机载反辐射打击中的战机机动分析

2012-04-23王体明李彦志鲁建华占望宝

电子科技 2012年6期

王体明，李彦志，鲁建华，占望宝

(1.空军航空大学信息对抗系，吉林长春 130022;2.中国人民解放军 94829部队计量站，江西南昌 330201)

机载反辐射打击指战机携带反辐射导弹ARM(Anti－Radiation Missile)对敌电磁辐射源如防空雷达、干扰机、预警机等进行压制、摧毁的过程，通过反辐射打击，可以对敌辐射设备造成“硬杀伤”，降低敌武器系统作战效能，提高己方飞机的突防概率和作战生存能力。直接影响战争的胜负，因此，各国都重视对反辐射武器及其相应技术的研究。

1 机载反辐射打击过程

目前，机载反辐射打击的主要形式是主动攻击方式［1］，该方式是对已知目标的主动压制、摧毁，其作战过程如图1所示。首先，作战前先给导引头装订目标特征参数，然后战机飞往敌防空区域，机载侦察引导设备引导反辐射导弹截获目标，战机进行一定量的机动以达到反辐射导弹的发射条件，一旦发射条件满足，战机便可发射反辐射导弹，同时，快速机动出敌防空区域。这里的机载侦察引导系统主要用于为反辐射导弹提供目标特征参数、计算导弹发射条件，用以引导反辐射导弹打击，其一般有两种形式:一种是专用侦察定位吊舱;另一种是机载雷达告警系统。目前，反辐射打击系统大多采用第二种形式的引导方式，即与机载雷达告警系统交联，这种方式在经济上和技术上都比第一种更具有可行性。现役装备了反辐射导弹的大部分飞机如 F －14、F －15、F －16、F/A －18、“幻影”2000、“狂风”等均采用此种系统构成方式。

图1 反辐射打击过程

2 战机机动分析

在战机携带反辐射导弹作战过程中，不论其采用何种作战方式，都涉及一定量的机动问题，一方面是载机在攻击过程中要考虑自身的安全问题，为避免被防空引导雷达锁定或规避来袭导弹而采取的机动;另一方面是为满足一定的发射条件而采取的机动，这两个方面可总结为基于威胁的机动和基于攻击的机动。而对于反辐射打击而言，基于攻击的机动是完成打击任务的前提，因此文中主要分析战机基于攻击的机动问题。

2.1 基于攻击的机动分析

基于攻击的机动目的在于满足反辐射导弹的发射条件，可以分两个方面:一方面是机载侦察引导设备为完成目标的无源定位用以计算导弹发射区而进行的机动，其一般要求定位误差在10%R以内;另一方面是考虑导弹的发射方式及导弹使用环境而对战机进行的机动。发射方式一般分为对准式和非对准式两种，文中分析的反辐射系统构成方式采用对准式发射，如图2所示。总的来说，基于攻击的机动就是将战机机动到反辐射导弹发射区且允许发射的状态。

图2 对准式发射

2.2 反辐射导弹发射区分析

反辐射导弹发射区是能够满足其发射条件一个空域，如图3所示，这里认为只要战机在雷达的照射范围内，通过一定的机动都能完成反辐射打击。且机载侦察引导系统发现距离大于反辐射导弹射程，打击的是地面静止目标。其中，Dmax和Dmin表示反辐射导弹发射最大距离和最小距离，Hmax和Hmin表示导弹发射的最大高度和最小高度。

图3 反辐射发射区

除了上述条件，发射区还受敌防空系统反应时间、覆盖区域、战机机动量和机动性能的限制。同时，还要求战机发射导弹时保持一定的速度，保持目标在导引头视场内并截获目标。

2.3 机动时间分析

当战机在敌防空火力范围内时，要完成反辐射打击，一般要求其耗时要小于防空系统从发现目标到防空导弹发射至战机机动空域的时间，这里忽略飞行员的反应时间，如式(1)～式(3)所示。

