艦空導彈武器系統抗干擾能力試驗方法

孫 健，雷 鳴，朱惠民

（解放軍92941 部隊，遼寧 葫蘆島 125001）

0 引言

艦空導彈武器系統典型作戰對象主要有反艦導彈、飛機、精確制導武器、直升機等，其主要作戰對象和潛在作戰對象配置的電子干擾手段和性能看，應具備抗遠距離支援干擾、隨隊掩護干擾和自衛干擾以及組合干擾方式等多種干擾樣式的能力［1］。本文針對艦空導彈武器系統抗干擾能力考核需求，首先分析了武器系統抗干擾能力指標，并提出一種綜合試驗方法。基于艦空導彈武器系統的制導控制系統半實物仿真試驗，對多種干擾環境下的武器系統抗干擾能力進行逐一檢驗，再通過外場飛行試驗進行典型工況下的驗證。該方法可以支撐對防空導彈武器系統在單一、復合干擾形式下的抗干擾能力指標的評估。

1 艦空導彈武器系統制導體制

艦空導彈常用的制導方式有遙控、尋的和復合制導3 種［2］。遙控制導分為無線電指令、駕束、導彈跟蹤和電視制導等；尋的制導分為主動、半主動和被動等，其中半主動制導主要包括連續波半主動和間斷半主動兩種方式；復合制導是指由幾種制導系統依次或同時參與工作的制導方式。從世界主要艦空導彈看，一般采用慣性初制導、指令修正中制導和尋的末制導的復合制導體制。制導的技術體制差異主要表現在末制導導引頭上。世界主要艦空導彈采用半主動、主動和半主動/主動復合3 種制導體制，因此，艦空導彈面臨的電磁干擾主要分成有源干擾和無源干擾［3-9］。

2 艦空導彈武器系統抗干擾能力指標

2.1 抗干擾能力指標定義

艦空導彈武器系統抗干擾成功可以定義為導彈在干擾條件下實現初、中及末制導交班并導引至目標附近（制導精度范圍內）成功實現引信啟動。抗干擾成功概率：是在干擾環境下武器系統攔截概率相對系統攔截概率指標百分比。武器系統典型空域的單發殺傷概率可表示為：

其中，P可靠為武器系統戰斗工作可靠性，P交班為中末制導交班概率，P落入為末端落入概率，P引信為引信正常工作概率，P戰斗部條件殺傷為戰斗部條件殺傷概率。武器系統戰斗工作可靠性和戰斗部的殺傷概率不受干擾條件影響或者不敏感干擾環境。因此，抗干擾成功概率主要與中末制導交班概率、末端落入概率和引信正常工作概率相關。

導彈武器受干擾影響環節主要包括應答機、導引頭和引信。分析各環節受干擾的影響如下：1）應答機抗干擾性能表征了干擾對上行制導指令傳輸性能的影響，并最終影響導彈中制導性能和中末制導交班性能；2）導引頭抗干擾性能表征了干擾對導引頭跟蹤和測量性能的影響，最終影響導彈的制導控制性能，并體現在落入概率；3）引信抗干擾性能表征了引信是否能夠正常啟動并實現引戰配合、目標毀傷，引信抗干擾性能與制導控制系統工作過程相對獨立。

需要說明的是，中制導性能和中末制導交班性能主要影響導引頭正常截獲目標性能，并最終影響導彈制導精度。因此，應答機抗干擾性能通過制導控制系統的傳遞，也最終反映到對導彈落入概率的影響。綜上所述，影響導彈抗干擾成功概率的因素包括導彈落入概率和引信正常工作概率。排除無干擾條件下的影響因素，導彈抗干擾成功概率可表示為：

其中，Pj為干擾條件下導彈單發殺傷概率，P0為導彈單發殺傷概率指標，P落入j為干擾條件下導彈落入概率，P落入0為導彈落入概率指標，P引信j為干擾條件下引信正常工作概率，P引信0為引信正常工作概率指標。

