羅金亮，王雷，王平平，賴(lài)國(guó)平

（1.電子工程學(xué)院，合肥230037；2.空軍指揮學(xué)院，北京100091；3.解放軍75150部隊(duì)，湖南衡陽(yáng)421000）

航空隨隊(duì)支援干擾掩護(hù)區(qū)仿真建模研究

羅金亮1，王雷1，王平平2，賴(lài)國(guó)平3

（1.電子工程學(xué)院，合肥230037；2.空軍指揮學(xué)院，北京100091；3.解放軍75150部隊(duì)，湖南衡陽(yáng)421000）

干擾暴露區(qū)及干擾扇面等傳統(tǒng)評(píng)估指標(biāo)對(duì)靜態(tài)干擾部署可以進(jìn)行有效評(píng)估分析，對(duì)機(jī)動(dòng)干擾掩護(hù)難以進(jìn)行準(zhǔn)確描述分析。為有效評(píng)估電子對(duì)抗航空兵隨隊(duì)支援干擾能力，以及準(zhǔn)確進(jìn)行航空兵突防編隊(duì)配置及干擾力量需求分析，引入了干擾掩護(hù)區(qū)的概念，并建立相關(guān)模型進(jìn)行仿真計(jì)算，得出3條電子對(duì)抗隨隊(duì)支援航空兵突防的運(yùn)用啟示。

航空兵，隨隊(duì)支援干擾，干擾掩護(hù)區(qū)，仿真建模

0　引言

隨著航空兵遠(yuǎn)程作戰(zhàn)能力不斷提升，致使航空突擊編隊(duì)的作戰(zhàn)半徑將大大超過(guò)遠(yuǎn)距離支援干擾的有效范圍，為滿(mǎn)足對(duì)壓制敵防空體系的需求，通常在航空兵遠(yuǎn)程作戰(zhàn)編隊(duì)中編有電子對(duì)抗航空兵以實(shí)施隨隊(duì)支援干擾。作戰(zhàn)實(shí)踐中，指揮員在制定航空兵遠(yuǎn)程作戰(zhàn)計(jì)劃時(shí)對(duì)電子對(duì)抗航空兵的運(yùn)用往往難以把握，因?yàn)楝F(xiàn)有的雷達(dá)壓制式干擾量化分析方法通常采用以敵雷達(dá)為中心，計(jì)算敵雷達(dá)有效干擾扇面或者有效探測(cè)區(qū)域（干擾暴露區(qū)），這兩種方法分別適用于航空兵突擊時(shí)選擇突擊方向及判斷某一被保衛(wèi)目標(biāo)是否受到敵雷達(dá)探測(cè)威脅，而無(wú)法直接體現(xiàn)出電子對(duì)抗航空兵的威力范圍。為使電子對(duì)抗力量有效融入合成，則必須轉(zhuǎn)變思維，通過(guò)借鑒火炮殺傷半徑或有效殺傷區(qū)的概念，在量化分析航空電子對(duì)抗兵隨隊(duì)支援干擾能力時(shí)引入干擾掩護(hù)區(qū)的概念，即以電子干擾飛機(jī)為中心計(jì)算其有效掩護(hù)范圍。計(jì)算航空隨隊(duì)支援干擾掩護(hù)區(qū)可直觀得出干擾機(jī)的威力范圍，并為航空兵突防編隊(duì)配置及干擾力量需求分析提供依據(jù)。

1　模型構(gòu)建

航空隨隊(duì)支援干擾掩護(hù)區(qū)，是以電子干擾飛機(jī)為中心，計(jì)算某一時(shí)刻干擾機(jī)有效掩護(hù)的空間區(qū)域（即敵雷達(dá)無(wú)法探測(cè)的空間區(qū)域）。航空隨隊(duì)支援干擾通常用于應(yīng)對(duì)遠(yuǎn)程支援能力無(wú)法有效發(fā)揮或突發(fā)的防空火力威脅，其主要以干擾敵地面防空制導(dǎo)雷達(dá)為主，由于地面防空制導(dǎo)雷達(dá)受防空導(dǎo)彈射程的制約，其通常在防空導(dǎo)彈有效射程前10 km左右開(kāi)機(jī)。因此，航空隨隊(duì)支援干擾掩護(hù)區(qū)的計(jì)算通常以電子干擾飛機(jī)距防空導(dǎo)彈有效射程前10 km時(shí)的有效掩護(hù)范圍為準(zhǔn)。

1.1干擾掩護(hù)區(qū)域模型

通常，進(jìn)行航空兵突防建模分析時(shí)，地面雷達(dá)與突防編隊(duì)之間的空間幾何關(guān)系如圖1所示。

圖1　航空兵突防編隊(duì)與地面防空雷達(dá)位置關(guān)系示意圖

根據(jù)航空隨隊(duì)支援干擾掩護(hù)區(qū)的定義，需對(duì)圖1進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，建立以電子干擾飛機(jī)為中心的空間位置關(guān)系圖，如圖2所示。

