鄭建成, 曲智國(guó), 譚賢四, 王京陽(yáng), 李陸軍

(1. 空軍預(yù)警學(xué)院三系, 湖北 武漢 430019; 2. 中國(guó)人民解放軍95246部隊(duì), 廣西 南寧 530007;3. 中國(guó)人民解放軍93110部隊(duì), 北京 100843; 4. 空軍預(yù)警學(xué)院雷達(dá)士官學(xué)校, 湖北 武漢 430300)

0 引 言

作為一種新的空天威脅武器,臨近空間高超聲速目標(biāo)(near space hypersonic target, NSHT)的出現(xiàn)與發(fā)展極大改變了傳統(tǒng)的作戰(zhàn)理念。不同于傳統(tǒng)作戰(zhàn)武器,這類新型武器普遍具有3大能力:一是5馬赫以上的高速飛行能力,二是可達(dá)上萬(wàn)公里的遠(yuǎn)距離攻擊能力,三是可在臨近空間大氣層內(nèi)作機(jī)動(dòng)飛行。由于具備上述能力,遠(yuǎn)程精確閃擊作戰(zhàn)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)新的作戰(zhàn)方式,這對(duì)國(guó)土防御提出了新的更大挑戰(zhàn),研究NSHT的性能特征成為關(guān)乎國(guó)家戰(zhàn)略安全的重要課題。

根據(jù)所提供動(dòng)力方式的不同,NSHT可分為高超聲速巡航導(dǎo)彈(hypersonic cruise missile, HCM)和高超聲速滑翔飛行器(hypersonic gliding vehicle, HGV)[1]。其中以HGV的發(fā)展更為成熟,典型型號(hào)有美國(guó)的HTV-2、AHW和俄羅斯的Avangard、Kinzhal,其助推過程與彈道導(dǎo)彈(ballistic missile, BM)相同,都是在火箭助推器上加速到極高的速度,然后進(jìn)行無(wú)動(dòng)力飛行,直到攻擊目標(biāo),兩者射程相當(dāng)[2-4]。HGV與BM不同的是,BM飛行彈道大部分處于外大氣層且機(jī)動(dòng)性有限,而HGV在飛行過程中依靠空氣動(dòng)力實(shí)現(xiàn)滑翔飛行,且具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)能力,飛行高度也較低[5-6]。從美國(guó)導(dǎo)彈防御體系架構(gòu)[7]可以看出,現(xiàn)有預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)針對(duì)BM的預(yù)警手段主要有紅外和雷達(dá),其發(fā)展已比較完備,但對(duì)HGV的預(yù)警探測(cè)性能如何、存在什么問題以及與預(yù)警探測(cè)BM有何區(qū)別還有待深入研究。

目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性和紅外特性開展的反臨與反導(dǎo)可探測(cè)性問題研究已取得一系列成果,主要可分為4類:一是對(duì)HGV高速、高機(jī)動(dòng)、突防能力強(qiáng)等運(yùn)動(dòng)性能所作的定性描述[1,8],指出HGV與BM的區(qū)別和防御難點(diǎn);二是針對(duì)目標(biāo)機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)的特點(diǎn),通過建立HGV運(yùn)動(dòng)模型,計(jì)算其在不同傾側(cè)角時(shí)的機(jī)動(dòng)距離[9],在已知目標(biāo)當(dāng)前位置、速度與最大升阻比條件下,基于最優(yōu)化飛行假設(shè)對(duì)可達(dá)區(qū)快速預(yù)測(cè)[10],為定量評(píng)估HGV機(jī)動(dòng)能力提供依據(jù);三是針對(duì)目標(biāo)紅外輻射特征明顯的特點(diǎn),參考美國(guó)天基紅外探測(cè)器的靈敏度參數(shù)構(gòu)建天基紅外衛(wèi)星探測(cè)模型[11-12]、臨空基飛艇載紅外探測(cè)模型[13],進(jìn)而探討紅外系統(tǒng)對(duì)NSHT的探測(cè)能力和時(shí)空覆蓋性問題;四是針對(duì)NSHT比BM飛行高度低的特點(diǎn)研究平流層飛艇載雷達(dá)[14]、地/?；M網(wǎng)雷達(dá)[15]等不同傳感器平臺(tái)對(duì)其探測(cè)與跟蹤性能。

