一種機(jī)載自衛(wèi)干擾裝備作戰(zhàn)效能評估方法*

錢 歡 艾 盼 何 緩

（空軍預(yù)警學(xué)院 武漢 430019）

1 引言

機(jī)載自衛(wèi)干擾通常以欺騙式干擾為主［1］，前人在對其進(jìn)行效能評估時(shí)，多采用概率準(zhǔn)則，以欺騙成功的概率來衡量干擾的效果［2］。這些方法在一定程度上可以對自衛(wèi)干擾的效果進(jìn)行衡量，但只是得到一個(gè)概率值，對于機(jī)載自衛(wèi)干擾在一次戰(zhàn)斗中能起多大的作用，卻沒有一個(gè)可量化的指標(biāo)來對其進(jìn)行衡量。為此，本文在研究分析欺騙式干擾的原理與過程［3］的基礎(chǔ)上，擬采用時(shí)間準(zhǔn)則的相關(guān)指標(biāo)對機(jī)載自衛(wèi)干擾的干擾效能進(jìn)行具體的量化分析和仿真分析。

2 機(jī)載電子對抗自衛(wèi)干擾裝備作戰(zhàn)效能評估模型

1）戰(zhàn)機(jī)生存時(shí)間的延長率

根據(jù)空空作戰(zhàn)的實(shí)際情況，自衛(wèi)干擾裝備在一次作戰(zhàn)中發(fā)揮作用與否，最直接的評判標(biāo)準(zhǔn)就是戰(zhàn)機(jī)是否被擊落［4］。如果戰(zhàn)機(jī)沒有使用自衛(wèi)干擾設(shè)備，可能會在更早的時(shí)候就被敵方擊落，通過自衛(wèi)干擾設(shè)備施放干擾，其生存時(shí)間得到了延長［5］，因此可以建立第一個(gè)干擾效能評估指標(biāo)：戰(zhàn)機(jī)生存時(shí)間的延長率η：

式中：ηv為速度波門拖引下的戰(zhàn)機(jī)生存時(shí)間的延長率；Tvi為第i個(gè)拖引周期內(nèi)速度波門拖引的干擾有效時(shí)間；tj為基準(zhǔn)生存時(shí)間。

2）周期干擾有效率

戰(zhàn)機(jī)生存時(shí)間的延長率從作戰(zhàn)效果的層面上對干擾效能進(jìn)行了衡量，但這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。對干擾效能評估來說，每一個(gè)干擾周期里干擾信號究竟發(fā)揮了多長時(shí)間的作用具有極其重要的參考價(jià)值，將其定義為周期干擾有效率ηz：

式中：ηzv為速度波門拖引干擾有效率；T為一個(gè)拖引周期的持續(xù)時(shí)間。

3）平均干擾有效率

上述兩個(gè)指標(biāo)均從最終結(jié)果的角度來對干擾效果進(jìn)行衡量，但空空作戰(zhàn)是一個(gè)過程，這個(gè)過程中每一周期的拖引干擾效果都將對戰(zhàn)斗本身帶來影響［6］，因此需要考慮每一周期對于整個(gè)干擾過程的影響，建立第三個(gè)干擾效能評估指標(biāo)：平均干擾有效率ηm：

式中：ηmv為速度波門拖引干擾的平均干擾有效率；Tvi為第i個(gè)拖引周期內(nèi)速度波門拖引的干擾有效時(shí)間；T為一個(gè)拖引周期的持續(xù)時(shí)間；N為拖引周期數(shù)。

3 戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)設(shè)

通過以上三個(gè)指標(biāo)的計(jì)算，能對一次戰(zhàn)斗過程中自衛(wèi)干擾設(shè)備發(fā)揮的作用進(jìn)行量化評估，但由于各種因素的限制，無法以實(shí)戰(zhàn)情況對上述三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，因此通過計(jì)算機(jī)仿真的方式［7］，構(gòu)建戰(zhàn)場環(huán)境，驗(yàn)證上述指標(biāo)模型的有效性。

1）戰(zhàn)斗情況假設(shè)

