彈道導彈突防干擾試驗評估方法研究

李 宏，李文臣，袁翔宇

（中國洛陽電子裝備試驗中心，河南 洛陽471003）

0 引言

為有效突破導彈防御系統(tǒng)，目前彈道導彈采取了各種各樣的突防措施，如彈頭隱身、釋放伴隨誘餌、自衛(wèi)干擾等［1］。用彈載干擾裝置對敵方導彈防御系統(tǒng)中的雷達或者攔截彈末制導導引頭進行干擾［2-5］，使其不能有效探測、跟蹤、識別和攔截攻擊彈頭，以掩護彈頭突防，是各國普遍采用且較為行之有效的方法之一。彈道導彈突防干擾裝置對雷達的干擾效果如何、能否有效掩護攻擊彈頭突防，需要經(jīng)過靶場試驗檢驗，彈道導彈攻防對抗試驗評估結果是其能否定型的重要依據(jù)［5］。因此，彈道導彈突防干擾裝置干擾效果評估技術研究具有十分重要而現(xiàn)實的意義。

1 彈道導彈突防干擾試驗設計

1.1 彈道導彈面臨的威脅分析

彈道導彈的飛行彈道一般分為主動段、中段和再入段，目前世界上的導彈防御系統(tǒng)均是在中段或者再入段進行攔截。導彈防御系統(tǒng)的核心是其制導雷達，如美“愛國者”導彈防御系統(tǒng)的核心是其AN／MPQ-65多功能相控陣雷達，“宙斯盾”導彈防御系統(tǒng)的核心是其AN／SPY-1D 相控陣雷達。突防干擾裝置的目的就是對敵方導彈防御系統(tǒng)中的核心雷達進行干擾，使其不能有效探測、跟蹤、識別彈頭目標，從而達到掩護攻擊彈頭突防的目的。

為對抗彈道導彈的突防干擾技術，以美國為代表的導彈防御系統(tǒng)也在不斷地進行改進，除了不斷改進完善其雷達系統(tǒng)、增強其抗干擾能力外，更主要的是對其雷達系統(tǒng)進行組網(wǎng)［6-7］，使其抗干擾能力比單部雷達得到了質(zhì)的提升，比如美AN／MPQ-65 雷達和AN／SPY-1D 雷達除了獨自組網(wǎng)外，還可能與其他如其早期預警雷達（“鋪路爪”雷達）和／或地基雷達（GBR、XBR）等組網(wǎng)，增強了其抗干擾能力。

1.2 彈道導彈突防干擾裝置干擾試驗方法

按照各國普遍遵循的有關規(guī)定，任何武器裝備在定型之前，都要經(jīng)過靶場試驗檢驗，彈道導彈突防干擾裝置也不例外。彈載突防干擾裝置的試驗檢驗一般有三種方法：

一是在導彈武器靶場進行實彈飛行試驗。此方法既直接又直觀，但實彈打靶消耗大、代價高，大多數(shù)國家尤其是發(fā)展中國家不可能進行大量樣本的打靶試驗，也不可能考核各種邊界條件下的突防性能，試驗結果的置信度不高。

二是在電子裝備試驗靶場通過地面靜態(tài)試驗、升空平臺掛飛試驗和內(nèi)場半實物仿真試驗相結合，檢驗干擾裝置對配試雷達的干擾性能，然后等效推算到對作戰(zhàn)對象雷達的干擾性能，以此評判在彈載干擾裝置的掩護下，彈道導彈的突防能力。其可以對突防干擾裝置進行充分檢驗，發(fā)展中國家一般采用這種方法。

三是將前兩種方法結合起來。美國作為世界上頭號經(jīng)濟強國和軍事強國，在武器裝備試驗上投入了大量的財力，一般采用這種方法。其將不同靶場通過網(wǎng)絡連接成所謂的無邊界靶場，將內(nèi)場試驗、地面試驗、掛飛試驗和實彈飛行試驗連接成一個整體，進行“人在回路”的實彈仿真試驗，試驗效果更加直觀。

