王國棟
摘 ?要:各國大力發(fā)展干擾措施以規(guī)避反艦導(dǎo)彈對(duì)水面艦艇的重大威脅,使得抗干擾性能成為反艦導(dǎo)彈效能評(píng)估的重要指標(biāo)之一。文章著重分析了反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)階段面臨的壓制、沖淡、質(zhì)心式干擾的基本原理并根據(jù)原理總結(jié)了各項(xiàng)干擾模式的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則,在此基礎(chǔ)上對(duì)各種干擾的具體實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行梳理,為導(dǎo)彈的試驗(yàn)鑒定、效能評(píng)估以及未來靶場(chǎng)建設(shè)和發(fā)展提供參考。
關(guān)鍵詞:反艦導(dǎo)彈;抗干擾;戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則;靶場(chǎng)
中圖分類號(hào):TJ760 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A ? ? ? 文章編號(hào):2095-2945(2019)28-0026-03
Abstract: Many countries have made great efforts to develop interference measures to avoid the major threat of anti-ship missiles to surface warships, so that anti-interference performance has become one of the important indicators of anti-ship missile effectiveness evaluation. In this paper, the basic principles of suppression, dilution and centroid interference in the terminal guidance stage of anti-ship missile are analyzed, and the tactical application criteria of various interference modes are summarized according to the principle. On this basis, the specific realization methods of all kinds of interference are analyzed, which provides a reference for the missile test evaluation, effectiveness evaluation and the construction and development of the shooting range in the future.
Keywords: anti-ship missile; anti-interference; tactical application criterion; shooting range
1 概述
自二戰(zhàn)以來,反艦導(dǎo)彈具備了高機(jī)動(dòng)、高精度等優(yōu)點(diǎn),已成為艦艇的巨大威脅。命中精度是反艦導(dǎo)彈重創(chuàng)敵方艦艇的重要保證,但末制導(dǎo)階段導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭存在著易受人為電子干擾的缺點(diǎn)[1,2]。對(duì)于現(xiàn)役反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)傳感器所采用的主動(dòng)式、半主動(dòng)式以及被動(dòng)式雷達(dá),各國均大力研究相應(yīng)的干擾措施。因此抗干擾成為了導(dǎo)彈效能評(píng)估的重要指標(biāo)之一[3-5]。
評(píng)價(jià)導(dǎo)彈的抗干擾性能需對(duì)導(dǎo)彈面臨的常見干擾手段具有一定了解,并在靶場(chǎng)試驗(yàn)鑒定時(shí)進(jìn)行針對(duì)的試驗(yàn)。因此本文介紹了針對(duì)反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)階段的常見干擾的基本原理和戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則,對(duì)靶場(chǎng)進(jìn)行抗干擾試驗(yàn)的應(yīng)有條件和試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討,對(duì)反艦導(dǎo)彈的試驗(yàn)鑒定、效能評(píng)估有一定借鑒意義。
2 干擾基本原理及戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則
