水面舰艇对反舰导弹的复合干扰效果研究

柯 凯，修继信，杜建东

（解放军91404部队，秦皇岛 066001）

0 引 言

自从上世纪反舰导弹被发明并使用到水面战争以来，一直都被视为水面舰艇的主要威胁之一［1］，而且随着导弹技术日趋先进，导致舰艇防御反应时间锐减，导弹作战方式的智能化和多样化使导弹作战飞行更加隐蔽，一系列因素导致舰艇反导作战难度激增，也对舰艇反导作战能力提出了更高的要求［2］，使得在当前训练和演习中对舰艇防空反导能力的训练与评估变得更为重要。导弹在飞行寻的的过程中，将要面对舰艇电子侦察系统、舰炮武器系统、舰空导弹武器系统和电子对抗系统全系统对抗［3］。如何在参与因素众多的情况下对舰艇突防概率进行科学、严谨的计算以评估舰艇反导能力是加强训练效果和快速提升作战能力的重要因素［4］。本文对目前主要的舰艇反导方式进行简要概述，并以软武器复合反导手段为基础对其进行验证计算，以便为舰艇战术决策和训练评估提交较为可靠的参考。

1 主要反导方式概述

反舰导弹能否精确打击目标的关键部位是导引头，目前的制导方法主要包括红外制导、电视制导和雷达制导等，其中雷达制导方法由于具备可全天候使用、探测距离远等优势而得到广泛使用，目前大多数反舰导弹包括“飞鱼”、“捕鲸叉”等都使用主动雷达导引头制导。对雷达导引头按干扰信号能量来源可分为有源干扰和无源干扰，按干扰手段可分为压制干扰和欺骗干扰，按干扰空间位置可分为舰载干扰和舷外干扰，本文主要分析复合干扰对雷达导引头的抗击。

1.1 舰载干扰

舰载干扰一般使用有源干扰，属于自卫式干扰［2］，系统功能组成如图1所示，系统主要由雷达侦察告警分系统、引导控制分系统和干扰形成发射分系统组成。实施干扰前需要雷达侦察告警分系统侦察到雷达目标辐射信号，并与引导控制分系统配合设置干扰信号参数使其方位、载频、极化方式等与被干扰目标信号参数匹配，干扰形成发射分系统按系统设置产生指定样式、指定功率的干扰信号向末制导雷达辐射。舰载干扰的干扰样式主要包括连续波、阻塞噪声、瞄频噪声等压制干扰和速度拖引、距离拖引、假目标等欺骗干扰。

图1 舰载干扰机系统组成

由于现代大多数反舰导弹可跟踪干扰源，舰载干扰机工作会暴露舰艇位置，给舰艇带来安全威胁。但是舰载干扰机仍得以保留，只是作用机理和使用方法发生了变化，主要用于构设复杂电磁环境的干扰资源，一般在自卫反导作战中配合其他干扰手段实施复合干扰，或作为完成指定战术任务的特殊手段。

1.2 舷外干扰

舷外干扰可避免舰载干扰机暴露舰艇位置的缺陷，在保证自身安全的情况下对导引头实施干扰，因此是各国海军优先研究和应用的干扰样式，目前雷达导引头的舷外干扰主要有箔条干扰和舷外有源诱饵等干扰样式。

箔条干扰是通过播撒或者爆炸的方法把大量的表面有金属镀层的轻质材料散布于指定空中区域，从而生成具备较大雷达散射面积的悬浮体，以干扰末制导雷达搜索和跟踪舰船目标。由于箔条使用方便、成本低廉而且效果显著，可以干扰多种体制、多个来向的各频段雷达信号，因此自1943年投入使用以来得到大范围的普及和应用，在现代海战中发挥着重要作用。箔条弹发射装置在各国所有的大中型舰艇上基本都配备了，并成为反导战术中干扰反舰导弹的主要方式之一。箔条干扰的干扰样式有质心式、冲淡式和转移式3种，分别在末制导雷达搜索、跟踪、命中目标的不同过程对其实施干扰，其干扰效果在第4次中东战争、英阿马岛海战和美伊波斯湾战争［5］中得到了充分验证。

舷外干扰是通过海面漂浮器、降落伞、无人机和拖船等平台装拖的有源干扰设备应答或转发来袭导弹雷达发射的信号，使得导弹导引头脱离跟踪己方舰艇目标的干扰方式。由于舷外干扰将干扰设备布设于舰艇舷外，其角度欺骗性较好，储频转发的信号逼真，工作频带宽，参数调节范围广，压制系统大且使用可靠性高，能有效应对反舰导弹雷达导引头的威胁，因此国内外大力加强其相关技术和战术的研究。而且箔条天扰受空气影响较大，且无源干扰的目标模拟性较差，新体制雷达导引头已能区分干扰与真实目标，因此舷外诱饵更受重视。

