劉 健 管維樂 劉志航

空軍工程大學防空反導學院，西安710051

高超音速巡航導彈擁有極快打擊速度、精準到達能力以及高速隱身突防能力，是快速全球反應作戰(zhàn)的首選武器，必將引起未來作戰(zhàn)樣式的重大變革，使防空系統(tǒng)面臨巨大挑戰(zhàn)。

地基雷達是探測HCM的主要裝備，因此，合理有效地部署地基雷達是抗擊HCM的一個重要課題。關于地基雷達部署，國內外已有不少研究，但基本都是針對防空、反導的雷達部署方法［1-10］。由于HCM目標特性不同于以往空中目標和彈道目標特性，因此有必要對抗擊HCM的雷達部署方法進行有針對性的研究。

HCM的作戰(zhàn)距離可達數千公里，突擊目標難以預測。因此，除了在HCM末段進行攔截以外，最好在其巡航飛行段進行多次攔截。所以，盡早預警、持續(xù)跟蹤，提供目標信息，是抗擊HCM的基本前提。

要使雷達盡早提供預警信息、穩(wěn)定跟蹤目標，就要求雷達有較大的探測距離和良好的跟蹤能力。但是，雷達的探測、跟蹤距離受多個因素的影響［11］，主要有:1)雷達自身的功率、增益和帶寬等性能因素，限制了雷達的最大探測和跟蹤距離;2)雷達探測跟蹤能力還受到目標特性的影響，目標的速度和RCS、飛行姿態(tài)、機動能力等都會影響雷達的探測、跟蹤距離;3)雷達探測距離還要受地球曲率、地物遮蔽和氣候變化等環(huán)境因素的影響。目標特性、地物遮蔽和氣候變化等因素引起雷達探測能力的變化，從而對雷達部署構成影響。限于篇幅，這些部署問題暫不討論。

大功率雷達的探測距離雖然很遠，但在水平探測時，地球曲率的影響使得雷達的探測距離大為縮小。因此，地球曲率影響下的雷達最大探測距離是一個必須討論的問題，這也是雷達部署研究的基礎。顯然，預警雷達離攔截系統(tǒng)越遠，發(fā)現(xiàn)目標越早，為攔截系統(tǒng)提供的預警時間就越多。但國土疆界是有限的，這限制了預警雷達的部署，從而限制了HCM的預警距離。而攔截作戰(zhàn)又需要一定的作戰(zhàn)準備時間，那么，預警雷達離攔截系統(tǒng)的距離為多少時能滿足作戰(zhàn)準備時間需求成為預警雷達離攔截系統(tǒng)的最小配置距離問題。

前面提到，對HCM應盡可能地進行接力跟蹤。由于地球曲率的影響，雷達探測距離有限，為了保持相鄰雷達探測空間的銜接，相鄰跟蹤雷達的前后配置間距也是一個必須討論的問題。

基于上述考慮，本文探討的問題主要有:1)地球曲率影響下的雷達最大探測距離計算方法;2)預警雷達離攔截系統(tǒng)最小配置距離的計算方法;3)接力跟蹤時相鄰跟蹤雷達前后配置間距計算方法。

為便于研究，提出下面假設:1)不考慮雷達本身的探測能力，只考慮地球曲率對雷達最大探測距離的影響;雷達自身探測能力對抗擊HCM部署的限制，將另文討論;2)來襲HCM目標特性確定、航路確定，只考慮HCM的巡航飛行段，設其在地球上空等高等速飛行;3)抗擊HCM的攔截系統(tǒng)部署合理，對HCM構成攔截條件。

1 地球曲率影響下的雷達最大探測距離計算方法

當目標低空飛行或者目標離雷達距離相當遠時，雷達對目標的探測距離受地球曲率的影響。為此，首先對地球曲率影響下雷達的實際探測距離進行分析。

2 預警雷達離攔截系統(tǒng)最小配置距離的計算方法

在抗擊HCM作戰(zhàn)過程中，相關事項時間有:

1)等級轉進時間(Δt0)

攔截系統(tǒng)接到HCM預警信息后，進行作戰(zhàn)等級轉進需要一定的準備時間，主要包括人員就位時間和武器系統(tǒng)開機及狀態(tài)轉換時間，等級轉進時間因白天、黑夜而不等。

2)攔截系統(tǒng)制導雷達對目標指示的響應時間(Δt1)

攔截系統(tǒng)接到上級雷達指示的目標信息后，制導雷達對指定空域進行搜索，經歷對目標指示的響應時間后，制導雷達截獲目標。

3)攔截系統(tǒng)反應時間(Δt2)

從制導雷達截獲目標到第一發(fā)攔截導彈發(fā)射，須經歷穩(wěn)定跟蹤、諸元計算、定下射擊決心等環(huán)節(jié)，其間時間稱為系統(tǒng)反應時間。

4)攔截彈飛行時間(Δt3)

攔截彈飛行至殺傷區(qū)各點時間基本是確定的，攔截彈必須在殺傷區(qū)與目標遭遇，否則不能成功攔截目標。

5)航跡形成、信息處理與通信時間(Δt4)