上述研究成果對(duì)防御方認(rèn)識(shí)反臨與反導(dǎo)預(yù)警探測(cè)特征具有積極作用。然而,這些研究或僅采取建模顆粒度過粗的定性分析,導(dǎo)致防御方對(duì)NSHT認(rèn)識(shí)不足,或僅針對(duì)NSHT目標(biāo)特性開展定量分析和預(yù)警探測(cè)某一類具體平臺(tái)技術(shù)開展研究,沒有立足NSHT的全任務(wù)剖面從體系的角度對(duì)探測(cè)此類目標(biāo)的特征進(jìn)行具體評(píng)估分析,不利于防御方對(duì)其實(shí)施體系化的預(yù)警探測(cè)策略。為此,基于NSHT與BM的不同目標(biāo)特性,建立紅外探測(cè)模型和雷達(dá)探測(cè)模型詳細(xì)、定量評(píng)估NSHT紅外輻射強(qiáng)度大、相對(duì)飛行高度低和橫向機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)等特性對(duì)預(yù)警探測(cè)的影響,能夠厘清防御方對(duì)來襲NSHT性能的認(rèn)識(shí),進(jìn)而為嚴(yán)格定量評(píng)估高超聲速武器系統(tǒng)的威脅和升級(jí)現(xiàn)有反導(dǎo)預(yù)警體系提供技術(shù)支撐。

1 目標(biāo)性能建模

傳統(tǒng)的BM進(jìn)入高空自由段飛行時(shí)可近似為只受地球引力的作用,此時(shí)的飛行軌道是一種“二體”軌道,而HGV大氣層內(nèi)飛行除了受到自身重力和離心力作用外,還會(huì)受到氣動(dòng)升力和氣動(dòng)阻力的作用。因此,除了考慮運(yùn)動(dòng)特性,氣動(dòng)熱產(chǎn)生的紅外輻射特性也是HGV的明顯特征。

1.1 運(yùn)動(dòng)模型

圖1 再入飛行器彈道幾何模型Fig.1 Ballistic geometric model of reentry vehicles

在不考慮地球自轉(zhuǎn)的條件下,對(duì)于采用助推器發(fā)射的BM[16],采用圖1所示幾何模型時(shí)其質(zhì)心縱向平面運(yùn)動(dòng)方程可表示為

(1)

式中:R為地球半徑;g=g0R2/(R+h)2為離地面h處的重力加速度;g0=9.8 m/s2為海平面處重力加速度;Cd為阻力系數(shù);A為飛行器的有效橫截面積;ρ=ρ0exp(-h/H)為大氣密度[17],ρ0=1.752 kg/m3,H=6 700 m;η為推力T與彈體軸的夾角;Isp為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖量;m為助推階段導(dǎo)彈和再入飛行器的總質(zhì)量以及在助推劑燃盡后單個(gè)再入飛行器的質(zhì)量。

HGV的典型彈道可分為6個(gè)階段:助推段、彈道段、再入段、爬升段、滑翔段和末段[1]。與BM采用類似助推器發(fā)射時(shí),HGV助推段與彈道段可采用式(1)所示的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程?？紤]到關(guān)機(jī)點(diǎn)之后推力為零和傾側(cè)角的影響,HGV滑翔段和末段運(yùn)動(dòng)方程[9]可表示為

(2)

式中:σ為飛行器的傾側(cè)角;D=1/2ρv2CdA為氣動(dòng)阻力;L=1/2ρv2ClA為氣動(dòng)升力,Cl為升力系數(shù)。

同時(shí),根據(jù)圖1可知,在地球表面測(cè)量時(shí)飛行器的縱向射程和橫向射程可分別近似為

(3)

