箔條沖淡干擾發(fā)射時(shí)機(jī)模型研究?

高 波 李玉存 湯岳飛

（1.海軍航空大學(xué) 煙臺(tái) 264001）（2.91352部隊(duì) 威海 264200）

1 引言

現(xiàn)代海戰(zhàn)中，反艦導(dǎo)彈是水面艦艇的主要威脅，箔條沖淡干擾是水面艦對(duì)抗反艦導(dǎo)彈的重要手段之一。影響其使用的主要因素中沖淡干擾的布設(shè)方式、艦艇的機(jī)動(dòng)、沖淡干擾的反應(yīng)時(shí)間與形成時(shí)間和風(fēng)向、風(fēng)速可以掌握［1］，而來襲導(dǎo)彈的速度、末制導(dǎo)開機(jī)距離、方位搜索角、方位分辨率和距離分辨率等很難準(zhǔn)確把握［2］。發(fā)射時(shí)機(jī)是形成有效干擾的前提，目前對(duì)發(fā)射時(shí)機(jī)的研究主要是在有明確來襲導(dǎo)彈距離信息條件下，在無明確來襲導(dǎo)彈距離信息時(shí)，雖然提出可以利用敵平臺(tái)導(dǎo)彈發(fā)射征兆作為依據(jù)引導(dǎo)實(shí)施沖淡干擾［3］，但是沒有給出具體的模型，現(xiàn)在對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行研究。

2 沖淡干擾及干擾效果影響因素分析

2.1 沖淡干擾的概念

沖淡干擾是指在敵反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)未開機(jī)前，由被攻擊艦艇適時(shí)發(fā)射干擾彈，并在艦艇周圍形成多個(gè)干擾云，使敵反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)搜索時(shí)可能受騙而跟蹤干擾彈形成的干擾云，以減小其對(duì)艦艇的捕捉概率達(dá)到保護(hù)本艦的目的［4］。

2.2 沖淡干擾效果影響因素分析

1）發(fā)射時(shí)機(jī)

沖淡干擾必須在反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)之前形成，因此要明確反艦導(dǎo)彈距艦艇的距離。由于目前反艦導(dǎo)彈一般采用隱身設(shè)計(jì)使雷達(dá)反射面積達(dá)到0.1m2或更小，在發(fā)射反艦導(dǎo)彈之前一般采用超低空飛行，單純依靠艦載雷達(dá)很難在遠(yuǎn)距離上發(fā)現(xiàn)來襲導(dǎo)彈，當(dāng)艦載雷達(dá)發(fā)現(xiàn)來襲的反艦導(dǎo)彈時(shí)其末制導(dǎo)雷達(dá)很可能已經(jīng)開機(jī)，這時(shí)施放箔條沖淡干擾起不到作用［5］。因此只能依靠敵方空中平臺(tái)的高度、飛行方向和與艦艇的距離判斷反艦導(dǎo)彈是否發(fā)射，進(jìn)而確定沖淡干擾的使用時(shí)機(jī)。這里采用情報(bào)獲得的末制導(dǎo)最大作用距離作為其開機(jī)距離，由于箔條云有幾分鐘的滯空時(shí)間，可保證其開機(jī)時(shí)沖淡有效。

2）干擾彈布設(shè)位置和布設(shè)方式

沖淡假目標(biāo)必須處于導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)方位搜索范圍之內(nèi)而在角度和距離分辨單元之外，保證導(dǎo)彈能夠捕捉到假目標(biāo)，又不會(huì)在捕捉到假目標(biāo)同時(shí)捕捉到艦艇［6］。常用的沖淡布設(shè)方式有：艦艇軸對(duì)稱“沖4”、導(dǎo)彈軸對(duì)稱“沖4”、導(dǎo)彈軸對(duì)稱“沖2”等［7］。

3）假目標(biāo)雷達(dá)反射面積

假目標(biāo)的反射能量達(dá)到末制導(dǎo)雷達(dá)的捕獲門限［8］。

4）艦艇運(yùn)動(dòng)、風(fēng)向風(fēng)速對(duì)沖淡干擾效果的影響

由沖淡干擾形成假目標(biāo)包圍艦艇的態(tài)勢(shì)保持的時(shí)間越長(zhǎng)越好［9］，實(shí)施干擾時(shí)的發(fā)射機(jī)動(dòng)決策基本原則，一般采用“逆風(fēng)發(fā)射沖四”，“順風(fēng)、直航、常速機(jī)動(dòng)”，當(dāng)出現(xiàn)艦艇駛出假目標(biāo)的包圍態(tài)勢(shì)時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)發(fā)“沖2”形成干擾走廊［10］。

