多点源诱饵对抗反辐射导弹研究

杨 翼，邬树纯

（中国电子科技集团公司51所，上海201802）

0 引 言

使用有源诱饵是雷达对抗反辐射导弹（ARM）的重要且有效的手段之一。通过在雷达周围布置一定数量的有源诱饵，使得ARM分辨角范围内存在多个辐射源，从而干扰ARM的跟踪寻的，使其无法对雷达实施攻击。本文重点对ARM在多点源诱饵诱偏情况下的攻击过程进行了模拟，并通过仿真分析了多点源不同布局方案下的诱偏效果，得出了一些相关结论。

1 诱偏ARM原理

ARM的被动雷达导引头实际上是一个宽带被动角度单脉冲跟踪系统，其具有良好的抗单点源干扰的能力，若在其分辨角范围内有多个有源诱饵时，它将跟踪辐射源的能量中心而偏离原跟踪目标［1］。以被保护雷达所在位置为原点建立三维坐标系，则雷达坐标为（0，0，0），第i个诱饵坐标为（xi，yi，zi）（i＝1，2，…n），ARM 的坐标为（xA，yA，zA），如图1所示。

图1 多点源诱饵与ARM的空间位置关系

假设多点源诱饵与雷达处在反辐射导弹分辨角范围内，且为同频率工作，通过推导可以得到反辐射导弹导引头瞄准轴与地面（XOY平面）的交点坐标为［2］：

式中：Emi为第i个辐射源（i＝0时表示雷达）辐射电磁波的电场峰值；ωi为第i个辐射源的角频率。

采用单脉冲测向体制的ARM，其跟踪方向是电磁波等相位面的法线方向，由式（1）及式（2）就可以确定ARM飞行过程中每一时刻的跟踪方向。

2 ARM飞行过程的模拟

由诱偏ARM的原理可知，ARM在攻击目标制导过程中跟踪的方向指向多点源的功率重心。随着时间的推进，ARM的位置及瞄准方向在不断变化，并且瞄准方向与ARM的即时速度方向之间存在偏差，需要不断进行修正。另一方面，当ARM飞行到一定的位置时，开始分辨出目标时，将有辐射源陆续脱离ARM的视角，也就是说，发挥诱偏作用的辐射源将经历从多点源到两点源，最终到单点源的过程［3］。

为了有效分析诱偏效果，需要对ARM的飞行过程进行模拟，通过将ARM的飞行时间离散化，以某一个飞行时刻t位置为起点，研究在下一个时刻t＋Δt时ARM的飞行状态。

ARM的飞行过程主要受到以下因素的影响：导弹的飞行速率、弹体的位置、导弹的飞行方向和导弹最大过载。其中，导弹飞行速率在不考虑重力影响的情况下可视作恒定不变，导弹的初始飞行方向为瞄准雷达方向，最大过载为导弹的固有属性。因此，可以利用位置和航向2个时变量对ARM的飞行过程进行描述。

如图2所示，设t时刻ARM所在位置A（x，y，z），ARM 飞行方向记为向量此时ARM实测多点源功率重心方向为向量与D的夹角为αx。D可由式（1）、式（2）确定，V在模拟过程中为已知量，可知：

由几何关系可知，在Δt时段内ARM以最大过载所能调整的最大角度αv为：

图2 ARM飞行方向与多点源功率重心方向示意图

式中：v为导弹飞行速率；nx为导弹最大过载。

根据ARM的最大过载和飞行速率，其飞行过程可分为过载不足和过载充足2种情况进行讨论：

（1）过载不足

当αv＜αx时，过载不足，ARM在Δt时间段内来不及修正误差，其飞行轨迹可以看作一段以过载中心为圆心的圆弧。

（2）过载充足

当αv≥αx时，过载充足，ARM在Δt时间段来得及修正误差，其弹道在实测方向D附近作负反馈运动［4］，是一个不断逼近D方向的过程。在Δt足够小的情况下，可以认为ARM沿D方向以速率v作直线运动［5］。

根据以上分析，ARM整个飞行过程的仿真流程可以用图3来表示。

3 多点源诱偏效果仿真分析

采用多点源诱骗ARM时，为了实现对雷达大空域的保护，处于ARM分辨角范围内的辐射源数目越多越好，但是，采用的辐射源数目越多，成本就越高。一般情况下，选择2～3部有源诱饵，连同雷达构成三或四点源诱骗系统为宜。

设ARM的分辨角为ΔθR＝12°，速度为3Ma（1 020m／s），最大过载nx为10g（g为重力加速度），杀伤半径为30m。ARM在初始时刻瞄准雷达方向，各有源诱饵与雷达的工作频率均相同，天线波束同时指向ARM导引头。

