干扰吊舱支援干扰舰艇对空警戒雷达时配置问题研究

2011-08-10孟庆凡

舰船电子对抗 2011年6期

孟庆凡，于夫

（海军大连舰艇学院，大连116018）

0 引言

本文着重研究复杂电磁环境下，干扰吊舱对航空兵突防水面舰艇过程中协同保护时的配置方法。突防过程中，航空兵可能遭到敌舰艇对空警戒雷达的威胁，因此研究干扰吊舱对敌雷达实施支援干扰时，如何配置以使得航空兵能顺利完成突防任务这一问题十分重要。本文以高度、距离以及角度3个空间要素为基本点，讨论了干扰吊舱配置在不同高度、距离以及角度上时，对敌雷达最大探测距离的影响，以确定干扰吊舱的最优配置。由于空中兵力机动性能好，在作战中其活动的范围广阔，相对而言水面舰艇航速慢、位置相对固定，此时，干扰吊舱的配置方法十分灵活。因此在现有装备条件下，对干扰吊舱在作战中的配置显得尤为重要。

1 干扰吊舱支援干扰的实施方法

支援干扰通常都是在被保护目标之外配置干扰机，同时对敌方远程预警或搜索雷达进行干扰，在被保护目标周围形成一定范围的雷达干扰区域，使敌雷达不能正确地探测和跟踪目标。

干扰吊舱进行支援干扰时，要根据不同舰艇所装备的不同对空警戒雷达的探测范围、支援掩护的编队飞临敌兵器拦截圈的时间，正确及时地选择干扰的时机。支援干扰态势如图1所示。

图1 支援干扰态势

2 干扰吊舱的配置研究及仿真

2.1 支援式干扰下的雷达探测距离模型

由探测距离损失度量可知无干扰时舰载雷达的最大探测距离[1]：

式中：Pt为雷达系统发射功率；Gt为雷达天线增益；λ为雷达信号波长；στ为被探测目标有效雷达散射截面积；K为波尔兹曼常数；T为用绝对温标度量的环境温度；Bn为雷达接收机等效噪声带宽；F为雷达接收机噪声系数；D为雷达识别系数。

当雷达系统遭到电子干扰时，雷达接收机线性部分输入端不只存在热噪声功率，而且存在干扰机发射的干扰信号功率，因此，由探测距离损失度量法可得：

式中：Prj为雷达接收机的有源电子干扰功率；Pj为干扰机发射功率；Gj为干扰机天线在雷达方向上的增益；G′t为雷达天线在干扰机方向上的增益；Δfj为干扰机带宽；Δf为雷达带宽。

2.2 干扰吊舱配置距离研究

在支援式干扰作战中，干扰机与被干扰目标的干扰距离将直接影响干扰作战的效果，所以有必要分析支援式干扰时，不同干扰距离对雷达压制区域的影响[2]。

给定具体态势如下：干扰吊舱对某型舰载对空警戒雷达进行支援式干扰，掩护距离雷达100km的我方作战飞机，其中干扰吊舱与雷达的距离分别为300km、200km、100km、50km。对干扰机和雷达之间的不同距离下雷达有效压制区域进行仿真，得到了如图2所示的仿真结果。

图2 干扰吊舱与雷达之间不同距离时的仿真结果

图2显示了支援式干扰中的干扰距离与雷达有效压制区域的关系。仿真的结果与雷达荧光显示器的输出形式相同，为极坐标形式，心形曲线表示为雷达受到干扰后在不同方位的最大探测距离，将最大探测距离连接起来后所包含的区域即为有效压制区域。从图中可以看出干扰吊舱在300km的距离上对某型舰载对空搜索雷达进行干扰时雷达的有效探测区域明显要大于在50km上对雷达的压制区域。

对仿真结果的分析可以发现：干扰吊舱与雷达的距离越小，雷达有效探测区域越小，对雷达的压制效果也越明显，干扰扇面也越大，但是也要注意到，干扰作战时并不是一味地缩短干扰机与雷达的干扰距离就行，因为要考虑到雷达的烧穿距离，搭载干扰机的平台进入雷达烧穿距离时自身安全将会受到威胁。

所以在实际的支援式干扰作战中，干扰吊舱应该在能够有效压制敌方雷达、掩护我方突防飞机或舰艇的前提下，尽量保持我方与敌方兵力处于安全的距离，以保证我方作战飞机的安全。