反艦導(dǎo)彈雷達(dá)是通過接收艦艇信號(hào)來定位目標(biāo)位置,針對(duì)該過程進(jìn)行干擾,根據(jù)其原理分類,可分為壓制、沖淡、質(zhì)心三種干擾模式[6]。
2.1 壓制式干擾
2.1.1 壓制式干擾原理
雷達(dá)對(duì)目標(biāo)探測(cè)是在噪音背景下進(jìn)行的,如果噪音過大,信號(hào)與噪音的比值(信噪比)低于導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的探測(cè)門限,使其不能正確分辨噪音中的信號(hào),出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤。壓制式干擾即為通過提高背景噪音,遮蓋或淹沒艦艇信號(hào),使導(dǎo)彈雷達(dá)無法接收目標(biāo)信號(hào),從而無法定位目標(biāo)[7,8]。
2.1.2 壓制式干擾戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則
根據(jù)其原理分析,噪音式干擾釋放應(yīng)滿足以下基本原則[8]:
(1)干擾器的頻率應(yīng)覆蓋導(dǎo)引頭的頻率。
(2)干擾器應(yīng)有足夠高的功率使噪音強(qiáng)度遠(yuǎn)高于艦船信號(hào)強(qiáng)度。
(3)干擾器應(yīng)具有探測(cè)或接收其他雷達(dá)信息功能,確認(rèn)導(dǎo)彈來襲,及時(shí)開機(jī)。
(4)干擾器需自主探測(cè)或接收其他雷達(dá)信息,確認(rèn)導(dǎo)彈來襲方向,噪音發(fā)射方向應(yīng)對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)彈來襲方向。
(5)干擾器需持續(xù)工作一定時(shí)間,直至對(duì)抗結(jié)束。
2.2 沖淡式干擾
該方法原理較為簡(jiǎn)單,是在末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)之前,在艦艇周邊設(shè)置多個(gè)雷達(dá)假目標(biāo),沖淡目標(biāo)的存在感,使雷達(dá)不能正確分辨艦艇,從而無法正確捕捉目標(biāo)[9]。
根據(jù)其原理分析,沖淡式干擾釋放應(yīng)滿足以下基本原則:
(1)假目標(biāo)的釋放應(yīng)在反艦導(dǎo)彈雷達(dá)開機(jī)之前。
(2)假目標(biāo)與艦艇在角度和距離上至少有一項(xiàng)處于導(dǎo)引頭的不同探測(cè)單元內(nèi)。
(3)假目標(biāo)在方位上應(yīng)位于雷達(dá)的搜索范圍內(nèi)。
(4)假目標(biāo)必須有足夠的持續(xù)時(shí)間。
2.3 質(zhì)心式干擾
2.3.1 質(zhì)心式干擾原理
質(zhì)心式干擾的基本原理為通過特殊材料或干擾器形成的錯(cuò)誤信號(hào),在雷達(dá)的同一個(gè)分辨單元內(nèi)形成假目標(biāo),由于假目標(biāo)和艦艇位置較近,雷達(dá)會(huì)將兩者作為一個(gè)目標(biāo)處理,探測(cè)所得目標(biāo)位置位于兩者的能量質(zhì)心處。通常假目標(biāo)的雷達(dá)反射面積(Radar Cross Section, RCS)為艦艇的2-3倍[10],因此質(zhì)心偏向于假目標(biāo)一側(cè)。隨著時(shí)間推移,真假目標(biāo)的在方位上逐漸拉開,當(dāng)艦艇移出雷達(dá)導(dǎo)引頭的探測(cè)單元時(shí),雷達(dá)導(dǎo)引頭丟失艦艇,跟蹤上假目標(biāo),產(chǎn)生切割效應(yīng),達(dá)成質(zhì)心干擾[11]。其機(jī)理如圖1所示。
2.3.2 質(zhì)心式干擾戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則
根據(jù)其原理,質(zhì)心式干擾釋放應(yīng)滿足以下基本原則[9]:
(1)假目標(biāo)與艦艇在方位上必須位于反艦導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的同一個(gè)分辨單元內(nèi)。
(2)假目標(biāo)釋放后,艦艇應(yīng)在方位上拉開,產(chǎn)生切割效應(yīng)。
(3)假目標(biāo)的RCS必須大于艦艇的RCS。
(4)假目標(biāo)必須在空中持續(xù)一段時(shí)間。
3 干擾方式
在上述三種原理的基礎(chǔ)上,各國發(fā)展出多種多樣的電子干擾方式,按照干擾位置進(jìn)行分類,可將干擾分為舷外干擾和艦載干擾;按照信號(hào)來源進(jìn)行分類,可分為有源和無源干擾;按照干擾信號(hào)的原理分類,干擾可分為壓制式干擾和欺騙性干擾[6]。本文將電子干擾分為舷外無源干擾、舷外有源干擾和艦載有源干擾三類。
3.1 舷外無源干擾
舷外無源干擾指艦艇向距離自身一定距離的位置發(fā)射一些特殊材料,擾亂電磁波的傳播,從而掩護(hù)或遮蓋自身的干擾方法。反艦導(dǎo)彈面臨的此類干擾主要有箔條、角反射體和龍伯透鏡反射器等。
3.1.1 箔條干擾
