弹道导弹突防干扰装置工程应用技术

陈方予，薛晓强，郭冬子，马 威，邵伟龙

(北京机电工程总体设计部，北京 100854)



弹道导弹突防干扰装置工程应用技术

陈方予，薛晓强，郭冬子，马 威，邵伟龙

(北京机电工程总体设计部，北京 100854)

介绍了沿惯性弹道飞行的弹道导弹突防常用的几种弹载干扰装置，简述了这几种干扰装置的用途和特点，分析了使用时可能需要重点考虑的问题。根据每种干扰装置的用途和特点，说明了弹载突防干扰装置工作时与弹头之间应该具有合理的空间分布关系，并指出了一些干扰装置应用的局限性。

弹道导弹；突防干扰装置；工程应用技术

0 引言

弹道导弹突防使用多种手段，有整形隐身、调姿隐身、机动变轨飞行等，另外还使用自卫式(简称弹载突防干扰装置)进行突防[1]。弹载突防干扰装置的作用是干扰反导雷达和拦截弹导引头对导弹的探测、识别和跟踪，使反导武器难以拦截进攻导弹。弹载突防干扰装置有多种，从使用方式上分为内置式和伴飞式，从干扰对象上分为雷达干扰装置和红外干扰装置。不同使用方式、针对不同干扰对象的弹载突防干扰装置各有特点，使用时为充分发挥各种干扰装置的效能，需要根据各自特点，合理地设计使用条件。本文试论这些弹载突防干扰装置的使用条件及相关技术。

1 弹道导弹突防干扰装置应用

弹道导弹突防常用的弹载干扰装置有：内置式雷达干扰机、伴飞式雷达干扰机、伴飞式红外诱饵、伴飞式红外雷达复合诱饵。

1.1 内置式雷达干扰机应用

弹道导弹突防使用的内置式雷达干扰机在功能上与机载干扰吊舱类似，但两者工作环境不同，导致使用中需要解决的工程问题也不同。机载干扰吊舱挂于飞机机翼下，飞机平飞时，机身对干扰信号几乎没有遮挡，另外飞机飞行速度Ma数一般不超过3，气动压和气动加热对吊舱前端整流罩的力热影响不严重，整流罩可以做的较薄，薄的整流罩有较好的宽频带特性和透波特性。内置式雷达干扰机安装于弹头内，弹头鼻锥向防热抗压材料结构较厚，用于抗气动热烧蚀，透波性能相对较差，干扰机天线不宜安装在弹头鼻锥向位置，通常安装在弹头斜锥面上，导弹在作隐身调姿和再入零攻角飞行时，弹头的斜锥面可能会遮挡前向辐射的干扰信号，可能需要多个天线才能覆盖需要干扰的角域；同时弹道导弹飞行速度高，再入时气动加热现象严重，干扰机天线需要使用防热透波罩，一般材料的防热透波罩难以做薄(做成薄壁天线罩)，厚壁天线罩设计是基于天线罩两个界面的反射波对消机理，透波性能与传输信号波长相关，具有窄带、周期性特性[2]，如果弹头内安装有雷达导引头，弹头天线罩设计时不但要考虑干扰机工作频率，还要兼顾雷达导引头的工作频率。内置式雷达干扰机天线罩设计时需要均衡多方面因素，综合考虑。提高干扰机有效辐射功率(ERP)可以部分缓解天线罩干扰信号透波率低的影响。

1.2 伴飞式雷达干扰机应用

伴飞式雷达干扰机使用时，由导弹在真空中释放，被释放的干扰机依靠惯性与导弹一同在空间伴飞[3]。导弹释放干扰机的时机、角度和速度决定了二者后续在空间飞行时的相对位置关系，而这一位置关系将影响干扰机对导弹的掩护效果，下面分析使用伴飞式雷达干扰机时，选择释放时机、角度和速度需要考虑的因素。

1.2.1 释放时机

伴飞式雷达干扰机释放时机选择在导弹进入真空飞行后，尽可能早释放，其原因一是释放结束后，导弹可立即采取调姿隐身措施，有利于导弹隐身措施的发挥；二是释放干扰机时导弹通常需要转动，转动的导弹在反导雷达观测方向上可能会出现较大的RCS值，易于被反导雷达截获，同时如果反导雷达监测到干扰机的释放过程，则有可能削弱干扰机的使用效果；三是每个被释放的干扰装置本身就具有RCS特征，能够起到类似雷达诱饵的作用，尽早释放，可尽早发挥作用。

1.2.2 释放角度和释放速度

当雷达干扰机释放时机确定后，干扰机释放角度、释放速度需要联合设计，以保证在导弹受反导雷达威胁时间段内，干扰机与导弹有合理的空域分布关系。一个弹道导弹突防单部反导雷达时，典型的攻防武器位置几何关系如图1所示。

