多點源誘餌對抗反輻射導彈研究

楊 翼，鄔樹純

（中國電子科技集團公司51所，上海201802）

0 引 言

使用有源誘餌是雷達對抗反輻射導彈（ARM）的重要且有效的手段之一。通過在雷達周圍布置一定數量的有源誘餌，使得ARM分辨角范圍內存在多個輻射源，從而干擾ARM的跟蹤尋的，使其無法對雷達實施攻擊。本文重點對ARM在多點源誘餌誘偏情況下的攻擊過程進行了模擬，并通過仿真分析了多點源不同布局方案下的誘偏效果，得出了一些相關結論。

1 誘偏ARM原理

ARM的被動雷達導引頭實際上是一個寬帶被動角度單脈沖跟蹤系統，其具有良好的抗單點源干擾的能力，若在其分辨角范圍內有多個有源誘餌時，它將跟蹤輻射源的能量中心而偏離原跟蹤目標［1］。以被保護雷達所在位置為原點建立三維坐標系，則雷達坐標為（0，0，0），第i個誘餌坐標為（xi，yi，zi）（i＝1，2，…n），ARM 的坐標為（xA，yA，zA），如圖1所示。

圖1 多點源誘餌與ARM的空間位置關系

假設多點源誘餌與雷達處在反輻射導彈分辨角范圍內，且為同頻率工作，通過推導可以得到反輻射導彈導引頭瞄準軸與地面（XOY平面）的交點坐標為［2］：

式中：Emi為第i個輻射源（i＝0時表示雷達）輻射電磁波的電場峰值；ωi為第i個輻射源的角頻率。

采用單脈沖測向體制的ARM，其跟蹤方向是電磁波等相位面的法線方向，由式（1）及式（2）就可以確定ARM飛行過程中每一時刻的跟蹤方向。

2 ARM飛行過程的模擬

由誘偏ARM的原理可知，ARM在攻擊目標制導過程中跟蹤的方向指向多點源的功率重心。隨著時間的推進，ARM的位置及瞄準方向在不斷變化，并且瞄準方向與ARM的即時速度方向之間存在偏差，需要不斷進行修正。另一方面，當ARM飛行到一定的位置時，開始分辨出目標時，將有輻射源陸續脫離ARM的視角，也就是說，發揮誘偏作用的輻射源將經歷從多點源到兩點源，最終到單點源的過程［3］。

為了有效分析誘偏效果，需要對ARM的飛行過程進行模擬，通過將ARM的飛行時間離散化，以某一個飛行時刻t位置為起點，研究在下一個時刻t＋Δt時ARM的飛行狀態。

ARM的飛行過程主要受到以下因素的影響：導彈的飛行速率、彈體的位置、導彈的飛行方向和導彈最大過載。其中，導彈飛行速率在不考慮重力影響的情況下可視作恒定不變，導彈的初始飛行方向為瞄準雷達方向，最大過載為導彈的固有屬性。因此，可以利用位置和航向2個時變量對ARM的飛行過程進行描述。

如圖2所示，設t時刻ARM所在位置A（x，y，z），ARM 飛行方向記為向量此時ARM實測多點源功率重心方向為向量與D的夾角為αx。D可由式（1）、式（2）確定，V在模擬過程中為已知量，可知：

由幾何關系可知，在Δt時段內ARM以最大過載所能調整的最大角度αv為：

圖2 ARM飛行方向與多點源功率重心方向示意圖

式中：v為導彈飛行速率；nx為導彈最大過載。

根據ARM的最大過載和飛行速率，其飛行過程可分為過載不足和過載充足2種情況進行討論：

（1）過載不足

當αv＜αx時，過載不足，ARM在Δt時間段內來不及修正誤差，其飛行軌跡可以看作一段以過載中心為圓心的圓弧。

（2）過載充足

當αv≥αx時，過載充足，ARM在Δt時間段來得及修正誤差，其彈道在實測方向D附近作負反饋運動［4］，是一個不斷逼近D方向的過程。在Δt足夠小的情況下，可以認為ARM沿D方向以速率v作直線運動［5］。

根據以上分析，ARM整個飛行過程的仿真流程可以用圖3來表示。

3 多點源誘偏效果仿真分析

采用多點源誘騙ARM時，為了實現對雷達大空域的保護，處于ARM分辨角范圍內的輻射源數目越多越好，但是，采用的輻射源數目越多，成本就越高。一般情況下，選擇2～3部有源誘餌，連同雷達構成三或四點源誘騙系統為宜。

設ARM的分辨角為ΔθR＝12°，速度為3Ma（1 020m／s），最大過載nx為10g（g為重力加速度），殺傷半徑為30m。ARM在初始時刻瞄準雷達方向，各有源誘餌與雷達的工作頻率均相同，天線波束同時指向ARM導引頭。

