隱身飛機(jī)敏感性影響因素組合分析

韓欣珉，尚柏林，徐浩軍，*，劉松彬，楊梓鑫

（1.空軍工程大學(xué) 航空工程學(xué)院，西安710038； 2.西北工業(yè)大學(xué) 航空學(xué)院，西安710072；3.中國(guó)人民解放軍91729部隊(duì)，膠州266300）

敏感性是軍用飛機(jī)生存力的重要指標(biāo)之一，在隱身飛機(jī)的設(shè)計(jì)、改進(jìn)階段開(kāi)展敏感性評(píng)估，可以有效提高隱身飛機(jī)的生存力和作戰(zhàn)效能。在實(shí)際作戰(zhàn)中，飛機(jī)生存力受到敏感性、易損性等多重因素影響，通過(guò)降低敏感性、易損性等可以提高飛機(jī)的生存力[1-5]。隨著電子干擾、射頻（RF）、紅外等技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，僅對(duì)隱身飛機(jī)的雷達(dá)散射截面積（RCS）、紅外輻射信號(hào)等特征信號(hào)進(jìn)行減縮已不能很好地適應(yīng)敏感性需求，通過(guò)開(kāi)展雷達(dá)隱身、紅外隱身、射頻隱身等多種敏感性影響因素的耦合分析，能有效分析不同手段對(duì)敏感性的影響程度，從而在方案設(shè)計(jì)和改進(jìn)中采取針對(duì)性措施來(lái)降低敏感性。

目前，國(guó)內(nèi)外從不同方面研究了敏感性的影響因素及評(píng)估。文獻(xiàn)[1]研究了飛機(jī)敏感性的影響因素，從原理上分析了電子對(duì)抗對(duì)飛機(jī)敏感性的作用。文獻(xiàn)[6]指出在實(shí)時(shí)作戰(zhàn)環(huán)境中，根據(jù)態(tài)勢(shì)感知能力動(dòng)態(tài)更新威脅的位置和狀態(tài)，采取航跡優(yōu)化避免威脅的實(shí)時(shí)殺傷，降低飛機(jī)敏感性，并對(duì)不同航跡下的敏感性進(jìn)行分析。文獻(xiàn)[7]指出了機(jī)載自衛(wèi)武器對(duì)飛機(jī)敏感性的影響，并在配備不同的機(jī)載自衛(wèi)武器的情況下，對(duì) F-117、B-2等飛機(jī)敏感性進(jìn)行了評(píng)估。文獻(xiàn)[8]對(duì)箔條及噪聲干擾下飛機(jī)的敏感性進(jìn)行了研究，得出了在相應(yīng)干擾下飛機(jī)敏感性的特征解。文獻(xiàn)[9]研究了電子對(duì)抗情況下飛機(jī)的敏感性，分析了在電子干擾作用下，飛機(jī)遭遇導(dǎo)彈攻擊時(shí)敏感性和生存力的評(píng)估方法。文獻(xiàn)[10]基于 Agent理論，對(duì)雷達(dá)特征參數(shù)、飛機(jī)RCS、傳輸時(shí)延等影響飛機(jī)敏感性的參數(shù)進(jìn)行了評(píng)估。文獻(xiàn)[11]指出作戰(zhàn)環(huán)境中數(shù)據(jù)鏈能夠提高飛機(jī)的態(tài)勢(shì)感知能力，從而降低敏感性，提出了數(shù)據(jù)鏈下基于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的飛機(jī)敏感性的評(píng)估方法。文獻(xiàn)[12]建立了不同干擾條件下的飛機(jī)敏感性模型，并對(duì)支援干擾和自衛(wèi)干擾下的敏感性進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)[13]分析雷達(dá)隱身和干擾對(duì)探測(cè)概率的影響，對(duì)雷達(dá)隱身和機(jī)載電子攻擊組合手段下的敏感性和生存力進(jìn)行了評(píng)估。

上述研究成果為敏感性評(píng)估研究提供了有益思路，但仍存在不足：雖然分析了隱身、電子干擾等影響因素對(duì)敏感性的影響，但沒(méi)有將各因素進(jìn)行組合分析研究，無(wú)法確定多因素耦合下對(duì)飛機(jī)敏感性的影響程度，尤其是日益重視的不同隱身手段對(duì)敏感性的影響方面，目前文獻(xiàn)涉及較少。