图1 突破单部反导雷达时典型的攻防武器位置几何关系

1)在反导雷达威胁区间内[4]，即自反导雷达截获弹头开始(图1中AD段)，至拦截交会角超过拦截弹允许最大交会角α止(图1中DE段)，反导雷达观测弹头时，干扰机与弹头应同在一个雷达波束内，使得反导雷达观测弹头时，干扰机能够对反导雷达实施主瓣干扰。如果干扰机不能与弹头同在一个雷达波束内，反导雷达观测弹头时，进入雷达接收机的干扰信号在功率上将会损失一个雷达天线主瓣增益值，通常会达到20dB以上，导致干扰信号能量大量浪费，使得干扰效果降低。

2)在反导雷达威胁区间内，干扰机应具有合理的飞行姿态，使得干扰机天线主瓣宽度β能够覆盖地面反导雷达布设区域(图1中DF段)。如果干扰机天线主瓣不能覆盖地面反导雷达，同样，到达反导雷达的干扰信号功率将损失一个干扰机天线增益的数值，通常能达到10dB以上。干扰机空间飞行姿态由释放角决定，稳定性通过自旋和干扰机结构设计来实现。干扰机在大气层外飞行时，通过自旋将横向扰动转化为章动，保持干扰机天线指向的稳定；在大气层内飞行时，通过干扰机整机结构设计，利用气动力稳定干扰机天线的指向，干扰机的静稳定度通常需要达到2%以上[5-6]。显然自旋速度越大，静稳定度越高，干扰机姿态越稳定，干扰机天线的摆角越小。考虑到干扰机需要长距离飞行，且干扰机一旦被释放后在真空中没有二次自定姿能力，进入大气层后，不能配平攻角，基本上采取零攻角飞行，同时注意到反导火力点布设范围可能是一个较广的区域，在目前干扰机难以使用窄波束瞄准反导雷达的情况下，干扰机天线需要具有较宽的波束，通常不小于100°×100°。

3)在反导雷达威胁区间内，反导雷达观测导弹时，干扰机应位于导弹前方，前置距离R应能使电波在这一距离上往返传输时间Δt大于回答式干扰机的反应时间τ，如图2所示。其目的是使弹头回波信号在到达反导雷达时间(TOA)上混夹在干扰信号中间，这一做法在干扰机采用窄带瞄频噪声干扰信号模式时是十分必要的，如图3所示。即使干扰机工作在多假目标信号模式，这一做法也是十分有益的，因为混夹在假目标中间的导弹(如图4所示)要比前置在假目标前面的导弹(如图5所示)难以被反导雷达识别和跟踪。而当干扰机采用宽带噪声遮盖干扰信号模式时，则这一前置距离是不必要的。

弹道导弹突防单部反导雷达时，满足1)～3)条要求的释放时机、释放角度和释放速度数值可能是一个区间。当突防多部反导雷达，且多部反导雷达布设在不同位置时，满足突防各单部反导雷达的释放时机、释放角度和释放速度数值区间之间可能没有交集，需要按突防反导雷达的威胁等级逐步进行取舍或使用多个伴飞式雷达干扰机分别进行突防。

图2 干扰机前置导弹距离

图3 噪声信号淹没导弹回波信号

图4 导弹回波信号混夹在电子假目标波信号中

图5 导弹回波信号超前电子假目标波信号

1.3 伴飞式红外诱饵应用

弹道导弹使用伴飞式红外诱饵的思想与飞机使用机载红外诱饵弹(曳光弹)类似，目的是诱骗拦截弹红外导引头，保护导弹。伴飞式红外诱饵的释放方式与伴飞式雷达干扰机相同，由导弹在真空中释放，释放后诱饵与导弹伴飞。同样，红外诱饵工作时也需要与导弹之间保持一定的合理位置关系，这一合理的位置关系同样也与释放时机、释放角度和释放速度有关。伴飞式红外诱饵释放时，确定释放时机、释放角度和释放速度时需要考虑下面因素。

1.3.1 释放时机

与伴飞式雷达干扰机一样，为使导弹隐身措施充分发挥作用，释放时机应选择在导弹进入真空飞行段后，尽可能早释放。需要注意的是，红外诱饵属于高耗能设备，释放后如果立即展开成形工作(指实体红外诱饵)，到进入再入段时，可能会飞行很长一段时间，红外诱饵需要大量能量维持这段时间的工作，难度可能比较大，一种较为合理的作法是在红外诱饵中设置延时工作机构，待诱饵飞至反导雷达威胁导弹时，再展开成形工作。诱饵工作延时时间由导弹任务规划系统生成并加载至诱饵延时机构中。

红外诱饵弹道系数与弹头相差较大，不能伴随弹头飞进大气层，通常只用于弹道导弹中段突防。

1.3.2 释放角度和速度

红外诱饵与机载曳光弹类似，用于诱骗拦截弹红外导引头。红外诱饵距弹头不宜过远，在拦截弹中末制导交班时，诱饵与弹头应同在一个拦截弹红外导引头视场角内，且后续时间内尽可能长时间的保持与弹头同在一个拦截弹红外导引头视场角内，提高诱饵的使用效能。