图3 ARM飞行过程仿真流程

设各诱饵功率相等，均为Ei（i＝1，2，…），其与雷达功率E0的比值记为K；各辐射源相位均为（0，2π）范围内的随机变量。以下，针对不同的K值，分别对两点源、三点源及四点源的诱偏效果进行仿真。

3.1 雷达与单个诱饵组成的两点源诱偏效果

设雷达坐标为（0，0），有源诱饵坐标为（300，0），针对不同的K，ARM的落弹点如图4所示，图中“Δ”表示雷达位置，“＊”表示诱饵位置。

由诱偏效果可以看出，两点源诱偏ARM时，辐射源的辐射功率是影响诱偏效果的最重要因素。辐射源的辐射功率越大，遭受ARM毁伤的可能性越大，而功率小的辐射源则相对安全。如果仅为了保护雷达，就要求诱饵的辐射功率要大于雷达，但代价是牺牲掉诱饵；为了达到雷达和诱饵都能够生存的目的，就必须保证K尽可能为1，即两点源到达ARM处的功率相等。但在实际环境中，ARM作高速运动，位置随时变化，K值无法稳定在1附近；另一方面，在战场环境下，一旦诱饵发生故障，雷达将完全暴露在ARM的攻击之下。

图4 K＝0.8时ARM落弹点效果图

因此，两点源诱偏系统仅可以作为诱偏系统理论分析的基础，而无实际应用价值。现实应用中往往采用多个有源诱饵一起工作，来减小辐射源间功率不平衡及突发情况带来的不利影响。

3.2 雷达与2个诱饵组成的三点源诱偏效果

雷达坐标为（0，0），2个诱饵与雷达呈正三角形布置。针对不同的K值，ARM的落弹点如图5所示，图中“Δ”表示雷达位置，“＊”表示诱饵位置。

由诱偏效果可见，三点源诱偏系统能明显提高雷达的生存概率。

3.3 雷达与3个诱饵组成的四点源诱偏效果

雷达坐标（0，0），3个诱饵与雷达呈菱形布局。针对不同的K，ARM的落弹点如图6所示，图中“Δ”表示雷达位置，“＊”表示诱饵位置。

四点源（三诱饵）诱偏系统较之三点源（双诱饵）系统，能使雷达更加安全：三点源（双诱饵）系统中，一旦2个诱饵中有一个发生故障，则雷达和剩余的诱饵都存在很大的被击中的可能；四点源（三诱饵）诱偏系统中，即使3个诱饵中有一个发生故障，仍然可保证剩余的2个诱饵还能在辐射源区域中间形成一个功率重心，而不会使ARM击中雷达或任何一个诱饵。

图5 三点源诱偏ARM落弹点效果图

图6 四点源诱偏ARM落弹点效果图

3.4 诱偏效果分析

根据以上分析可以看出，采用多点源诱饵诱偏ARM时，诱偏效果与辐射源采取的布局方案有着至关重要的联系，选择合理的布局方案和对抗方式是达到最佳诱偏效果的关键；四点源（三诱饵）布局方案在可靠性与设备规模方面更加合适；在保证雷达生存的同时，有源诱饵也获得较高的生存概率；在布防方向更具有针对性，能够确定ARM主攻方向时，可以通过调整阵型使雷达与ARM距离最远，对雷达的防护更加有利。

4 结束语

本文根据有源诱偏ARM的原理，对ARM在有源干扰情况下的飞行过程进行了模拟，对多点源诱偏效果进行了仿真分析，并从仿真结果中优选出了多点源诱饵对抗ARM的布局方案，能够为多点源诱饵系统的研制和实现以及诱饵的作战使用提供理论依据。在此基础上，可进一步研究引入外界因素扰动量情况下的诱偏效果；在条件允许的情况下，可以结合外场试验中ARM实弹打击试验或PRS挂飞跟踪试验来不断修正仿真模型及算法。

［1］司锡才，赵建民.宽频带反辐射导弹导引头技术基础［M］.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，1996.

［2］顾尔顺.对反辐射导弹导引头进行有源诱偏的原理［J］.现代防御技术，1992（3）：40－56.

［3］司锡才，查玉峰.两点源抗反辐射导弹诱偏技术［J］.航空学报，1989（6）：288－296.

［4］郑木生.有源诱偏抗反辐射导弹技战术及布站方式研究［D］.长沙：国防科技大学，2005.

［5］张钧，邵慰，陆微微，等.有源诱偏系统抗反辐射导弹动态飞行过程分析［J］.火力与指挥控制，2010（8）：165－168.