圖2　轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系后，航空兵突防編隊(duì)與地面防空雷達(dá)位置關(guān)系示意圖

根據(jù)圖2所示的空間位置關(guān)系，以電子干擾飛機(jī)J（0，0，0）為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立數(shù)學(xué)模型如下所示:

式中:PjGj為干擾機(jī)等效干擾功率；PtGt為雷達(dá)等效輻射功率；σ為目標(biāo)有效反射截面積；Rm為突防飛機(jī)與地面防空雷達(dá)之間的距離；Rj為干擾機(jī)與地面防空雷達(dá)之間的距離；Lj為干擾信號(hào)空間傳播損耗；γj為干擾極化損耗；Kf為雷達(dá)帶寬與干擾頻譜寬度之比；Lt為雷達(dá)發(fā)射信號(hào)空間傳播損耗；Lr為目標(biāo)回波信號(hào)空間傳播損耗；Gt（θ，φ）為雷達(dá)在干擾機(jī)方向天線增益；Gt為雷達(dá)主瓣天線增益；Kjt為對(duì)雷達(dá)實(shí)施有效干擾的最小壓制系數(shù)；AM'為雷達(dá)與目標(biāo)在xz軸平面的投影之間的距離；JM'為干擾機(jī)與目標(biāo)在xz軸平面的投影之間的距離；φ為干擾機(jī)與雷達(dá)主瓣軸向形成的俯仰夾角；θ為干擾機(jī)與雷達(dá)主瓣軸向形成的方位夾角。

1.2地面防空制導(dǎo)雷達(dá)天線模型

由于雷達(dá)干擾效果評(píng)估過(guò)程中，雷達(dá)天線的方向性增益對(duì)準(zhǔn)確評(píng)估的影響較大，然而真實(shí)的雷達(dá)天線增益方向圖只能通過(guò)實(shí)測(cè)獲得，為實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)干擾效果的有效評(píng)估，通常采用建立替代模型的方法進(jìn)行雷達(dá)天線方向性增益進(jìn)行估算。

由于防空制導(dǎo)雷達(dá)通常采用的針狀波束對(duì)敵目標(biāo)實(shí)施準(zhǔn)確跟蹤，在方位平面或俯仰平面上，其天線波束的主瓣方向圖一般為高斯型，而主瓣以外的方向圖為辛格函數(shù)形式，其方向圖函數(shù)為:

式中:θ0.5為雷達(dá)在方位平面或俯仰平面上的半功率波瓣寬度。

取θ0.5=1.3°，根據(jù)式（2）對(duì)雷達(dá)天線方向圖進(jìn)行仿真，得到地面防空雷達(dá)天線方向圖如圖3所示。

圖3　雷達(dá)在方位平面或俯仰平面上的天線方向圖

通過(guò)對(duì)上述模型進(jìn)行對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)，可得雷達(dá)天線在立體空間的方位圖函數(shù):

取雷達(dá)天線主瓣增益Gt=37 dB，θ0.5=φ0.5=1.3°，根據(jù)式（3）對(duì)雷達(dá)天線方向圖進(jìn)行仿真，得到地面防空雷達(dá)天線方向圖如圖4所示。

圖4　雷達(dá)對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)模型天線增益方向圖

2　仿真分析

以電子干擾飛機(jī)掩護(hù)航空兵編隊(duì)突防“愛(ài)國(guó)者”導(dǎo)彈為例，設(shè)電子干擾飛機(jī)飛行高度Hj=10 km，干擾機(jī)等效功率PjGj=30 dBw，干擾極化損耗γj=0.5；防空制導(dǎo)雷達(dá)發(fā)射峰值功率Pt=20 kw，天線主瓣增益Gt=30 dB，天線方位波束寬度θ0.5=1.3°，俯仰波束寬度φ0.5=2°，最小壓制系數(shù)Kjt=9；目標(biāo)雷達(dá)反射截面積σ=1，干擾總損耗K∑=0.001，導(dǎo)彈作戰(zhàn)距離Rtmax=100 km。

以突防編隊(duì)突防高度與電子干擾飛機(jī)飛行高度相等，Hm=Hj=10 km，進(jìn)行干擾掩護(hù)區(qū)仿真計(jì)算，結(jié)果如圖5所示。

圖5　Hm=Hj=10 km，干擾掩護(hù)區(qū)仿真圖

從圖5中可以看出，由于雷達(dá)天線副瓣增益呈辛格函數(shù)，致使干擾掩護(hù)區(qū)呈現(xiàn)出一條以干擾飛機(jī)為中心的x型干擾帶，且干擾帶邊沿距離干擾飛機(jī)呈現(xiàn)前短后長(zhǎng)的特性，這與雷達(dá)探測(cè)為雙程傳播而干擾為單程傳播有關(guān)，通過(guò)仿真結(jié)論可以得出，在電子干擾飛機(jī)近距掩護(hù)航空編隊(duì)突防時(shí)，突防編隊(duì)最好采取橫隊(duì)形式且與橫向連線的夾角不宜超過(guò)10°。

