无源质心干扰效果检测分析

韩 伟，窦心连

（解放军91404部队，秦皇岛066001）

0 引 言

无源质心干扰是电子对抗的通用手段，其结构简单，使用方便，造价便宜，受到世界各国的普遍关注。但对于无源干扰的使用效果和检测效果存在一定的差异，下面从无源干扰和导弹制导原理进行对比分析，找出存在差异的主要原因。

1 箔条质心干扰的基本原理

所谓“质心干扰”，就是根据雷达跟踪的原理，通过在平台附近布放一个比平台反射面积更大的无源器材，并使其与平台都处于雷达波束范围内，使雷达对跟踪的质心发生变化，且跟踪到新的能量中心（质心），雷达跟踪轴线偏离原来的质心，并随时间和所处位置状态的相对变化，雷达最终跟踪到无源干扰物上，保护了平台。实际上，无源干扰原理并不复杂，其干扰过程是：当敌方导弹已经发射、末制导系统已跟踪我舰后，我舰载雷达告警侦察系统测量出来袭导弹性能参数和方位，然后，连同舰上其他设备测得的当时的气象和舰艇航行参数，传送给无源干扰控制设备，干扰控制设备根据这些信息，控制无源干扰设备将无源假目标投放到来袭导弹制导系统的波束范围内，真、假2个目标信号无法分辨，随着箔条云的有效反射面积的形成，假目标二次辐射场强一般比被掩护目标舰反射回波更强，因此导弹将由跟踪舰船转变为跟踪舰船和箔条假目标共同形成的等效能量中心，即所谓“质心”。由于假目标物理场强比目标舰更强，所以导弹跟踪的“质心”点将偏向假目标一侧，进而形成干扰效果[1]。

如图1所示，设制导雷达的波束宽度为θ0.5，箔条与目标相对于雷达的夹角为θ，其中，质心和目标相对于雷达的夹角为θ1，质心和箔条云相对于雷达的夹角为θ2，舰艇雷达截面积为σ1，箔条云雷达截面积为σ2，则由质心原理有：

由上式和图1可以得出2点结论：（1）在箔条云发射的初始阶段，舰艇和箔条云必须在导弹末制导雷达波束范围内，两者反射的雷达回波能同时进入末制导雷达接收机；（2）导弹跟踪质心点往哪边偏，是由舰艇和箔条云的雷达截面积决定的，也就是说，舰艇的面积大，质心点偏向舰艇；箔条云的面积大，质心点偏向箔条云，导弹最后跟踪离质心点近的目标。末制导跟踪示意图如图2所示。

图1 质心干扰原理示意图

图2 质心干扰末制导雷达跟踪示意图

2 干扰效果检测分析

干扰效果检测，通常采用末制导雷达来模拟导弹，且末制导雷达固定不动，检测因干扰引起末制导雷达的航向偏差，最后计算干扰效果，如果航向偏差大到一定值，能保证舰艇的安全，即为有效，否则无效。但这种检测结果与实际使用存在一定偏差，这主要是由于2种状态不一样：一方面用导弹飞行的状态的评判标准，另一方面用静态测量评判的参数，正是这种交叉，导致了2种状态下有效概率的不一致，下面做一简要分析。

2.1 静态检测状态

质心干扰检测示意图如图3所示。如果箔条云与舰艇在方位上的状态保持不变，则质心点也就不变，所以，要使其形成干扰效果，必须使两者在方位上拉开距离，这样，跟踪质心点就随雷达截面积大的目标而动，末制导的电轴与机械轴发生偏差，出现航向偏角，根据这个航向偏角就可以算出干扰效果。由于舰艇箔条云和末制导雷达之间的距离基本保持不变，雷达波束所覆盖的方位范围基本不变，这样，两者在波束内的停留时间就比较长，加之箔条云的雷达截面积大小变化比较快，时大时小，质心点就有一个来回摆动的过程，只有借助舰艇的战术机动和风力的作用，干扰云与目标之间的距离才逐渐拉开，这样，形成效果所需的时间也较长，不能在导弹有效作用时间内达到有效航偏角。所以，根据评判原则，当形成有效干扰时间超过某值时，即使是形成了一定的航偏角，也会判为无效[2]。