預警雷達發(fā)現(xiàn)目標后，需要形成航跡、處理計算目標信息，然后經網絡傳輸到攔截系統(tǒng)，航跡形成、信息處理與通信都需要一定時間。

作戰(zhàn)事項與時間的構成可用圖2表示。

圖2 作戰(zhàn)事項與時間構成示意圖

設HCM水平飛行速度為vt，飛行高度為ht;攔截系統(tǒng)對HCM殺傷區(qū)的最大斜距為rmax。依據盡早攔截的作戰(zhàn)原則，設遭遇點位于殺傷區(qū)遠界，即Δt3取攔截彈飛行至殺傷區(qū)遠界的時間。設預警雷達發(fā)現(xiàn)目標時HCM所處位置為預警點，這樣預警點到攔截系統(tǒng)殺傷區(qū)遠界的最小距離為(Δt0+Δt1+Δt2+Δt3+Δt4)vt，預警點到攔截系統(tǒng)的最小距離為:

這樣，在時間上攔截系統(tǒng)才能對目標構成射擊條件。

3 接力跟蹤時相鄰跟蹤雷達前后配置間距計算方法

由于HCM突擊的目標未知，所以對HCM不僅要盡早預警，還應盡可能地進行接力跟蹤。由于地球曲率的影響，雷達探測距離有限，并且相鄰雷達之間最好保持一定的銜接空間，因此，接力跟蹤時相鄰跟蹤雷達配置間距便是一個必須討論的問題。

圖3 接力跟蹤時相鄰跟蹤雷達配置間距計算示意圖

這就是接力跟蹤時相鄰跟蹤雷達配置間距的計算公式。

4 算例

1)由式(1)，雷達的實際探測距離為

2)等級轉進時間一般不大于400s，取較難的情況，設等級轉進時間Δt0=400s;制導雷達對目標指示的響應時間Δt1=15s，攔截系統(tǒng)反應時間Δt2=15s，攔截彈飛行至殺傷區(qū)高遠界時間Δt3=20s;作戰(zhàn)體系的航跡形成、信息處理與通信時間Δt4=20s;攔截系統(tǒng)對HCM殺傷區(qū)的最大斜距rmax=30 km。

目前，已取得實驗成功的HCM飛行速度在5～10Ma之間，為此分幾種速度考慮。

1)設HCM水平飛行速度為vt=5Ma=1.7km/s，這樣預警點與攔截系統(tǒng)的最小距離為

即以攔截系統(tǒng)配置點為基準，預警雷達至少應在HCM飛至807.76km處發(fā)現(xiàn)目標，否則攔截系統(tǒng)在時間上來不及射擊。

由式(1)中計算結果，取預警雷達對HCM的最大探測距離為Rmax=500km，這樣，預警系統(tǒng)與攔截系統(tǒng)的距離ΔL至少應滿足

這表明預警雷達應提前308.16km部署，才能保證目標飛至807.76km處發(fā)現(xiàn)目標，為部隊提供必須的作戰(zhàn)準備時間。

有些制導雷達對目標指示的響應時間、攔截系統(tǒng)反應時間可能大一些，設Δt1=20s，Δt2=20s，則

這表明預警雷達應提前325.16km部署，才能提供必須的作戰(zhàn)準備時間。

2)若 HCM水平飛行速度達到 vt=10Ma=3.4km/s，制導雷達對目標指示的響應時間、攔截系統(tǒng)反應時間亦取較大的情形，即Δt1=20s，Δt2=20s，其它參數不變，則預警點與攔截系統(tǒng)的最小距離為

即預警雷達至少應在HCM飛至1627.16km處發(fā)現(xiàn)目標，否則攔截系統(tǒng)在時間上來不及射擊。此時，預警系統(tǒng)與攔截系統(tǒng)的距離ΔL至少應滿足

這表明預警雷達至少應配置在攔截系統(tǒng)前1127.56km處。

綜合1)和2)，可得下面結論:以攔截系統(tǒng)配置點為基準，在上述假設的參數下，預警雷達配置范圍為 (308.16，1127.56)之間。由于攔截系統(tǒng)前1127.56km處很可能已超出國界，因此地基雷達已無法承擔預警任務，發(fā)展?；⑻旎A警系統(tǒng)勢在必行;同時也說明，HCM在快速突擊方面具有很大的優(yōu)勢，對現(xiàn)有防空系統(tǒng)構成巨大壓力。

3)取HCM飛行速度為最大的情形vt=10Ma=3.4km/s，跟蹤雷達最大高低角εmax=75°，相鄰跟蹤雷達的交接班時間Δt=20s，則相鄰跟蹤雷達配置間距

因此，在上述參數下相鄰跟蹤雷達配置間距不得超過431.03km。

(注:算例中所取數據，主要用于方法驗證，與真實系統(tǒng)有一定出入。)

5 結語

合理部署地基雷達，盡早預警、持續(xù)跟蹤，提供目標信息，是抗擊高超音速巡航導彈的基本前提。本文考慮了地球曲率影響，提出了預警雷達離攔截系統(tǒng)最小距離的計算方法，建立了接力跟蹤時相鄰跟蹤雷達配置間距的計算方法，并采用上述方法進行了算例計算，得到了有益的結論。該法對科學部署地基雷達，有效抗擊高超音速巡航導彈，具有指導意義。

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