受技術和經(jīng)費限制，一般國家的電子裝備試驗靶場和導彈試驗靶場是分開的，物理上和邏輯上均沒有連接起來，因此導彈突防干擾裝置的試驗只能在兩個靶場分別進行。在這種情況下，可以通過制定將電子裝備試驗靶場內(nèi)場半實物仿真試驗、地面高塔試驗、掛飛試驗與導彈武器靶場實彈飛行試驗進行一體化設計與實施，然后將兩個靶場的試驗數(shù)據(jù)有機結合，綜合評估突防干擾裝置的突防性能。這不失為一種較好的選擇，不但能完成彈道導彈突防干擾裝置針對干擾對象雷達一對一、一對多、多對一、多對多的干擾性能評估，還能完成干擾裝置不同組合模式下對組網(wǎng)雷達的干擾效果評估，并最終給出彈道導彈的突防概率。

為了更加準確地評估突防作戰(zhàn)效果，綜合試驗方案的制定與實施應按照以下幾個原則進行：

1）對彈道導彈突防干擾裝置的電子裝備試驗靶場試驗和導彈武器靶場試驗進行統(tǒng)一設計和綜合評估；

2）在配試裝備選擇方面，應選擇與作戰(zhàn)對象工作模式、技術體制、技術參數(shù)、抗干擾措施盡可能相近的雷達作為配試裝備；

3）在試驗場景構建方面，電子裝備試驗靶場試驗與導彈武器靶場試驗選取的配試雷達和構建的電磁環(huán)境應盡量保持一致，裝備布站設計應盡量相似，使兩個場區(qū)構建的試驗場景盡量相近，這樣就可以使兩個場區(qū)的試驗數(shù)據(jù)能夠相互印證；

4）在試驗數(shù)據(jù)方面，為了提高內(nèi)場半實物仿真場景模擬相似度，獲得多個戰(zhàn)情樣本下的試驗數(shù)據(jù)，內(nèi)場應先完成外場（機載掛飛和實彈飛行）試驗方案的半實物仿真試驗，利用外場試驗數(shù)據(jù)對內(nèi)場仿真模型進行修正，然后利用內(nèi)場仿真試驗進行多種戰(zhàn)情下的突防作戰(zhàn)運用研究試驗，對外場試驗數(shù)據(jù)進行補充。

1.3 試驗關鍵技術分析

1.3.1 配試裝備的選擇

替代裝備的選擇主要考慮兩方面的因素：顯性因素對應推算模型中的具體參數(shù)，主要包括替代雷達的發(fā)射功率、天線增益、天線方向圖、脈沖寬度等技術參數(shù)，它們與作戰(zhàn)對象之間的差異可以通過等效推算進行修正；隱性因素在推算模型中沒有明確的體現(xiàn)，如替代裝備的工作頻率、工作體制與抗干擾措施等，它們對試驗結果有明顯的影響，但又不能通過等效推算進行修正。綜上分析，替代裝備的選擇應更注重隱性因素的相似性。

1.3.2 飛行平臺的選擇

彈道導彈突防干擾裝置的一個重要指標是最小干擾距離，即干擾裝置能夠掩護攻擊彈頭至敵方導彈防御系統(tǒng)雷達的最近距離。由于干擾裝置要掩護的是彈頭而非其自身，因此該指標的外場掛飛試驗考核應布設一個伴飛目標作為干擾裝置的掩護目標，一般是干擾裝置掛載在一個升空平臺上，而伴飛目標在某個位置與其相伴飛行?，F(xiàn)代干擾機廣泛采用相參壓制干擾技術，一般只能掩護其身后目標［2-5］，因此試驗時伴飛目標應在掛載干擾裝置的升空平臺后面。如何選擇被掩護目標構建貼近實戰(zhàn)態(tài)勢是一個難點。突防干擾裝置在作戰(zhàn)使用中掩護的是高速彈頭目標，速度Ma 數(shù)達3～4，而且彈頭一般是隱身的，其RCS小到0.1m2以下，根據(jù)替代等效推算理論［6］，RCS 對干擾效果的影響可直接進行等效推算。此外，盡管試驗中的被掩護目標與真實彈頭的雷達回波散射起伏特性不同（真實彈頭為Swerling Ⅲ型目標，如選用旋翼飛機作為掩護目標，其為SwerlingⅡ型目標或SwerlingⅠ型目標），但也可以基于雷達檢測的基本理論進行等效推算［8］。根據(jù)計算，真實彈頭與掩護目標在同等檢測條件下對信干比的影響不大于1dB［9］，因此目標RCS模型特性帶來的差異可以忽略。