在研究飛機(jī)隱身能力對(duì)敏感性影響方面，本文在充分發(fā)掘飛機(jī)隱身潛力的基礎(chǔ)上，改變只研究RCS或紅外特征值等特征信號(hào)的單一思路，綜合考慮雷達(dá)隱身、紅外隱身、射頻隱身和電子干擾等降低敏感性的組合措施，在論證、設(shè)計(jì)、作戰(zhàn)使用階段開(kāi)展多因素影響下隱身飛機(jī)敏感性研究，為隱身飛機(jī)敏感性方案的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供理論方法借鑒和技術(shù)支持。

1 敏感性計(jì)算模型

作戰(zhàn)飛機(jī)在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中被威脅擊中的可能性稱為敏感性，用被威脅命中的概率PH來(lái)度量，即

式中：PA為威脅的活動(dòng)性概率；PD為威脅探測(cè)、識(shí)別飛機(jī)的概率；PT為威脅跟蹤飛機(jī)的概率；PLGH為威脅發(fā)射制導(dǎo)經(jīng)過(guò)合理運(yùn)行軌跡后攔截并擊中飛機(jī)的概率。

想定作戰(zhàn)環(huán)境中探測(cè)裝備主要有雷達(dá)、紅外、射頻探測(cè)器3類。根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的不同，隱身飛機(jī)遭遇的探測(cè)裝備，可能是其中的一種或多種的組合，則隱身飛機(jī)被探測(cè)器發(fā)現(xiàn)和跟蹤的概率為

式中：PLDDT、PHDTW和PSDPT分別為雷達(dá)探測(cè)器、紅外探測(cè)器和射頻探測(cè)器發(fā)現(xiàn)及跟蹤隱身飛機(jī)的概率。在一個(gè)完整的任務(wù)周期中，隱身飛機(jī)可能被若干個(gè)不同類型的探測(cè)器探測(cè)、跟蹤，并面臨多處導(dǎo)彈威脅。假設(shè)一個(gè)任務(wù)下隱身飛機(jī)經(jīng)歷了k次遭遇，則該任務(wù)周期下隱身飛機(jī)的敏感性為

2 雷達(dá)探測(cè)模型

2.1 隱身飛機(jī)建模與全向RCS解算

對(duì)某型隱身飛機(jī)使用CAD進(jìn)行建模，將模型導(dǎo)入CADFEKO中進(jìn)行修正。利用FEKO對(duì)修正后模型的靜態(tài)RCS進(jìn)行仿真，通過(guò)物理光學(xué)法得到目標(biāo)的靜態(tài) RCS數(shù)據(jù)庫(kù)[14]。仿真條件：入射角為181°×361°（俯仰角 ×方位角），角度間隔1°，采用L波段垂直極化方式。得到隱身飛機(jī)靜態(tài)RCS如圖1所示。

圖1 隱身飛機(jī)全空域靜態(tài)RCSFig.1 Full airspace static RCS of stealth aircraft

2.2 雷達(dá)探測(cè)概率計(jì)算

當(dāng)雷達(dá)無(wú)干擾因素影響時(shí)，隱身飛機(jī)進(jìn)入雷達(dá)探測(cè)范圍后，雷達(dá)接收到的信號(hào)能量S與噪聲能量N之比，即信噪比S／N大小決定了雷達(dá)能否檢測(cè)出隱身飛機(jī)的特征信號(hào)，當(dāng)信噪比大于檢測(cè)門(mén)限時(shí)，即在設(shè)定虛警概率Pfa下達(dá)到規(guī)定的檢測(cè)概率，則探測(cè)到隱身飛機(jī)。因此，雷達(dá)探測(cè)概率是關(guān)于虛警概率、信噪比和門(mén)限的函數(shù)，此時(shí)一次掃描對(duì)目標(biāo)的探測(cè)概率為[15]

當(dāng)雷達(dá)受到干擾后，需用目標(biāo)信號(hào)能量與干擾能量之比即信干比來(lái)代替信噪比，此時(shí)在一定虛警概率下，一次掃描對(duì)目標(biāo)的探測(cè)概率為

對(duì)式（6）進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到雷達(dá)探測(cè)概率為[16]

