水面艦艇單艦反導技術*

金 虎 馬冬冬 郭新民

(92785部隊 秦皇島 066200)

水面艦艇單艦反導技術*

金 虎 馬冬冬 郭新民

(92785部隊 秦皇島 066200)

隨著各種精確制導反艦導彈的不斷發展,水面艦艇將面臨極大的空中威脅,反艦導彈防御技術已經當前研究的難點和熱點問題之一。文章主要針對箔條干擾技術、艦空導彈抗擊技術和艦艇反導過程中的電磁兼容控制技術進行了分析,在水面艦艇的單艦反導技術方面做出了一些有益的探討。

箔條干擾;反艦導彈;末制導雷達;電子干擾

Class NumberE927

1 引言

隨著現代反艦技術的發展,反艦導彈對水面艦艇的威脅越來越受到重視,水面艦艇的反導技術特別是單艦反導技術也越來越受到關注。水面艦艇反導技術主要分為硬對抗技術和軟對抗技術。軟對抗是指反導防御電子對抗系統用電子對抗的方法對反艦導彈進行干擾,使其不能正常捕獲目標,產生彈道偏離,攻擊假目標等等。硬對抗主要是用艦空導彈對反艦導彈進行遠程攔截摧毀,或者使用各種近程防空火炮系統對反艦導彈進行精確、密集的彈幕射擊從而將其摧毀。在復雜的戰爭環境中,一般采用軟硬抗擊手段綜合反導以獲得更好的防御效果。

2 反艦導彈攻擊過程

當前裝備各國海軍的反艦導彈種類較多,比較典型的有美國“魚叉”、法國“飛魚”、意大利“奧托馬特”、英國“海上大鷗”和俄羅斯SS-N-22等。它們性能各異,但對艦艇的攻擊過程大致相當。以法國的AM-39“飛魚”導彈為例,反艦導彈對艦艇攻擊過程為:掛載導彈的載機打開機載雷達,搜索識別和跟蹤目標,并將目標數據和載機導航系統的有關數據(飛機的速度、垂直方位等)輸入適配器,計算導彈發射參數;然后選定發射的導彈并裝定預置數據;進行瞄準,使航向陀螺對準目標方向,發射導彈?？张瀸楋w行一般分為巡航段和自導段(艦艦導彈飛行分為助推段、巡航段和自導段),發射后導彈直接啟動巡航發動機,在高度表和航向陀螺信號的控制下,一面下降,一面進入巡航高度,當導彈降至離水面15m時轉為水平巡航飛行(速度280m/s),此時受彈載高度表和慣導系統控制。當距離目標約12km時,導彈進入自導段,導引頭開機搜索目標,搜索范圍超過10°以上,在每一個距離波門內接收反射能量,取能量中心作為捕獲一個目標,并將回波最強的目標確定為跟蹤目標。當距離目標10km時,導彈按預定程序下降到離海平面8m的高度,按比例導引規律飛行。當距離目標5km時,導彈第二次降低高度至4.5m或2.5m,飛至離目標約300m處時開始向目標俯沖攻擊并命中目標[1]。

3 單艦反導干擾技術

水面艦艇對反艦導彈的干擾主要是針對自導段末制導雷達開機之前到命中目標或者失去目標后墜毀這段過程。干擾方式主要分為有源干擾和無源干擾。有源干擾主要是在艦載電子設備偵察到導彈威脅目標信號之后自動或者人工按照自身功能,按照預先設定的程序進行反導抗擊,這里不做太多說明;無源干擾則是使用箔條、角反射體等各種無源干擾物對反艦導彈進行干擾,其中箔條干擾是無源干擾的主要技術之一。這里主要從干擾時機等方面對箔條干擾技術進行一些分析。

導彈末制導雷達開機距離通常為6km～22km。箔條干擾反艦導彈末制導雷達,使導彈的命中概率下降,主要有以下三種使用方式[2]:

1)沖淡干擾。沖淡干擾只有在導彈末制導雷達開機前干擾云形成,才能起到干擾作用,而對末制導雷達已開機的導彈,該干擾方式無效。干擾使用方式為:當艦載雷達偵察機發現敵搜索或火控雷達信號,可進行沖淡干擾當艦載偵察系統發現敵方發射導彈,彈上雷達還未開機時,立即向被掩護艦艇周圍發射數枚干擾火箭,形成數個假目標,引誘敵導彈捕捉跟蹤假目標。