LH=ΩR

(4)

因此,結(jié)合式(2)可知,當(dāng)傾側(cè)角σ=0°時(shí),航向角κ為常數(shù),HGV將保持固定的航向而不進(jìn)行橫向機(jī)動(dòng)飛行;當(dāng)航向角κ=0°時(shí),橫向射程最小,縱向射程最大,當(dāng)航向角κ=90°時(shí),橫向射程最大,縱向射程最小,從而當(dāng)HGV達(dá)到90°的航向角之后保持不變(即σ=0°)時(shí)將能獲得最大的橫向機(jī)動(dòng)距離。

1.2 紅外探測(cè)模型

根據(jù)熱量守恒定律,再入飛行器在大氣阻力作用下失去的部分動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)移到飛行器周圍的空氣中,使其產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣動(dòng)熱,部分熱量沉積到飛行器表面導(dǎo)致其溫度急劇升高,引起大量的紅外光譜熱輻射,其輻射強(qiáng)度I在溫度為T時(shí)的計(jì)算公式[9]為

(5)

式中:ε為表面輻射率;λ為波長(zhǎng);c為光速;h=(6.625 6±0.000 5)×10-34W·s2為普朗克常數(shù);k=(1.380 54±0.000 18)×10-23W·s·K-1為玻爾茲曼常數(shù);θ為飛行器表面面元與表面法線方向的夾角;溫度T的單位為K。

HGV高速飛行過程中,其紅外輻射強(qiáng)度I超過一定數(shù)值,紅外探測(cè)系統(tǒng)就能探測(cè)到其飛行[9]。考慮地面背景輻射和低空大氣背景輻射的影響,紅外探測(cè)器在探測(cè)波段內(nèi)對(duì)輻射強(qiáng)度為It的飛行器的探測(cè)距離[18]可表示為

(6)

式中:δ為信號(hào)提取因子;Ib為探測(cè)波段內(nèi)的背景輻射強(qiáng)度;A0=πd2/4,d為光學(xué)系統(tǒng)的有效通光孔徑;τa為目標(biāo)與傳感器間的大氣透過率;τ0為光學(xué)系統(tǒng)的透射率;D為探測(cè)器的探測(cè)度;Nm為探測(cè)到目標(biāo)所需的最小信噪比;Δf為探測(cè)系統(tǒng)的噪聲等效帶寬;Ad為探測(cè)單元面積。

1.3 雷達(dá)探測(cè)模型

作為導(dǎo)彈防御系統(tǒng)中關(guān)鍵的傳感器,雷達(dá)的預(yù)警探測(cè)能力受到自身探測(cè)威力和地球曲率等因素的制約。對(duì)同一部遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá),其搜索距離方程[19]可寫為

(7)

式中:Pt為發(fā)射功率;G為天線增益;σ為目標(biāo)雷達(dá)散射截面;τ為發(fā)射信號(hào)脈寬;L為雷達(dá)系統(tǒng)損耗;T為等效噪聲溫度;N為回波信噪比。

考慮地球曲率的影響,雷達(dá)探測(cè)視距計(jì)算公式[20]為

(8)

式中:雷達(dá)平臺(tái)高度h1和目標(biāo)高度h2的單位為m,計(jì)算出的雷達(dá)視距L的單位為km。

2 反臨與反導(dǎo)預(yù)警探測(cè)特征比較

HGV的戰(zhàn)略意義取決于其相對(duì)于BM的性能優(yōu)勢(shì),其關(guān)鍵的性能參數(shù)有縱向射程、飛行高度、滯空時(shí)間、橫向射程、紅外輻射強(qiáng)度等,這些參數(shù)表征了其遠(yuǎn)程打擊、低空突防、快速打擊、側(cè)向繞飛突防等能力,直接影響著防御方對(duì)該類目標(biāo)的預(yù)警探測(cè)策略。根據(jù)導(dǎo)彈飛行任務(wù)時(shí)序和作戰(zhàn)距離相當(dāng)與否,可分別對(duì)HGV與BM在相應(yīng)飛行階段的紅外和雷達(dá)預(yù)警特征進(jìn)行量化對(duì)比分析,從而評(píng)估反臨預(yù)警探測(cè)的性能。為便于分析,表1給出了HGV[9,18,21-22]和BM[23-24]的典型性能指標(biāo)。其中，“輻射溫度”指導(dǎo)彈穩(wěn)定飛行階段的溫度,對(duì)HGV為滑翔段,對(duì)BM為中段。

