反輻射導彈對艦船雷達目標引戰配合效率＊

劉紀文 尚雅玲 路 明

（1.海軍裝備部 北京 100081）（2.海軍航空工程學院 煙臺 264001）

1 引言

反輻射導彈ARM（Anti－Radiation Missile）又稱反雷達導彈，是指利用敵方雷達的電磁輻射進行導引，從而摧毀敵方雷達及其載體的導彈［1］。在現代電子戰中扮演越來越重要的角色。除地面雷達站外，水面艦艇也是反輻射導彈對付的重要目標。本文針對水面目標的目標特性，根據反輻射導彈引戰系統工作機理，分析影響引戰配合效率的因素，提出提高反輻射導彈對水面目標引戰配合效率的主要技術途徑。

2 艦船雷達目標特性

艦船目標雷達特性主要包括結構特性、易損特性、幾何特性、散射特性、運動特性，這些特性都是影響導彈引戰配合效率的重要因素。

2.1 結構及易損特性

目標的結構特性主要是指目標的幾何結構布局，要害部位的分布和位置，以及不同部位的材料、厚度和強度等。易損特性是指在受到不同戰斗部的攻擊時，目標被毀傷的難易程度［2］。現代艦船雷達多為傳統機械掃描雷達和相控陣雷達，從結構上由雷達艙體、天線、傳輸電纜等附屬部件組成。反輻射導彈采用近炸方式引爆戰斗部，主要靠戰斗部爆炸后產生的破片摧毀目標，高速破片對天線及傳輸電纜等結構強度較低的目標毀傷效果較好，而對雷達艙體等結構強度較高的目標難易產生理想的毀傷效果。

2.2 幾何及散射特性

反輻射導彈配用的近炸引信多為激光引信，也可用無線電引信，依靠發射激光束或射頻信號探測目標，接收目標反射的回波信號獲取目標信息，選擇適當時機引爆戰斗部。艦載雷達的幾何及散射特性，決定回波信號的強弱、方向，影響引信的啟動時機及引戰配合效率。

2.3 運動特性

目標的運動特性是指目標的運動的速度、高度、位置、姿態、軌跡和機動等。盡管艦船為低速移動目標，但由于艦船的運動及縱橫搖擺，使艦船雷達的運動姿態及軌跡非常復雜。激光引信探測艦船雷達目標時，由于上述的復雜遠動，艦船雷達部件反射的激光束的方向和強度非常復雜，影響激光引信探測目標概率，從而影響引戰配合效率。

3 引戰系統工作機理

反輻射導彈的引戰系統的引信多為觸發引信＋近炸引信，其中近炸引信與引戰配合有關；戰斗部多為以爆轟作用為主、破片殺傷作用為輔的戰斗部［3～8］。

3.1 探測目標機理

配用于反輻射導彈的近炸引信多為激光引信。激光引信是隨著光技術的發展出現的一種新型近炸引信，它的出現為近炸引信增添了一個新的分支，標志著引信技術提高到一個新的水平。激光引信是利用激光束探測目標，作用原理與激光雷達相似，激光引信有很強的抗干擾能力，能精確地控制起爆位置。由于激光引信具有許多優點，在反輻射導彈上得到廣泛應用［5］。

激光引信的測距原理與脈沖無線電引信基本相同，只要測出激光脈沖從發射瞬間到遇目標后反射到引信處的時間，便可計算出目標的距離。激光引信按其工作原理可分為主動式激光引信和半主動式激光引信兩類。一般多采用主動式激光引信，它本身發射激光，激光以重復脈沖形式發送，光束到達目標后發生反射，有一部分反射激光被引信接收系統接收變成電信號，經過信號處理，引信在距目標一定距離上引爆戰斗部［6］。

反輻射導彈也可配用無線電引信，無線電引信是指利用無線電波獲取目標信息而作用的引信。根據工作波段可分為米波式、微波式和毫米波式等；按其作用原理可分為多普勒式、調頻式、脈沖調制式、噪聲調制式和編碼等。如果反輻射導彈配用無線電引信，無線電引信可充分利用導引一體化技術，提高對目標的毀傷效率。

