艦船箔條質心干擾作戰使用方法研究＊

聶永芳 姚 奕 王春健

（海軍潛艇學院 青島 266042）

1 引言

作為艦艇軟防御的一種，無源質心干擾在實戰中發揮著重要作用。但是，大中型水面艦艇的雷達反射面積較大，在實施質心干擾時所需要的箔條數量大，箔條很容易超出雷達的波束范圍，箔條成功概率較低，如何提高箔條質心干擾時的作戰成功概率，一直是艦艇指揮員十分關心的問題，本文在分析影響質心干擾效果的因素的基礎上，總結出了提高箔條質心干擾作戰成功概率的幾種方法和途徑，為艦艇指揮員正確使用質心干擾提供作戰使用的理論依據。

2 質心干擾原理

所謂質心干擾就是利用質心效應使末制導雷達偏離被攻擊目標的一種干擾樣式。箔條質心干擾主要用來干擾末制導雷達的跟蹤段，當艦艇受到末制導雷達的跟蹤時，在雷達跟蹤單元內布設一個由箔條形成的假目標，由于假目標和艦艇同處在末制導雷達的一個分辨單元內，所以末制導雷達就從跟蹤艦艇改為跟蹤艦艇和假目標的質心點。通常假目標的有效雷達反射面積是艦艇的2～3倍，這樣假目標和艦艇的質心點就靠近假目標方向，因此末制導雷達跟蹤假目標的概率大于跟蹤艦艇的概率。當末制導雷達跟蹤到質心點后，艦艇做出適當的機動，使得導彈在向質心點的運動過程中，艦艇和假目標之間的距離和方位角不斷增大，直到艦艇移出跟蹤波門或方位角大于雷達波束角的一半時，末制導雷達丟失艦艇目標，此時末制導雷達從跟蹤艦艇和假目標的質心點改為跟蹤假目標，這樣箔條質心干擾有效。隨著反艦導彈向艦船逼近，其末制導雷達的跟蹤范圍也越來越小，最后有三種可能：

1）箔條云首先脫離反艦導彈末制導雷達的跟蹤范圍，質心干擾失敗；

2）艦船首先脫離反艦導彈末制導雷達的跟蹤范圍，反艦導彈飛向箔條云，質心干擾成功；

3）艦船和箔條云在反艦導彈靠慣性俯沖時，始終沒有拉開距離，反艦導彈飛向艦船和箔條云的質心，質心干擾成功。

3 影響質心干擾效果的因素

箔條質心干擾是否能成功以及其干擾效果受很多隨機因素的影響，總的說來有如下幾個主要因素：

3.1 有效質心干擾時間

有效質心干擾時間Te定義為質心干擾云形成到反艦導彈靠慣性制導進行俯沖攻擊之間的時間。因為指揮員決策、武器系統反應以及箔條云形成都需要一定的時間，而導彈飛行速度很快，如果發現導彈太晚，有效質心干擾時間Te＜0，則干擾不成功。因此，箔條質心干擾是否成功的因素之一是Te＞0，而

式中：R是發現反艦導彈時，反艦導彈距艦船的距離；Rg是反艦導彈靠慣性制導進行俯沖攻擊時距艦船的距離；Vm是反艦導彈的飛行速度；Tw是武器系統的反應時間；Tb是箔條彈從發射到形成有效反射面積箔條云的時間；Tj是指揮員決策，下定干擾決心的時間。

3.2 箔條云的布放位置

箔條云必須與艦艇布設在末制導雷達的同一個跟蹤單元內。該條件要求布設箔條云時必須綜合考慮末制導雷達的水平波束寬度、垂直波束寬度以及距離分辨力這三個因素[1]，也就是說箔條云在布設距離上必須滿足導彈末制導雷達的距離分辨力要求，同時在布設方位和布設高度上要分別處在導彈末制導雷達的水平波束寬度和垂直波束寬度之內。即同時滿足距離要求；方位要求；高度要求