表1 兩類導(dǎo)彈目標(biāo)典型性能指標(biāo)

2.1 紅外預(yù)警探測(cè)特征比較

彈道導(dǎo)彈助推段在助推劑燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生高溫、大面積、強(qiáng)輻射的尾焰,其紅外輻射強(qiáng)度可達(dá)190 kW/sr[24],美國(guó)的天基紅外系統(tǒng)(space-based infrared system, SBIRS)利用高軌衛(wèi)星平臺(tái)上的探測(cè)系統(tǒng)對(duì)主動(dòng)段尾焰進(jìn)行探測(cè),在2020年伊朗的報(bào)復(fù)性導(dǎo)彈襲擊中就提供了6 min的發(fā)現(xiàn)預(yù)警時(shí)間,顯示了SBIRS反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)的良好能力[25]。對(duì)于采用相同助推器發(fā)射的HGV和BM,可認(rèn)為其助推段的紅外輻射特征相同,即紅外系統(tǒng)對(duì)兩類目標(biāo)在助推段提供的預(yù)警時(shí)間相當(dāng)。但是在關(guān)機(jī)點(diǎn)之后,HGV將做短暫彈道運(yùn)動(dòng),然后再入大氣層做較長(zhǎng)時(shí)間的滑翔飛行,其紅外探測(cè)背景為低空大氣背景和地面背景,而BM將在大氣層外做較長(zhǎng)時(shí)間的自由飛行,探測(cè)背景為深空冷背景,兩者的紅外輻射特征將因氣動(dòng)熱差異和探測(cè)背景的不同而明顯不同。

雖然HGV速度快、機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)給地基雷達(dá)探測(cè)帶來了困難,但是其大部分任務(wù)剖面高速飛行于大氣層內(nèi)使得其紅外輻射特征較BM更為明顯。當(dāng)信噪比大于8 dB時(shí)SBIRS中的低軌衛(wèi)星對(duì)中段BM探測(cè)概率才接近于1[25],而HGV幾乎在整個(gè)滑翔過程中均能發(fā)出超過SBIRS紅外探測(cè)閾值(6 kW/sr)的信號(hào)[9],容易被天基傳感器探測(cè)到。為量化評(píng)估這兩類目標(biāo)紅外預(yù)警探測(cè)的差異,假設(shè)目標(biāo)的縱向射程均為9 310 km,利用文獻(xiàn)[18]和文獻(xiàn)[25]分別給出的SBIRS在短波段和長(zhǎng)波段的性能參數(shù)作為計(jì)算基礎(chǔ)。表2給出了滑翔段HGV(輻射強(qiáng)度閾值取6 kW/sr)和中段BM(探測(cè)信噪比閾值取Nm=8 dB)紅外探測(cè)性能對(duì)比情況。

表2 紅外探測(cè)性能對(duì)比

綜合以上分析可知,根據(jù)HGV與BM所處飛行環(huán)境(即紅外探測(cè)背景)不同,SBIRS選取不同的探測(cè)波段和探測(cè)閾值以對(duì)該兩類目標(biāo)具備持續(xù)探測(cè)捕獲能力。由于HGV的平均輻射溫度是BM平均輻射溫度的4.6倍,其平均紅外輻射強(qiáng)度達(dá)到了BM平均紅外輻射強(qiáng)度的1 768倍之多?？v向射程均為9 310 km時(shí),SBIRS對(duì)BM的作用距離可以覆蓋其整個(gè)飛行中段(約8 400 km),且要大于對(duì)HGV類目標(biāo)的作用距離,但由于大氣阻力的影響,HGV的飛行速度要慢于BM,SBIRS對(duì)其可提供的持續(xù)跟蹤預(yù)警時(shí)長(zhǎng)反而比BM要多187 s。

