水面艦艇對反艦導(dǎo)彈的復(fù)合干擾效果研究

柯 凱，修繼信，杜建東

（解放軍91404部隊，秦皇島 066001）

0 引 言

自從上世紀反艦導(dǎo)彈被發(fā)明并使用到水面戰(zhàn)爭以來，一直都被視為水面艦艇的主要威脅之一［1］，而且隨著導(dǎo)彈技術(shù)日趨先進，導(dǎo)致艦艇防御反應(yīng)時間銳減，導(dǎo)彈作戰(zhàn)方式的智能化和多樣化使導(dǎo)彈作戰(zhàn)飛行更加隱蔽，一系列因素導(dǎo)致艦艇反導(dǎo)作戰(zhàn)難度激增，也對艦艇反導(dǎo)作戰(zhàn)能力提出了更高的要求［2］，使得在當前訓練和演習中對艦艇防空反導(dǎo)能力的訓練與評估變得更為重要。導(dǎo)彈在飛行尋的的過程中，將要面對艦艇電子偵察系統(tǒng)、艦炮武器系統(tǒng)、艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)和電子對抗系統(tǒng)全系統(tǒng)對抗［3］。如何在參與因素眾多的情況下對艦艇突防概率進行科學、嚴謹?shù)挠嬎阋栽u估艦艇反導(dǎo)能力是加強訓練效果和快速提升作戰(zhàn)能力的重要因素［4］。本文對目前主要的艦艇反導(dǎo)方式進行簡要概述，并以軟武器復(fù)合反導(dǎo)手段為基礎(chǔ)對其進行驗證計算，以便為艦艇戰(zhàn)術(shù)決策和訓練評估提交較為可靠的參考。

1 主要反導(dǎo)方式概述

反艦導(dǎo)彈能否精確打擊目標的關(guān)鍵部位是導(dǎo)引頭，目前的制導(dǎo)方法主要包括紅外制導(dǎo)、電視制導(dǎo)和雷達制導(dǎo)等，其中雷達制導(dǎo)方法由于具備可全天候使用、探測距離遠等優(yōu)勢而得到廣泛使用，目前大多數(shù)反艦導(dǎo)彈包括“飛魚”、“捕鯨叉”等都使用主動雷達導(dǎo)引頭制導(dǎo)。對雷達導(dǎo)引頭按干擾信號能量來源可分為有源干擾和無源干擾，按干擾手段可分為壓制干擾和欺騙干擾，按干擾空間位置可分為艦載干擾和舷外干擾，本文主要分析復(fù)合干擾對雷達導(dǎo)引頭的抗擊。

1.1 艦載干擾

艦載干擾一般使用有源干擾，屬于自衛(wèi)式干擾［2］，系統(tǒng)功能組成如圖1所示，系統(tǒng)主要由雷達偵察告警分系統(tǒng)、引導(dǎo)控制分系統(tǒng)和干擾形成發(fā)射分系統(tǒng)組成。實施干擾前需要雷達偵察告警分系統(tǒng)偵察到雷達目標輻射信號，并與引導(dǎo)控制分系統(tǒng)配合設(shè)置干擾信號參數(shù)使其方位、載頻、極化方式等與被干擾目標信號參數(shù)匹配，干擾形成發(fā)射分系統(tǒng)按系統(tǒng)設(shè)置產(chǎn)生指定樣式、指定功率的干擾信號向末制導(dǎo)雷達輻射。艦載干擾的干擾樣式主要包括連續(xù)波、阻塞噪聲、瞄頻噪聲等壓制干擾和速度拖引、距離拖引、假目標等欺騙干擾。

圖1 艦載干擾機系統(tǒng)組成

由于現(xiàn)代大多數(shù)反艦導(dǎo)彈可跟蹤干擾源，艦載干擾機工作會暴露艦艇位置，給艦艇帶來安全威脅。但是艦載干擾機仍得以保留，只是作用機理和使用方法發(fā)生了變化，主要用于構(gòu)設(shè)復(fù)雜電磁環(huán)境的干擾資源，一般在自衛(wèi)反導(dǎo)作戰(zhàn)中配合其他干擾手段實施復(fù)合干擾，或作為完成指定戰(zhàn)術(shù)任務(wù)的特殊手段。