為了構建伴隨干擾的試驗態(tài)勢，突防干擾裝置的最小干擾距離試驗需要干擾機和被掩護目標協(xié)同飛行。試驗過程中，要使突防干擾裝置與配試裝備之間的空間態(tài)勢滿足主瓣干擾的要求。因此，如何根據(jù)替代雷達和突防干擾裝置技術參數(shù)、被掩護目標的RCS推算最小干擾距離，并進行航線設計（兩飛行器飛行高度、間隔距離、航線起止）是試驗的難點。

考慮主瓣干擾條件以及飛行安全規(guī)定，為獲得干擾距離的邊界值，可采用中等旋翼飛機作為載機和被掩護目標。中等旋翼飛機的RCS約為10～15m2，在突防干擾裝置與被掩護目標距離1.5km、高度層間隔300m 條件下，能滿足對雷達主瓣干擾的條件。

1.3.3 試驗態(tài)勢構建

彈載突防干擾裝置的最小干擾距離指標，一般是針對位于落點附近的雷達而提的，即突防干擾裝置是瞄準落點附近進行干擾的。但是，敵方的雷達不可能都正好位于彈道導彈攻擊目標的附近，當干擾裝置和掩護目標距離較大時，離導彈落點較遠的雷達探測掩護目標時就會脫離干擾裝置的主瓣，這樣干擾裝置就不能對這些雷達進行有效干擾。為了更加接近實戰(zhàn)的情況，在試驗方案設計時要考慮這種試驗態(tài)勢。

1.3.4 復雜電磁環(huán)境構建

未來戰(zhàn)場將充斥著各種復雜電磁信號環(huán)境，因此從實戰(zhàn)的角度出發(fā)，在考核彈載突防干擾裝置的性能時，必須考核其適應復雜電磁環(huán)境的能力。其難點在于如何構建既符合“準實戰(zhàn)”要求，又與突防干擾裝置相關聯(lián)的復雜電磁環(huán)境。擬從突防干擾裝置作戰(zhàn)面臨的電磁環(huán)境出發(fā)，分析電磁環(huán)境構成要素及特征，根據(jù)突防干擾裝置技術體制，抽取合理有效的電磁特征，然后利用實體雷達及信號環(huán)境模擬裝備進行電磁環(huán)境構建。

1.3.5 內(nèi)場試驗模型建立與校驗

內(nèi)場仿真試驗要求按照戰(zhàn)情構建試驗環(huán)境，模擬突防干擾裝置與作戰(zhàn)對象的交戰(zhàn)過程。為了進一步提高內(nèi)場試驗可信度，需對內(nèi)外場試驗數(shù)據(jù)進行比對，并基于比對結果對仿真模型和試驗方法進行修正和確認。為了進行內(nèi)外場試驗數(shù)據(jù)比對，內(nèi)場應進行外場試驗場景的仿真再現(xiàn)，要求內(nèi)場仿真試驗設置的戰(zhàn)情與外場試驗完全一致。

