反輻射導彈雷達導引頭復雜電磁環境分級方法研究?

時 磊

（中國人民解放軍91404部隊 秦皇島）

1 引言

隨著電子信息裝備的飛速發展和密集部署，反輻射導彈面臨的電磁環境趨于復雜，環境適應性已成為衡量其生存能力、作戰能力強弱的一個重要指標。反輻射導彈能否有效打擊目標關鍵取決于導引頭的性能，當前急需對反輻射導彈導引頭的抗干擾效能進行充分的試驗和精準的評估。而對電磁環境干擾強度的分級研究，是反輻射導彈復雜電磁環境適應性試驗與評估研究的重要基礎，也是試驗電磁環境逼真構建的基本前提，直接決定了評估結論的準確性。

本文分析了反輻射導彈面臨的作戰電磁環境，簡要梳理了威脅其作戰效能發揮的電子對抗裝備，提出了環境干擾強度的分級方法。

2 反輻射導彈面臨的復雜電磁環境分析

反輻射導彈面臨的電磁環境可以從目標環境和干擾環境兩個方面進行分析。

2.1 目標環境分析

反輻射導彈打擊目標主要是地面和海面的重要雷達或通信輻射源，典型的打擊目標包括愛國者AN/MPQ-53雷達、宙斯盾AN/SPY-1雷達、薩德AN/TPY-2雷達、TMD-GBR雷達等。美軍在世界各地建立了愛國者、薩德等大量的防空反導陣地，日本、印度、韓國、臺灣等周邊國家和地區也都裝備了以雷達、通信、攻擊武器為核心的制導攻擊系統。

美國：在世界各地布有以“愛國者”、“宙斯盾”、“薩德”等為代表的典型導彈防御系統，裝備了AN/SPY-1、AN/TPY-2、AN/MPQ-53/65、TMD-GBR 等性能先進的防空雷達。

日本：裝備有13架E-2C預警機和4架E-767預警機，并計劃再購買6架E-767預警機，并將13架E-2C預警機升級為“鷹眼-2000”預警機，所有的預警機上裝備有先進的“AN/APS-145”雷達，日本自衛隊的海軍有從美國進口的“宙斯盾”，艦裝的AN/APY-1D防空雷達是海基的預警系統，可探測數百公里的200個目標；空中除了E-767、E-2C、AN/APS雷達外還有機載的AN/APY-2雷達，最遠可發現400km處的目標。

韓國：裝備有E-37，E-8預警機和4架E-2C預警機，預警機上裝有AN/APS-145雷達監視半徑360km，最遠可探測到700km以外的飛機；有4套AN/FPS-117遠程預警雷達；還有200部防空雷達和遠程預警雷達網。

印度：印度軍隊目前共有300多部雷達，“英迪拉2”雷達探測距離40km、PSM-33對空警戒雷達探測240km，遠程雷達TRS-2215防空雷達，探測距離510km。印度已成功研制了“拉簡德拉”多功能相控陣雷達系統，并正在研制性能更先進的“英迪拉3”型防空雷達。印軍還向以色列購置了4套性能先進的“綠松”相控陣預警雷達系統，探測距離500km，還從荷蘭購買了“捕蠅”防空雷達。

臺灣地區：購置了美國的4架E-2T預警機、“愛國者”攔截系統、遠程預警雷達AN/FPS-115“鋪路爪”雷達和AN/MPQ-53愛國者導彈制導雷達，還建成了“強網”、“天網”和海上的“大成系統”。

目前，各國都非常重視雷達抗反輻射武器技術的研發，現役雷達中基本都應用了目前主流的抗反輻射導彈技術，如雷達低截獲（LPI）技術、雷達組網技術、雙/多基地雷達、雷達寬頻帶自適應捷變頻技術等。此外，基于超高頻脈沖多普勒雷達、瞬時全向單脈沖雷達等的反輻射導彈告警系統也使得反輻射導彈作戰效能的發揮面臨極大挑戰。