2.2 考核流程

艦空導彈武器系統抗干擾能力主要體現在彈載應答機、導引頭、引信以及導彈制導控制能力上。導彈武器系統抗干擾成功概率的考核流程如圖1所示。1）選取典型空域點和抗干擾評估針對的典型干擾形式和目標類型；2）通過彈載應答機抗干擾仿真模型，計算應答機在干擾條件下的工作信干比，判斷導彈飛行過程中應答機是否正確譯碼，輸出給制導控制系統。應答機工作信干比門限、尾焰衰減等數據均通過試驗獲取；3）通過導引頭抗干擾仿真模型，模擬實物將干擾條件下的相關信息輸出給制導控制系統。其中，導引頭仿真模型通過半實物仿真、外場試驗數據校驗；4）利用應答機抗干擾仿真模型、導引頭抗干擾仿真模型、制導控制系統仿真模型，建立導彈落入概率仿真模型，獲取導彈在干擾條件下的落入概率。其中，制導控制系統仿真模型通過發動機實測數據、外場校飛、飛行試驗等數據校驗；5）在相同的評估場景下，利用序貫試驗方法，開展引信抗干擾實驗室路饋試驗，試驗結果通過二項分布可靠性置信下限評估方法，獲取引信在干擾條件下正常工作概率；6）將干擾條件下的落入概率與引信正常工作概率的乘積，與系統落入概率指標與引信正常工作指標的乘積相比，得到典型空域點導彈抗干擾成功概率。

圖1 抗干擾成功概率評估流程

3 艦空導彈武器系統抗干擾能力指標考核方法

艦空導彈武器系統根據目標類型、飛行高度、超音速蛇形機動等因素制定了多個殺傷概率指標，再加上多個干擾環境下的抗干擾對抗成功率指標，受試驗子樣數的限制，不可能通過飛行試驗對干擾條件下的殺傷概率指標進行檢驗。因此，艦空導彈武器系統抗干擾能力指標的考核，主要通過半實物仿真試驗對各種干擾模式下抗干擾成功概率進行檢驗，在此基礎上選取典型干擾樣式、試驗航路開展外場實彈打靶飛行試驗進行驗證。

3.1 半實物仿真試驗方法

在艦空導彈武器系統抗干擾成功概率評估方法中，導引頭抗干擾仿真模型可以由半實物仿真系統實現。半實物仿真系統由彈上信息處理設備、導引頭等被試設備實物，和微波暗室、三軸轉臺、轉臺控制機、陣列控制機、目標控制機、仿真計算機等參試設備等組成，目標控制機進行目標的仿真計算，并驅動陣列控制機在微波暗室的面陣上模擬產生目標和干擾信號；仿真計算機進行彈體動力學和運動學仿真計算，并產生控制信號控制轉臺模擬彈體的姿態變化，指令線及引信以分系統抗干擾試驗結果形式串入半實物仿真系統中；導引頭放置在三軸轉臺上，測量面陣上的模擬目標，輸出彈目距離和導引頭視線角；彈上信息處理設備與導引頭之間采用彈上電纜網進行連接，其信息傳遞關系與彈上基本相同。

圖2 半實物仿真系統結構

典型空域點選取策略：1）空域點要覆蓋導彈的高界、低界、近界、遠界、最大航路捷徑、最大高低角、最大航路角；2）在高層方向與水平方向，按照均勻方式選取規定數目的空域點；3）比對微波暗室的性能參數，對選取的空域點進行驗證，如果超出微波暗室的模擬范圍，則去除該空域點。

3.2 外場飛行試驗方法

艦空導彈武器系統抗干擾飛行試驗方案是基于給定的試驗彈數，根據武器系統殺傷空域、殺傷概率、抗干擾成功概率等因素設計試驗序號，采用各序號概率綜合平均方法計算方案檢驗概率，根據二項分布經典假設檢驗方法設計檢驗方案［10］。例如：某型艦空導彈武器系統對飛機、直升機、反艦導彈類目標的單發殺傷概率分別為A1、A2、A3，對抗遠距離支援干擾、自衛有源干擾、自衛無源干擾、復合干擾的成功概率分別為B1、B2、B3、B4。當外場飛行試驗彈數沒有限制時，每個干擾模式和目標類型均應設計飛行試驗驗證，至少應安排12 次飛行試驗；當外場飛行試驗彈數有限制且只有5 個飛行序號時，根據艦空導彈典型作戰環境，飛行試驗選取攔截的目標類型和干擾模式如表1。

表1 飛行試驗選取攔截的目標類型和干擾模式

根據二項分布經典假設檢驗方法設計檢驗方案，其中飛行試驗驗證設計的指標值為：

依據經典評估方法，二項分布的置信下限設計試驗。已知試驗次數為N，試驗成功數為S，試驗失敗數為F，在給定置信水平γ 下，概率指標R 的經典單側置信下限RLC由下式確定：

4 結論

艦空導彈武器系統的抗干擾能力作為其戰斗力生成的重要指標，是武器系統試驗鑒定考核的重點。本文提出一種試驗方法，主要通過半實物仿真試驗對各種干擾模式下抗干擾成功概率進行檢驗，在此基礎上選取典型干擾樣式、試驗航路開展外場實彈打靶飛行試驗進行驗證，該方法可以支撐對防空導彈武器系統在單一、復合干擾形式下的對抗成功概率指標考核評估。