在實(shí)際突防作戰(zhàn)實(shí)施過(guò)程中，突防編隊(duì)并非完全設(shè)計(jì)在同一高度實(shí)施突防，通常采取“高低搭配”形式，設(shè)定電子干擾飛機(jī)飛行高度Hj保持在10 km，對(duì)突防飛機(jī)在不同高度實(shí)施突防時(shí)的干擾掩護(hù)區(qū)進(jìn)行仿真計(jì)算，仿真結(jié)果如圖6所示。

圖6　電子干擾飛機(jī)高度固定，突防飛機(jī)在不同高度時(shí)干擾掩護(hù)區(qū)仿真圖

從仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)電子干擾飛機(jī)高度固定，突防飛機(jī)無(wú)論飛高或者飛低，干擾掩護(hù)區(qū)范圍均會(huì)縮小，與干擾機(jī)的高度差不宜超過(guò)1 km，且突防高度高于電子干擾飛機(jī)時(shí)應(yīng)靠后配置，低于則反。

上面所闡述的均假設(shè)電子干擾飛機(jī)飛行高度均保持在10 km高空，然而隨著電子干擾飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性能不斷提升，其也可隨突防飛機(jī)一起實(shí)施高空或低空突防，下面針對(duì)整個(gè)突防編隊(duì)分別在不同高度實(shí)施突防時(shí)的干擾掩護(hù)區(qū)實(shí)施仿真計(jì)算，仿真結(jié)果如下頁(yè)圖7所示。

從仿真結(jié)果可以看出，隨著突防編隊(duì)的高度逐步增高，而干擾掩護(hù)區(qū)范圍并未顯著提升，但在現(xiàn)實(shí)中，當(dāng)突防高度高于敵防空火力的有效射高時(shí)，即使突防編隊(duì)被敵方雷達(dá)所跟蹤，敵防空火力也無(wú)法對(duì)其實(shí)施打擊，因此，高空突防在另一種形式上也可以有效提高突防概率；當(dāng)隨著突防編隊(duì)的高度逐步降低，干擾掩護(hù)區(qū)范圍明顯逐步擴(kuò)大，且當(dāng)其飛行高度在1 km及以下時(shí)，干擾掩護(hù)效果極其顯著，這也與雷達(dá)低空探測(cè)能力弱，實(shí)施低空突防有利于提高突防概率的實(shí)際吻合，也從側(cè)面驗(yàn)證了仿真評(píng)估模型的合理性。

圖7　突防編隊(duì)在不同高度實(shí)施突防時(shí)，干擾掩護(hù)區(qū)仿真圖

3　結(jié)論

通過(guò)建立航空隨隊(duì)支援干擾掩護(hù)區(qū)仿真模型及地面防空制導(dǎo)雷達(dá)天線模型，進(jìn)行仿真計(jì)算，經(jīng)分析得電子對(duì)抗隨隊(duì)支援航空兵突防的運(yùn)用啟示如下:

①突防編隊(duì)以低空突防為優(yōu)；

②中、高空突防時(shí)應(yīng)盡量采用橫隊(duì)形式；

③實(shí)施“高低搭配”突防時(shí)高度差不宜超過(guò)2 km，且采取“低前高后”原則配置。

［1］黨雙平，李飛，劉春生.余割平方波束雷達(dá)支援干擾的建模與效能分析［J］.現(xiàn)代雷達(dá)，2014，36（1）:15-24.

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Study on Simulation and Modeling of Aviation Accompanying Jamming Cover Area

LUO Jin-liang1，WANG Lei1，WANG Ping-ping2，LAI Guo-ping3
（1.Electronic Engineering Institute，Hefei 230037，China；2.Air Force Command and Control College，Beijing100091，China；3.Unit 75150 of PLA，Hengyang 421000，China）

The traditional evaluation indexes such as Jamming exposure area and jamming sector which can effectively evaluate statics deploy jamming and difficult evaluate motorized deploy jamming. For effective evaluate the accompanying jamming capability of electronic countermeasure aviation，accurate allocating penetration formation of aviation and analyzing demand of jamming power，this paper introduces the concept of jamming cover area，modeling and simulating，draw three inspiration of electronic countermeasure forces accompanying aviation penetration.

aviation，accompanyingjamming，jammingcoverarea，simulationmodels

E844

A

1002-0640（2016）06-0173-04

2015-05-15

2015-06-07

羅金亮（1985-）男，江西吉安人，博士。研究方向：電子對(duì)抗戰(zhàn)術(shù)。