防空雷達(dá)對(duì)隱身飛機(jī)的檢測(cè)研究

高娜 閆永玲 張慶波 顧金玲 張保山 魏圣軍

摘 要：為了進(jìn)一步提升防空雷達(dá)對(duì)隱身飛機(jī)的探測(cè)概率，在本文當(dāng)中對(duì)防空雷達(dá)對(duì)隱身飛機(jī)的檢測(cè)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究與分析。首先對(duì)防空雷達(dá)的反隱身飛機(jī)進(jìn)行了理論分析，最后從單個(gè)雷達(dá)以及組網(wǎng)模式兩個(gè)方面分析了提升隱身飛機(jī)檢出概率的具體方法。

關(guān)鍵詞：防空雷達(dá);隱身飛機(jī);檢測(cè)概率

一.引言

隱身飛機(jī)的出現(xiàn)、應(yīng)用和發(fā)展，迫使人們研究反隱身技術(shù)。隱身飛機(jī)的威脅主要在于其多種技術(shù)的采用使得在其受攻擊方向盡可能減小雷達(dá)散射截面積（RCS），探測(cè)距離縮短，雷達(dá)的生存概率急劇下降。為了對(duì)抗隱身目標(biāo)，組網(wǎng)雷達(dá)應(yīng)運(yùn)而生，組網(wǎng)雷達(dá)可通過(guò)多頻率可在大角度范圍內(nèi)從不同方位照射隱身飛機(jī)，通過(guò)彌補(bǔ)隱身目標(biāo)的RCS實(shí)現(xiàn)對(duì)隱身飛機(jī)的探測(cè)。因此在當(dāng)下單部雷達(dá)具備對(duì)隱身目標(biāo)預(yù)警探測(cè)能力較低的條件下，對(duì)抗隱身目標(biāo)較有效的方法就是雷達(dá)組網(wǎng)。

二.反隱身飛機(jī)理論分析

隱身飛機(jī)的設(shè)計(jì)原理是針對(duì)水平方向上水平角度為45°，垂直度在30°左右的基地雷達(dá)來(lái)展開(kāi)的，這主要是由于處于該角度的雷達(dá)RCS將會(huì)大幅度減少，但是在其他方向的RCS則并不會(huì)出現(xiàn)顯著變化。由此可見(jiàn)，基于這種原理所設(shè)計(jì)的隱身飛機(jī)在雷達(dá)上并非是完全看不見(jiàn)的，只不過(guò)給雷達(dá)探測(cè)所預(yù)留的時(shí)間相對(duì)較低。其次，隱身飛機(jī)機(jī)身上所涂的材料涂層以及吸波結(jié)構(gòu)對(duì)微波的作用也具有特定的頻段要求，這也為隱身飛機(jī)的探測(cè)提供了必要的頻段窗口。基于以上兩點(diǎn)，組網(wǎng)雷達(dá)通過(guò)采用多角度雷達(dá)，發(fā)生多頻段微波的方式來(lái)進(jìn)行隱身飛機(jī)的探測(cè)，通過(guò)這種方式能夠大大增加隱身飛機(jī)的發(fā)現(xiàn)概率，現(xiàn)階段組網(wǎng)雷達(dá)也已經(jīng)成為反隱身飛機(jī)的重要措施。

具體來(lái)說(shuō)現(xiàn)階段組網(wǎng)雷達(dá)對(duì)隱身飛機(jī)的檢測(cè)主要是通過(guò)從頻域、空域和極化域這三個(gè)角度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中頻域反隱身技術(shù)使用最為頻繁，同時(shí)也最為有效，其主要運(yùn)用了VHF技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。而空域反射則充分利用了隱身目標(biāo)的縮減來(lái)進(jìn)行探測(cè)，隱身飛機(jī)在飛行過(guò)程中若受到了來(lái)自其他角度的照射，則就會(huì)出現(xiàn)明顯的方向縮減，進(jìn)而被雷達(dá)所捕獲。極化域則是通過(guò)改變雷達(dá)微波發(fā)射方向的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)隱身目標(biāo)RCS的最大化處理。從上文的分析中可以發(fā)現(xiàn)只有通過(guò)距離與方向探測(cè)才能準(zhǔn)確找到隱身飛機(jī)的具體位置，而這兩點(diǎn)對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)的探測(cè)能力具有較高的要求。因此，對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)的探測(cè)性能進(jìn)行研究就顯得尤為重要了。