1.2 舷外干擾

舷外干擾可避免艦載干擾機暴露艦艇位置的缺陷，在保證自身安全的情況下對導(dǎo)引頭實施干擾，因此是各國海軍優(yōu)先研究和應(yīng)用的干擾樣式，目前雷達導(dǎo)引頭的舷外干擾主要有箔條干擾和舷外有源誘餌等干擾樣式。

箔條干擾是通過播撒或者爆炸的方法把大量的表面有金屬鍍層的輕質(zhì)材料散布于指定空中區(qū)域，從而生成具備較大雷達散射面積的懸浮體，以干擾末制導(dǎo)雷達搜索和跟蹤艦船目標。由于箔條使用方便、成本低廉而且效果顯著，可以干擾多種體制、多個來向的各頻段雷達信號，因此自1943年投入使用以來得到大范圍的普及和應(yīng)用，在現(xiàn)代海戰(zhàn)中發(fā)揮著重要作用。箔條彈發(fā)射裝置在各國所有的大中型艦艇上基本都配備了，并成為反導(dǎo)戰(zhàn)術(shù)中干擾反艦導(dǎo)彈的主要方式之一。箔條干擾的干擾樣式有質(zhì)心式、沖淡式和轉(zhuǎn)移式3種，分別在末制導(dǎo)雷達搜索、跟蹤、命中目標的不同過程對其實施干擾，其干擾效果在第4次中東戰(zhàn)爭、英阿馬島海戰(zhàn)和美伊波斯灣戰(zhàn)爭［5］中得到了充分驗證。

舷外干擾是通過海面漂浮器、降落傘、無人機和拖船等平臺裝拖的有源干擾設(shè)備應(yīng)答或轉(zhuǎn)發(fā)來襲導(dǎo)彈雷達發(fā)射的信號，使得導(dǎo)彈導(dǎo)引頭脫離跟蹤己方艦艇目標的干擾方式。由于舷外干擾將干擾設(shè)備布設(shè)于艦艇舷外，其角度欺騙性較好，儲頻轉(zhuǎn)發(fā)的信號逼真，工作頻帶寬，參數(shù)調(diào)節(jié)范圍廣，壓制系統(tǒng)大且使用可靠性高，能有效應(yīng)對反艦導(dǎo)彈雷達導(dǎo)引頭的威脅，因此國內(nèi)外大力加強其相關(guān)技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)的研究。而且箔條天擾受空氣影響較大，且無源干擾的目標模擬性較差，新體制雷達導(dǎo)引頭已能區(qū)分干擾與真實目標，因此舷外誘餌更受重視。

1.3 復(fù)合干擾

由于反艦導(dǎo)彈尋的技術(shù)的日趨先進，制導(dǎo)技術(shù)更加立體化，抗干擾性能更強，可以有效識別和抗擊單一樣式的無源干擾和有源干擾，因此復(fù)合干擾手段不斷深化發(fā)展，成為將來抗擊反艦導(dǎo)彈的主要手段［6］。復(fù)合干擾方式主要有混合式復(fù)合干擾和轉(zhuǎn)發(fā)式復(fù)合干擾2種?；旌鲜綇?fù)合干擾是將多種干擾樣式同時實施，各種干擾方式既相互配合，又相互獨立；轉(zhuǎn)發(fā)式復(fù)合干擾是以箔條云作為有源干擾能量的中繼轉(zhuǎn)發(fā)站從而同時實施有源干擾和無源干擾［7］。而雷達有源誘餌在復(fù)合干擾方案中也可采取2種或更多的干擾樣式［8］，研究表明當舷外誘餌使用覆蓋脈沖和多假目標欺騙干擾＋噪聲壓制可實現(xiàn)較優(yōu)的效果。