2.2 干擾環境分析

在針對反輻射導彈的電磁干擾方面，在被保護雷達周邊布置誘餌，組成雷達誘餌陣，被認為是對抗反輻射導彈的最有效手段之一。雷達誘餌主要裝備于地面防空雷達反導系統。目前，美歐等軍事強國的各類防空武器系統制導雷達普遍裝備了有源誘餌設備。例如，美國AN/TPS-75地基防空雷達裝備了AN/TLQ-32誘餌系統（由3個誘餌組成），“愛國者”反導系統的AN/MPQ-53雷達系統裝備了3～4個誘餌，AN/TPS-59雷達系統裝備了2個誘餌。英國裝備了“女巫”誘餌系統，俄羅斯裝備了KPT3-125-2M誘餌系統。通過多個雷達誘餌布站，輻射與雷達信號一樣的電磁波以誘偏反輻射導彈，達到對雷達的防護目的。

1）AN/TLQ-32雷達誘餌

AN/TLQ-32誘餌系統是由ITT-杰弗蘭公司研制的用于保護美國陸基防空雷達系統AN/TPS-75的專用誘餌。早于1992年2月在加州中國湖海軍武器中心開始進行首件試驗，而后又于次年春天在Hurlburt試驗場進行工作評估。每部雷達部署3個誘餌，可保護一個雷達站免受相繼發射或同時發射的多枚導彈的攻擊。每套系統由三個誘餌組成，非犧牲體制，全向天線輻射，每個誘餌為組合式結構，由三個模塊組成，每個模塊50kg，總尺寸1800×500×500mm，防彈設計，兩人可搬運，拼裝時間15min，誘餌與雷達之間采用光纜連接。工作時誘餌和雷達同時使用，一起擾亂ARM上的導引裝置，迫使ARM對4個輻射源的能量進行平均，攻擊信號重心，從而引誘來襲導彈落入稱為“ARM地坑”的彈著區內，保護雷達免受ARM的攻擊。

圖1 AN/TLQ-32誘餌系統外觀

圖2 AN/TPS-75雷達

2）AN/MPQ-53雷達誘餌

愛國者PAC-2的相控陣雷達AN/MPQ-53系統也配有反輻射誘餌，工作原理如下：3個誘餌站成三角形布置在主雷達附近，每個誘餌保護空域為120°。每個誘餌發射和主雷達一樣的波束，三個波束和主雷達波束在空間中合成，從而改變主雷達的波束能量中心，并誘騙反輻射導彈進入這個中心，而不是主雷達或者誘餌，但為了給主雷達一個良好的工作環境，一般是在發現來襲導彈之后誘餌才開始工作。

3）КРТЭ125-2М射頻誘餌系統

俄羅斯-白俄羅斯聯合防御系統公司公開了研制的КРТЭ125-2М射頻誘餌系統。該系統用于保護С-125-2МПечора2М（SA-3果阿）面空導彈系統（С-125的改進型）免受反輻射導彈的攻擊。不過，該公司準備用這種誘餌系統保護俄羅斯的所有基于雷達的面空導彈系統。КРТЭ125-2М誘餌系統專門用來對付美國的AGM-88哈姆高速反輻射導彈，使它們無法自動尋的面空導彈系統УНВ-2М火控雷達。有消息稱，КРТЭ125-2М誘餌系統成功對付兩枚反輻射導彈攻擊的概率大于0.8，對付一枚反輻射導彈攻擊的概率大于0.9。

3 反輻射導彈導引頭面臨的復雜電磁環境分級方法

本文提出的環境分級方法重點考慮反輻射導彈導引頭作戰環境中的目標環境和干擾環境兩部分，分級依據主要是作戰信號環境本身的復雜度以及對被動雷達導引頭性能的影響程度，從時域、頻域、能量域等維度建立反輻射導彈面臨復雜電磁環境的分級方法。通過梳理總結被動雷達制導系統在抗干擾試驗中面臨的目標和干擾影響因素，如雷達低截獲、雷達組網、誘餌數量、誘餌類型（相參、非相參）、誘餌工作方式（是否閃爍）、干信比等，不同影響因素對被動雷達制導系統的影響不同，根據之前積累的試驗數據和先驗信息對各干擾影響因素的影響程度大小進行分級。