三.組網(wǎng)雷達(dá)的具體探測(cè)方法分析

假定該組網(wǎng)雷達(dá)共計(jì)由N個(gè)雷達(dá)所組成，所對(duì)應(yīng)的工作頻率分別為f1，f2，f3……fn，同時(shí)假定每個(gè)雷達(dá)的具體位置為（xi，yi），隱身飛機(jī)的飛行方向?yàn)棣萯，俯仰角為 φi，具體目標(biāo)探測(cè)示意圖如下圖1中所示，那么該組網(wǎng)雷達(dá)能夠發(fā)現(xiàn)該隱身飛機(jī)的概率則為：

（1）

從上式中我們可以發(fā)現(xiàn)組網(wǎng)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)隱身飛機(jī)的概率與單個(gè)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)隱身飛機(jī)的概率存在著直接的聯(lián)系，因此，探索組網(wǎng)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)隱身飛機(jī)的概率不僅需要綜合考慮雷達(dá)組網(wǎng)模式，同時(shí)還需要考慮雷達(dá)發(fā)現(xiàn)能力的提升。

（一）提升單個(gè)雷達(dá)檢測(cè)能力的方法

從單個(gè)雷達(dá)的角度出發(fā)，反射距離的逐步縮短是導(dǎo)致隱身目標(biāo)散射面積減小的主要因素，在實(shí)際工程應(yīng)用當(dāng)中雷達(dá)的發(fā)射功率往往會(huì)受到增益噪聲系數(shù)的影響。基于此種情況，我們認(rèn)為要想提升單個(gè)雷達(dá)的檢測(cè)能力就必須要立足單個(gè)雷達(dá)的檢測(cè)性能，提出基于N-P優(yōu)化準(zhǔn)則。基于以上假設(shè)我們可以推導(dǎo)出給定雷達(dá)的探測(cè)概率公式如下式（2）中所示：

（二）組網(wǎng)檢測(cè)模式改進(jìn)

從上文的研究中可以發(fā)現(xiàn)雷達(dá)組網(wǎng)模式對(duì)隱身飛機(jī)的檢出概率也存在著一定的影響。基于此種情況，現(xiàn)階段已有部分專(zhuān)家學(xué)者對(duì)雷達(dá)組網(wǎng)模式進(jìn)行了系統(tǒng)的研究與分析，并提出了一種組網(wǎng)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率的概念，并給出了一種組合雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率的計(jì)算公式，該計(jì)算公式是基于秩D法所提出的一種新型計(jì)算方法，并從光學(xué)傳感器的角度對(duì)全探測(cè)空域進(jìn)行了全方位的描述。從這一概念出發(fā)現(xiàn)集中式融合和分布式融合組網(wǎng)模式能在最大程度上提升組網(wǎng)檢測(cè)隱身飛機(jī)發(fā)現(xiàn)概率。

四.結(jié)語(yǔ)

在本文的研究當(dāng)中筆者從理論角度出發(fā)分析了防空雷達(dá)對(duì)隱身飛機(jī)的檢測(cè)，并總結(jié)了提升發(fā)現(xiàn)概率的具體方法，旨在促進(jìn)現(xiàn)階段我國(guó)防空雷達(dá)事業(yè)的快速發(fā)展，進(jìn)而鞏固我國(guó)國(guó)防事業(yè)。

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通訊作者：魏圣軍