同時(shí)應(yīng)該注意到,HGV在整個(gè)滑翔過程中均能發(fā)出超過SBIRS紅外探測(cè)輻射強(qiáng)度閾值的信號(hào)并不代表其可以被全程穩(wěn)定探測(cè)跟蹤,其在滑翔末段的飛行速度可能會(huì)因大氣阻力而減速到足以使其紅外輻射強(qiáng)度低于紅外探測(cè)器的輻射強(qiáng)度探測(cè)閾值,給防御方帶來探測(cè)跟蹤“盲區(qū)”(即HGV的紅外輻射強(qiáng)度低于探測(cè)閾值之后的可達(dá)區(qū))。但是,此時(shí)HGV的機(jī)動(dòng)能力將受到其飛行速度減小的制約:對(duì)類似于SBIRS的紅外探測(cè)系統(tǒng),假設(shè)HGV在其紅外輻射強(qiáng)度低于紅外探測(cè)器探測(cè)閾值之后才開始機(jī)動(dòng),其可達(dá)區(qū)將僅約400 km(縱向)×200 km(橫向)[9]。當(dāng)HGV的任務(wù)航程僅剩數(shù)百公里時(shí),地基雷達(dá)系統(tǒng)就可以將其捕獲進(jìn)而持續(xù)跟蹤。

2.2 雷達(dá)預(yù)警探測(cè)特征比較

盡管理論上低軌紅外預(yù)警衛(wèi)星對(duì)彈道中段/滑翔段目標(biāo)的探測(cè)性能穩(wěn)健,但是其發(fā)展并不完備,很有必要對(duì)發(fā)展相對(duì)成熟的地基雷達(dá)系統(tǒng)預(yù)警探測(cè)兩類導(dǎo)彈目標(biāo)的差異進(jìn)行比較分析。

(1) 視距可探測(cè)性比較

除了所謂的速度優(yōu)勢(shì),NSHT通常被認(rèn)為可規(guī)避現(xiàn)有反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng),從而縮短敵人的反應(yīng)時(shí)間?？梢钥隙ǖ氖?與BM相比,NSHT低空飛行大大降低了地基雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)其探測(cè)距離。根據(jù)式(8),不考慮地形特征(即假設(shè)地球表面是光滑的)和雷達(dá)架高時(shí),對(duì)不同飛行高度的目標(biāo),雷達(dá)探測(cè)視距隨目標(biāo)高度的變化如圖2所示。顯然,目標(biāo)飛行高度越高,雷達(dá)視距越遠(yuǎn)。

圖2 雷達(dá)視距隨目標(biāo)高度的變化情況Fig.2 Changes of radar horizon with target height

圖3 視距可探測(cè)性對(duì)比Fig.3 Comparison of line of sight detectability

表3 雷達(dá)探測(cè)性能對(duì)比

由圖3和表3可知,HGV飛行高度較BM飛行高度低,這直接制約著雷達(dá)對(duì)其可探測(cè)性性能。對(duì)部署在導(dǎo)彈落點(diǎn)附近的地基雷達(dá),由于視距限制,雷達(dá)可探測(cè)到HGV時(shí)，HGV飛行高度僅31.4 km,而BM在1 285 km高的深空時(shí)雷達(dá)就已可探測(cè)到其飛行,因而雷達(dá)對(duì)BM的可探測(cè)距離是對(duì)HGV可探測(cè)距離的6.5倍。雖然雷達(dá)可探測(cè)到目標(biāo)飛行時(shí),HGV的速度因大氣阻力的影響要慢于BM的速度,但由于HGV飛行高度低、可探測(cè)距離近,雷達(dá)對(duì)其提供的預(yù)警探測(cè)時(shí)間仍然比大氣層外無(wú)阻力飛行的BM要少將近5 min。由此可見,考慮目標(biāo)飛行高度和雷達(dá)視距限制,地基雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)HGV預(yù)警作戰(zhàn)采用威力1 000 km左右的新型多功能相控陣?yán)走_(dá)(如美國(guó)薩德系統(tǒng)中的AN/TPY-2雷達(dá))即可,若采用遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)(如美國(guó)的改進(jìn)型早期預(yù)警雷達(dá)(updated early-warning radar, UEWR))反而是一種資源浪費(fèi),而預(yù)警探測(cè)BM則可采用遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)以獲得較長(zhǎng)的預(yù)警時(shí)間。