在某次執(zhí)行任務(wù)的過程中，敵機(jī)以V1的速度在我機(jī)后方飛行，發(fā)現(xiàn)我方戰(zhàn)機(jī)后以a1的加速度追逐我機(jī)，我機(jī)的飛行速度為V2，在檢測到敵機(jī)載火控雷達(dá)的照射后立即以a2的加速度加速飛行。兩機(jī)的起始間距為R0，敵機(jī)載火控雷達(dá)能夠探測的最大距離為Rmax，最大速度為Vmax1，我機(jī)飛行的最大速度為Vmax2，波門拖引干擾的拖引周期為T，拖引加速度為aT，敵機(jī)始終處于我機(jī)正后方，一旦我機(jī)進(jìn)入敵機(jī)空空導(dǎo)彈的射程Rs，敵機(jī)將會發(fā)射空空導(dǎo)彈將我機(jī)擊落，干擾也隨之停止，而另一種情況下，若我機(jī)能夠通過加速脫離敵機(jī)載火控雷達(dá)的探測范圍，則此時(shí)機(jī)載自衛(wèi)電子干擾吊艙也不必再工作，因此將這兩時(shí)刻分別作為兩種情況下機(jī)載自衛(wèi)電子干擾吊艙戰(zhàn)斗過程的結(jié)束時(shí)刻。由運(yùn)動(dòng)關(guān)系可知，在第一種情況下，機(jī)載自衛(wèi)電子干擾吊艙戰(zhàn)斗過程的結(jié)束時(shí)刻tz滿足：

而在第二種情況下，機(jī)載自衛(wèi)電子干擾吊艙戰(zhàn)斗過程的結(jié)束時(shí)刻tz滿足下面這個(gè)公式：

2）干擾失效條件

在空戰(zhàn)中雙方不是合作關(guān)系，所以干擾方很難確定雷達(dá)方是否識別出欺騙信號。但可以以欺騙干擾所施放的虛假情報(bào)是否超出雷達(dá)所能探測的極限值作為干擾無效的判斷依據(jù)，即當(dāng)干擾信號對應(yīng)的距離值超出雷達(dá)的最大探測距離，速度值超出雷達(dá)可探測的最大速度時(shí)，雷達(dá)會判定自身受到干擾，重新進(jìn)入搜索狀態(tài)，干擾失效。

3）基準(zhǔn)生存時(shí)間的計(jì)算

由運(yùn)動(dòng)關(guān)系可知，基準(zhǔn)生存時(shí)間tj可由下式求得

4）干擾有效時(shí)間的計(jì)算

對速度波門拖引來說，第一個(gè)拖引周期內(nèi)，干擾有效時(shí)間為

所以可推知，在第i個(gè)周期內(nèi)，干擾有效時(shí)間為

4 干擾效果評估實(shí)例分析

在紅藍(lán)對抗演習(xí)中，敵機(jī)以160m/s 的速度在我機(jī)后方40km 處飛行，發(fā)現(xiàn)我方戰(zhàn)機(jī)后以12.2m/s2的加速度追逐我機(jī)，我機(jī)的飛行速度為168m/s，在檢測到敵機(jī)載火控雷達(dá)的照射后立即以4.5m/s2的加速度加速飛行。敵機(jī)載火控雷達(dá)能夠探測的最大距離為50km，最大速度為420m/s，我機(jī)飛行的最大速度為420m/s，波門拖引干擾的拖引期通常為6s，停拖期和關(guān)閉期通常為2s。

將上述數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)構(gòu)建的仿真模型中，首先得到速度波門拖引干擾的情況，如圖1 及圖2。由圖1，圖2所呈現(xiàn)速度變化情況可以得到如圖3干擾機(jī)拖引的速度圖像。

圖1 敵機(jī)速度-時(shí)間關(guān)系

圖2 我機(jī)速度-時(shí)間

圖3 干擾機(jī)拖引的速度

干擾停拖期時(shí)，干擾機(jī)發(fā)射的干擾信號所提供的速度信息與戰(zhàn)機(jī)的速度一致，關(guān)閉期時(shí)，則不再提供任何速度信息，故取值為0，在拖引期時(shí)，由于戰(zhàn)機(jī)速度一直處于變化之中，所以對于每一個(gè)拖引周期來說，其起始速度都是不同的，直到戰(zhàn)機(jī)的速度達(dá)到其最大飛行速度之后，其拖引速度呈現(xiàn)周期性變化。

結(jié)合上述干擾失效條件，可繪制出敵機(jī)所探測到的我機(jī)速度情況如圖4所示。

圖4 敵機(jī)所探測到的我機(jī)速度

在前四個(gè)拖引周期，干擾信號產(chǎn)生的虛假速度小于雷達(dá)所能探測的最大速度，所以整個(gè)拖引期內(nèi)干擾均有效，而在第五和第六周期，當(dāng)虛假速度在拖引階段達(dá)到雷達(dá)所能探測的最大速度后，拖引階段的剩余時(shí)間里雷達(dá)都會判定自身受到干擾，從而轉(zhuǎn)入搜索狀態(tài)，搜索其探測范圍內(nèi)的信號，呈現(xiàn)出的速度也保持在其所能探測的最大速度，因此第五周期的干擾有效時(shí)間僅占拖引期的70.59%，第六周期的干擾有效時(shí)間僅占拖引期的26.47%，之后的時(shí)間由于戰(zhàn)機(jī)自身的速度達(dá)到最大飛行速度，而雷達(dá)所能探測的最大速度又和它相同，此時(shí)雷達(dá)呈現(xiàn)出的速度始終保持在其所能探測的最大速度，干擾無效，具體情況見表1。

