇回波的差異，但是，箔條云和艦船重合在一起時，將改變艦船回波極化特性，發(fā)生“退極化”現(xiàn)象，使混合體回波的極化特性與純箔條差別不明顯，導(dǎo)引頭難以區(qū)分，如圖1 所示。

圖1 艦船箔條混合極化特征實(shí)測數(shù)據(jù)Fig.1 Measured data of mixed polarization characteristics of ship chaff

而“大目標(biāo)”效應(yīng)是指，當(dāng)目標(biāo)的有效反射長度大于或等于雷達(dá)波束寬度時，相當(dāng)于雷達(dá)波束寬度將被目標(biāo)全部覆蓋，此時雷達(dá)不能繼續(xù)有效的在水平方向上跟蹤目標(biāo)的運(yùn)動，繼而不能產(chǎn)生角度跟蹤誤差，因此不能形成跟蹤導(dǎo)引信號，此時目標(biāo)的運(yùn)動將產(chǎn)生自導(dǎo)跟蹤誤差［10-11］，如圖2 所示。

圖2 反艦導(dǎo)彈的大目標(biāo)效應(yīng)示意圖Fig.2 Schematic diagram of large target effect of anti-ship missile

3 “箔條鏈”式質(zhì)心干擾作戰(zhàn)實(shí)施方法

基于前述的“退極化”現(xiàn)象和“大目標(biāo)”效應(yīng)，提出一種“箔條鏈”式質(zhì)心干擾作戰(zhàn)方法，即在雷達(dá)跟蹤波門內(nèi)間隔、連續(xù)布放多個箔條云，形成有效反射長度大于或等于雷達(dá)波束寬度的“鏈?zhǔn)健贝竽繕?biāo)，利用大目標(biāo)效應(yīng)增大末制導(dǎo)雷達(dá)的測角誤差。

基本原理為：當(dāng)艦艇的雷達(dá)偵察系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并測量出敵方導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭的意圖和技術(shù)參數(shù)后，將數(shù)據(jù)傳送給艦艇指控設(shè)備。指控設(shè)備根據(jù)導(dǎo)彈飛行軌跡、性能參數(shù)等指標(biāo)，通過干擾彈發(fā)射裝置，發(fā)射若干箔條彈，爆炸后形成一條長、寬、高足夠遮蓋艦艇目標(biāo)特性的箔條鏈，同時艦艇通過機(jī)動，將自己置于箔條鏈的一側(cè)，如圖3 所示。

圖3 “箔條鏈”式質(zhì)心干擾作戰(zhàn)方法示意圖Fig.3 Operational method of“chaff chain”centroid jamming

如 圖4 所示，O為 導(dǎo) 彈 位 置，M1M2為 箔 條 鏈 等效長度，M為其中心點(diǎn)，α為末制導(dǎo)雷達(dá)波束半寬角度，L為箔條鏈實(shí)際長度，q為導(dǎo)彈來襲方向與箔條鏈的夾角，顯然有：

圖4 箔條鏈實(shí)際長度和等效長度Fig.4 Actual length and equivalent length of chaff chain

可見，箔條鏈的布置方向與導(dǎo)彈來襲方向垂直時，箔條鏈的實(shí)際長度最小。

當(dāng)導(dǎo)彈飛臨箔條鏈的能量質(zhì)心，此時艦艇應(yīng)航行至離該位置足夠遠(yuǎn)的安全距離，即導(dǎo)彈殺傷半徑之外。

隨著制導(dǎo)技術(shù)的高速發(fā)展，反艦導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能與威懾水平不斷上升。近年來，西方反艦導(dǎo)彈的主流研發(fā)方向逐漸朝大射程、超聲速、隱身化方向發(fā)展，使得防御方的防空攔截作戰(zhàn)更為困難。此外，其作戰(zhàn)運(yùn)用也呈現(xiàn)出新的樣式，其中之一便是部分反艦導(dǎo)彈具備了二次攻擊能力［12-14］。以美國的Block 1D 型魚叉反艦導(dǎo)彈為例，其可在跟蹤目標(biāo)消失或識別出跟蹤目標(biāo)為假時，重新進(jìn)入搜索狀態(tài)并進(jìn)行二次攻擊，有效提高了搜捕概率［15］。二次搜索攻擊主要有8 字形和苜蓿葉2 種方式，如圖5~6所示。