(2) 橫向機(jī)動(dòng)可探測(cè)性比較

為分析HGV的機(jī)動(dòng)能力對(duì)防御方預(yù)警探測(cè)的影響,基于式(2)所建立的HGV運(yùn)動(dòng)模型,假設(shè)其初始滑翔速度為20 Ma、初始高度為80 km,傾側(cè)角為10°。圖4給出了HGV縱向滑翔不同距離后才開始做橫向機(jī)動(dòng)飛行時(shí)橫向射程隨縱向射程的變化情況,表4給出了橫向射程和縱向射程的具體數(shù)值。對(duì)防御方來講,來襲HGV傾側(cè)角、何時(shí)機(jī)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)參數(shù)和狀態(tài)是未知的。

圖4 不同起始機(jī)動(dòng)點(diǎn)橫向射程隨縱向射程的變化Fig.4 Variation of cross range with down range at different starting maneuver points

表4 不同起始機(jī)動(dòng)點(diǎn)的總橫程和總縱程

由圖4和表4可知,HGV可達(dá)區(qū)域大小約為508 km(縱向)×1 803 km(橫向)。當(dāng)具有一定預(yù)警引導(dǎo)信息時(shí),要實(shí)現(xiàn)對(duì)HGV的搜索捕獲,雷達(dá)在方位上需設(shè)置較大搜索屏,而對(duì)軌跡可預(yù)測(cè)的BM,理論上雷達(dá)設(shè)置單屏搜索即可覆蓋橫向距離誤差范圍[26]。當(dāng)雷達(dá)僅執(zhí)行搜索任務(wù)且搜索空域內(nèi)各處的搜索數(shù)據(jù)率相同時(shí),其完成劃定空域的搜索時(shí)間即為搜索幀周期。假設(shè)在重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)視工作模式下,雷達(dá)方位覆蓋±45°,波位編排采用列狀波束排列方式,水平波束寬度與俯仰波束寬度均為1.5°,雷達(dá)信號(hào)重復(fù)周期為8 ms,脈沖數(shù)為10,則在搜索屏厚度相同且對(duì)HGV采用全方位搜索、對(duì)BM采用方位角10°(考慮3σ位置估計(jì)誤差)的搜索屏?xí)r,在首點(diǎn)發(fā)現(xiàn)處雷達(dá)對(duì)兩類目標(biāo)的最少穿屏?xí)r間和雷達(dá)搜索波位數(shù)、幀周期、照射次數(shù)等搜索性能參數(shù)[19]如表5所示。

