有源誘偏系統(tǒng)抗反輻射導(dǎo)彈分析與研究＊

方宗奎

（91245部隊(duì) 葫蘆島 125001）

1 引言

反輻射導(dǎo)彈（Anti－radiation Missile，ARM）是一種利用敵方雷達(dá)輻射的電磁波發(fā)現(xiàn)、跟蹤并摧毀目標(biāo)的導(dǎo)彈，又叫做反雷達(dá)導(dǎo)彈，是壓制和摧毀雷達(dá)的主要硬殺傷武器，被稱為是雷達(dá)的“克星”。由于反輻射導(dǎo)彈威力巨大，世界各國(guó)在發(fā)展反輻射導(dǎo)彈的同時(shí)也在大力研究如何對(duì)抗反輻射導(dǎo)彈的技術(shù)。因此，抗反輻射導(dǎo)彈的技術(shù)發(fā)展也很快，反輻射導(dǎo)彈面臨多種對(duì)抗手段，其中，兩點(diǎn)（多）點(diǎn)源干擾被認(rèn)為是方便而有效的方法。本文以兩點(diǎn)源有源誘偏系統(tǒng)為例，對(duì)影響有源誘偏系統(tǒng)對(duì)抗反輻射導(dǎo)彈的關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析與研究。

2 有源誘偏抗反輻射導(dǎo)彈的原理

有源誘餌系統(tǒng)就是在雷達(dá)或目標(biāo)輻射源附近另外再設(shè)置一個(gè)或多個(gè)附加輻射源（即誘餌），這些輻射源的輻射參數(shù)接近于目標(biāo)輻射源的輻射參數(shù)，即：接近的輻射功率、載頻、相同的信號(hào)調(diào)制特征等，以此來欺騙ARM的尋的點(diǎn)，增加其制導(dǎo)誤差，增大脫靶量，達(dá)到對(duì)抗ARM的目的。

ARM導(dǎo)引頭實(shí)際上是一個(gè)寬帶被動(dòng)角度單脈沖跟蹤系統(tǒng)，其具有良好的抗單點(diǎn)源干擾的能力，但當(dāng)在其分辨角范圍內(nèi)有多個(gè)有源誘餌時(shí)，它將跟蹤輻射源的能量中心而偏離輻射源，這也是有源誘餌系統(tǒng)對(duì)抗ARM的基本依據(jù)。在目前裝備的誘偏系統(tǒng)中，非相干誘偏系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)比較方便，應(yīng)用比較廣泛，因此在下面的分析中假設(shè)有源誘餌系統(tǒng)是非相干的。

3 有源誘偏系統(tǒng)方案關(guān)鍵因素分析

ARM在遭到雷達(dá)等輻射源采用多個(gè)附加輻射源誘偏對(duì)抗時(shí)，其誘偏效果與輻射源采取的布局方案有著重要的聯(lián)系，選擇合理的布局方案和工作方式是達(dá)到最佳誘偏效果的關(guān)鍵。多點(diǎn)源誘偏系統(tǒng)的布局主要應(yīng)該考慮以下幾個(gè)因素：附加輻射源數(shù)目的選擇；選擇附加輻射源的性能參數(shù)；點(diǎn)源間距離的確定。構(gòu)成的誘偏系統(tǒng)要達(dá)到既能保證雷達(dá)安全可靠工作，又能使附加輻射源免遭ARM的攻擊。由于ARM在攻擊輻射源的末段總是要經(jīng)歷兩點(diǎn)源和一點(diǎn)源的情況。所以確定兩點(diǎn)源誘偏方案是確定多點(diǎn)源布局方案的基礎(chǔ)。

3.1 誘餌輻射源數(shù)目的選擇

采用多點(diǎn)源誘偏ARM時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)的保護(hù)，處于ARM分辨角范圍內(nèi)的輻射源數(shù)目越多越好。但是，采用的輻射源數(shù)目越多，成本就越高；同時(shí)數(shù)目越多，越難以對(duì)誘偏系統(tǒng)進(jìn)行控制，控制不好，將影響到系統(tǒng)的實(shí)際誘偏效果。一般情況下，選擇2～3部有源誘餌，連同雷達(dá)構(gòu)成3或4點(diǎn)源誘騙系統(tǒng)為宜。