2.3 信噪比計(jì)算

由信噪比定義，其參數(shù)包括2個(gè)部分：目標(biāo)反射信號(hào)功率Prs、雷達(dá)接收機(jī)噪聲功率Pn[17]。

1）目標(biāo)反射信號(hào)功率

接收機(jī)接收到目標(biāo)反射信號(hào)功率為

式中：Pt為發(fā)射功率峰值；Gt為發(fā)射天線增益；Gr為接收天線增益；λ為波長(zhǎng)；σ為目標(biāo)散射截面積；R1為距離；Ls為信號(hào)傳輸及處理中的系統(tǒng)損耗。

2）雷達(dá)接收機(jī)噪聲功率

雷達(dá)接收機(jī)噪聲包括工作時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)部噪聲和外部天線噪聲，根據(jù)接收機(jī)工作特性，噪聲模型可表示為均值為0，方差為 σ2n的正態(tài)分布過(guò)程，則雷達(dá)接收機(jī)噪聲功率即為模型方差：

式中：kB=1.38×10-23J／K為玻爾茲曼常數(shù)；Te=290 K為有效系統(tǒng)噪聲溫度；Fn為噪聲系數(shù)，一般取0～15 dB；Bn為噪聲帶寬。

因此在雷達(dá)接收機(jī)內(nèi)，信噪比為

2.4 信干比計(jì)算

由信干比定義，其參數(shù)包括3個(gè)部分：目標(biāo)反射信號(hào)功率Prs、雷達(dá)接收機(jī)噪聲功率 Pn和干擾信號(hào)功率Pjs[17]。按照干擾機(jī)理的不同，對(duì)雷達(dá)進(jìn)行干擾的信號(hào)分為有源干擾和無(wú)源干擾2類[18]，在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中，為了減小被威脅探測(cè)和跟蹤的概率，隱身飛機(jī)主要實(shí)施機(jī)載自衛(wèi)有源干擾。

當(dāng)實(shí)施機(jī)載自衛(wèi)有源干擾時(shí)，隱身飛機(jī)在距離雷達(dá)R1處以天線主瓣指向雷達(dá)，則雷達(dá)接收到干擾信號(hào)的功率為

式中：Pj為干擾機(jī)發(fā)射功率；Gj為干擾機(jī)天線增益；Δfj為干擾頻帶；Δf為雷達(dá)接收機(jī)帶寬，一般比 Δfj小。

當(dāng)存在有效的有源干擾時(shí)，雷達(dá)接收機(jī)噪聲功率Pn遠(yuǎn)小于干擾信號(hào)功率 Pjs，在計(jì)算中可以忽略不計(jì)，因此在雷達(dá)接收機(jī)內(nèi)，信干比為

3 紅外探測(cè)概率

紅外探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)的概率與探測(cè)器輸入信噪比SNR、閾值信噪比TNR及探測(cè)系統(tǒng)自身性能參數(shù)有關(guān)。一般閾值信噪比為定值，系統(tǒng)輸入信噪比隨作用距離的改變而變化。因此，需要先得到紅外探測(cè)器作用距離的計(jì)算模型，再對(duì)探測(cè)概率模型進(jìn)行計(jì)算。

傳統(tǒng)的基于噪聲等效溫差（NETD）模型只適用于在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下對(duì)面源目標(biāo)進(jìn)行理想估算，對(duì)實(shí)際作戰(zhàn)環(huán)境中點(diǎn)源目標(biāo)的估算并不適用。當(dāng)隱身飛機(jī)在紅外探測(cè)器中成像為點(diǎn)目標(biāo)時(shí)，探測(cè)器接收的輻射包括目標(biāo)輻射和背景輻射，由文獻(xiàn)[19]得到紅外探測(cè)器對(duì)點(diǎn)目標(biāo)的作用距離模型為

式中：δ為系統(tǒng)信號(hào)衰減系數(shù)；Lt為目標(biāo)輻射亮度；Lb為背景輻射亮度；At為目標(biāo)投影面積；Ao為光學(xué)系統(tǒng)有效面積；τo為光學(xué)系統(tǒng)透過(guò)率；D*為星探測(cè)度；τ為大氣透過(guò)率；Δfn為等效噪聲帶寬；Ad為探測(cè)器面積；Vs為外界輸入信號(hào)；Vn為探測(cè)器噪聲的均方根值。

紅外探測(cè)器中的主要噪聲為探測(cè)器噪聲，當(dāng)外界輸入信號(hào)與噪聲信號(hào)同時(shí)輸入時(shí)，輸出信號(hào)符合高斯分布，密度函數(shù)為

