機載拖曳式雷達有源誘餌作戰效能研究

摘 要:機載拖曳式雷達有源誘餌是一種在實戰中得到檢驗，可有效對付防空導彈的電子戰裝備。針對如何進一步提高拖曳式誘餌作戰效能的問題，在分析拖曳式誘餌干擾機理的基礎上，建立誘餌作戰效能評估模型，對不同誘餌戰術參數下拖曳式誘餌的干擾效能進行仿真分析，提出使用拖曳式誘餌的戰術措施，有助于在實戰中選取合適的誘餌戰術參數。

關鍵詞:機載拖曳式雷達有源誘餌;兩點源干擾;三角態勢;脫靶距離;戰術措施

中圖分類號:TN972 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)03-010-03

Combat Effectiveness Study for Airborne Towed Radar Active Decoy

FAN Wentong，WANG Xing，YE Guangqiang

(The Engineering Institute，Air Force Engineering University，Xi′an，710038，China)

Abstract:The airborne towed radar active decoy has been proved to be an effective electromagnetic weapon that can eliminate threats from ground-based air defense radar.In order to improve the combat effectiveness of towed radar active decoy，on the basis of the principle of towed decoy，the evaluating model of jamming performance is established.The jamming performance of towed decoy is simulated and analyzed with different tactic parameters，and the suited tactic schemes of towed decoy is proposed，which is used to select appropriate parameters of decoy in practice.

Keywords:airborne towed radar active decoy;dual sources interference;trigonal state;miss distance of interception missile;tactic schemes

在現代電子對抗戰中，拖曳式雷達有源誘餌(Towed Radar Active Decoy，TRAD)作為一種新型的自衛式干擾方式，主要用于保護機載平臺[1]。通常由載機通過拖曳線將誘餌拖曳著一起飛行，誘餌能夠準確地模擬載機的飛行特性和雷達反射特性，使雷達跟蹤系統無法通過運動特性區分載機和誘餌，形成對雷達導引頭的有效干擾，提高載機在作戰時的存活率。文中通過誘餌參數對誘餌作戰效能的仿真分析，指出了誘餌使用的戰術措施，提高了誘餌的作戰效能。

1 機載拖曳式雷達有源誘餌的干擾機理

機載拖曳式雷達有源誘餌一般由載機內發射、控制、電源系統和發射后拖曳線拖在載機后面的飛行器即誘餌組成[2]。當載機上雷達告警器和導彈逼近告警器發出導彈攻擊告警時，釋放拖曳式誘餌。拖曳式誘餌通過電纜或者光纜與載機相連接，由載機拖曳飛行，并提供電源控制誘餌的工作。誘餌將干擾信號經末級功放放大后經發射天線輻射出去，這樣雷達就會收到兩個回波信號，一個是目標的回波信號，另一個是誘餌發射的強信號，一般誘餌的有效雷達反射面積是載機雷達反射面積的1~10倍[3]。空間兩點源對雷達跟蹤系統產生的干擾有兩種情況，一是在雷達波束寬度之內存在兩個在高頻相位上是無關的點源，使雷達跟蹤在兩點源的能量中心上，跟蹤點通常在兩點源的連線之間，稱為兩點源干擾，即質心干擾;二是在雷達波束寬度之內存在兩個在高頻相位上相關的點源，它將產生合力場[4]，在合力場的作用下，使雷達跟蹤到兩點源之外的某一點上，從而達到最佳的誘騙效果。

在誘餌釋放之前，雷達接收到的只有載機的回波信號，雷達跟蹤載機。由于TRAD與載機同步運動，雷達的速度跟蹤系統可以不予考慮。為了對雷達實施有效的欺騙干擾，在誘餌使用過程中，在角度上應保證載機、誘餌、雷達三者構成“三角態勢”，即載機和誘餌對雷達形成的張角始終小于雷達的角分辨率(雷達的主波束寬度)，如圖1所示。設β為雷達天線的波束寬度，α為導彈和載機的連線與導彈和誘餌的連線的夾角，則“三角態勢”要滿足的條件為α≤β/2。在距離上應保證載機和誘餌對雷達形成的距離差小于雷達的距離分辨率，使得雷達無法從角度和距離上對載機和誘餌進行分辨，將載機和誘餌作為一個目標來跟蹤，并對目標產生測角偏差[5，6]。