1.3 复合干扰

由于反舰导弹寻的技术的日趋先进，制导技术更加立体化，抗干扰性能更强，可以有效识别和抗击单一样式的无源干扰和有源干扰，因此复合干扰手段不断深化发展，成为将来抗击反舰导弹的主要手段［6］。复合干扰方式主要有混合式复合干扰和转发式复合干扰2种。混合式复合干扰是将多种干扰样式同时实施，各种干扰方式既相互配合，又相互独立；转发式复合干扰是以箔条云作为有源干扰能量的中继转发站从而同时实施有源干扰和无源干扰［7］。而雷达有源诱饵在复合干扰方案中也可采取2种或更多的干扰样式［8］，研究表明当舷外诱饵使用覆盖脉冲和多假目标欺骗干扰＋噪声压制可实现较优的效果。

2 复合干扰机理

2.1 转发式复合干扰

箔条质心干扰由于在良好天候情况下的高成功率和高效费比成为对抗末制导雷达的优先选择，为了提高干扰成功率须增大箔条云的雷达有效反射截面积［9］，因此需要发射足够多的箔条弹，但等效来讲：若使用舷内有源干扰机朝箔条云辐射干扰信号，部分干扰信号经箔条云散射后指向干扰目标，可有效增大箔条云的雷达反射截面积从而增强箔条质心干扰的效果，其示意图如图2所示。

图2 转发式复合干扰示意图

2.2 混合式复合干扰方案

混合式复合干扰方案主要复合运用多种干扰样式干扰雷达的距离波门［10］，在此设计的混合式复合干扰方案使用舷外诱饵和舰载有源干扰相结合的复合干扰方案，不使用价格低廉的箔条干扰弹，主要是考虑到箔条弹对风力等自然条件要求较高，而舷外诱饵对自然条件的要求相对较低，因此将此作为恶劣气候情况下的首选方案。而且作战时若想实现较大反射截面积需要较多的箔条弹，一般情况下舰艇会携带指定基数的箔条弹，可能无法保障箔条弹多战术应用需求，而舷外诱饵弹相对体积较小，可以保证应用需求。使用的欺骗干扰＋压制干扰组合的掩护式干扰原理图如图3所示，由系统控制对接收到的导引头雷达脉冲，在短暂的延迟之后先由舷外诱饵转发窄脉冲，再经一段延迟之后由舰载有源干扰机转发宽脉冲。该战术应用的目的是由窄脉冲形成有源假目标、宽脉冲覆盖真实的目标回波，导弹对真实目标的检测被干扰，只能搜索和跟踪有源假目标，实现掩护舰艇目标的战术目的［11］。

图3 混合式复合干扰原理

3 干扰效果研究

以单舰对抗单枚反舰导弹为例进行复合干扰效果研究与验证。

3.1 转发式复合干扰效果研究

设末制导雷达天线功率为Pt，天线增益为Gt，Rys是箔条云到雷达的距离，σy是箔条云雷达截面积，PjGj是有源干扰等效辐射功率，Rjy是有源干扰机到箔条云的距离，质心干扰时箔条云的雷达回波功率为Py，目标舰的雷达回波为Pj，则可得转发式复合干扰的箔条云面积σy′为：

即转发式干扰的箔条云雷达截面积是同样条件下的箔条质心干扰的雷达截面积的，取PjGj＝120 k W，Pt＝40 k W，Gt＝500，有源干扰机到箔条云的距离Rjy设为200 m，在Rys的距离从500 m～1 000 m的范围内可得的变化趋势，如图4所示。

从图4可以看出，在舷内有源干扰机距箔条云距离为200 m的条件下，反舰导弹距箔条云的距离从8 000 m逐渐减小的情况下，转发式复合干扰方案的箔条云雷达反射截面积比单纯的箔条干扰的截面积从9.5倍逐渐减小，当反舰导弹距箔条云的距离约为2 582 m的时候，两者截面积已较为接近，干扰效果类似。可见舰船越早发现反舰导弹来袭且实施转发式复合干扰的情况下能达到的雷达反射截面积越大，质心干扰的效果越强。以反舰导弹距箔条云的距离约6 800 m为例，此时复合干扰的雷达反射截面积是箔条质心干扰的雷达反射截面积的7倍，等效后即实现相同干扰压制比的情况下，采用转发式复合干扰的用弹量仅为普通箔条质心干扰用弹量的1／7，考虑同一水面舰艇同样的备弹量条件，相当于增加了水面舰艇对抗反舰导弹攻击的批次，可以有效提高干扰成功率。