圖5 8 字形搜索攻擊方式Fig.5 8-shaped search attack mode

以二次攻擊反艦導(dǎo)彈為作戰(zhàn)對象，對其飛行航跡及對抗難點(diǎn)進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上提出可行的箔條鏈布放方案：

（1）對抗8 字形二次搜索攻擊導(dǎo)彈時，該類導(dǎo)彈機(jī)動過程中共有2 段面向艦船目標(biāo)的飛行軌跡（如圖5 藍(lán)色箭頭所示），并且兩段軌跡之間理論上成90°正交關(guān)系。在此條件下實(shí)施箔條干擾的難點(diǎn)在于：①必須在導(dǎo)彈來襲方向以及與來襲方向相差90°的另一方向上實(shí)現(xiàn)對艦船目標(biāo)的完全遮擋；②無法提前預(yù)判導(dǎo)彈二次機(jī)動方向?yàn)轫槙r針機(jī)動或逆時針機(jī)動，必須同時考慮二次攻擊方向?yàn)椤?0°的可能。因此考慮采用見圖7a）中的箔條布放方案，與導(dǎo)彈來襲方向成45°角布放箔條鏈，對導(dǎo)彈來襲方向以及順時針二次攻擊方向?qū)嵤┎瓧l鏈?zhǔn)礁蓴_，對可能的逆時針二次攻擊方向采用常規(guī)的箔條云遮蔽干擾。

（2）對抗苜蓿葉二次搜索攻擊導(dǎo)彈時，該類導(dǎo)彈機(jī)動過程中共有5 段面向艦船目標(biāo)的飛行軌跡（如圖6 藍(lán)色箭頭所示），其中3 段重合軌跡為導(dǎo)彈來襲方向軌跡，并且與第2、第4 軌跡之間理論上成120°角關(guān)系。在此條件下實(shí)施箔條干擾的難點(diǎn)在于：必須在導(dǎo)彈來襲方向以及與來襲方向相差±120°的其他方向上實(shí)現(xiàn)對艦船目標(biāo)的完全遮擋。因此考慮采用見圖7b）中的箔條布放方案，與導(dǎo)彈來襲方向成30°角布放箔條鏈，對沿第1、第2、第3、第5 攻擊方向的導(dǎo)彈實(shí)施箔條鏈?zhǔn)礁蓴_，對沿第4 攻擊方向的導(dǎo)彈采用常規(guī)的箔條云遮蔽干擾。

圖6 苜蓿葉搜索攻擊方式Fig.6 Alfalfa leaf shaped search attack mode

圖7 針對二次攻擊導(dǎo)彈的對抗方法Fig.7 Countermeasures against secondary attack missiles

盡管導(dǎo)彈二次攻擊方向呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)，但利用上述干擾方案，可使得二次攻擊導(dǎo)彈在進(jìn)攻航路上始終受到箔條鏈?zhǔn)礁蓴_。此外需注意的是，箔條鏈?zhǔn)礁蓴_作戰(zhàn)應(yīng)遵循逆風(fēng)發(fā)射（箔條）、順風(fēng)機(jī)動（艦船）的原則，同時根據(jù)實(shí)際情況實(shí)時進(jìn)行補(bǔ)充發(fā)射，以確保箔條對目標(biāo)艦的完全遮蔽以及箔條鏈的充足長度。

4 結(jié)束語

本文根據(jù)箔條云和艦船重合在一起時出現(xiàn)“退極化”現(xiàn)象和末制導(dǎo)雷達(dá)的大目標(biāo)效應(yīng)，提出了一種“箔條鏈”式質(zhì)心干擾作戰(zhàn)樣式，分析了箔條鏈布放長度與布放態(tài)勢的關(guān)系，同時考慮了導(dǎo)彈二次攻擊條件下箔條鏈的布放原則和艦艇的機(jī)動原則。該作戰(zhàn)樣式已在某些演練活動中得到驗(yàn)證，而根據(jù)風(fēng)向風(fēng)速以及導(dǎo)彈來襲方向等條件進(jìn)行仿真研究將作為下一步的工作內(nèi)容。