3.2 附加輻射源各性能參數(shù)的選擇

大多數(shù)類型的ARM導(dǎo)引頭對(duì)接收到的輻射信號(hào)的選擇，是按照載頻、跟蹤頻率和脈沖持續(xù)時(shí)間及角度參數(shù)等進(jìn)行的。采用多點(diǎn)源誘偏ARM是否成功，不但與點(diǎn)源數(shù)目、間距大小有關(guān)，還取決于各輻射源的輻射信號(hào)進(jìn)入ARM導(dǎo)引頭時(shí)的狀態(tài)，這就必須對(duì)各輻射源的性能參數(shù)做出合理的選擇。

1）輻射源功率的選擇

多點(diǎn)源誘偏ARM時(shí)，ARM導(dǎo)引頭跟蹤各輻射源的功率中心，因此，其跟蹤方向與各輻射源的功率密切相關(guān)。一般來說，附加輻射源的電平只需與目標(biāo)輻射源天線副瓣電平接近或略高1dB～2dB。當(dāng)輻射源間的功率比大于1.25時(shí)，導(dǎo)引頭將不再跟蹤輻射源的功率中心，而是跟蹤功率大的輻射源，只是偶爾跟蹤功率中心，稍有擾動(dòng)就立刻跟蹤功率大的輻射源。為了在ARM導(dǎo)引頭處各輻射源的功率相同，應(yīng)該保證目標(biāo)輻射源和各附加輻射源的發(fā)射功率基本相等。

2）載頻的選擇

在選擇附加輻射源信號(hào)的載頻時(shí)，希望始終使ARM導(dǎo)引頭處于搜索狀態(tài)，否則ARM能夠按照載頻分辨出目標(biāo)信號(hào)，并跟蹤該輻射源，就達(dá)不到誘偏的效果。這就要求輻射源信號(hào)頻率相差不能太大，最好選用捷變頻，迫使導(dǎo)引頭始終工作于搜索方式。

4 兩點(diǎn)源間距的選擇分析

ARM導(dǎo)引頭可以選擇角位置、輻射頻率、脈沖重復(fù)頻率或輻射信號(hào)進(jìn)入導(dǎo)引頭的時(shí)間等輻射源的參數(shù)對(duì)多個(gè)輻射源進(jìn)行分辨，但輻射源間距的選擇是否恰當(dāng)直接影響著誘偏效果。

1）兩點(diǎn)源的最佳距離分析

采用附加輻射源誘偏ARM時(shí)，兩點(diǎn)源之間的間距不能太小。若間距太小，即使能夠達(dá)到誘偏的目的，但最終輻射源仍然處于ARM戰(zhàn)斗部的殺傷半徑內(nèi)；間距也不能太大，否則ARM過早地將輻射源分辨開來，具有足夠的時(shí)間來調(diào)整ARM的跟蹤方向，最終命中并摧毀輻射源。為了方便分析，假設(shè)ARM和兩點(diǎn)源處于同一平面內(nèi)。如圖1所示。

圖1 ARM機(jī)動(dòng)修正誤差距離分析圖

圖1中：ARM在分辨輻射源的時(shí)刻瞄準(zhǔn)方向與兩點(diǎn)源的連線間俯仰角為α，AO′為ARM在分辨輻射源時(shí)刻的瞄準(zhǔn)方向，O″為ARM的最終落點(diǎn)，ε為某時(shí)刻ARM飛行方向與初始瞄準(zhǔn)方向間的夾角。

當(dāng)ARM與兩點(diǎn)源間的夾角等于ARM的分辨角時(shí)，ARM將分辨出兩點(diǎn)源并穩(wěn)定跟蹤其中某一個(gè)輻射源，ARM通過機(jī)動(dòng)飛行來修正該誤差。若兩點(diǎn)源間距離合理，則ARM在落地時(shí)將沒有足夠的時(shí)間來修正該誤差距離，誘偏目的達(dá)到。在T0時(shí)間內(nèi)，經(jīng)推導(dǎo)可得ARM落地時(shí)最終與被跟蹤輻射源的誤差距離為

式（1）即為誘偏效果的標(biāo)準(zhǔn)。若｜O″O2｜＞Rd，則附加輻射源處于ARM的殺傷半徑外，認(rèn)為達(dá)到了誘偏的效果；其中Rd為ARM的殺傷半徑。把｜O″O2｜取最大值時(shí)兩點(diǎn)源之間的距離d稱為最佳距離dopt。