箔條干擾是艦艇在空間投放大量含金屬的材料,在雷達(dá)電磁波的作用下,其中的金屬產(chǎn)生感應(yīng),向四周輻射電磁波,產(chǎn)生假信號(hào)[11,12]。該方法一般采用質(zhì)心式干擾,也可形成沖淡式干擾。
3.1.2 角反射器干擾
角反射器干擾[8,13]是利用角反射器具有較大RCS這一特性,以較小的設(shè)備模擬艦艇目標(biāo)或增強(qiáng)背景噪音,使導(dǎo)引頭判斷錯(cuò)誤。角反射器是基于鏡面反射原理,入射電磁信號(hào)經(jīng)三次反射后將原方向反射回去,使得較小的角反射器具有較大RCS。
角反射器干擾對(duì)各型雷達(dá)均可生效,合理放置角反射器可以提高背景噪音淹沒艦艇信號(hào),使信噪比低于導(dǎo)引頭探測(cè)閾值,無法探測(cè)目標(biāo),形成壓制干擾,也可以利用反射信號(hào)對(duì)導(dǎo)引頭實(shí)施沖淡式干擾或質(zhì)心式干擾。
3.2 舷外有源干擾
舷外有源干擾是將可發(fā)射信號(hào)的干擾機(jī)布置在附近,一般采用質(zhì)心干擾原理,通過接收雷達(dá)信號(hào)并放大轉(zhuǎn)發(fā),誘偏反艦導(dǎo)彈。根據(jù)載體不同,可將舷外有源干擾分為懸停、拖曳、漂浮三種類型[14]。
3.2.1 懸停式舷外有源干擾
懸停式舷外有源干擾是將干擾機(jī)放在海平面上方,一般帶有降落傘或其他動(dòng)力裝置。帶傘式有源干擾一般通過箔條發(fā)射器發(fā)射,發(fā)射后降落傘打開,在海上飛行一段時(shí)間,持續(xù)進(jìn)。該方法受氣象條件影響較大,帶有動(dòng)力裝置的有源干擾通過自帶的小型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)射,利用彈上設(shè)備飛行數(shù)分鐘,不易受氣象影響[14]。
3.2.2 拖曳式舷外有源干擾
拖曳式舷外有源干擾是將干擾機(jī)放置于艦艇拖曳的無人小艇上,該方法的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)設(shè)備的體積、質(zhì)量要求較為寬松,可長時(shí)間的連續(xù)大功率干擾,同時(shí)由于小艇的運(yùn)動(dòng)特性與目標(biāo)艦艇一致,導(dǎo)引頭很難從該方面分辨真假目標(biāo),且信號(hào)源處于舷外,可以真正實(shí)現(xiàn)誘偏[15]。
3.2.3 漂浮式弦外有源干擾
該方法將干擾機(jī)放置在海面上,布設(shè)方法類似于懸停式,通過箔條發(fā)射器發(fā)射,然后利用自帶的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行推進(jìn),入水后自行展開天線組件,并接收并轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào),產(chǎn)生干擾效果[16,17]。
3.3 艦載有源干擾
艦載有源干擾是干擾機(jī)位于艦艇上,利用假信息對(duì)反艦導(dǎo)彈雷達(dá)進(jìn)行干擾。干擾方式可為噪音壓制式干擾和欺騙式干擾。噪音壓制式干擾已有介紹,不再贅述;欺騙式干擾是通過信號(hào)解析得出導(dǎo)引頭的頻率、波形等信息,然后將發(fā)射信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,形成回波脈沖模擬雷達(dá)回波,并加以修改,提供錯(cuò)誤信息。根據(jù)假信號(hào)的修改方式,欺騙式干擾可分為距離欺騙干擾和速度欺騙干擾,需注意的是,在實(shí)際對(duì)抗過程中,以上手段多為共同使用,以提高對(duì)抗成功概率。
3.3.1 距離欺騙干擾
設(shè)反艦導(dǎo)彈雷達(dá)從發(fā)出信號(hào)至接收到回波的時(shí)間為t1,該方法是將調(diào)制后的回波脈沖延時(shí),假設(shè)最終到達(dá)雷達(dá)導(dǎo)引頭時(shí)間為t2,若干擾達(dá)成,則雷達(dá)導(dǎo)引頭接收到信息后,會(huì)根據(jù)時(shí)間t2計(jì)算目標(biāo)所在距離,從而在一定距離外形成假目標(biāo)。該方法是艦載有源干擾的主要作用形式,其實(shí)現(xiàn)方法可分為三步,分別為停拖期、拖引期、干擾關(guān)閉期[18,19]。
(1)停拖期:干擾機(jī)接收到反艦導(dǎo)彈信號(hào),調(diào)制出后馬上發(fā)送與真實(shí)信號(hào)各參數(shù)基本相同、幅度加大的回波脈沖,并保持一定時(shí)間。此時(shí)干擾形成的假目標(biāo)和艦艇位于同一分辨單元內(nèi),反艦導(dǎo)彈雷達(dá)認(rèn)為其為同一目標(biāo)。
(2)拖引期:停拖期結(jié)束后,干擾機(jī)每接收到一次信號(hào),便適當(dāng)延長發(fā)送回波的延遲,使雷達(dá)探測(cè)到的干擾信號(hào)形成的假目標(biāo)逐漸離開艦艇的位置,直至雷達(dá)可分辨假目標(biāo)和艦艇為兩個(gè)目標(biāo)。由于干擾信號(hào)強(qiáng)于艦艇反射信號(hào),此時(shí)可達(dá)成質(zhì)心干擾的切割效應(yīng),反艦導(dǎo)彈跟蹤干擾機(jī)形成的假目標(biāo)。