式中：V為信號(hào)總能量；Va為信號(hào)均值。

對(duì)其概率密度函數(shù)進(jìn)行積分后得到探測(cè)器的探測(cè)概率為

式中：SNR=Vs／Vn為探測(cè)器的輸入信噪比；TNR=（V-Va）／Vn為探測(cè)器的閾值信噪比，一般等于系統(tǒng)探測(cè)概率為50%時(shí)的輸入信噪比；ρ=（VVa-Vs）／Vn為積分變量。

根據(jù)文獻(xiàn)[20]，探測(cè)系統(tǒng)的信噪比與目標(biāo)的紅外輻射強(qiáng)度和作用距離的關(guān)系為

式中：IB為目標(biāo)紅外輻射強(qiáng)度；C為目標(biāo)與背景的對(duì)比度。

式中：K為探測(cè)器性能常數(shù)。

4 射頻探測(cè)概率

在復(fù)雜電子對(duì)抗環(huán)境中，機(jī)載雷達(dá)的輻射信號(hào)暴露了其位置和戰(zhàn)術(shù)意圖，通過(guò)射頻隱身技術(shù)能夠有效抑制輻射信號(hào)，減少隱身飛機(jī)被探測(cè)到的概率，從而達(dá)到降低敏感性的目的。在研究跟蹤狀態(tài)下射頻隱身控制時(shí)，接收機(jī)需滿足功率pd、空域 ps、時(shí)域 pt、頻域 pf等條件才能有效截獲雷達(dá)信號(hào)[21]。

4.1 功率條件

無(wú)源探測(cè)系統(tǒng)同時(shí)接收到雷達(dá)信號(hào)與噪聲信號(hào)。在實(shí)際計(jì)算中一般將噪聲信號(hào)忽略。功率截獲概率pd就是系統(tǒng)在給定虛警概率Pfa的情況下對(duì)雷達(dá)輻射信號(hào)的探測(cè)概率。對(duì)于探測(cè)概率pd采用North提出的近似公式[22]：

式中：SNR為接收機(jī)輸出的單個(gè)脈沖信噪比。

從最小輻射能量措施和最大信號(hào)不確定性措施兩方面可以提高機(jī)載雷達(dá)射頻隱身能力：最小輻射能量措施包括功率管控、駐留時(shí)間控制等；最大信號(hào)不確定性措施為控制信號(hào)開(kāi)關(guān)機(jī)、頻率、脈寬等。本節(jié)主要通過(guò)最小輻射能量措施對(duì)射頻隱身進(jìn)行控制。

設(shè)通過(guò)功率管控，隱身飛機(jī)機(jī)載雷達(dá)恰好實(shí)現(xiàn)對(duì)威脅目標(biāo)的探測(cè)，則此時(shí)的雷達(dá)方程為

式中：Np為積累脈沖數(shù)；B為機(jī)載雷達(dá)接收機(jī)帶寬；（SNR）1為檢測(cè)所需的最小的單個(gè)脈沖的SNR；R3為距離。

無(wú)源探測(cè)接收機(jī)輸入端的雷達(dá)信號(hào)功率為

式中：Gti為雷達(dá)在無(wú)源探測(cè)接收機(jī)方向上的發(fā)射天線增益；Gi為雷達(dá)方向上的無(wú)源探測(cè)接收機(jī)天線增益；GIP為無(wú)源探測(cè)接收機(jī)凈增益。