2.2 导弹飞行动态检测状态

图3 质心干扰检测示意图

众所周知，导弹通常以亚音速（约300m／s）飞向目标，尽管其波束宽度是固定的（假设半波束宽度为0.043 6rad），但其波束宽度内所覆盖的弧长是随着导弹与目标的距离而变化的，假设最大制导距离为12km（实际可达到30km），则其覆盖弧长随距离的变化情况如表1所示。

由表1可知，导弹在向目标逼近的过程中，其波束宽度所覆盖的弧长以26.6m／s的速率变窄，由于目标是一个面目标，箔条云团也随着时间的推移而逐渐散开，都具有一定的空间体积，它们的外缘之间在垂直于跟踪雷达轴方向上有一定的宽度。因此，在导弹接近目标的过程中，由于末制导雷达的方向跟踪单元逐渐变小，当雷达波束半宽小于箔条云团（或舰艇）的外缘与质心点的距离时，箔条云团（或舰艇）就开始被切割，使部分箔条云团（或舰艇）的面积被偏出波束，对应的雷达截面积变小，质心点向未被切割的一侧偏转，更加快了箔条云团（或舰艇）被切割的速度，使被切割的舰艇或箔条云的面积迅速变小。

表1 弧长随距离变化关系表

在一般情况下，由于雷达波束半宽减小的速度比质心点偏转的速度快，所以经过一段时间后，舰艇（或箔条云团）也被切割。如图4所示，随着导弹向目标逼近，舰艇被切割一块，面积变小，质心点往箔条云团偏移，形成正反馈，舰艇被快速偏出波束，质心点偏向了箔条云团。

图4 质心干扰切割示意图

当然，在一定条件下，也可能箔条云团被逐渐切割，反射面积迅速变小，质心点偏向舰艇，最后，箔条云团不被波束所覆盖，最后跟踪舰艇。

由此可知，质心干扰发挥干扰效用的过程实际上包含2个子过程：第1个子过程被称为“质心过程”，由于箔条诱饵的出现，诱使导弹末制导系统由跟踪舰艇转变为跟踪舰艇和诱饵共同形成的能量中心。此期间导弹接收机不仅收到来自目标舰对照射信号的反射信号，而且收到来自箔条诱饵的二次辐射干扰信号，因而末制导系统制导过程发生变化，对舰艇反射回波和箔条云二次干扰辐射相迭加的公共信号响应，引进一个系统性制导偏差。第2个子过程被称为“转移过程”，由于导弹逐渐向目标逼近，而制导天线波束宽度不变，相对于舰艇和箔条云的视野逐渐缩小，当舰艇采取正确的机动时，也拉开了两者的距离，由于“切割效应”和舰艇战术机动及风力的影响，导弹最后跟踪被切割得较慢的那一个，在导弹的方向跟踪单元里只有箔条云团，从而发生转移，使导弹只跟踪箔条云团，以致舰艇有可能先于箔条云团偏出导弹跟踪角范围之外，诱使导弹进一步转而只跟踪箔条云团。至此，质心干扰成功。反之，若箔条云团先于目标舰逸出导弹跟踪角范围之外，导弹又转而只跟踪舰艇，质心干扰失败。

通过对静态检测和导弹飞行动态2种状态的分析，静态检测的波束覆盖宽度不变，质心偏移速度慢，使之形成效果的进程变慢。而飞行状态条件下，导弹末制导雷达波束范围逐渐变小，切割舰艇或箔条云团的速度比质心偏移要快得多，因此导弹在飞行状态时，干扰成功的概率和静态检测时的干扰成功概率是有差异的。

3 效果评判标准的修订探讨

由于现有箔条质心干扰效果的评判标准没有考虑导弹飞行过程中影响干扰效果的因素，致使静态检测的干扰效果与飞行状态的干扰效果存在一定的差异。现有的评判标准没有考虑飞行状态情况下，导弹和目标之间距离快速逼近，而末制导雷达的波束宽度是恒定的，随着两者距离的接近，波束角覆盖的方位范围越来越小，加上舰艇的快速机动，使箔条干扰云团和舰艇之间在方位上的距离越来越远，对进入波束的体积被快速切割，雷达截面积迅速减小，跟踪质心偏向未被切割的方向。由于切割的速度比跟踪质心的速度要快得多，所以，当无源箔条形成有效干扰云后，质心点偏向于哪一边，只要航向电压控制自动驾驶仪向质心点方向偏移，导弹就基本上朝箔条干扰云飞去，形成有效干扰，反之则反。评判标准应从以下4个方面修订完善。