圖1 誘餌釋放后載機、雷達與誘餌的位置關系圖

2 機載拖曳式有源雷達誘餌的干擾效能評估與分析

2.1 誘餌作戰效能評估模型

機載拖曳式有源雷達誘餌對雷達干擾的目的在于使攔截導彈的脫靶距離大于零。拖曳式誘餌對雷達的干擾效果主要取決于誘餌的技戰術參數，包括:誘餌的功率放大倍數k、拖曳線纜的長度L、誘餌釋放的時機R(用誘餌釋放時的彈目距離來衡量)。

拖曳式有源雷達誘餌的等效干擾功率[2]為:

Prds= kPtGtσ4πcos2α1R-LR2cos θ2

(1)

式中:Pt為雷達的脈沖功率;Gt為雷達收發天線的增益;σ為載機的雷達散射面積;α為雷達到載機與雷達到誘餌連線的夾角;θ為雷達到載機與載機到誘餌連線的夾角。

設導彈爆炸時的質心坐標為(x，y，z)， 目標機的質心坐標為(X，Y，Z)，則:

R′CA=(X-x)2+(Y-y)2+(Z-z)2

(2)

由于導彈引爆距離一般為7~15 m，故飛機外形尺寸不可忽略。

RCA=R′CA-d

(3)

式中:RCA為導彈脫靶距離;d為飛機尺寸規整化系數:

d=33F*H*W4π

(4)

式中:F為飛機長度;H為飛機高度;W為飛機翼展。

2.2 誘餌參數對作戰效能影響的仿真分析

參數設置:初始時刻，以攔截導彈的發射點為坐標原點，初始飛行方位角為15°，俯仰角為45°，飛行速度為1.0 km/s，最大轉向加速度為30g，雷達導引頭的發射功率為10 kW，收發天線的增益為25 dB，發射信號的波長為0.02 m，導引頭的波束寬度為6°，比例導航系數為4，導引頭的跟蹤下限為150 m，系統的總損耗為7 dB，目標的初始位置為(11 000，0，6 000)，飛行速度為280 m/s，飛行方位角為180°，俯仰角為0°，誘餌收發天線的增益為0 dB，拖曳線纜的長度為100 m，誘餌釋放時的彈目距離為9 km，誘餌的功率放大倍數為40 dB，距離波門的寬度取10個距離分辨單元。

2.2.1 誘餌功率放大倍數k對作戰效能的影響

由于雷達導引頭跟蹤回波的能量中心，當誘餌的功率放大倍數k增大時，載機與誘餌的回波信號在距離波門內的強度比p減小;當k足夠大時，在距離波門內誘餌的回波能量遠大于載機的回波能量，雷達導引頭測得的偏差角偏向誘餌[7，8]，當放大功率達到最大功率PJmax時，強度比p與k無關，此時攔截導彈的脫靶距離保持恒定，等于拖曳線纜的長度。因而只要選擇一個合適的誘餌功率放大倍數即可達到誘騙攔截導彈的目的。

由圖2可以看出，當誘餌的功率放大倍數大于35 dB時，誘餌可以有效誘騙雷達導引頭。

圖2 誘餌的功率放大倍數與攔截導彈的

脫靶距離的關系圖

2.2.2 拖曳線纜的長度L對作戰效能的影響

TRAD與其他拖曳式誘餌的不同之處在于它由一根長度固定的拖曳線與載機相連。拖曳線長度L的選取首先確保誘餌到載機的距離足夠遠，當導彈在誘餌和載機之間爆炸時，不傷及載機，一般選取范圍為L>2D(D由具體型號導彈的有效殺傷半徑決定)，同時雷達的角跟蹤系統對誘餌相對于載機的最大橫向距離和最大縱向距離提出了限制，一旦超過了這個界限，雷達將可以從方位和距離對誘餌和載機進行識別。所以拖曳線的長度不能過長，對L的最長限制為:

橫向限制:L1小于等于100~150 m

縱向限制:L2小于等于100~250 m

(5)

由圖3可以看出，當拖曳線的長度為0~100 m時，在距離波門內的誘餌回波能量小于載機回波能量，因而無法將導引頭誘騙;當拖曳線纜長度為110~340 m時，誘餌能夠有效誘騙雷達導引頭，脫靶距離約等于誘餌線纜長度L;當拖曳線纜長度大于350 m時，誘餌無法與載機、攔截導彈構成“三角態勢”，攔截導彈將一直跟蹤載機。

2.2.3 誘餌釋放的時機R對作戰效能的影響

如果誘餌的功率放大倍數k和拖曳線纜的長度L都選取合適，那么誘餌的釋放時機R就是關鍵因素。只有在誘餌釋放時，誘餌和載機同時出現在雷達的一個波束寬度內，即滿足“三角態勢”。

圖3 拖曳式誘餌的線纜長度與攔擊導彈的

脫靶距離的關系圖

由圖4可以看出，當誘餌在彈目距離為0~1 000 m之間釋放時，無法滿足“三角態勢”，誘餌無法誘騙雷達，而在其他時刻，誘餌都能有效誘騙雷達導引頭，因而誘餌釋放的時機不能太近。

圖4 誘餌釋放時機與攔截導彈脫靶距離的關系圖

3 機載拖曳式雷達有源誘餌的戰術措施使用

根據載機與攔截導彈初始攻擊位置的空間幾何關系，載機如何使用拖曳式雷達有源誘餌將出現以下三種情況[2]:

(1) 當載機受到導彈的尾追攻擊時，載機應該加速向導彈的攻擊方向運動，及時釋放拖曳式誘餌，導彈與載機之間到達一定距離時，載機向左或向右急轉彎，此時會出現以下兩種情況之一:一是導彈丟失載機目標;二是造成導彈、載機和誘餌之間的“三角態勢”，有利于誘餌把導彈引離載機，提高了載機的存活率。

(2) 當載機受到導彈的攔擊攻擊時，載機應立刻向導彈的飛行方向作加速機動，盡快與導彈形成“尾追態勢”的態勢，此后使用載機受到導彈的尾追攻擊時的戰術措施即可。

(3) 當載機受到導彈的迎面攻擊時，由于載機與導彈的距離不是很遠，且兩者之間的相對速度較大，因此

載機幾乎無法作反方向的高速機動，大多數情況下只能向左或者向右急轉彎并全力加速，盡可能地構成“三角態勢”，以便誘餌使用強干擾信號將導彈欺騙到誘餌身上，或者使導彈從載機和誘餌之間穿過。在此種情況下，由于拖曳式誘餌在使用上存在圓錐模糊區[3]，載機受到導彈的擊毀概率較大，應盡量避免這種態勢的出現。

4 結 語

通過以上分析可以清楚看出，機載拖曳式雷達有源誘餌的系統設計必須和載機的戰術使用密切結合，比如誘餌與導彈和載機的相對方位、距離，釋放時機，釋放后載機作何種機動等，因此在研究拖曳式誘餌硬件技術的同時，一定要開發拖曳式誘餌的戰術使用軟件。其次拖曳式誘餌作為載機攜帶一種干擾資源，主要用于防御的關鍵時刻(如末端防御等)，是整體防御系統設計的一個環節，應納入整體防御系統統一考慮，由計算機合理分配干擾資源，使整體防御在任何時刻都有一組最佳的防御組合[9，10]。

參考文獻

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