由于截獲接收機(jī)位于波束主瓣內(nèi)，則 Gti=Gt。由式（20）和式（21）得

無(wú)源探測(cè)接收機(jī)輸入端噪聲信號(hào)為

式中：BRj為無(wú)源探測(cè)接收機(jī)的噪聲帶寬。

由式（22）和式（23）得到無(wú)源探測(cè)接收機(jī)輸出端信噪比為

此時(shí)射頻探測(cè)器功率截獲概率為

4.2 空域、時(shí)域和頻域條件

在跟蹤狀態(tài)下，隱身飛機(jī)機(jī)載雷達(dá)直接照射到威脅目標(biāo)，此時(shí)空域截獲概率ps=1。

截獲接收機(jī)工作時(shí)，時(shí)域和頻域掃描同時(shí)進(jìn)行，故將時(shí)域截獲和頻域截獲共同分析。

基于能耗和效率等多方面因素的考慮，無(wú)源探測(cè)系統(tǒng)對(duì)工作總頻段和空域立體角的掃描是間斷性的，故覆蓋頻段和空域需要一定時(shí)間。由于接收機(jī)和隱身飛機(jī)的相對(duì)位置、發(fā)射波形、發(fā)射頻率隨時(shí)在發(fā)生變化，而隱身飛機(jī)機(jī)載雷達(dá)照射目標(biāo)時(shí)間TOT非常短，因此截獲概率與接收機(jī)在正確方向上調(diào)頻到正確頻率的可能性密切相關(guān)[23]。設(shè)雷達(dá)在目標(biāo)空域TOT時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行照射，無(wú)源探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)到NL個(gè)波束位置和頻道，則

式中：tL為接收機(jī)探測(cè)到一種波束頻道及位置的時(shí)間。

設(shè)無(wú)源探測(cè)系統(tǒng)可探測(cè)Nb個(gè)波束位置和Nf個(gè)頻段，則系統(tǒng)掃描設(shè)定的波束位置和頻道的總搜索時(shí)間為

TOT時(shí)間內(nèi)的時(shí)域和頻域截獲概率為

式中：基于隱身飛機(jī)對(duì)地（海）突防、縱深打擊的任務(wù)需求，在任務(wù)過(guò)程中，認(rèn)為T(mén)OT＜TI，故

綜上分析，跟蹤狀態(tài)下隱身飛機(jī)機(jī)載雷達(dá)發(fā)射信號(hào)被截獲的概率為

運(yùn)用仿真方法對(duì)不同手段下隱身飛機(jī)敏感性進(jìn)行研究，仿真流程如圖2所示。

圖2 仿真流程Fig.2 Simulation process

5 算例分析

5.1 作戰(zhàn)想定

作戰(zhàn)是武裝力量打擊或抗擊敵方的軍事行動(dòng)，想定是對(duì)作戰(zhàn)雙方的企圖、態(tài)勢(shì)以及作戰(zhàn)發(fā)展情況的詳細(xì)描述和設(shè)想[24]。為了牽引出仿真中隱身飛機(jī)的敏感性影響因素的組合分析，提供問(wèn)題研究的輸入條件和背景假定，提出針對(duì)隱身飛機(jī)的典型作戰(zhàn)想定。

想定在紅藍(lán)對(duì)抗中，以隱身飛機(jī)為核心的空中力量以速度900 km／h，高度10 km從距離藍(lán)方基地340 km處起飛，直至距離30 km處對(duì)藍(lán)方作戰(zhàn)體系中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及戰(zhàn)略要塞實(shí)施打擊。在實(shí)際作戰(zhàn)中，根據(jù)綜合態(tài)勢(shì)感知和信息體系的支撐，隱身飛機(jī)可以采取航路動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方式進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)規(guī)避來(lái)降低敏感性，本想定遭遇僅僅是為了分析其意外遭遇威脅時(shí)的敏感性而設(shè)定。

由第1節(jié)可知，隱身飛機(jī)敏感性包括PA、PD、PT及PLGH，基于作戰(zhàn)任務(wù)需求的考慮，把PD作為本節(jié)仿真的重點(diǎn)，PA、PT設(shè)為定值1，PLGH設(shè)為定值0.8，仿真次數(shù)設(shè)置為1 000次，雷達(dá)、紅外、射頻探測(cè)器性能參數(shù)如表1～表3所示。

表1 雷達(dá)探測(cè)器參數(shù)Tab1e 1 Parameters of radar detector

表2 紅外探測(cè)器參數(shù)Tab1e 2 Parameters of infrared detector

表3 射頻探測(cè)器和機(jī)載雷達(dá)參數(shù)Tab1e 3 Parameters of RF detector and airborne radar

5.2 單探測(cè)器情形下敏感性

1）單雷達(dá)探測(cè)器

這里不考慮雷達(dá)探測(cè)距離限制以及地形和大氣折射對(duì)雷達(dá)探測(cè)能力的影響，在隱身飛機(jī)實(shí)施機(jī)載自衛(wèi)干擾情況下，隨距離和干擾功率變化的敏感性云圖如圖3（a）所示。為了研究整個(gè)遭遇過(guò)程中不同干擾功率下隱身飛機(jī)敏感性，通過(guò)改變干擾功率對(duì)其進(jìn)行敏感性分析，仿真分析結(jié)果如圖 3（b）所示。