圖3 ARM飛行過程仿真流程

設各誘餌功率相等，均為Ei（i＝1，2，…），其與雷達功率E0的比值記為K；各輻射源相位均為（0，2π）范圍內的隨機變量。以下，針對不同的K值，分別對兩點源、三點源及四點源的誘偏效果進行仿真。

3.1 雷達與單個誘餌組成的兩點源誘偏效果

設雷達坐標為（0，0），有源誘餌坐標為（300，0），針對不同的K，ARM的落彈點如圖4所示，圖中“Δ”表示雷達位置，“＊”表示誘餌位置。

由誘偏效果可以看出，兩點源誘偏ARM時，輻射源的輻射功率是影響誘偏效果的最重要因素。輻射源的輻射功率越大，遭受ARM毀傷的可能性越大，而功率小的輻射源則相對安全。如果僅為了保護雷達，就要求誘餌的輻射功率要大于雷達，但代價是犧牲掉誘餌；為了達到雷達和誘餌都能夠生存的目的，就必須保證K盡可能為1，即兩點源到達ARM處的功率相等。但在實際環境中，ARM作高速運動，位置隨時變化，K值無法穩定在1附近；另一方面，在戰場環境下，一旦誘餌發生故障，雷達將完全暴露在ARM的攻擊之下。

圖4 K＝0.8時ARM落彈點效果圖

因此，兩點源誘偏系統僅可以作為誘偏系統理論分析的基礎，而無實際應用價值。現實應用中往往采用多個有源誘餌一起工作，來減小輻射源間功率不平衡及突發情況帶來的不利影響。

3.2 雷達與2個誘餌組成的三點源誘偏效果

雷達坐標為（0，0），2個誘餌與雷達呈正三角形布置。針對不同的K值，ARM的落彈點如圖5所示，圖中“Δ”表示雷達位置，“＊”表示誘餌位置。

由誘偏效果可見，三點源誘偏系統能明顯提高雷達的生存概率。

3.3 雷達與3個誘餌組成的四點源誘偏效果

雷達坐標（0，0），3個誘餌與雷達呈菱形布局。針對不同的K，ARM的落彈點如圖6所示，圖中“Δ”表示雷達位置，“＊”表示誘餌位置。

四點源（三誘餌）誘偏系統較之三點源（雙誘餌）系統，能使雷達更加安全：三點源（雙誘餌）系統中，一旦2個誘餌中有一個發生故障，則雷達和剩余的誘餌都存在很大的被擊中的可能；四點源（三誘餌）誘偏系統中，即使3個誘餌中有一個發生故障，仍然可保證剩余的2個誘餌還能在輻射源區域中間形成一個功率重心，而不會使ARM擊中雷達或任何一個誘餌。

圖5 三點源誘偏ARM落彈點效果圖

圖6 四點源誘偏ARM落彈點效果圖

3.4 誘偏效果分析

根據以上分析可以看出，采用多點源誘餌誘偏ARM時，誘偏效果與輻射源采取的布局方案有著至關重要的聯系，選擇合理的布局方案和對抗方式是達到最佳誘偏效果的關鍵；四點源（三誘餌）布局方案在可靠性與設備規模方面更加合適；在保證雷達生存的同時，有源誘餌也獲得較高的生存概率；在布防方向更具有針對性，能夠確定ARM主攻方向時，可以通過調整陣型使雷達與ARM距離最遠，對雷達的防護更加有利。

4 結束語

本文根據有源誘偏ARM的原理，對ARM在有源干擾情況下的飛行過程進行了模擬，對多點源誘偏效果進行了仿真分析，并從仿真結果中優選出了多點源誘餌對抗ARM的布局方案，能夠為多點源誘餌系統的研制和實現以及誘餌的作戰使用提供理論依據。在此基礎上，可進一步研究引入外界因素擾動量情況下的誘偏效果；在條件允許的情況下，可以結合外場試驗中ARM實彈打擊試驗或PRS掛飛跟蹤試驗來不斷修正仿真模型及算法。

［1］司錫才，趙建民.寬頻帶反輻射導彈導引頭技術基礎［M］.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，1996.

［2］顧爾順.對反輻射導彈導引頭進行有源誘偏的原理［J］.現代防御技術，1992（3）：40－56.

［3］司錫才，查玉峰.兩點源抗反輻射導彈誘偏技術［J］.航空學報，1989（6）：288－296.

［4］鄭木生.有源誘偏抗反輻射導彈技戰術及布站方式研究［D］.長沙：國防科技大學，2005.

［5］張鈞，邵慰，陸微微，等.有源誘偏系統抗反輻射導彈動態飛行過程分析［J］.火力與指揮控制，2010（8）：165－168.