拦截弹道导弹的拦截弹在真空中采用直接碰撞式拦截，杀伤半径小于大气层内的破片杀伤拦截器。红外诱饵距弹头的距离不必过远，理论上在拦截弹拦截区域内，保持与弹头的距离超过拦截弹的杀伤半径即可，实际中，为可靠起见，需要在几十米量级。

拦截弹拦截弹头时，与弹头的距离是一个由远而近的过程，拦截弹观察目标时，目标是一个由小变大的过程，侧前向的红外诱饵对拦截弹除具有侧向角度诱骗作用外，还具有前向“阻挡”作用，干扰效果要好于侧后向的红外诱饵。红外诱饵的释放易采用较低的释放速度，将诱饵设置在拦截弹来袭方向的侧前方，如图6所示。

图6 红外诱饵位于弹头侧前方

1.4 伴飞式红外雷达复合诱饵应用

伴飞式红外雷达复合诱饵同时兼有雷达特性和红外特性，可作为独立诱饵使用，即释放后诱饵工作时可与导弹不在同一雷达波束内，可在单独方向上吸引反导武器去拦截，其雷达特性和红外特性可一直支持反导武器对其进行跟踪，直到被拦截弹击毁为止。考虑到弹道导弹使用弹载突防装置的根本目的是掩护导弹突防，消耗反导武器的拦截弹数量不是最终目的，弹载突防装置的任务是在导弹受反导武器威胁时段内保护导弹，为导弹突防赢得时间，因此伴飞式红外雷达复合诱饵工作时与其他伴飞式干扰装置一样，与进攻导弹之间也需要保持合理的位置关系，释放时也要合理地选择释放时机、释放角度和释放速度，具体需要考虑的因素如下：

1)释放时机的考虑与伴飞式雷达干扰机和伴飞式红外诱饵相同，即导弹在进入真空段后尽早释放伴飞式红外雷达复合诱饵。

2)伴飞式红外雷达复合诱饵工作时应与导弹同在一个雷达波束内，干扰反导雷达对导弹识别。

3)在拦截弹中末制导交班时，伴飞式红外雷达复合诱饵与导弹应同在一个拦截弹红外导引头视场角内，干扰拦截弹红外导引头对导弹识别。

4)伴飞式红外雷达复合诱饵应位于导弹侧前方，“阻挡”拦截弹攻击导弹。

5)伴飞式红外雷达复合诱饵作为红外诱饵，距导弹距离不必过远，几十米距离即可。

6)伴飞式红外雷达复合诱饵弹道系数与弹头相差较大，同样不能伴随弹头飞进大气层，通常也只用于弹道导弹中段突防。

2 结束语

本文讨论了沿惯性弹道飞行的弹道导弹突防常用的几种弹载干扰装置工程的应用问题。当前弹道导弹拦截技术和突防技术发展迅速，后续弹道导弹可能采取滑翔变轨飞行方式[7]，滑翔变轨飞行的弹道导弹能否使用这些突防干扰装置和怎样使用这些突防干扰装置，都需进一步加以研究。■

[1] 田波,李洪兵,王春阳.弹道导弹突防中的对抗技术研究[J].飞航导弹, 2011(4)：51-54.

[2] 彭望泽，等. 防空导弹天线罩[M].北京：中国宇航出版社，1993.

[3] 刘石泉.弹道导弹突防技术导论[M].北京：中国宇航出版社,2002.

[4] 赵蕾，陈方予，等. 弹道导弹预警SM-3拦截弹可行性分析[J].现代防御技术,2016(1)：40-45.

[5] 唐胜景. 弹道静稳定度动态变化范围研究[J].北京理工大学学报,1999,19(6)：678-681.

[6] 和争春,汪清,何开锋,等. 飞行器静稳定裕度定义方法研究[J].空气动力学学报,2004,22(2)：245-248.

[7] 陈方予，等.高速滑翔导弹攻防对抗研究[J].固体导弹技术,2013(4)：10-17.

Engineering application technology of ballistic missile penetration interference device

Chen Fangyu, Xue Xiaoqiang, Guo Dongzi, Ma Wei, Shao Weilong

(Beijing System Design Institute of Mechanical-Electrical Engineering, Beijing 100854, China)

Several kinds of missile-borne penetration interference device usually used by ballistic missile flying along inertial trajectory are introduced. The use and the character of these devices are narrated simply. Some important problems to be solved are indicated. According to the use and the character of every kind of these devices, it is explained that there should be reasonable space location relation between warhead and missile-borne penetration interference devices, and the restrictions of application of interfering devices are indicated.

ballistic missile;penetration interfering device;engineering application technology

2016-07-18；2016-08-29修回。

陈方予(1963-)，男，研究员，主要研究方向为导弹突防技术。

TN97

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