當(dāng)α＝90°時(shí)，有

可以看出，最佳距離dopt和最大誤差距離｜O″O2｜max主要是由ARM的性能參數(shù)和攻擊狀態(tài)決定的。一旦這些參數(shù)給定，dopt和｜O″O2｜max是恒定值。

2）可修正距離分析

反輻射導(dǎo)彈跟蹤輻射源時(shí)，開始導(dǎo)彈離輻射源較遠(yuǎn)，導(dǎo)彈跟蹤輻射源的功率中心，當(dāng)導(dǎo)彈逐步飛近進(jìn)入分辨角范圍內(nèi)時(shí)，導(dǎo)引頭能夠區(qū)分開輻射源，進(jìn)而修正自己的飛行方向，跟蹤功率大的輻射源，但是這時(shí)導(dǎo)彈離地面很近，能夠修正的距離是有限的，只要輻射源間的距離設(shè)計(jì)合理，就能達(dá)到誘偏目的，下面來分析ARM的可修正距離。

假設(shè)（參考圖2和圖3）：1）兩個(gè)輻射源之間的距離為d；2）ARM從C點(diǎn)開始能區(qū)分兩個(gè)輻射源（分辨角為ΔθR），并以最大過載向其中一個(gè)目標(biāo)攻擊；3）在攻擊過程中ARM的速度保持不變，并以最大過載系數(shù)nx做勻速率圓周運(yùn)動(dòng)；4）通過O1、O2連線時(shí)，ARM可修正的最大距離為dc。圖2中，ΔθR是 ARM 的分辨角，O1、O2是兩個(gè)輻射源，由圖3知：

圖2 ARM可修正距離計(jì)算示意圖一

圖3 ARM可修正距離計(jì)算示意圖二

設(shè)ARM從C點(diǎn)開始攻擊到通過Q1，Q2連線所經(jīng)歷的時(shí)間為t0，則有：

即

從式（2）可以看出，當(dāng)兩個(gè)輻射源之間的距離給定后，ARM可修正的距離與其導(dǎo)引頭分辨角ΔθR、飛行速度、最大可用過載有關(guān)。但式（2）是一個(gè)復(fù)雜的關(guān)系式，很難直接看出ARM的分辨角ΔθR、飛行速度、最大可用過載對(duì)可修正距離的影響，可以通過數(shù)值計(jì)算的方法來顯示它們的影響。

圖4 導(dǎo)彈速度對(duì)可修正距離的影響

圖4表示ARM導(dǎo)引頭分辨角為20°、最大過載為9g時(shí)，速度對(duì)可修正距離的影響。可見：1）速度增加，可修正距離減小；2）在導(dǎo)引頭分辨角比較小時(shí)，速度對(duì)可修正距離的影響有較大影響。

圖5表示導(dǎo)彈分辨角為20°、速度為3M時(shí)，最大過載對(duì)修正距離的影響。可見：1）可修正距離隨最大可用過載的增加而增加；2）最大可用過載對(duì)可修正距離的影響較小，當(dāng)兩輻射源的距離為150m時(shí)，最大過載增加1g，修正距離改變不超過2m。

圖6 導(dǎo)引頭分辨角對(duì)可修正距離的影響

圖6表示導(dǎo)彈速度為3M、最大可用過載為9g時(shí)，導(dǎo)彈導(dǎo)引頭分辨角對(duì)可修正距離的影響。可見：1）可修正距離隨分辨角的減小而增加；2）導(dǎo)彈導(dǎo)引頭分辨角在輻射源間距較大時(shí)對(duì)可修正距離的影響較大。

5 結(jié)語(yǔ)

分析了兩點(diǎn)源有源誘偏系統(tǒng)誘偏反輻射導(dǎo)彈的原理，研究了有源誘偏反輻射導(dǎo)彈的關(guān)鍵因素，通過仿真證明ARM導(dǎo)引頭的分辨角是實(shí)施誘偏的先決條件，若ΔθR很小，ARM修正距離較大，輻射源不安全，其次，ARM的速度、導(dǎo)彈最大過載和兩點(diǎn)源間距d都是影響誘偏效果的重要因素。本文對(duì)非相干有源誘偏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供了有參考價(jià)值的理論依據(jù)。

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