2 復(fù)合干擾機理

2.1 轉(zhuǎn)發(fā)式復(fù)合干擾

箔條質(zhì)心干擾由于在良好天候情況下的高成功率和高效費比成為對抗末制導(dǎo)雷達的優(yōu)先選擇，為了提高干擾成功率須增大箔條云的雷達有效反射截面積［9］，因此需要發(fā)射足夠多的箔條彈，但等效來講：若使用舷內(nèi)有源干擾機朝箔條云輻射干擾信號，部分干擾信號經(jīng)箔條云散射后指向干擾目標，可有效增大箔條云的雷達反射截面積從而增強箔條質(zhì)心干擾的效果，其示意圖如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)發(fā)式復(fù)合干擾示意圖

2.2 混合式復(fù)合干擾方案

混合式復(fù)合干擾方案主要復(fù)合運用多種干擾樣式干擾雷達的距離波門［10］，在此設(shè)計的混合式復(fù)合干擾方案使用舷外誘餌和艦載有源干擾相結(jié)合的復(fù)合干擾方案，不使用價格低廉的箔條干擾彈，主要是考慮到箔條彈對風力等自然條件要求較高，而舷外誘餌對自然條件的要求相對較低，因此將此作為惡劣氣候情況下的首選方案。而且作戰(zhàn)時若想實現(xiàn)較大反射截面積需要較多的箔條彈，一般情況下艦艇會攜帶指定基數(shù)的箔條彈，可能無法保障箔條彈多戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用需求，而舷外誘餌彈相對體積較小，可以保證應(yīng)用需求。使用的欺騙干擾＋壓制干擾組合的掩護式干擾原理圖如圖3所示，由系統(tǒng)控制對接收到的導(dǎo)引頭雷達脈沖，在短暫的延遲之后先由舷外誘餌轉(zhuǎn)發(fā)窄脈沖，再經(jīng)一段延遲之后由艦載有源干擾機轉(zhuǎn)發(fā)寬脈沖。該戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的目的是由窄脈沖形成有源假目標、寬脈沖覆蓋真實的目標回波，導(dǎo)彈對真實目標的檢測被干擾，只能搜索和跟蹤有源假目標，實現(xiàn)掩護艦艇目標的戰(zhàn)術(shù)目的［11］。

圖3 混合式復(fù)合干擾原理

3 干擾效果研究

以單艦對抗單枚反艦導(dǎo)彈為例進行復(fù)合干擾效果研究與驗證。

3.1 轉(zhuǎn)發(fā)式復(fù)合干擾效果研究

設(shè)末制導(dǎo)雷達天線功率為Pt，天線增益為Gt，Rys是箔條云到雷達的距離，σy是箔條云雷達截面積，PjGj是有源干擾等效輻射功率，Rjy是有源干擾機到箔條云的距離，質(zhì)心干擾時箔條云的雷達回波功率為Py，目標艦的雷達回波為Pj，則可得轉(zhuǎn)發(fā)式復(fù)合干擾的箔條云面積σy′為：

即轉(zhuǎn)發(fā)式干擾的箔條云雷達截面積是同樣條件下的箔條質(zhì)心干擾的雷達截面積的，取PjGj＝120 k W，Pt＝40 k W，Gt＝500，有源干擾機到箔條云的距離Rjy設(shè)為200 m，在Rys的距離從500 m～1 000 m的范圍內(nèi)可得的變化趨勢，如圖4所示。