2.3 干扰吊舱配置高度研究

由于在微波频段上，电磁波的传播是近似于直线传播的，所以地球表面的弯曲所引起的遮蔽作用会使干扰机对目标的直视距离受到限制[3]。干扰直视距离d0（km）为：

式中：h1为雷达天线高度；h2为干扰机高度。

直视距离是由于地球表面弯曲所引起的，它由干扰机高度决定，和干扰机本身的性能无关。它和干扰机的最大干扰距离Rmax是2个不同的概念，如果计算结果是Rmax＞d0，则说明干扰机天线高度和目标高度限制了探测目标的距离；相反，如果Rmax＜d0，则说明虽然被干扰目标处于视线之内，是可以看到的，但由于干扰机性能达不到在d0这个距离上有效干扰目标，而只能干扰距离大于Rmax的同类目标。

通过以上对干扰机干扰视距的分析知道，干扰机的高度对干扰能力有直接的影响[4]。由此不难想象在干扰机具备干扰雷达的技术能力的同时，还要具备在干扰视距以内的战术可行性。因此有必要分析支援式干扰时，干扰吊舱配置在不同高度对雷达压制区域的影响。

给定具体态势如下：干扰吊舱在300km的水平距离上对某型舰载对空搜索雷达进行支援式干扰，掩护距离雷达100km的我方作战飞机，其中干扰吊舱的高度为10km、6km、3km、1km。利用公式（3）对干扰机和雷达之间的不同高度下雷达有效压制区域进行仿真，得到了如图3所示的仿真结果。

图3 干扰吊舱在不同高度时的仿真结果

根据仿真得到的支援式干扰时干扰吊舱高度和压制区域的关系可以发现：

（1）干扰吊舱在较远距离上对雷达进行压制式干扰时，干扰吊舱高度的变化与压制区域大小的关系为：干扰吊舱高度变高，压制区域变小；高度变低，压制区域变大。但是压制区域的变化程度很小。通过计算数据对比：干扰机在10km高空进行干扰时对雷达的压制距离为81.1km，干扰机在1km高空时的压制距离为80.8km。也就是说干扰机对雷达进行远距离支援式干扰时高度的变化对压制区域的影响不大。

（2）干扰吊舱对雷达进行远距离支援式干扰时，干扰吊舱高度的变化，对干扰视距的变化是有影响的。在10km高度时，干扰机的干扰视距为410km；而在100m高度时，其干扰视距为41km。所以想要在不同的距离上对雷达进行干扰，必须要调整干扰机的高度。比如对探测距离有460km的某型对空搜索雷达，要在其最远探测距离上就开始对其进行干扰，在不考虑大气折射的情况下干扰机必须至少达到12.7km的高度才具有足够的干扰视距。而对最大探测距离只有300km的雷达，干扰机从5.3km的高度进入即可。

2.4 干扰吊舱配置角度研究

因为干扰机对雷达的干扰为支援式干扰，所以干扰机干扰波束，从雷达的旁瓣进入，这样干扰波束与雷达的旁瓣波束就形成了夹角θ，随着θ的变化，雷达天线在干扰机方向上的增益G′t也随之变化，它是一个关于θ的函数，它的经验公式为[5]：

式中：θ0.5为雷达天线波瓣宽度；θ为雷达与目标连线和雷达与干扰机连线之间的夹角；K为常数。

由公式（3）可知Prj与G′t（θ）的函数关系，将公式（3）、（5）代入公式（2），有：

公式（6）就通过Prj把雷达最大探测距离与雷达与目标连线和雷达与干扰机连线之间的夹角θ建立了联系，通过这个公式，可以计算出在给定态势下雷达在不同夹角下的最大探测距离。

给定具体态势如下：干扰吊舱在300km的水平距离上对某型舰载对空搜索雷达进行支援式干扰，掩护距离雷达100km的我方作战飞机，其中干扰吊舱的高度为10km，利用公式（6）可计算出在支援干扰情况下θ的变化对雷达最大探测距离的影响。得到如图4所示仿真结果。

图4 给定态势下某对空雷达最大探测距离

由图4可知θ角越小干扰效果越好，在支援干扰情况下，当θ＝7.6°时，被干扰雷达的探测距离最小为7.9km；随着θ的增大，受干扰雷达的探测距离不断增大，在θ＝75°时，被干扰雷达的探测距离最大为81.1km；当θ≥75°时，雷达天线在干扰吊舱方向上的增益只与雷达天线波瓣宽度有关，这时θ≥75°之后天线平均增益电平基本不变，被干扰雷达的探测距离最大为81.1km。