表1 本次作戰(zhàn)速度波門拖引干擾效果

根據(jù)建立的評估指標(biāo)模型，在本次作戰(zhàn)中速度波門拖引下的戰(zhàn)機(jī)生存時(shí)間的延長率為83.23%，速度波門拖引干擾的平均干擾有效率為82.84%。

需要注意的是，上文的干擾效能評估，是在一種較為理想戰(zhàn)場環(huán)境下進(jìn)行的。在真實(shí)的作戰(zhàn)環(huán)境中，由于敵我機(jī)在互相發(fā)現(xiàn)的情況下，會采取各種機(jī)動(dòng)措施以進(jìn)行追蹤和反追蹤，因此在敵我機(jī)追逐的大致方向上，敵我機(jī)的速度呈現(xiàn)如圖5、圖6所示波動(dòng)變化的情況。結(jié)合上文的分析，同樣可以得到在這種情況下干擾機(jī)提供的拖引速度如圖7 所示。

圖5 敵機(jī)速度-時(shí)間關(guān)系

圖6 我機(jī)速度-時(shí)間關(guān)系

圖7 干擾機(jī)提供的拖引速度

在拖引期起始，干擾機(jī)施放干擾開始拖引，而在停拖期和關(guān)閉期時(shí)，干擾機(jī)不提供任何拖引的速度。結(jié)合干擾失效條件，可繪制出敵機(jī)所探測到的我機(jī)速度情況如圖8所示。

圖8 敵機(jī)所探測到的我機(jī)速度

圖8 中，虛線為雷達(dá)探測到的我方戰(zhàn)機(jī)的真實(shí)速度，實(shí)線為雷達(dá)受到速度波門拖引干擾后所呈現(xiàn)出的虛假速度。對比圖4 雷達(dá)探測跟蹤的最大速度為400m/s，當(dāng)戰(zhàn)機(jī)通過速度波門拖引干擾所產(chǎn)生的虛假速度高于這個(gè)最大速度時(shí)，雷達(dá)將判定自身受到干擾，重新轉(zhuǎn)入搜索狀態(tài)，此時(shí)雷達(dá)不能提供任何信息，所以每一次干擾失效后，均存在一段時(shí)間的空白期。在搜索結(jié)束后，如果干擾機(jī)正好處于停拖期或關(guān)閉期，或者虛假速度仍高于雷達(dá)所能探測跟蹤的最大速度，則此時(shí)敵機(jī)雷達(dá)將呈現(xiàn)我戰(zhàn)機(jī)的真實(shí)飛行速度。圖中第三、五、六、九四個(gè)拖引周期內(nèi)，干擾信號所提供的虛假速度超過探測門限，雷達(dá)上就出現(xiàn)了空白和真實(shí)的戰(zhàn)機(jī)速度信息，具體的干擾效果見表2。

表2 速度波動(dòng)變化時(shí)速度波門拖引干擾效果

根據(jù)建立的評估指標(biāo)模型，在本次作戰(zhàn)中速度波門拖引下的戰(zhàn)機(jī)生存時(shí)間的延長率為73.86%，速度波門拖引干擾的平均干擾有效率為61.86%。

在上述的實(shí)例分析中這些基于時(shí)間準(zhǔn)則所構(gòu)建的指標(biāo)模型，成功地以量化的數(shù)據(jù)直觀地展現(xiàn)機(jī)載自衛(wèi)干擾在一次戰(zhàn)斗中能發(fā)揮的作用，有效地評估了機(jī)載自衛(wèi)干擾的作戰(zhàn)效能。

5 結(jié)語

總結(jié)本文，基于欺騙性干擾的特點(diǎn)，以時(shí)間準(zhǔn)則為依托，提出干擾有效時(shí)間、基準(zhǔn)生存時(shí)間和戰(zhàn)機(jī)生存時(shí)間延長率等相關(guān)概念，構(gòu)建戰(zhàn)機(jī)生存時(shí)間延長率、周期干擾有效率和平均干擾有效率的指標(biāo)模型，直觀展現(xiàn)機(jī)載自衛(wèi)電子干擾吊艙在一次戰(zhàn)斗中能發(fā)揮的作用，有效評估機(jī)載自衛(wèi)電子干擾吊艙的自衛(wèi)干擾效能。最后以實(shí)例數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了模型的可行性。