5）敵方反艦導(dǎo)彈性能及參數(shù)

敵方反艦導(dǎo)彈的自控終點(diǎn)的散步誤差、目標(biāo)選擇能力、航路規(guī)劃功能都會(huì)對(duì)沖淡干擾的效果產(chǎn)生影響。由于反艦導(dǎo)彈到達(dá)自控終點(diǎn)的散步誤差，真假目標(biāo)并非都落入末制導(dǎo)雷達(dá)搜索區(qū)內(nèi)［11］。盡管假目標(biāo)都可能落入搜索區(qū)內(nèi)，但是末制導(dǎo)雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的選擇性會(huì)使真假目標(biāo)的被捕獲概率不相等。航路規(guī)劃的功能會(huì)使反艦導(dǎo)彈的入射角發(fā)生變化，進(jìn)而影響對(duì)目標(biāo)的捕獲概率。

3 模型研究

沖淡干擾的影響因素中干擾彈布設(shè)位置和布設(shè)方式，假目標(biāo)雷達(dá)反射面積，艦艇運(yùn)動(dòng)、風(fēng)向風(fēng)速的影響在戰(zhàn)術(shù)技術(shù)上已經(jīng)得到有效解決［12］，而在發(fā)射時(shí)機(jī)方面盡管不同文獻(xiàn)已有大量研究，皆認(rèn)為反艦導(dǎo)彈在一定距離上被發(fā)現(xiàn)，實(shí)際作戰(zhàn)中反艦導(dǎo)彈不易被發(fā)現(xiàn)，我方只能通過其發(fā)射平臺(tái)來決策發(fā)射時(shí)機(jī)，這里通過反艦導(dǎo)彈發(fā)射平臺(tái)的狀態(tài)研究沖淡干擾的發(fā)射時(shí)機(jī)。

3.1 敵機(jī)發(fā)射反艦導(dǎo)彈判斷模型

飛機(jī)發(fā)現(xiàn)距離與反艦導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)機(jī)的關(guān)系。現(xiàn)階段反艦導(dǎo)彈射程可以從幾十公里到幾百公里，敵方飛機(jī)通常會(huì)采取防區(qū)外發(fā)射的方式，因此其發(fā)射時(shí)機(jī)在我方防空武器的最大射程外，反艦導(dǎo)彈的射程以內(nèi)按照一定的分布發(fā)射。通過分析，敵方飛機(jī)距離我防空火力圈越近發(fā)射可能性越大，因此這里用指數(shù)分布模型通過飛機(jī)離我防空火力圈距離計(jì)算反艦導(dǎo)彈發(fā)射可能性。

其中：P(d)為飛機(jī)距離防空火力圈d時(shí)的反艦導(dǎo)彈發(fā)射概率；R為防空火力圈半徑；df為敵機(jī)與艦艇的距離；d為敵機(jī)距離防空火力圈的距離；為指數(shù)分布模型。

飛機(jī)航向與反艦導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)間的關(guān)系。敵機(jī)在向艦艇發(fā)射反艦導(dǎo)彈時(shí)一般向艦艇逼近并穩(wěn)定航向，反艦導(dǎo)彈發(fā)射完畢后轉(zhuǎn)向返航。因此建立反艦導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)間與敵機(jī)航向相對(duì)艦機(jī)連線夾角的關(guān)系模型。當(dāng)角度在θ1以內(nèi)時(shí)，認(rèn)為敵機(jī)正在發(fā)射反艦導(dǎo)彈；當(dāng)角度在θ1與θ2之間時(shí)，認(rèn)為敵機(jī)在T1時(shí)間之前完成反艦導(dǎo)彈發(fā)射；當(dāng)角度大于θ2時(shí)，認(rèn)為敵機(jī)在T2時(shí)間之前完成反艦導(dǎo)彈發(fā)射；航向θ與發(fā)射時(shí)間的關(guān)系為