3.1 分級原則

確定的環境分級原則應該包括合理性、可操作性和代表性。

1）合理性

被動雷達制導復雜電磁環境的分級要具有合理性，在對環境分級時要反映各構成要素自身的特性，針對某一特定干擾的不同等級要依據復雜程度進行分級。復雜電磁環境的分級方法可以通過數學仿真或外場試驗驗證等手段進行檢驗。

2）可操作性

被動雷達制導復雜電磁環境的分級要具有可操作性。也就是在表述復雜電磁環境的某一類或某一類的某一級時具有可操作的指標，這些量化指標能夠直接通過計算、設置或儀器測量的手段得到，可以在被動雷達制導系統設計鑒定試驗或軍事演練中設置相應的復雜電磁環境模擬等級，考核或檢驗被動雷達制導系統的適應能力。

3）代表性

被動雷達制導復雜電磁環境分級研究的目的是為了明確界定被動雷達制導系統的適應能力和適用范圍，在某特定的復雜電磁環境下的反映被動雷達制導武器的作戰效能。因此，對電磁環境的分級要具有一定的代表性。在未來作戰部隊實際作戰過程中，能夠代表一定的作戰場景，并反映被動雷達制導武器對復雜電磁環境的適應能力。

形成的分級方法應簡單明了，可以依據抗干擾試驗中被動雷達制導系統的適應能力進行等級劃分，為被動雷達制導系統抗干擾試驗的研究提供典型條件。

3.2 分級因素

3.2.1 目標環境影響因素

目前雷達對抗反輻射導彈導引頭的措施分為五類：雷達低截獲設計、雙/多基地雷達技術、雷達組網技術、雷達發射功率時間控制（開關機）技術和反輻射導彈告警技術，這些雷達固有的反輻射導彈對抗手段可以對反輻射導彈的作戰效能產生很大影響，其中雷達低截獲設計中還包括寬頻帶自適應頻率捷變技術、自適應零點控制技術、雷達參數隨機化等手段，可以有效降低雷達被反輻射導彈武器鎖定并打擊的概率。但這些影響因素屬于目標雷達固有的抗反輻射導彈措施，這些對抗手段很難使用數字仿真和半實物仿真的方式實現，其對反輻射導彈武器的影響程度難以定量化描述，故這部分影響因素在環境分級中僅作為定性指標進行考慮。

3.2.2 干擾環境影響因素

綜合分析在雷達誘餌的具體使用過程主要涉及對誘餌數量、布設間距、布陣形式、誘餌類型、工作方式、功率比、前沿參差、誘餌源關機等條件和參數的設置，這些條件參數均會對反輻射導彈武器的作戰效能產生影響，接下來就對這些誘餌干擾影響要素逐一分析，根據其對反輻射導彈武器的干擾影響程度進行分級。

1）誘餌數量

一般來講，單誘餌系統是不實用的，也是不安全的。兩誘餌可以構成一個比較實用的誘偏系統，但仍不是最安全系統。三誘餌系統是一個比較好的安全系統，可使雷達更安全。一旦雷達脫離ARM導引頭視場之后，ARM導引頭就跟蹤3個誘餌的能量中心。同時3個誘餌中即使有1個發生故障，剩余的2個誘餌仍然可確保在它們之間形成新的中心，從而不會使ARM擊中任一個誘餌或雷達。四誘餌或更多誘餌構成的誘偏系統雖然更好，但成本較高。

經分析，誘餌數量可以作為分級量化的依據，一般來講，誘餌數量越多，干擾等級越高，但需要滿足一定的前提條件，即誘餌布陣形式要符合基本條件。

2）誘餌布設間距

在誘餌誘偏系統中，各點源之間的間距設置是非常重要的。如果點源間距設置偏大，導引頭的跟蹤出現隨遇平衡狀態時會分辨出雷達和誘餌，并選擇其中的一個作為目標進行跟蹤和攻擊，從而威脅到系統安全。當點源間距設置偏小時，反輻射導彈在到達其隨遇平衡狀態后跟蹤某一個目標，有可能會命中目標，或雖然不命中目標但導彈落點在其殺傷半徑內，也會對雷達和誘餌系統造成破壞。所以，設置誘餌布陣間距應遵循以下原則：