其中，t侦表示机载侦察引导系统反应时间;t机表示机动耗时，包括定位机动耗时和导引头截获耗时;t防表示防空系统反应时间;Δt为留给战机的逃逸时间;S表示机动点到防空阵地的距离;V表示防空导弹的平均速度;t飞为防空导弹飞至战机机动点的时间。

2.4 定位机动分析

机载侦察引导系统为定位进行机动的准则可以归纳为3条:(1)满足定位可观测条件。(2)减少定位误差。(3)尽量以较小的机动量获取所需的定位精度。其机动量是与侦察引导设备所采取的定位技术相关的，目前主要有以下几种定位方式:传统的基于测向的，如交叉定位法，角度法。这些方法的特点是简单易于实现，因而已得到了实际应用。但其具有定位精度差，定为时间长的缺陷;而现在研究较多的是基于测多普勒频差、相位差和时差的，后者在一定条件下能够得到较高的定位精度，但其是以技术上的困难和设备上的复杂来换取的。

对地面固定目标的定位，测向交叉定位法要求载机进行与目标非径向的机动来满足一定的可观测条件，实际应用中多采用多点交叉定位，以文献［2］的条件来分析:载机沿x轴匀速直线运动，采用最小二乘法对目标位置进行估计，载机机动距离相对辐射源对称，如图4所示，只考虑载机测向误差，测向精度分别为5°、3°、和 1°时，其机动初始角、采样点数、垂直距离与定位几何稀释度之间的关系仿真如图5～图7所示。

图4 多点测向交叉定位

可得如下关系:

(1)当采样点数N、距离R、初始角Ф一定时，测向精度对定位误差的影响是比较大的。

(2)当R一定时，测向点数越多定位精度越高，但当N大于某一定值后，增加测量点数，精度的提高不是很明显。

(3)初始角在20°～60°之间定位精度是较高的Ф角度范围。

由仿真分析可知多点交叉定位要求载机较大的机动量，如即使测向精度为1°时，在图5仿真条件下要对150 km处的目标达到10%R的定位精度，要求战机做近20 km的机动，但当距离目标为30 km时，其机动距离约2 km便可达到5%R以内的定位精度，战机可在10 s内完成该机动，因此，当采用多点交叉定位时，要求应尽量接近目标进行定位，以减少机动量，但这样同时也增加了战机的危险性。

2.5 作战机动过程

对反辐射打击整个过程来说，在进行基于攻击的机动的同时，也要考虑突防飞机的安全问题。当反辐射导弹射程大于敌防空火力攻击范围时，为降低战机风险，可实施防区外打击，这时对战机来说，可以在敌火力边沿机动做佯攻，诱敌雷达开机，同时进行目标定位机动飞行，一旦发射条件满足，即可发射导弹，这里不考虑导弹发射高度的影响，其攻击过程如图8所示，这种打击方式下，突防飞机相对安全，但同时也给所打击目标大量的规避时间。

图8 敌防区外的反辐射打击载机轨迹

当反辐射导弹射程小于敌防空火力攻击范围时，可采用低空突防至反辐射导弹可攻击范围时，突然做快速拉起机动，根据机载侦察引导设备引导，战机机动，一旦发射条件满足，便发射导弹，然后机动出防空火力区，不考虑导弹发射高度的影响，其攻击过程如图9所示。

图9 敌防区内的反辐射打击载机轨迹

实例分析:反辐射导弹使用高度为500 m～10 km，雷达扫描俯仰角度为10°～45°之间，方位扫描角为0°～360°，反辐射导弹发射距离为10～150 km，敌防空系统火力范围为200 km，发射导弹时战机速度要求在0.7～1.8马赫内(1马赫=340.3 m/s)。由上条件可得其发射区，设机载侦察引导系统采用测向交叉定位，采样频率为2 Hz，系统反应时间2 s，则战机采用图8的突防方式，设导引头截获时间为1 s，敌防空系统反应时间为5 s，敌防空导弹平均速度为1000 m/s，若战机以200 m/s的速度机动，由式(1)～式(3)及分析可得战机能够完成反辐射打击的突防机动点与逃逸时间之间的关系，如图10所示。