3.2 毀傷機理及威力分析

反輻射導彈的戰斗部多為以爆轟作用為主、破片殺傷作用為輔的戰斗部，戰斗部爆炸后，近距離主要靠戰斗部主裝藥爆炸產生爆轟波摧毀目標，遠距離靠破片毀傷目標。

1）爆破殺傷作用［3］

爆轟作用規律可用空氣沖擊波參數臨界值－最大超壓ΔP和受壓時的比沖I的標準殺傷規律描述公式：

式中：ΔP為空氣沖擊波波陣面地超壓現有值；I為空氣沖擊波的比沖值；P·、I·、K為常數，取決于目標的易損性。

戰斗部爆炸產生的空氣沖擊波超壓ΔP和比沖I作用在目標上，當滿足條件：

能達到毀傷目標的目的。

2）戰斗部破片飛散特性［6］

彈丸（戰斗部）在靜止爆炸時，其破片在空間的飛散區稱為破片靜態飛散區，通常戰斗部破片靜態飛散區具有軸向對稱性。

戰斗部破片動態飛散區是指在遭遇點爆炸時破片相對運動的飛散區域。破片相對運動速度是破片本身的靜態飛散速度和彈目相對運動速度之合成速度。由于破片有效殺傷距離相對不大，故在分析破片動態飛散區時通常忽略破片在空氣中的速度衰減。

設在彈體坐標系內某一方位β上的一個破片，其相對運動速度為向量，則

圖1 戰斗部破片靜態、動態飛散角及飛散速度

圖2 VP（β）速度的合成

從圖2可看出

破片的動態飛散方向角Ω在彈體坐標系內為

在β方向上破片動態飛散初速V0r（β）為

圖3 戰斗部破片動態飛散方向角隨β的變化

由于相對速度向量V→r相對彈軸Oxm不對稱，故戰斗部破片動態飛散方向角Ω及動態飛散速度V→0r相對彈軸亦不對稱，即Ω和V→0r均為飛散方位角β的函數，Ω（β）隨β的變化如圖3所示。

3）動態飛散密度分布［6］

破片動態飛散密度分布函數是單位動態飛散角中破片的百分數，已知靜態密度分布函數就可以求出相應的動態密度分布函數如圖4所示。

圖4 破片飛散密度分布函數

動態飛散角要比靜態飛散角窄，即dφ／dΩ＞1，因此動態飛散密度比相應的靜態飛散密度要大。

4 影響引戰配合效率的因素

4.1 導彈相對目標的交會參數

所謂交會參數是指導彈與目標在彈道遭遇段的相對彈道參數。遭遇段可理解為導彈與目標接近過程中引信能收到目標信號的一段相對運動軌跡［9］。由于遭遇段時間很短，目標和導彈機動性造成的軌跡彎曲很小，因此在分析引戰配合效率時把遭遇段看成直線等速運動軌跡，而交會參數在遭遇段亦視為不變的常數。這些參數主要由目標飛行特性和導彈在殺傷區內的空域點位置所決定。

4.2 引信的特征參數

1）近炸引信的探測場

近炸引信的探測場是與敏感裝置有密切聯系的一個空間區域，在該區域內敏感裝置能夠探測出目標的存在及其位置，探測場的性質取決于引信的類型與體制。

2）引信靈敏度和引信動作門限

引信的靈敏度決定了引信的作用距離及啟動概率。當探測場確定后，靈敏度的高低將影響引信啟動的位置。敏感裝置輸入端信號電平一般與該信號的入射方向有關，因此在探測場范圍內它是變化的。這就使得靈敏度對啟動區的影響與探測場有關：當探測場視角越小時，靈敏度的變化對啟動區的影響越小；視角越大時，其影響也越大。

3）引信距離截止特性

為了提高引信抗地面和海面雜波干擾的性能，通常采用一些啟動距離限制措施，如脈沖引信的距離波門和偽隨機碼引信的相關處理等技術，使引信接收信號功率在遠大于靈敏度的距離上實現距離截止。

4）引信信號動作積累時間和延遲時間

為使引信動作可靠，減少虛警和假啟動概率，需要對引信接收到的信號進行一定的能量積累和信號處理。這不但要求信號有一定的幅值，而且要有一定的信號持續時間或脈沖信號個數。