表5 雷達(dá)搜索性能對(duì)比

由表5可知,縱向射程相同時(shí),對(duì)目標(biāo)首點(diǎn)發(fā)現(xiàn)處HGV的穿屏?xí)r間僅約BM的穿屏?xí)r間的三分之一。但由于其橫向機(jī)動(dòng)范圍大,雷達(dá)在全方位對(duì)其搜索時(shí)采用的搜索波位數(shù)多達(dá)60個(gè),延長(zhǎng)了搜索幀周期,導(dǎo)致雷達(dá)波束對(duì)其照射次數(shù)僅1次,這極大降低了雷達(dá)的搜索捕獲能力。而同等條件下雷達(dá)波束對(duì)BM的照射次數(shù)達(dá)40次,這種過度搜索反而會(huì)造成時(shí)間、能量資源的浪費(fèi)。同時(shí),雷達(dá)極端情況下的全方位搜索其橫向覆蓋范圍也只有1 414 km,對(duì)即使在縱向滑翔6 000 km后才開始做傾側(cè)角10°橫向機(jī)動(dòng)的HGV都無(wú)法形成有效覆蓋。因此,為保證對(duì)HGV的有效捕獲,采用多部雷達(dá)進(jìn)行協(xié)同搜索是必然選擇。然而,雷達(dá)之間的接力探測(cè)和目標(biāo)交接存在一定誤差和疏漏的可能,由于HGV機(jī)動(dòng)距離遠(yuǎn)和機(jī)動(dòng)方向的不確定性,對(duì)該類目標(biāo)探測(cè)頻繁交接將削弱對(duì)其穩(wěn)定跟蹤探測(cè)的魯棒性,從而影響預(yù)警作戰(zhàn)效能。

3 結(jié)束語(yǔ)

在典型仿真參數(shù)條件下對(duì)可達(dá)相同射程的HGV與BM紅外探測(cè)性能和雷達(dá)探測(cè)性能進(jìn)行了定量比較與評(píng)估分析,主要研究了兩類目標(biāo)紅外輻射、飛行高度和機(jī)動(dòng)能力對(duì)防御方預(yù)警探測(cè)的影響,分析結(jié)果表明:

(1) 在紅外可探測(cè)性方面,SBIRS對(duì)飛行在助推段的兩類目標(biāo)探測(cè)能力相當(dāng)。但在目標(biāo)滑翔段/中段,HGV的平均輻射溫度可達(dá)BM平均輻射溫度的數(shù)倍,平均紅外輻射強(qiáng)度可達(dá)BM平均紅外輻射強(qiáng)度的上千倍,SBIRS對(duì)HGV的紅外可探測(cè)能力更強(qiáng)。

(2) 在雷達(dá)可探測(cè)性方面,HGV比BM飛行高度低,地基雷達(dá)對(duì)其可探測(cè)距離僅幾百公里,但對(duì)BM的可探測(cè)距離達(dá)數(shù)千公里。同時(shí),HGV數(shù)千公里的橫向機(jī)動(dòng)范圍導(dǎo)致軌跡的不可預(yù)測(cè)性增加了雷達(dá)對(duì)其搜索捕獲的難度和接力探測(cè)的頻度,制約著防御方的預(yù)警資源調(diào)度策略和穩(wěn)定跟蹤探測(cè)的魯棒性。

(3) 在預(yù)警時(shí)間方面,SBIRS對(duì)飛行在助推段的兩類目標(biāo)均具備發(fā)現(xiàn)預(yù)警能力,無(wú)動(dòng)力飛行時(shí)由于受大氣阻力的影響,HGV的速度較BM要慢、紅外輻射特征較BM更明顯,紅外探測(cè)時(shí)SBIRS對(duì)HGV可提供的預(yù)警時(shí)間較BM要多數(shù)分鐘,但受視距限制,地基雷達(dá)對(duì)其提供的可持續(xù)探測(cè)時(shí)間較BM要少數(shù)分鐘。

上述分析結(jié)果有助于防御方深入思考反臨與反導(dǎo)預(yù)警探測(cè)之間的區(qū)別,從而進(jìn)一步分析應(yīng)對(duì)NSHT的預(yù)警探測(cè)策略,即首先利用天基紅外系統(tǒng)覆蓋范圍大、作用距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)對(duì)NSHT進(jìn)行捕獲與持續(xù)跟蹤,同時(shí)將捕獲跟蹤信息傳輸給地面雷達(dá)系統(tǒng),當(dāng)NSHT紅外輻射強(qiáng)度低于天基紅外系統(tǒng)探測(cè)閾值時(shí)交由地基雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行接力探測(cè)與跟蹤。衛(wèi)星對(duì)地基雷達(dá)的信息提示技術(shù)和如何減小交接誤差將是下一步需要研究的課題。