2 彈道導彈突防干擾裝置干擾效果評估

2.1 干擾效果評估方法

突防作戰(zhàn)效能評估是一個系統(tǒng)工程［10］，要在相關試驗理論和試驗數(shù)據(jù)的支撐下，建立彈道導彈突防作戰(zhàn)綜合評估系統(tǒng)，綜合利用內(nèi)場半實物仿真試驗、高塔試驗、掛飛試驗和導彈武器靶場實彈飛行試驗數(shù)據(jù)，綜合評估突防干擾裝置的突防作戰(zhàn)效能。具體思路是先構建導彈突防數(shù)學仿真試驗平臺，并利用內(nèi)外場試驗數(shù)據(jù)和實彈飛行數(shù)據(jù)對數(shù)學仿真試驗系統(tǒng)中的模型進行修正和優(yōu)化，然后利用優(yōu)化后的數(shù)學模型進行不同戰(zhàn)情下的數(shù)學仿真試驗，評估導彈突防效能。具體工作步驟如下：

1）構建導彈突防數(shù)學仿真試驗系統(tǒng)

利用軟件平臺構建導彈突防數(shù)學仿真試驗系統(tǒng)，包括戰(zhàn)情編輯系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)（作戰(zhàn)對象）、突防干擾裝置系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、綜合信息顯示系統(tǒng)等。研究并開發(fā)載干擾裝置彈頭目標、末制導彈頭的控制與飛行模型，為彈道導彈突防對抗仿真試驗提供閉環(huán)運動模型。

2）數(shù)學仿真模型修正與優(yōu)化

利用數(shù)學仿真系統(tǒng)對內(nèi)外場試驗態(tài)勢及實彈飛行試驗態(tài)勢進行數(shù)學仿真試驗，并將內(nèi)外場場景相同的試驗獲得的數(shù)據(jù)對數(shù)學仿真模型進行修正，優(yōu)化導彈突防數(shù)學仿真試驗平臺。

3）不同戰(zhàn)情下的導彈突防效果試驗

利用優(yōu)化后的數(shù)學仿真試驗平臺進行不同戰(zhàn)情下突防效果仿真，評估突防效能。突防效能的評估指標主要指干擾掩護距離以及突防概率等。

導彈突防作戰(zhàn)綜合評估系統(tǒng)包括試驗結果快判系統(tǒng)和綜合效能評估系統(tǒng)，為試驗結果提供快判，綜合處理不同試驗獲得的試驗數(shù)據(jù)，通過仿真試驗得到突防干擾裝置在其它戰(zhàn)情環(huán)境中發(fā)揮作用的具體情況。突防作戰(zhàn)效能評估的重點和難點是建立導彈突防作戰(zhàn)綜合評估系統(tǒng)，包括戰(zhàn)情設定模塊、雷達系統(tǒng)（作戰(zhàn)對象）模塊、突防干擾裝置模塊、信息處理模塊、綜合信息顯示模塊等。

2.2 干擾效果評估結果可信度分析

試驗評估結果的可信度是衡量一個試驗方案可行與否的重要標準。在“替代等效推算”［11］的試驗模式下，情報獲取是前提，試驗場景模擬是基礎，而等效推算是獲得試驗評估結果的手段。根據(jù)層次分析法，試驗評估結果的可信度由上述三個因素共同決定。即：

式中，G 為試驗評估結果的可信度，K 為試驗場景模擬相似度，L 為推算模型準確度，E 為情報獲取可信度，K1為外場試驗場景的相似度，K2為內(nèi)場試驗場景的相似度，K3為實彈飛行試驗場景的相似度，β1 為外場試驗場景模擬相似度加權值，β2 為內(nèi)場試驗場景模擬相似度加權值，β3為實彈飛行試驗場景模擬相似度加權值。

3 結束語

彈道導彈突防干擾裝置的試驗與效果評估是一項復雜的系統(tǒng)工程，根據(jù)試驗條件的不同會有不同的考核與評估方法。本文考慮接近實戰(zhàn)考核需求，研究了彈道導彈突防干擾試驗與效果評估方法。分析了彈道導彈面臨的威脅，給出了一種有效的彈道導彈突防干擾裝置干擾試驗方法，并分析了試驗關鍵技術。最后提出了彈道導彈突防干擾裝置綜合干擾效果評估方法，并給出了干擾效果評估結果可信度分析方法?！?/p>

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