(3)干擾關(guān)閉期:當(dāng)雷達(dá)搜索位置被干擾,從艦艇上拖引出一定的距離時(shí),干擾設(shè)備關(guān)機(jī),雷達(dá)導(dǎo)引頭目標(biāo)消失,雷達(dá)進(jìn)入丟失目標(biāo)后重新搜索的流程。
若重新搜索到目標(biāo),則再進(jìn)入停拖期,若此時(shí)艦艇在雷達(dá)搜索范圍外,則該導(dǎo)彈已無法對(duì)艦艇造成威脅。
3.3.2 速度欺騙干擾
速度欺騙干擾是通過多普勒效應(yīng)達(dá)成,該效應(yīng)是指物品輻射的頻率會(huì)隨著觀測(cè)者和波源的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化[20]。在反艦導(dǎo)彈與艦艇的對(duì)抗中,反艦導(dǎo)彈已知自身發(fā)射的雷達(dá)波頻率,結(jié)合接收到的艦艇反射波頻率可計(jì)算出艦艇的移動(dòng)速度。根據(jù)該效應(yīng),干擾器在調(diào)制回波脈沖時(shí),將脈沖的頻率進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑龃蠡驕p小,即可達(dá)到速度欺騙的效果。
該方法實(shí)現(xiàn)形式與距離波門拖引近似,只是將脈沖延時(shí)改變?yōu)槊}沖頻率變化,最終效果為實(shí)現(xiàn)假目標(biāo)質(zhì)心干擾。
4 靶場(chǎng)發(fā)展需求
隨著抗干擾性能成為了導(dǎo)彈效能評(píng)估的重要指標(biāo)之一,作為導(dǎo)彈試驗(yàn)鑒定單位的靶場(chǎng)將越來越重視抗干擾性能的試驗(yàn),從而對(duì)靶場(chǎng)的設(shè)備設(shè)施、人員能力提出了更高的要求。根據(jù)目前常見的干擾方法的原理、使用準(zhǔn)則、實(shí)現(xiàn)方法,靶場(chǎng)應(yīng)做出以下方面的努力。
4.1 干擾設(shè)備配置
目前國內(nèi)外的干擾手段正處于迅速發(fā)展階段,國內(nèi)的干擾手段與美國、日本等國尚有差距[15,17]。在此背景下,靶場(chǎng)在以國內(nèi)先進(jìn)設(shè)備為考核手段的基礎(chǔ)上,不能滿足于以現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行考核,而是應(yīng)充分調(diào)研國外設(shè)備的基礎(chǔ)性能參數(shù),并與研發(fā)部門聯(lián)合開展試驗(yàn)用干擾設(shè)備研制工作。在研制過程中,應(yīng)根據(jù)干擾的原理和實(shí)施方法充分考慮試驗(yàn)與實(shí)戰(zhàn)的差異,分析導(dǎo)彈和目標(biāo)均為合作目標(biāo)的情況下,如何做到在技術(shù)不夠成熟的情況下,以犧牲部分干擾設(shè)備性能的代價(jià),達(dá)到與實(shí)戰(zhàn)相似的干擾效果,從而真正做到以實(shí)戰(zhàn)為標(biāo)準(zhǔn),高標(biāo)準(zhǔn)考核導(dǎo)彈性能。
4.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
靶場(chǎng)人員應(yīng)充分了解各干擾方法的使用限制和最優(yōu)實(shí)現(xiàn)條件,以構(gòu)建貼近真實(shí)的作戰(zhàn)場(chǎng)景,考核導(dǎo)彈的實(shí)戰(zhàn)化效果。與此同時(shí),靶場(chǎng)人員應(yīng)熟知反艦導(dǎo)彈雷達(dá)的性能與抗干擾手段,并針對(duì)性的選擇嚴(yán)苛的干擾措施,如對(duì)于采用頻率捷變技術(shù)的雷達(dá)導(dǎo)引頭,應(yīng)減少對(duì)壓制式干擾的考核,重點(diǎn)對(duì)其抗弦外無源干擾的能力進(jìn)行考核;對(duì)于主被動(dòng)復(fù)合雷達(dá)的考核中,應(yīng)避免艦載有源干擾的應(yīng)用。
5 結(jié)束語
本文對(duì)反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)階段面臨的常見干擾方式的基本原理,戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則以及具體實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹,總結(jié)了靶場(chǎng)在進(jìn)行抗干擾試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)有條件和試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)努力方向,對(duì)反艦導(dǎo)彈的試驗(yàn)鑒定、效能評(píng)估有一定借鑒意義。
參考文獻(xiàn):
[1]王偉.淺析中國反艦導(dǎo)彈[J].Shipborne Weapons,2008(5):35-47.