其中：c為光速；τ為導彈末制導雷達的脈沖寬度；α和β分別為導彈末制導雷達的水平波束寬度和垂直波束寬度；R為導彈距艦艇距離；Rx為箔條云與艦艇距離在導彈和艦艇連線垂直方向上的投影；Ry為箔條云與艦艇的距離在導彈和艦艇連線方向上的投影；Rz為箔條云的布設高度。末制導雷達跟蹤范圍是以雷達反射中心為中心，以Rx、Ry為邊的矩形。

3.3 箔條云的有效雷達反射面積

圖1 質心干擾示意圖

箔條云的有效雷達反射面積σ2必須大于艦艇的有效雷達反射面積σ1，如圖1，目標艦和箔條誘餌都在波束內，同時受到雷達電波的照射，那么，未制導雷達就跟蹤兩者形成的質心點，質心點與艦的偏離角為θ1：

質心點與箔條云的偏離角為θ2：

式中，θ12為艦與箔條云相對于導彈的張角。從上述兩式中可以看出，當σ2＞σ1時，θ2＞θ1，也就是說，質心點偏向反射能量較強的那個目標。所以如何形成大面積的箔條云對質心干擾的成功是至關重要的。

3.4 箔條云的形狀

由于箔條投放形式的不同，箔條云的初態形狀也就不相同；初態箔條云形狀對箔條云的初始雷達截面積影響比較大。對同一塊長條形箔條云來說，雷達垂直照射箔條云縱向時的雷達截面積比雷達垂直照射箔條云橫向時的雷達截面積大2.2倍。文獻[2]通過計算得出，若要在海面掩護一艘600噸的小型艦艇，當來襲導彈垂直于箔條云長度方向、而且艦艇、箔條云均處于同一雷達分辨單元內時，質心干擾的成功概率為84%，來襲導彈垂直于箔條云寬邊方向，而且艦艇、箔條云均處于同一雷達分辨單元內質心干擾的成功概率為45%。如果箔條投放器和干擾彈設計得很合理的話，則有可能形成近似球形的箔條云。球形箔條云是一種準對稱箔條云。雷達無論從哪個方向照射這種箔條云，其雷達截面積都相等，而且能最大限度地滿足箔條云各向同性的要求。用這種箔條云掩護600噸位的小型艦艇時，其質心干擾的成功概率將為76.4%。球形箔條云的雷達截面積僅小于雷達垂直照射長條箔條云縱向時的雷達截面積，但長條箔條云的雷達截面積會隨雷達照射的方向不同而相差甚大。在艦艇質心干擾應用場合下，長條箔條云不是一種理想的箔條云形狀，球形箔條云形狀是最為理想的箔條云形狀。

3.5 艦艇發射箔條彈的方案

箔條質心干擾用于防御反艦導彈，其干擾效果受導彈的來襲方向、箔條彈的發射方向、艦艇機動角度和航速、作戰海域的風速風向的影響較大。文獻[3]經過大量仿真研究表明，在艦艇機動受限（－40°～40°）情況下

·導彈從艦艇左舷40°～右舷40°內來襲時，箔條彈同舷發射；導彈從艦艇左舷40°～320°內來襲時，箔條彈異舷發射。

·導彈從艦艏來襲，風向左舷30°～右舷30°內來風，箔條彈同舷發射，艦艇順風機動；風向左舷30°～330°內來風，箔條彈同舷發射，艦艇逆風機動。

·導彈從正橫來襲，箔條彈同舷發射，艦艏受風時，逆風機動；艦艉受風時，順風機動；與導彈同向正橫來風，箔條彈同舷發射，順風機動；與導彈逆向正橫來風，箔條彈同舷發射，逆風機動。

通常情況下，艦艇處于逆風航行、干擾彈順風發射對提高質心干擾成功概率是有利的；干擾彈的發射舷角一般和導彈來襲方向相差90°左右，且一般處于艦艇的正橫以后。當艦艇順風航行時，比90°稍大一個角度；艦艇逆風航行時，比90°稍小一個角度，這個角度一般在5°～10°。

4 提高艦船箔條質心干擾作戰成功概率的方法和途徑

根據前面對影響箔條效果的因素分析結果，要提高箔條質心干擾作戰的成功率可采用三種方法：1）改善箔條云在雷達波束內的分布；2）采用一定的手段減小艦船的雷達散射截面積，增大箔條的雷達散射截面；3）縮短箔條的反應時間和發射系統的反應時間。