2)轉移干擾。當艦艇已被導彈末制導雷達跟蹤時,為擺脫被跟蹤狀態,艦艇在自身周圍發射箔條彈,形成假目標。用有源干擾將末制導雷達的跟蹤波門拖到箔條假目標上,使雷達跟蹤假目標。

3)質心干擾當收到末制導雷達告警信號時,進行質心干擾。干擾使用方式為:在艦艇無法擺脫導彈末制導雷達的跟蹤時,在艦艇周圍約100m左右發射數枚箔條彈,使末制導雷達跟蹤箔條和艦艇的能量中心;由于箔條云的反射面積比艦艇的反射面積大2倍左右,能量中心偏向箔條一邊,隨著風對箔條的吹動和艦艇的規避運動,最終使雷達跟蹤箔條假目標。

由于受自身條件和技術的影響,彈上末制導雷達抗箔條干擾技術一直受到制約。制約末制導雷達抗箔條干擾性能的幾個因素主要為:

1)由于雷達裝在彈上,其體積、重量受到嚴格限制,因此對有些抗箔條技術的應用受到限制。

2)末制導雷達的工作時間短,從開機到擊中目標一般只有20～40s的時間,因此對抗干擾系統的要求高,系統反應時間要快,可靠性要強。

3)末制導雷達本身的精度和分辨率不高,給目標識別帶來困難。

4 艦空導彈殺傷范圍評估

由于箔條干擾等干擾措施成本低廉,應用范圍廣,通過干擾技術進行反導一直是水面艦艇反導的一個重要方面。但是,由于軟對抗技術自身的局限性和反艦導彈抗干擾技術的不斷提高,硬對抗技術在水面艦艇的反導過程中也是非常重要的。這里我們主要分析艦空導彈的反導。

艦空導彈是水面艦艇對空防御中的主要硬抗擊武器,其主要作用是對敵來襲反艦導彈實施攔截。相對于其他防空武器,艦空導彈有著許多顯著的優勢:射程遠,根據不同防御任務的需要,其射程從數百米到100多公里以上;命中精度高,例如外軍“巴拉克”導彈的單發殺傷概率為0.8,“海狼”導彈的雙發命中概率則大于等于0.95;作戰反應時間短,一般為十幾秒到幾十秒;殺傷威力大,摧毀空中目標一般只需命中一發;具有對付多目標攻擊的能力[3]。

艦空導彈殺傷區,它的大小和形狀主要取決于導彈武器系統性能、射擊條件、導引方法、目標的特性和導彈殺傷目標概率的預定值等;還與導彈的飛行動力學特性、制導系統作用距離、系統的控制特性、引戰系統性能等諸多因素有關。通常采用垂直殺傷區和水平殺傷區來描述艦空導彈的殺傷區,如圖1所示。其中ABCDE表示的是垂直殺傷區,垂直殺傷區的邊界由艦空導彈的最大有效射程、最小有效射程、最大射高、最小射高和最大高低角εmax所決定;FGKLMN表示的是水平殺傷區,水平面殺傷區的邊界由艦空導彈的最大航路角、最大航路捷徑、殺傷區邊界縱深所決定[4]。

圖中以艦空導彈發射位置為原點,以水平面為x軸方向,其中BC段和ED段分別為以艦空導彈的最大有效射程、最小有效射程為半徑的同心弧,AB,CD的高度為艦空導彈的最大射高、最小射高。

圖中以艦空導彈發射位置為原點,其中LK段和FN段分別為以艦空導彈的最大有效射程、最小有效射程為半徑的同心弧,qmax為最大航路角。

5 艦艇反導過程中的電磁兼容控制技術

艦空導彈和艦空武器制導系統與電子對抗在綜合反導時,往往會存在電磁不兼容的情況。要充分發揮艦艇的綜合防御效能,提高單艦反導體系的作戰能力,必須充分考慮二者在綜合使用時的電磁兼容問題。

根據現代防空作戰的基本要求,電子戰應貫穿于作戰全過程。在使用艦空導彈防空反導時,必須考慮電子戰系統的作戰使用。但是,由于目前水面艦艇防空反導作戰時必須使用主動雷達探測跟蹤目標,包括目標搜索雷達、跟蹤雷達、導彈制導雷達、目標照射雷達、彈上雷達導引頭等。這些設備如果電磁兼容處理得不好,當電子戰系統工作時就有可能會直接影響其工作。在研究綜合防空反導方案時,應充分考慮電子戰系統和艦空導彈的使用特點,綜合其優點,克服其相互影響的不利因素,使各武器系統電磁兼容,才能有效發揮這些武器的綜合作戰能力。