（1）保證雷達和誘餌共同處于選通角內，即要使反輻射導彈在失控前必定受到雷達和誘餌的共同影響；

（2）適當選擇間距，使反輻射導彈雖然能在失控前分辨雷達和誘餌，但由于慣性，在時間上來不及轉向命中目標，同時考慮反輻射導彈的殺傷半徑和命中誤差，從而得到一個既能有效誘偏又能保護雷達和誘餌安全的最佳間距。誘餌間距在很大程度上取決于反輻射導彈PPS天線的波束寬度、導彈速度和最大機動過載系數，典型的間距設置范圍一般在300m～1000m之間，誘餌源與目標源間距一般在300m～700m之間。

經分析，誘餌布設間距僅僅是誘餌干擾有效的必要前提，與干擾效果不存在線性的正負相關關系，不適合作為分級量化的依據。

3）誘餌布陣形式

誘餌布陣形式有很多，典型誘餌布陣可分為3個、4個和6個誘餌源布陣，布陣基本原則是誘餌方向圖在空域上覆蓋目標掃描方向，誘餌方向圖在空域上覆蓋目標掃描方向，誘餌確保在被試導引頭角度搜索范圍內。

經分析，誘餌布設間距僅僅是誘餌干擾有效的必要前提，與干擾效果不存在線性的正負相關關系，不適合作為分級量化的依據。

4）誘餌類型

誘餌類型包括相參、非相參、隨機調相三類，非相參干擾只能將導引頭誘偏至誘餌干擾布陣內部，相參干擾則可以將導引頭誘偏至布陣之外的位置。

經分析，在戰術使用合理的前提下，相參類型誘餌在對反輻射導彈的干擾效果上更具優勢，可作為分級的要素。

5）誘餌源與目標源功率比

誘餌源與目標源滿足一定的功率比是影響干擾效果的重要因素和先決條件，一般情況下，誘餌輻射功率要低于雷達主瓣功率，與雷達副瓣功率相似效果最佳。

經分析，誘餌與目標源功率比僅僅是誘餌干擾有效的必要前提，與干擾效果不存在線性的正負相關關系，不適合作為分級量化的依據。

6）誘餌源工作方式

誘餌源在工作方式上可設置為周期性閃爍，能對反輻射導引頭造成一定的干擾效果，閃爍周期可根據具體試驗場景設置，一般可設置在0.1s～2s時間內。

經分析，在誘餌源在設置周期性的閃爍時，干擾效果會增強，故可作為環境分級的要素。

7）誘餌源信號參差

誘餌源前沿超前目標源前沿、后沿滯后目標源后沿，能對反輻射導引頭造成一定的干擾效果，超前和滯后的時間范圍在能力允許條件下越小越好，至少是幾μs級，目前主流的誘餌已經可以做到ns級。

經分析，在誘餌源在設置前后沿信號參差時，干擾效果會增強，故可作為環境分級的要素。

8）誘餌信號樣式

一般而言，誘餌信號脈寬和重周須與被保護雷達脈寬相同，誘餌信號樣式與雷達信號越相似越好，這是干擾有效的基本前提。

經分析，誘餌信號樣式僅僅是誘餌干擾有效的必要前提，與干擾效果不存在線性的正負相關關系，不適合作為分級量化的依據。

3.3 分級方法

經過對目標和干擾環境影響因素的詳細分析，綜合考慮反輻射導彈導引頭抗干擾試驗的先驗知識，形成以下反輻射導彈導引頭面臨復雜電磁環境的分級方法。

表1 反輻射導彈導引頭復雜電磁環境分級

4 結語

復雜電磁環境的分級研究是反輻射導彈復雜電磁環境適應性試驗與評估工作首先需要解決的基礎問題。本文研究了目標和干擾環境對反輻射導彈雷達導引頭作戰效能的影響，梳理了影響因素，按影響程度給出了環境分級的方法，為反輻射導彈武器抗干擾性能的準確評估提供輸入條件，從而為反輻射導彈武器的指標論證、設計攻關和試驗鑒定提供參考。