4.1 水面艦艇采用隱身技術

為了防御雷達末制導反艦導彈的攻擊，一些最新設計、建造的水面艦艇大量采用了針對雷達的隱身技術，使得其雷達散射截面積有了大幅度的降低。但是水面艦艇如果僅僅采用隱身技術，對反艦導彈末制導雷達的檢測概率將只有很小的影響，而對其捕捉概率以及反艦導彈的命中概率則沒有太大的改變。這意味著，對于水面艦艇而言，單純采用隱身技術實際意義不大。隱身必須與電子干擾等措施相結合才能發揮作用。

文獻[4]以臺灣海軍的“康定”級導彈護衛艦為例，計算得出“康定”艦隱身后的雷達散射截面積為1838m2；末隱身時的雷達散射截面積為37009m2。“康定”級導彈護衛艦上裝備有“達蓋”無源干擾系統，采用質心式箔條干擾時，發射2箱箔條彈，形成的箔條云的雷達散射截面積可達到10000m2，在上述條件下進行仿真得出，無論艦艇如何機動，艦艇不隱身時使用質心式箔條干擾的成功概率很低，都不大于0.001。這是因為壓制系數太低，僅為η＝10000／37009＝0.27。而如果艦艇采用隱身措施，η＝10000／1838＝5.44。如果艦艇根據風向采取適當的規避動作（反方向運動），則只要質心效應形成的初始時刻導彈與質心之間的距離不是太近，箔條云就能夠很好地掩護艦艇。質心干擾的成功率達97%～100%。在一定范圍內，初始質心距離越遠，質心干擾的成功率越高。

對于同樣的艦艇如果不隱身，只通過增大箔條云的雷達散射截面積，使壓制系數達到一定的量值，例如，達到5，則也可以以極大的成功概率掩護艦艇。但是，將壓制系數由0.27增大到5，意味著箔條云的雷達散射截面積要增大到近19倍，考慮到布放、散開和天線波束切割等因素，要使箔條云的雷達散射截面積增大到19倍，則箔條彈箱數要增加到20倍以上。對“達蓋”系統而言，則需要精心發射40箱箔條彈。設一條水面艦艇的“達蓋”箔條彈備彈數為40箱（這是實際兩舷備彈數總和的上限），在遭遇反艦導彈攻擊時，如果該艦艇不采取隱身措施，實施質心式箔條干擾，只能掩護1次，基本上沒有什么意義；如果該艦艇是隱身艦艇，實施質心式箔條干擾，則可以掩護20次。可見隱身艦艇使用質心式箔條干擾可以有更高的成功概率。

4.2 采用旋轉式箔條質心干擾發射裝置，合理安排安裝間距

箔條質心干擾是水面艦艇防御反艦導彈襲擊的重要手段，目前各國的主戰艦艇特別是中、小型艦艇大多都裝備了具有該作戰功能的不同型號的發射裝置，用于防御反艦導彈。艦載箔條質心干擾發射裝置大致可以分為兩類，一類是固定式發射裝置。這類發射裝置的結構比較簡單，使用方便，但其干擾彈的發射只能決策到舷向，作戰中為了提高其干擾效果需要進行較高要求的艦艇轉向機動配合。另一類是旋轉式發射裝置。該裝置最大的特點是在實施干擾時，可以根據威脅態勢將干擾彈布放到對質心干擾最有利的空間位置上，并且降低艦艇轉向機動配合的要求，或艦艇采用直航就能獲得較高的干擾成功概率，這是旋轉式發射裝置相對于固定式發射裝置最大的優點所在[5]。

箔條彈在空間炸點的位置相當重要。如果兩座發射裝置安裝的間距盡量拉開，可以使2組箔條彈形成的箔條云充分拉開，減少箔條云空間的相互重疊，最大限度地發揮每組箔條云雷達截面積的作用，提高質心干擾的效果。