图4 不同距离下的雷达截面积比值

3.2 混合式复合干扰效果研究

混合式复合干扰效果验证使用仿真实验方法，在误差允许范围内为简化模型，设诱饵发射脉冲功率为Pd，诱饵天线增益为Gd，末制导雷达发射脉冲功率为Pt、天线增益为Gt，末制导雷达与诱饵、舰艇的距离分别为Rd、Rt，可得诱饵的等效雷达反射面积为：

设舰艇雷达反射截面积为σ2，等效末制导雷达照射波束为圆锥体，其顶角大小等于雷达波束宽度θ0.5，如图5所示，由此可得诱饵与质心点的角度θ1为：

图5 诱饵干扰模型

舰艇与质心的角度θ2为：

假设反舰导弹以恒定速度飞行，设反舰导弹速度是v d，导弹跟踪航向角是α，则在t时刻导弹质心坐标为：

以式（2）实现导弹航迹的迭代可得弹道轨迹，并更新θ1、θ2的值，根据诱饵、舰艇在导弹飞行靠近的过程中是否处于导弹跟踪波束范围之内，并依据质心干扰原理判定是否会命中目标。

分别设置发射诱饵弹的不同发射时间，即设置诱饵与末制导雷达不同的初始距离值，进行命中测试仿真，共进行1 000次捕捉过程，最后命中选捕次数为126次，选捕概率12.6%，导弹捕获舰艇的情况普遍处于诱饵发射时间较晚的条件下，诱饵的干扰成功率为87.4%。

计算获取诱饵的干扰成功率后，设有源干扰的选捕概率为P有，可得混合式复合干扰的干扰成功率P混为：

式（6）中取大于号是由于混合式复合干扰中舷外诱饵干扰和有源干扰并非相互独立，2种干扰方式共同作用将使导弹的选捕成功率进一步降低。

4 结束语

本文对水面舰艇对反舰导弹的复合干扰方案进行了研究和简要分析验证，结果表明复合干扰方案在一定战术应用条件下可有效增加反导成功率，但在部分条件下也存在不足，这就要求充分挖掘电子对抗系统的内在潜力，通过实践进一步完善电子对抗系统中各种干扰手段的复合应用和战术方案，在现有装备水平的基础上进一步提升防空反导能力，使复合干扰手段成为现在海战软武器反导作战过程中常规且高效的作战手段。

［1］王维，肖昌达，雷国强.舰艇反导作战能力评估［J］.舰船电子对抗，2008，31（3）：24－27.

［2］陈圣秋，陈玉东.一种反舰导弹突防概率计算方法［J］.舰船电子工程，2011，31（8）：36－39.

［3］李艳春，韩成哲.海军反潜导弹突防能力研究［J］.战术导弹技术，2010，71（3）：28－32.

［4］刘孟凯.中远程反舰导弹突防能力评估方法［J］.战术导弹技术，2010（3）：37－40.

［5］来庆福.反舰导弹雷达导引头抗舷外干扰技术研究［D］.长沙：国防科技大学，2011.

［6］汪浩，刘晓东，张林，王磊.反舰导弹对舰空导弹武器系统饱和攻击数计算模型研究［J］.战术导弹技术，2010（2）：39－42.

［7］曾家有，钟建林，汪浩.全系统对抗条件下反舰导弹突防能力计算模型［J］.系统仿真学报，2009，21（19）：6036－6038.

［8］杜建东，彭欣.复合干扰在单舰艇反导防御中的战术运用［J］.舰船电子对抗，2011，34（6）：8－10.

［9］Kim，Yoon－Hwan，Ryoo，et al.Guidance synthesis for evasive maneuver of anti－ship missiles against close－in weapon systems［J］.IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems，2010，46（3）：1376－1388.

［10］Zhao Rao B，Xiao Y L，Wang S P.Discrimination of exo－atmospheric active decoys using acceleration information［J］.Radar，Sonar ＆ Navigation，IET，2010，4（4）：626－638.

［11］Benavoli A，Chisci L，Farina A.Tracking of a ballistic missile with a－prior information［J］.IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems，2007，43（3）：1000－1006.