高飛 周旭 陳林元 俞仁兆

（中國電子科技集團公司第二十九研究所 四川省成都市 610036）

1 引言

軍用飛機在威脅作戰(zhàn)場景的生存力，已經(jīng)成為在飛機四性設(shè)計（負擔(dān)力、殺傷力、保障力、生存力）中最優(yōu)先考慮的指標(biāo)之一，并構(gòu)建了一套指標(biāo)體系引導(dǎo)設(shè)計。生存力分析與設(shè)計問題的研究受到了各國軍方和學(xué)者的廣泛重視。以美國為例，建立了陸、海、空三軍的統(tǒng)一生存力信息分析中心（Survivability/Vulnerability Information Analysis Center）[1]，簡稱SURVIAC，建立了多個試驗基地和靶場，頒布了多種軍用指南與規(guī)范，同時我國也頒布了GJB5551-2006《飛機非核生存力通用準(zhǔn)則》與GJB/Z202-2001《飛機非核生存力通用指南》等多份軍用標(biāo)準(zhǔn)。但我國目前相關(guān)生存力的研究主要集中在載機自身的生產(chǎn)力指標(biāo)提升上，較少研究告警、電子偵察、自衛(wèi)、支援干擾等電子對抗設(shè)備對生存力的貢獻，本文僅在電子對抗的自衛(wèi)干擾領(lǐng)域中分析噪聲干擾對生存力的定量貢獻。

2 飛機生存力指標(biāo)

在《美國空軍生存力計劃管理條例AFR80-38》中飛機生存力被定義為“飛機避免和經(jīng)受人工敵對環(huán)境且中途不損失并完成規(guī)定任務(wù)的能力?！奔达w機在作戰(zhàn)環(huán)境中，被敵方武器威脅的條件下，應(yīng)當(dāng)具有盡可能不被敵方發(fā)現(xiàn)的能力（低敏感性）和在遭到敵方武器攻擊的條件下，能減少遭受致命性損傷的能力（低易損性）。所以軍用飛機生存力指標(biāo)體現(xiàn)在敏感性和易損性兩個方面，一架飛機在敵對環(huán)境中被敵方武器殺傷的容易性由飛機被殺傷的概率來表示。飛機被殺傷的概率是由敵武器的擊中概率（敏感性）和給定一次命中后飛機被擊毀的概率（易損性）的乘積來表示，即：

式中：Pk為飛機被殺傷概率，Ph為敵武器的擊中概率（飛機敏感性），Pk/h為在給定擊中條件下的擊毀概率（飛機易損性）。

飛機在敵對環(huán)境下的生存力Ps是由生存概率來度量，它與殺傷概率的關(guān)系由下式表示：

2.1 易損性指標(biāo)

易損性用飛機在給定擊中條件下的被擊毀的概率Pk/h來度量。易損性受以下因素影響：致命性部件在經(jīng)受給定的一次命中后能繼續(xù)工作的能力（例如，直升機傳動裝置在失去潤滑油后可持續(xù)工作一段時間）；可以避免和抑制對致命性部件損傷的設(shè)計手段和裝置（例如：兩臺發(fā)動機有效分開，使單發(fā)命中不致于同時損壞兩臺發(fā)動機）等。

2.2 敏感性指標(biāo)

敏感性用飛機被敵武器擊中的概率Ph來度量。敏感性涉及飛機面臨的非直接威脅（例如武器發(fā)射與雷達/紅外探測、跟蹤等），研究雷達的探測、跟蹤、識別、火力或武器的控制、導(dǎo)彈制導(dǎo)、引信起爆、彈頭命中等一系列事件。低敏感性主要體現(xiàn)為：在威脅環(huán)境中不易被敵方發(fā)現(xiàn)；即使被發(fā)現(xiàn)，也能通過自身機動以及對抗手段躲避威脅的攻擊。敏感性可以由下式表示：

式中：Pd為飛機在威脅環(huán)境中被敵方探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的概率；Ph/d 為飛機被敵方探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的條件下，被敵方威脅系統(tǒng)擊中的概率。

聯(lián)合式（1）～式（3），可以得到生存力Ps為：

3 電子對抗與敏感性關(guān)系

與飛機敏感性相關(guān)的因素可歸結(jié)為三個方面：威脅、環(huán)境、和飛機。威脅的特征是威脅的工作狀況、性能和殺傷力。環(huán)境包括作戰(zhàn)時的自然環(huán)境、作戰(zhàn)兵力部署和活動、飛機的飛行航線和戰(zhàn)術(shù)動作、護航支援力量等。飛機因素包括對威脅的探測手段、告警、自衛(wèi)干擾手段的使用、飛機機動性能等。

對飛機生存力設(shè)計者而言，更關(guān)心三方面因素中的飛機因素，這是因為環(huán)境和威脅因素雖然要考慮，但屬于不可控制和改變的因素。比如對自然環(huán)境（天氣情況、地形等）或威脅體（雷達、導(dǎo)彈、高炮等）。而飛機因素是飛機生存力設(shè)計者可以掌控的，因此更值得飛機生存力設(shè)計者關(guān)注。在飛機因素的研究中，飛機特征信號和電子對抗（ECM）是目前研究的核心領(lǐng)域。