由圖3（a）可知，在干擾功率不變的情況下，隱身飛機(jī)與雷達(dá)的距離越近，敏感性越大；當(dāng)雷達(dá)距離相同時(shí)，隱身飛機(jī)干擾功率越大，敏感性越小。在距離80 km處，干擾功率Pj=10 W和Pj=100 W的敏感性分別為 0.723和 0.051，相差0.672，說(shuō)明實(shí)施電子干擾對(duì)降低隱身飛機(jī)敏感性有顯著作用。由圖3（b）可知，在整個(gè)遭遇過(guò)程中，隨著干擾功率的增大，隱身飛機(jī)的敏感性逐漸降低。

2）單紅外探測(cè)器

當(dāng)隱身飛機(jī)不實(shí)施任何干擾時(shí)，通過(guò)改變紅外輻射強(qiáng)度IB來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外隱身。選取IB從50～700 W／Sr變化，隱身飛機(jī)與紅外探測(cè)器的距離設(shè)定為 340～40 km，隨距離和紅外輻射強(qiáng)度的敏感性云圖如圖4（a）所示。為了對(duì)整個(gè)遭遇過(guò)程中不同IB下隱身飛機(jī)的敏感性，通過(guò)改變IB對(duì)其進(jìn)行敏感性分析，仿真結(jié)果如圖4（b）所示。

圖3 單雷達(dá)探測(cè)器下隱身飛機(jī)敏感性分析Fig.3 Susceptibility analysis of stealth aircraft for single radar detector

圖4 單紅外探測(cè)器下隱身飛機(jī)敏感性分析Fig.4 Susceptibility analysis of stealth aircraft for single infrared detector

由圖4（a）可以看出，隨著隱身飛機(jī)與紅外探測(cè)器距離的縮小，隱身飛機(jī)敏感性越來(lái)越大；當(dāng)與雷達(dá)距離相同時(shí)，隱身飛機(jī)紅外輻射強(qiáng)度越小，敏感性越小。在距離80 km處，IB=100 W／Sr和IB=500 W／Sr的敏感性分別為0.093和0.588，概率相差0.495，因此減小紅外輻射強(qiáng)度能有效降低隱身飛機(jī)的敏感性。由圖4（b）可知，在整個(gè)遭遇過(guò)程中，隨著紅外輻射強(qiáng)度的增大，隱身飛機(jī)的敏感性逐漸變大。

3）單射頻探測(cè)器

在遭遇過(guò)程中，將隱身飛機(jī)機(jī)載雷達(dá)發(fā)射功率從0～1 500 W變化，實(shí)施射頻隱身前、后隱身飛機(jī)的敏感性分別如圖5（a）、（b）所示。其中通過(guò)實(shí)施功率管控對(duì)機(jī)載雷達(dá)進(jìn)行射頻隱身，雷達(dá)的輻射功率根據(jù)與威脅目標(biāo)之間的距離和RCS值進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，如圖5（d）所示。在實(shí)施功率管控的前提下，進(jìn)一步實(shí)施駐留時(shí)間管控，管控前后駐留時(shí)間分別為1 s與0.2 s，如圖5（c）所示。

圖5 單射頻探測(cè)器下隱身飛機(jī)敏感性分析Fig.5 Susceptibility analysis of stealth aircraft for single RF detector

根據(jù)圖5可知，在未實(shí)施射頻隱身時(shí)，隨著距離的縮小，隱身飛機(jī)敏感性越來(lái)越大；在實(shí)施功率管控后，隱身飛機(jī)敏感性大幅度降低；繼續(xù)實(shí)施駐留時(shí)間管控后，進(jìn)一步降低了敏感性。隨著隱身飛機(jī)與目標(biāo)之間距離的縮小，雷達(dá)輻射功率越來(lái)越小，敏感性隨之變小，在保持雷達(dá)基本性能的前提下顯著降低了隱身飛機(jī)的敏感性。