[2]李相平,李亞昆,殷勇,等.現(xiàn)代反艦導(dǎo)彈面臨的電子戰(zhàn)環(huán)境與對(duì)策[J].艦船電子工程,2008(4):22-26.
[3]J. Michael, Madewell, Mitigating the effects of chaff ?in ballistic missile defense[J]. 2003 IEEE radar conference, 19-22.
[4]張光義.提高雷達(dá)系統(tǒng)抗干擾能力的一些措施[J].現(xiàn)代雷達(dá),2001,23(1):1-7.
[5]張巨泉,李潮.頻率捷變雷達(dá)抗干擾效能評(píng)估研究[J].航天電子對(duì)抗,2003(5):23-26.
[6]Neng-jing Li, Yi-ting Zhang. A survey of radar ECM and ECCM[J]. IEEE Trans on AES, VOL31, NO3, 1995.6:1110-1120.
[7]高靜,楊甫,王崳琦,等.單脈沖雷達(dá)導(dǎo)引頭抗噪聲干擾性能分析與驗(yàn)證[J].航空兵器,2005(5):33-37.
[8]陶本仁.防空導(dǎo)彈武器導(dǎo)引頭的抗干擾仿真試驗(yàn)[J].航天電子對(duì)抗,2002(6):1-4.
[9]徐光耀,崔連虎,申軍嶺.舷外有源誘餌干擾反艦導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的效果分析[J].航天電子對(duì)抗,2013(2):4-6.
[10]聶永芳,姚奕,王春健.艦船箔條質(zhì)心干擾作戰(zhàn)使用方法研究[J].艦船電子工程,2011,31(12):35-39.
[11]付海波,來慶福,馮德軍,等.基于慣導(dǎo)信息利用的反艦導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭抗干擾仿真研究[J].艦船電子對(duì)抗,2011,34(4):62-67.
[12]徐敬.箔條質(zhì)心干擾對(duì)抗反艦導(dǎo)彈的決策仿真[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2008,20(18):4831-4834.
[13]陳靜.雷達(dá)無源干擾原理[M].北京:國防工業(yè)出版社,2009.
[14]董創(chuàng)業(yè).基于DRFM的雷達(dá)干擾技術(shù)研究[D].西安:西安電子科技大學(xué),2007.
[15]侯建軍,等.美國海軍武器裝備手冊(cè)[M].北京:解放軍出版社,2000.
[16]黃宗輝,秦玉亮,李朝偉,等.單脈沖雷達(dá)導(dǎo)引頭對(duì)抗投放式誘餌技術(shù)研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2008,36(1):100-104.
[17]邱鵬宇.反艦導(dǎo)彈復(fù)合導(dǎo)引頭抗干擾性能仿真研究[D].長沙:國防科學(xué)技術(shù)大學(xué),2005.
[18]胡文艷.利用多普勒效應(yīng)抗距離波門拖引干擾的研究[D].武漢理工大學(xué),2008.
[19]解凱,陳永光,汪連棟,等.距離波門拖引方案的分析建模與評(píng)估[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù),2006,28(8):1158-1160,1163.
[20]王鐵,陳波.基于DRFM的PD雷達(dá)速度欺騙干擾[J].電子對(duì)抗,2006(6):19-22,47.