從圖4可以看出，在舷內(nèi)有源干擾機距箔條云距離為200 m的條件下，反艦導(dǎo)彈距箔條云的距離從8 000 m逐漸減小的情況下，轉(zhuǎn)發(fā)式復(fù)合干擾方案的箔條云雷達反射截面積比單純的箔條干擾的截面積從9.5倍逐漸減小，當反艦導(dǎo)彈距箔條云的距離約為2 582 m的時候，兩者截面積已較為接近，干擾效果類似。可見艦船越早發(fā)現(xiàn)反艦導(dǎo)彈來襲且實施轉(zhuǎn)發(fā)式復(fù)合干擾的情況下能達到的雷達反射截面積越大，質(zhì)心干擾的效果越強。以反艦導(dǎo)彈距箔條云的距離約6 800 m為例，此時復(fù)合干擾的雷達反射截面積是箔條質(zhì)心干擾的雷達反射截面積的7倍，等效后即實現(xiàn)相同干擾壓制比的情況下，采用轉(zhuǎn)發(fā)式復(fù)合干擾的用彈量僅為普通箔條質(zhì)心干擾用彈量的1／7，考慮同一水面艦艇同樣的備彈量條件，相當于增加了水面艦艇對抗反艦導(dǎo)彈攻擊的批次，可以有效提高干擾成功率。

圖4 不同距離下的雷達截面積比值

3.2 混合式復(fù)合干擾效果研究

混合式復(fù)合干擾效果驗證使用仿真實驗方法，在誤差允許范圍內(nèi)為簡化模型，設(shè)誘餌發(fā)射脈沖功率為Pd，誘餌天線增益為Gd，末制導(dǎo)雷達發(fā)射脈沖功率為Pt、天線增益為Gt，末制導(dǎo)雷達與誘餌、艦艇的距離分別為Rd、Rt，可得誘餌的等效雷達反射面積為：

設(shè)艦艇雷達反射截面積為σ2，等效末制導(dǎo)雷達照射波束為圓錐體，其頂角大小等于雷達波束寬度θ0.5，如圖5所示，由此可得誘餌與質(zhì)心點的角度θ1為：

圖5 誘餌干擾模型

艦艇與質(zhì)心的角度θ2為：

假設(shè)反艦導(dǎo)彈以恒定速度飛行，設(shè)反艦導(dǎo)彈速度是v d，導(dǎo)彈跟蹤航向角是α，則在t時刻導(dǎo)彈質(zhì)心坐標為：

以式（2）實現(xiàn)導(dǎo)彈航跡的迭代可得彈道軌跡，并更新θ1、θ2的值，根據(jù)誘餌、艦艇在導(dǎo)彈飛行靠近的過程中是否處于導(dǎo)彈跟蹤波束范圍之內(nèi)，并依據(jù)質(zhì)心干擾原理判定是否會命中目標。

分別設(shè)置發(fā)射誘餌彈的不同發(fā)射時間，即設(shè)置誘餌與末制導(dǎo)雷達不同的初始距離值，進行命中測試仿真，共進行1 000次捕捉過程，最后命中選捕次數(shù)為126次，選捕概率12.6%，導(dǎo)彈捕獲艦艇的情況普遍處于誘餌發(fā)射時間較晚的條件下，誘餌的干擾成功率為87.4%。

計算獲取誘餌的干擾成功率后，設(shè)有源干擾的選捕概率為P有，可得混合式復(fù)合干擾的干擾成功率P混為：

式（6）中取大于號是由于混合式復(fù)合干擾中舷外誘餌干擾和有源干擾并非相互獨立，2種干擾方式共同作用將使導(dǎo)彈的選捕成功率進一步降低。

4 結(jié)束語

本文對水面艦艇對反艦導(dǎo)彈的復(fù)合干擾方案進行了研究和簡要分析驗證，結(jié)果表明復(fù)合干擾方案在一定戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用條件下可有效增加反導(dǎo)成功率，但在部分條件下也存在不足，這就要求充分挖掘電子對抗系統(tǒng)的內(nèi)在潛力，通過實踐進一步完善電子對抗系統(tǒng)中各種干擾手段的復(fù)合應(yīng)用和戰(zhàn)術(shù)方案，在現(xiàn)有裝備水平的基礎(chǔ)上進一步提升防空反導(dǎo)能力，使復(fù)合干擾手段成為現(xiàn)在海戰(zhàn)軟武器反導(dǎo)作戰(zhàn)過程中常規(guī)且高效的作戰(zhàn)手段。

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