5.3 探測(cè)器組合后的探測(cè)概率

為了研究紅外、雷達(dá)、射頻探測(cè)器共同作用下隱身飛機(jī)的敏感性，選取隱身飛機(jī)RCS值為全空域靜態(tài)RCS，機(jī)載雷達(dá)功率1 000 W，紅外輻射強(qiáng)度400 W／Sr，分別對(duì)以下4種手段進(jìn)行仿真分析：①不實(shí)施任何手段；②實(shí)施電子對(duì)抗；③實(shí)施電子對(duì)抗、紅外隱身；④實(shí)施電子對(duì)抗、紅外隱身、射頻隱身。其中電子對(duì)抗手段為改變機(jī)載自衛(wèi)干擾功率，干擾功率Pj從0～140 W變化；紅外隱身手段為改變紅外輻射強(qiáng)度IB，使其從50～400 W／Sr變化；射頻隱身手段為實(shí)施功率管控和駐留時(shí)間管控。

通過(guò)仿真計(jì)算，在不實(shí)施任何手段的前提下，隱身飛機(jī)敏感性為0.8。

實(shí)施不同手段后，隱身飛機(jī)敏感性如圖6所示。

對(duì)4種手段下敏感性進(jìn)行分析，當(dāng)干擾功率為100 W、紅外輻射強(qiáng)度為100 W／Sr時(shí)，手段1～手段4下飛機(jī)敏感性分別為0.800 0、0.779 0、0.697 0和 0.599 0，手段 4與手段 1概率相差0.201；對(duì)整體敏感性進(jìn)行分析，手段2～手段4的敏感性最低分別為0.7734、0.6748和0.5038。結(jié)果表明，不同隱身手段和電子干擾等手段的組合使用，能夠有效降低隱身飛機(jī)的敏感性。

在現(xiàn)想定下單一手段的使用雖然能夠降低敏感性，但與手段組合后結(jié)果對(duì)比，在敏感性參數(shù)取值相同時(shí)，敏感性降低較小；單一手段下要實(shí)現(xiàn)預(yù)期較低的敏感性，參數(shù)需要達(dá)到一定取值，而現(xiàn)有技術(shù)手段下飛機(jī)實(shí)現(xiàn)這種參數(shù)要求需要付出較大的費(fèi)用、人力等代價(jià)，并不可取。通過(guò)多種手段的組合使用，能夠在飛機(jī)參數(shù)條件允許的前提下對(duì)敏感性進(jìn)行減縮，實(shí)現(xiàn)較低敏感性，可行性強(qiáng)，效益比高。

此外，仿真結(jié)果為特定敏感性條件下的參數(shù)取值范圍的確定提供參考，如在現(xiàn)想定下，要將敏感性降低至 0.5以下，只需使干擾功率 Pj≥100 W，紅外輻射強(qiáng)度 IB≤200 W／Sr，同時(shí)實(shí)施一定條件下的功率和駐留時(shí)間管控即可。

圖6 不同手段下隱身飛機(jī)敏感性分析Fig.6 Susceptibility analysis of stealth aircraft for different methods

6 結(jié) 論

1）從系統(tǒng)學(xué)角度出發(fā)，建立了基于任務(wù)周期的敏感性計(jì)算模型，對(duì)雷達(dá)、紅外、射頻、電子干擾等敏感性參數(shù)進(jìn)行建模，在單探測(cè)器和多種探測(cè)器作用下，分別對(duì)不同隱身構(gòu)型和干擾手段下的隱身飛機(jī)敏感性進(jìn)行了分析。

2）仿真表明，不同隱身構(gòu)型和干擾手段的組合使用可以有效降低隱身飛機(jī)的敏感性，同時(shí)得到不同組合手段下敏感性的降低程度，為飛機(jī)敏感性方案設(shè)計(jì)提供了一種有效手段，拓展了敏感性的研究方法。

3）在對(duì)隱身飛機(jī)敏感性設(shè)計(jì)和改進(jìn)中，不能單純追求某個(gè)參數(shù)最優(yōu)，而應(yīng)采用多種手段并舉來(lái)降低敏感性，以實(shí)現(xiàn)效益-費(fèi)用比最大化，增加裝備研制及改進(jìn)的可行性，這涉及到各參數(shù)的權(quán)衡優(yōu)化問(wèn)題。

4）除采取不同隱身構(gòu)型和干擾手段外，通過(guò)航跡規(guī)劃、機(jī)動(dòng)和其他電子對(duì)抗措施可以降低隱身飛機(jī)敏感性，但手段的使用效果并不是簡(jiǎn)單疊加，多影響因素耦合還需要進(jìn)一步研究。