4.3 合理利用海面多路徑效應

反艦導彈末端飛行高度低，一般為十幾米左右，箔條云團必須布放在雷達跟蹤范圍內，在高度上必須位于雷達垂直波束內，所以質心干擾時，箔條云團屬于低空目標，海面多路徑效應將對其產生影響。

圖2 海面低空多路徑效應

所謂海面多路徑效應，如圖2所示。對未產生多路徑效應的箔條云，其質心位置位于它的幾何中心，而產生了多路徑效應的箔條云團的質心將會向海面偏移，為它和它的虛像的合成質心，偏移的角度由海面反射系數的模和直射波與鏡像波所分別對應的雷達天線增益決定。

海上箔條云雷達截面積測量數據表明，箔條云距海面高度不同，其所測得的箔條干擾彈雷達截面積也不同，海面多路徑效應影響著箔條云雷達截面積的大小。在進行箔條質心干擾時，隨著箔條云高度的不斷下降，其多路徑效應不斷增強，雷達截面積不斷增大，最大可達6倍。這種多路徑效應，使箔條和艦艇的能量中心即“質心”因箔條云雷達截面積的增大而向箔條方向偏移，從而提高了干擾效果，因此海面多路徑效應對無源箔條質心干擾效果具有非常重要的意義。

在箔條質心干擾戰術使用中[6]，在滿足一定留空時間的前提下，應盡量降低箔條云的發射仰角，降低箔條云的炸點高度，使最初生成的箔條云雷達截面積增大，則反艦導彈末制導雷達最初形成的方位偏差角就大，從而使質心干擾的成功概率增大。不同海況下的海面多路徑效應不同，箔條散射面積會有變化。海況較好時，多路徑效應使箔條云雷達散射面積得到加強；而海況較差時，多路徑效應弱，箔條云雷達散射面積得不到加強，因此在使用箔條彈時，必須充分考慮其所處的海況環境。

4.4 采用箔條質心干擾時合理配合使用有源干擾

使用質心干擾時，箔條云的有效反射面積必須比被保護目標的有效反射面積大，一般認為越大越好。對保護大中型水面艦艇來說，產生很大的有效反射面積，一般的方法是增加箔條的數量和投放空間體積，對質心干擾方式，可投放的空域受雷達脈沖體積的限制。同時，增加有效反射面積必然增加投放設備的復雜性和成本，甚至難以實現。

文獻[7]提出了利用有源干擾提高箔條云反射面積，保護大中型水面艦艇的戰術使用方法，其原理如圖3所示。

圖3 利用有源干擾提高箔條云反射面積示意圖

有源干擾機置于轉發欺騙干擾方式，將其偵察天線指向導彈來襲方位，干擾發射天線指向箔條云。偵察天線將接收到末制導雷達發射的微弱信號，經過放大器放大后，通過干擾天線照射到箔條云上，經過箔條云的二次輻射，被末制導雷達所接收。這時，末制導雷達接收到通過箔條云反射回去的回波功率由兩部分組成，第一部分是通過箔條云直接反射的回波功率，第二部分是通過有源干擾轉發放大后照射到箔條云上，再經過箔條的二次輻射的回波功率。如果對干擾信號不延遲，并假設導彈到箔條云的距離和到艦艇的距離相等，那么第二部分回波功率比第一部分回波功率滯后一個以光速通過箔條云與艦艇距離的時間t，t＝R云艦／C，相當于在實際的箔條云之后1／2R云艦處有一個“假箔條云”，這是使用有源干擾的結果。對于導彈來說，在有效干擾時間內“假箔條云”與實際箔條云同處雷達分辨單元內，雷達則認為它們是一個目標，所接收到的回波功率則比沒有使用有源干擾時大，回波功率與反射面積大小成正比，所以使用有源干擾提高了質心干擾箔條的有效反射面積。有源干擾距箔條云較近，幾十米到一百多米，而導彈距箔條云較遠，幾公里或十幾公里，所以容易做到使末制導雷達接收到“假箔條云”的回波功率比實際的功率大，大的倍數就是有效反射面積提高的倍數。仿真計算表明使用有源干擾使箔條云的有效反射面積提高了70多倍。綜上可見，利用有源干擾可以在不增加箔條數量、不改變現有投放設備的情況下，增加箔條質心干擾的有效反射面積，提高箔條質心干擾的成功概率。