4.3 戰斗部的特征參數［10］

1）戰斗部破片飛散參數

主要包括破片靜態飛散密度分布、破片靜態飛散初速分布、破片靜態飛散角及飛向角。這些參數決定了戰斗部靜止爆炸后破片在空間的飛散區。

2）破片的殺傷特性

主要包括戰斗部爆炸形成的破片數、破片的質量、材料密度、破片形狀特征參數、破片的飛散速度及衰減系數等。這些參數決定了破片命中目標后的殺傷效果。

3）戰斗部的爆轟性能

主要指爆轟超壓隨距離變化及超壓的持續時間等，它們決定了戰斗部爆炸產生的沖擊波對目標的毀傷能力。

4）戰斗部的威力半徑

上述特征參數歸納起來可用戰斗部對特定目標的威力半徑來表示。戰斗部威力半徑是指對特定目標平均有50%的毀傷概率時，目標中心與戰斗部中心之間的靜態距離。

5 提高引戰配合效率的技術途徑

1）選擇引信敏感裝置的方向性

無線電引信可通過改變接收天線的方向圖相對于彈軸的夾角來調整起爆區，紅外引信可通過改變敏感裝置光軸傾角來調整起爆區。為了在不同射擊條件下均能獲得最大引戰配合效率，引信的方向圖傾角應是射擊條件的函數，即要求引信方向圖隨射擊條件而變化，目前實現這個要求相當困難。因此在選擇引信方向圖時，應盡量保證在常用射擊條件下引戰配合的效率。但隨著相控陣天線技術的發展，可研究自適應引信天線，它能根據探測的彈目相對速度，通過電調自適應地改變引信天線方向圖的指向。

2）戰斗部殺傷物的定向飛散性及分檔起爆

減小戰斗部破片飛散角，可以提高破片在飛散角內的密度，使殺傷效能提高。通過選擇戰斗部中起爆點位置來改變破片的飛散方向，可以改善引戰配合效能。戰斗部內起爆點的選擇可以由引信根據探測的目標速度信息來完成。例如某導彈引信就是采用前、中、后三檔起爆的方法來提高引戰配合效率的：前檔起爆時，破片飛散角后傾，適合于對付高速目標；后檔起爆時，破片飛散角前傾，適合于對付低速目標；中檔起爆時，破片飛散角對稱分布，適合于對付中速目標。

3）引信炸點的調整與控制

目前，在對空引信中一般采用延遲時間的方法來調整引信的炸點以協調引戰配合。對于彈目交會動態范圍較小的彈藥引信，可采用固定的延遲時間方案，其時間長短要根據最常用的交會條件及中等彈目相對速度來確定。這樣勢必要犧牲個別高、低相對速度時的引戰配合效率。這種方法不是很理想，如果能根據相對速度或接近速度信息來選擇不同的延遲時間，可以更好地改善引戰配合的效果。例如某導彈引信采用三段分檔延遲時間，有的導彈則改進到用六檔延遲時間。最理想的方法是自適應選擇炸點，不需要延遲時間，而大規模集成電路及計算機技術的迅速發展，已為引信自適應控制炸點創造了有利條件。

4）采用不同探測體制及信號處理電路

現代引信廣泛采用了脈沖多普勒、偽隨機碼、連續波調頻等體制，增強了距離的選擇及抗干擾能力，提高了對引信啟動區的控制精度。例如利用多普勒體制及比相體制的測角特性，可以根據相對速度大小，選擇不同的起爆角，實現角度分檔起爆或自適應選擇起爆角。

信號處理電路是引信的核心部分，通過它可將接收的信號加工為所需要的控制信號。例如，利用接收的多普勒信息進行頻譜分析，可以判別導彈接近目標頭部、中部或尾部的時刻，從而適時起爆戰斗部。又如利用引信自身探測或制導系統送來的速度、距離及角度等信息，通過微機或微處理器進行各種運算和處理，可實現自適應控制最佳炸點。

6 結語

對反輻射導彈而言，艦船雷達目標不同于地面雷達目標，艦船雷達的結構、易損、幾何、散射、運動等目標特性非常復雜，是影響反輻射導彈的引戰配合效率的主要因素，針對反輻射導彈引戰系統的特點，提出了提高反輻射導彈對艦船雷達目標引戰配合效率的主要技術途徑。

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