其中：T為反艦導(dǎo)彈的發(fā)射時(shí)刻；Tf為發(fā)現(xiàn)敵機(jī)時(shí)刻。

在此基礎(chǔ)上敵方戰(zhàn)術(shù)上的應(yīng)用也會(huì)給通過敵機(jī)狀態(tài)來判斷反艦導(dǎo)彈的發(fā)射時(shí)機(jī)帶來誤差ΔT。

3.2 沖淡干擾發(fā)射時(shí)機(jī)模型

依據(jù)上述模型得出的反艦導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)間T，敵機(jī)被發(fā)現(xiàn)的距離df，根據(jù)導(dǎo)彈的速度vm和末制導(dǎo)開機(jī)距離dk，沖淡干擾的系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間tfy（包括電子戰(zhàn)系統(tǒng)分析決策時(shí)間tfx和從接受發(fā)射命令到形成有效假目標(biāo)所需時(shí)間txc）。沖淡干擾距離導(dǎo)彈發(fā)射的時(shí)間為

4 仿真及仿真結(jié)果分析

為了定量分析沖淡干擾的發(fā)射時(shí)機(jī)，不妨設(shè)反艦導(dǎo)彈速度vm=300m s，艦艇防空半徑R=200 km，敵方反艦導(dǎo)彈射程S=300km，沖淡干擾系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間tfy=30s，末制導(dǎo)最大開機(jī)距離dk=60km。

圖1 敵機(jī)距離與反艦導(dǎo)彈發(fā)射概率

我方雷達(dá)發(fā)現(xiàn)敵機(jī)距離與反艦導(dǎo)彈那發(fā)射概率的關(guān)系如圖1所示。從敵方反艦導(dǎo)彈的最大射程開始，越靠近我方防空火力范圍敵方發(fā)射導(dǎo)彈的概率越大，符合作戰(zhàn)的實(shí)際情況。當(dāng)敵機(jī)發(fā)射反艦導(dǎo)彈的概率達(dá)到指定值時(shí)，指揮員判斷敵機(jī)已經(jīng)發(fā)射反艦導(dǎo)彈。并結(jié)合敵機(jī)航向信息計(jì)算出敵機(jī)發(fā)射反艦導(dǎo)彈的時(shí)間。

我方雷達(dá)發(fā)現(xiàn)敵機(jī)時(shí)其航向與干擾發(fā)射的時(shí)間如圖2所示，可見敵機(jī)航向與艦機(jī)線夾角越大說明敵機(jī)發(fā)射反艦導(dǎo)彈的時(shí)間越早。我方發(fā)射沖淡干擾的距離發(fā)現(xiàn)敵機(jī)的時(shí)間越短。

由于反艦導(dǎo)彈在接近艦艇的過程中存在發(fā)動(dòng)推力引起的誤差和反艦導(dǎo)彈速度的有意機(jī)動(dòng)誤差，因此其速度在一定范圍內(nèi)變化，在計(jì)算沖淡干擾的發(fā)射時(shí)間時(shí)要考慮反艦導(dǎo)彈速度的影響。如圖3所示，反艦導(dǎo)彈速度在1Ma時(shí)要比反艦導(dǎo)彈速度在0.8Ma時(shí)至少提前2min發(fā)射沖淡干擾，并且反艦導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)距離我艦越遠(yuǎn)，需要提前的時(shí)間越多。

通過仿真模型計(jì)算的沖淡干擾發(fā)射時(shí)機(jī)可以為指揮員提供輔助決策，但是模型計(jì)算中的敵方戰(zhàn)術(shù)使用帶來的發(fā)射時(shí)機(jī)帶來誤差ΔT，反艦導(dǎo)彈速度變化帶來的誤差，末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)距離帶來的誤差需要控制在一定范圍內(nèi)，即要保證沖淡干擾的有效實(shí)施，必須使其時(shí)間上小于沖淡干擾的滯空時(shí)間。

圖3 反艦導(dǎo)彈速度與干擾發(fā)射時(shí)間

5 結(jié)語

通過敵機(jī)被發(fā)現(xiàn)距離和航向判斷敵方反艦導(dǎo)彈的發(fā)射時(shí)間并建立模型，為指揮員確定發(fā)射時(shí)機(jī)提供輔助決策，在作戰(zhàn)中還有其他因素對(duì)沖淡干擾的發(fā)射時(shí)機(jī)產(chǎn)生影響，需要進(jìn)行深入研究。