4.5 采用吸收型箔條和散射型箔條相結合的復合干擾方法

文獻[8]提出了一種采用吸收型箔條和散射型箔條相結合的復合干擾方法來提高質心干擾的成功概率。具體原理如下：當敵雷達制導導彈跟蹤我艦時，一方面在導彈雷達波束的一側布放一層吸收型箔條云屏障，以衰減和散射敵雷達的輻射波及艦船的反射回波，其等效降低了目標艦的雷達散射截面積，同時在導彈雷達波束的另一側布放散射型箔條云，并使所布箔條云與目標艦在跟蹤雷達的同一分辨單元之內。在兩個質點雷達截面的一升一降之中，提高了壓制系數，即提高了作戰成功率，如圖4所示。仿真結果表明，采取該措施比不采取該措施質心干擾成功概率提高了一倍多。

圖4 吸收＋散射復合箔條干擾效果圖

4.6 縮短箔條干擾形成時間和發射系統反應時間

超音速反艦導彈是各型反艦導彈的必然發展趨勢。這意味著反艦導彈自制導雷達開機后將在更短的時間內到達目標，如俄羅斯的SS－N－22超音速反艦導彈，每3s飛行2km，如以20m的巡航高度飛行，水面艦艇對其理論發現距離為35km，其只要52.5s就能擊中目標，留給艦艇防御的時間極少。所以，若通過箔條干擾對抗反艦導彈，必須縮短箔條云的散開時間，迅速形成干擾態勢。

一是提高箔條射速[10～11]。箔條云形成的過程，受箔條機械特性制約，要根據箔條運動特點，通過一定的措施促使其向著利于快速散開的運動方式轉變。可以在箔條彈中裝填適合于快速散開的炸藥，采用引爆式、氣壓式以一定速度將箔條射出，形成箔條射流，增加射流速度，促進層流向湍流轉化，使箔條快速散開。

二是箔條混裝。其一，可將箔條與箔片混裝，并以一定的方式排列。箔條與箔片混裝可以降低粘連系數，二者的空氣動力特性不同，箔片雷諾數大，在空氣中的運動一般處于湍流狀態，而箔條一般處于層流狀態，實驗證明湍流利于快速散開。當箔條與箔片混裝時，快速運動的箔片會提高速度較低的箔條的運動速度，整體上提高箔條云的散開速度，縮短箔條云的形成時間。其二，可將不同直徑的箔條混裝，實驗已經證明，兩種不同直徑的箔條混裝投射，橫向擴散率增大3倍，下降速率減小一半。

三是箔條彈采用子母彈結構。子母彈既可以減小箔條散開時間，又可以使箔條在空中分布更均勻合理，對末端質心干擾更有利。如法國的Dagaie系統，當一箱33枚近程箔條彈在0.5s內一起射向天空時，每枚箔條彈爆散成4個子彈，能在空中形成若干個同心箔條云的橢圓分布和132個箔條開花點，能迅速形成一個質心距海面30～60m左右的干擾云團，雷達截面積可達到10000m2，且從第一發彈點火到形成箔條云的時間僅為2.5s。此外，在箔條的表面涂覆一層光滑材料，減少箔條間的摩擦力和粘連系數，也可以提高箔條的散開時間。

為縮短發射系統的反應時間，應將箔條發射系統融入綜合電子戰系統，使發射系統能夠共享數據庫資源和航空、艦載偵察設備偵察的情報信息，通過艦外數據鏈和艦上通信網絡實時接收來襲導彈數據與作戰指令，并經數據融合處理后，確定最佳作戰方案，縮短人為決策時間，使發射系統在最短的時間內進入作戰狀態。

5 結語

質心干擾是艦艇防御反艦導彈的一種重要手段，運用這一電子對抗手段防御敵反艦導彈攻擊的干擾成功概率與很多因素相關，作戰中艦艇指揮員可以借鑒本文總結出的方法和途徑，有效地對抗反艦導彈的攻擊。

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