電子對抗技術(shù)在第二次世界大戰(zhàn)中開始被飛機方面用于對抗威脅系統(tǒng)，其后不斷發(fā)展進步，今天依然是主要的飛機敏感性縮減手段，尤其是對于不能大量采用隱形技術(shù)的飛機，電子對抗技術(shù)有著更為重要的作用。電子對抗技術(shù)通過向雷達發(fā)射干擾電磁波，形成虛假目標(biāo)，破壞雷達對真實目標(biāo)回波的檢測，掩蓋真實目標(biāo)的電磁波，降低自身被雷達感知的概率。

4 噪聲干擾與生存力關(guān)系

噪聲干擾作為電子對抗技術(shù)中的基礎(chǔ)干擾技術(shù)，通過干擾機發(fā)射同頻率大功率的寬窄帶噪聲信號以阻塞雷達信號頻帶，使敵方雷達接收機降低或完全失去正常工作能力，噪聲干擾效果通常由雷達接收口面的信干比（信號與干擾的功率比）決定，信干比越大，說明雷達接收到信號質(zhì)量越好，受干擾強度越小，信干比越小，說明雷達接收到的干擾越強，受干擾強度越大。由經(jīng)典雷達方程可知，雷達信號的衰減量與距離的4 次方成正比，由干擾方程可知，干擾信號的衰減與距離的2 次方成正比，那么目標(biāo)距離越遠信干比就越小，雷達受干擾越強，檢測概率越?。荒繕?biāo)距離越近信干比越大，雷達受干擾越弱，檢測概率越大。下面定量分析噪聲干擾的距離與檢測概率的關(guān)系。

無干擾時，雷達接收的目標(biāo)反射功率為Pr：

式中：σ 為目標(biāo)RCS，λ 為雷達電磁波波長，Gt為雷達天線增益，Pt為雷達發(fā)射機功率，L(R)為大氣損耗因子，Lrf為目標(biāo)起伏損耗因子，R 為雷達與目標(biāo)的距離，Lrs為雷達損耗因子。

噪聲干擾時，雷達接收到的干擾功率為Pj：

式中：Rj為雷達與干擾機的距離，Lrsj為干擾機損耗因子，Lj(R)為大氣損耗因子，Pjt為干擾機發(fā)射功率，Gj為干擾機天線增益，Gt為雷達天線增益。

不考慮脈沖積累和大氣衰減損耗時，信干比SJR=Pr/Pj

只有噪聲干擾條件下的SJR 與雷達檢測概率Pd，雷達虛警概率Pfa之間的經(jīng)驗公式為[2]：

式中：m 為脈沖積累數(shù)，A=ln(0.62/Pfa)，B= ln(Pd/(1-Pd))。Pfa典型值為10-6。

式中：C 為中間變量，有

根據(jù)式（10）和（12），在已知脈沖積累數(shù)的情況下，通過干擾源與雷達的距離變化改變SJR，可以計算出雷達檢測概率Pd與干擾源距離之間的關(guān)系，然后通過式（4）可得到裝備噪聲干擾源飛機的生存力與干擾距離之間關(guān)系。

5 仿真結(jié)果

下面按照雷達功率10kW，天線增益35dB，雷達頻率10Ghz，干擾源目標(biāo)RCS 為50m2，干擾功率500W，導(dǎo)彈擊中概率Ph/d為90%，殺傷概率Pk/h為70%的條件進行仿真，可得到雷達探測概率Pd與干擾源距離的關(guān)系如圖1。

再根據(jù)公式（5），可得出飛機雷達距離與生存力的關(guān)系如圖2。

圖1：雷達探測概率仿真結(jié)果

圖2：生存力仿真結(jié)果

根據(jù)圖2的仿真結(jié)果可以看出，在上述條件下，干擾距離較近時生存力較低只有0.37，隨著飛機與雷達的距離增大，生存力開始提升，在干擾距離大于80km 時，生存力能夠達到0.95 以上。

6 小結(jié)

飛機生存力問題已經(jīng)作為飛機設(shè)計的優(yōu)先指標(biāo)之一，在飛機上裝備電子對抗系統(tǒng)，通過噪聲干擾、角度欺騙、拖距拖速、假目標(biāo)等干擾效果均能夠有效提升飛機的生存力。同時由于各種面空，空空武器的快速發(fā)展，目標(biāo)指示雷達，火控雷達的作用距離增大，空空面空導(dǎo)彈的攻擊范圍增大，對飛機的生存力提升提出了更高的要求，同樣也是對告警、電子偵察、自衛(wèi)、支援干擾等電子對抗設(shè)備提出了更高的要求，牽引電子對抗裝備向著集成化，智能化，體系化的方向發(fā)展。