在電磁不兼容情況下,電子設備和導彈武器使用需要依據抗擊反艦導彈的綜合效果最好的原則。具體使用原則如下[5]:

5.1 有源干擾與艦空導彈使用

當艦艇發現敵導彈或導彈末制導雷達信號時,為不影響艦空導彈反導效果以及防止反輻射導彈沿干擾波束跟蹤、攻擊艦艇,通常不使用有源干擾機實施干擾。如果根據戰場情況確需使用有源干擾機,也只能在敵導彈距艦艇15km以上時使用,因為小于15km會影響跟蹤雷達,影響艦空導彈的使用。

5.2 無源干擾與艦空導彈使用

使用無源干擾與艦空導彈共同防空反導時,主要分以下3種情況:

1)質心干擾與艦空導彈使用

在一定情況下,質心干擾的干擾效果超過硬武器的抗擊效果。因此在存在電磁不兼容使用時,質心干擾的使用仍是首選。質心干擾的干擾效果與多種因素有關,因素之一是干擾彈的發射角度,但發射角度在一定的范圍內,干擾依然有效;在電磁不兼容的情況下,通過改變質心干擾彈的發射角度使電磁兼容,但角度的改變必須是在綜合抗擊效果優于不改變角度的情況下。

2)沖淡干擾與艦空導彈使用

由于艦空導彈對空防御能力強,因此當電磁不兼容時,如果對敵方的制導體制和抗干擾措施不明的情況下,在這種情況下,考慮最不利因素,只進行艦空導彈抗擊。當充分獲取來襲導彈信息的情況下,通過計算綜合抗擊效果來決定是否進行沖淡干擾。

3)煙幕干擾與艦空導彈使用

煙幕干擾與艦空導彈武器系統的光電跟蹤器在使用上電磁不兼容。電視跟蹤器是操作手判斷艦空導彈是否跟蹤來襲目標的觀測儀器,它對艦空導彈的使用效果影響不大;煙幕干擾是對付激光和電視制導導彈的有效手段,因而在使用時以煙幕干擾為主。

6 結語

反艦導彈在利用新的制導技術使其突防能力大幅度提高,采用單一手段防御具有局限性。在水面艦艇反導作戰中,要充分發揮艦空導彈武器和電子戰的綜合戰斗力,必須了解裝備的技戰性能和作戰對象,充分考慮電磁兼容問題,合理確定劃分作戰對象、作戰區域和使用時機,才能有效提高作戰效能,形成較強的綜合反導能力[6]。總體而言,由于艦空導彈具有射程遠、命中精度高、殺傷威力大等特點,其作戰任務應以全程攔截威脅等級最高的目標為主,保證及時摧毀來襲反艦導彈,消除威脅;電子戰系統應在其作用距離內,以不影響硬武器射擊為前提,全方位進行電子戰支援和對敵反艦導彈進行干擾。

[1]王平建,等.外國海軍武器裝備發展2006年度報告[R].北京:海軍裝備研究院科技信息研究所,2006

[2]王明鑒.未來反艦導彈可能采用的新技術[J].中國航天,2000,261(1):45～46

[3]邱杰.反艦導彈電子對抗新途徑探討[J].飛航導彈,2001(10):44～47

[4]宋文斌,王鼎奎.艦用電子戰系統中電子干擾技術的發展[J].艦船電子對抗,2002,25(3):1～5

[5]潘世田.艦載軟硬武器使用中電磁兼容問題的探[J].飛航導彈,2001(12):38～42

[6]葉志林,陳建華,吳紅星.單艦艦空導彈對空防御問題研究[J].艦船電子工程,2009,29(3):10～15

Anti-missile Defense Technology of Surface Ship

Jin Hu Ma Dongdong Guo Xinmin
(No.92785 Troops of PLA,Qinhuangdao 066200)

Along with the development of,the warship has to face danger from air,and how to defense anti-ship missile is already a matter in research.In this article,we paid attention to chaff jamming technology,missile defence of anti-ship missile,and the EM C controlling in defence,and we made some useful research in defence technology of anti-ship missile.

chaff jamming,anti-ship missile,guided radar,electronic countermeasures

E927

2010年8月28日,

2010年9月30日

金虎,男,助理工程師,研究方向:雷達技術,復合制導技術。