3.1 静态检测应修改其评判标准

静态质心干扰效果试验获得的试验数据应进行动态转换，使静态检测的干扰效果与飞行状态的干扰效果的结果趋于一致。可以利用计算机数字仿真技术进行静态质心干扰效果的动态推算，将末制导雷达静态坐标点按导弹飞行时间不断转换成动态坐标点，并将静态测量数据转换成动态试验结果。随着导弹接近目标，RCS较小的目标逐渐偏出末制导雷达波束，偏出过程就是雷达波束对偏出目标的动态切割过程，当目标舰与箔条云的RCS能量比发生变化后，末制导雷达跟踪质心点同步发生变化，对末制导雷达的动态航偏角同步进行修正，可逼真地模拟导弹跟踪、末制导受干扰、舰云分离过程，更客观、科学地评价舰载箔条质心干扰效果。

3.2 动态检测的评判标准应细分为定性评判标准和定量评判标准

定性评定法是通过机载末制导雷达数据录取终端记录的航向电压、自动增益控制电压、距离电压曲线及战斗指令等试验参数，判定质心干扰是否有效。图5列出了典型干扰效果判定方法示意图。图5（a）中，末制导雷达航向电压为0，表明雷达机械轴与电轴共同指向目标舰，判定干扰无效；图5（b）、（c）中，末制导雷达航向电压为正或为负，表明雷达电轴偏离目标舰，判定干扰有效。

图5 干扰效果判定方法示意图

定量评定法是对末制导雷达挂飞行器获取的航偏角数据以及各种定位数据进行动态对抗推算处理，模拟某种导弹飞行速度下末制导雷达不同开机距离上的跟踪目标舰、质心、直至舰云分离过程。评判标准同静态末制导雷达干扰效果的评判标准。

3.3 不同引信导弹应有对应评判标准

（1）碰撞引信导弹

对于撞击引信碰撞导弹，由于引爆需要导弹和目标发生碰撞才能引炸，产生毁伤效果；所以，对于这种导弹干扰效果的评定标准应和其他引信评定标准有所区别，即只要干扰使导弹与目标不发生碰撞就应判为干扰有效。

（2）其他引信导弹

除了碰撞引信导弹外，还有多普勒引信和近炸引信等类型，这种引信的导弹，不需要碰撞，只要频率和距离满足一定要求就可以爆炸。所以，对这种导弹干扰有效的标准，就必须使导弹炸点偏离被保护目标一定距离，至少大于导弹的杀伤半径＋1／2舰艇长度。

3.4 不同检测情况应有相应评判标准

（1）专项效果试验检测

专项效果试验检测时，数据采集时间可以设置得长一些，使效果形成比较充分，这种条件下的评判标准可以与“其他引信导弹”标准相一致。

（2）战术研练效果检测

战术研练干扰效果检测，是按战术使用要求进行的，允许数据采集时间较短，又由于没有导弹快速逼近目标时切割目标效应，形成有效干扰时间比较长，可能还没有形成明显的效果项目就结束了，数据采集很不充分，干扰能力还没有完全体现。在这种条件下，如果仍然按照航向角必须偏移某一度数的标准来评判就不能客观反映实际的干扰能力，在评判时，只要航向角偏向箔条云，不论是碰撞型引信还是其他类型引信，都应该判为有效。

4 结束语

任何一项比较完备的标准，都必须满足多种情况的需求，现有无源箔条干扰效果评判标准，只考虑了一种情况，不适应于各种情况下的使用需求，必须进行修改完善。当然，本文也只是对无源箔条干扰效果评判标准的修订进行了探讨，提出了修订的方向，没有提出具体的修订方案，毕竟制订一项评判标准要经历一个艰难的过程，故修订一项标准并非一篇论文所能解决的问题。但任何一项标准，都有其寿命周期，随着对问题认识的不断深入，对事物内在规律的不断总结，对标准必须做相应的修订，这是不庸置疑的。

[1]马颖，高东华，赵布飞，等.海军电子战战术基础[M].北京：海潮出版社，2003.

[2]GJB 792A-2006，舰船箔条干扰设备设计定型试验规程[S].