典型干扰样式下反舰导弹捕捉概率评估方法研究

孙 伟,林 木

(中国人民解放军92941部队,辽宁 葫芦岛 125001)



典型干扰样式下反舰导弹捕捉概率评估方法研究

孙 伟,林 木

(中国人民解放军92941部队,辽宁 葫芦岛 125001)

对典型干扰样式下反舰导弹捕捉概率评估方法进行了研究。介绍了有源干扰、无源干扰和组合干扰三种典型的电子干扰样式。分析了影响反舰导弹捕捉性能的机理，据此选定有源压制干扰、无源冲淡干扰和组合干扰三种典型干扰样式，给出了三种干扰条件下导弹捕捉概率的计算方法和评估模型。设计了无干扰、冲淡干扰和组合干扰3个试验案例，计算分析了干扰场景的模拟构建和干扰效果。研究可为干扰背景下的反舰导弹武器装备的试验与鉴定提供必要的技术支持。

反舰导弹； 靶场试验鉴定； 有源压制干扰； 无源冲淡干扰； 组合干扰； 捕捉概率； 最小干扰距离； 评估

0 引言

舰载反导电子战的首次实战运用是1967年的阿以第三次中东战争，之后电子战技术和装备发展迅猛，已成为现代海战过程中舰艇反导普遍采用的防御手段。对进攻方来说，反舰导弹在电子干扰的复杂电磁环境中对目标的捕捉、命中性能成为衡量其作战能力的关键，已成为武器装备靶场试验鉴定的重要试验项目。同时，在武器装备研制总要求中对复杂电磁环境的构设也越来越详细，相应条件下装备的抗干扰指标亦越来越科学量化。文献[1]对反舰导弹导引头作战试验鉴定方法进行了研究，提出了作战试验条件下的导引头评价体系。作为武器装备试验与鉴定的靶场，需要对反舰导弹抗干扰能力进行评估。尤其是在复杂环境试验设计和抗干扰试验组织实施中，需了解在特定组合干扰样式下反舰导弹的抗干扰成功率，以便优化干扰设备配置，更有针对性地构建抗干扰复杂环境，提高试验质量效益。近年来，对在箔条干扰和有源干扰条件下导弹突防概率、命中概率等的研究，已获得了大量可用于导弹抗干扰效果量化评估的成果[2-6]。但针对靶场常用的组合干扰样式，关于预估导弹抗干扰成功率的研究甚少。为更有效地对新型武器装备靶场试验进行鉴定，本文对反舰导弹单发捕捉目标概率在典型干扰背景中的分析评估进行了研究，分析了有源压制干扰、无源冲淡干扰，以及典型组合干扰样式对该指标的影响，讨论了相关评估模型，并进行了算例计算。

1 对反舰导弹的干扰及其组合样式

对反舰导弹的干扰包括有源干扰和无源干扰两类。

1.1 有源干扰

有源干扰技术是利用干扰机发射某种波形的干扰信号以扰乱和欺骗敌方雷达。有源干扰一般可粗分为噪声干扰和欺骗干扰两大类。噪声干扰又称压制性干扰，分为瞄准式噪声干扰、阻塞式噪声干扰。欺骗干扰又称应答式干扰，是用干扰信号欺骗敌方。欺骗干扰允许敌方雷达看见目标，但使它不能获得目标的准确信息，只能得到失真的距离、方位和速度等参数。欺骗干扰包括距离门拖引干扰、速度门拖引干扰、角度干扰、组合式欺骗干扰(拖距+角度干扰、拖速+拖距+角度干扰)、有源雷达诱饵干扰、电子假目标干扰等。

1.2 无源干扰

雷达无源干扰主要有箔条、反射器、假目标、电波吸收材料等，常见的对雷达的无源干扰主要用于平台自卫、目标掩护和欺骗干扰。常用的干扰器材主要是吸波材料和箔条、假目标等。其中：舰载雷达无源干扰系统主要采用箔条干扰技术，包括迷惑、冲淡、转移和质心四种模式。漂浮假目标由发射器和充气诱饵组成，诱饵发射后自动充气，形成雷达反射器漂浮在海面，用于欺骗敌方雷达、引诱敌方导弹。

1.3 典型组合干扰样式

上述多种干扰进行不同组合形成组合干扰，不但数种有源干扰可适当组合，而且有源干扰和无源干扰也能组合使用，以获得最佳的干扰效果。组合干扰多用于中程反导或末制导开机后的时段，构成转移干扰样式。

目前，靶场常用的无源冲淡干扰和有源压制干扰组合为：无源冲淡干扰一般布置在导弹末制导雷达搜索范围内，并与目标间隔一定距离，保证在导弹雷达导引头搜索期间能形成假目标4～5个[7]。有源压制干扰布置在舷外，方向上对准导弹来袭方向，与目标间隔距离d需满足条件

d≤Rttan θ0.5.

(1)

式中：Rt为干扰机对雷达的最小有效干扰距离(也称“烧穿”距离)；θ0.5为雷达水平波瓣宽度。满足式(1)条件时，可保证在导弹到达Rt之前，干扰机始终处于导弹雷达导引头波束范围内。

2 典型干扰样式下导弹捕捉概率

2.1 评估方法

反舰导弹对单艘敌方舰艇实施攻击时，无干扰对抗下，导弹末制导雷达正常开机，1个搜索周期捕捉到目标的概率一般可达98%以上。目标实施干扰，特别是当反舰导弹雷达开机时刻，典型的无源冲淡和有源压制干扰以及可能的组合干扰等，将降低雷达捕捉目标的概率。

有源压制干扰主要降低导弹雷达探测目标的作用距离。由于导弹飞行控制存在误差，在导弹雷达导引头开机时，可能会因自控终点散布过大导致无法捕捉目标，而有源压制干扰会进一步压缩雷达开机时导弹距目标的距离，因此在有源压制干扰条件下，雷达捕捉目标的概率会进一步下降。

无源冲淡干扰主要在雷达搜索转截获中发挥干扰作用，通过布置多个假目标，以降低雷达截获正确目标的概率。

考虑上述两方面因素，本文分别对有源压制干扰、无源冲淡干扰和典型组合干扰样式下的导弹捕捉概率进行评估。

2.2 有源压制干扰

有源压制干扰主要减小导弹雷达导引头搜索探测目标的作用距离，降低对目标的捕捉概率，如图1所示[8-9]。

图1 雷达、目标和干扰机的空间关系Fig.1 Layout of radar, target and jamming source

2.2.1 最小有效干扰距离

按作战使用方式，有源压制分为自卫干扰、随队干扰、远距离支援干扰3种，雷达的干扰方程可表示为

(2)

雷达的最小有效干扰距离Rtmin满足

(3)

式中：Ht为目标高度；Ha为雷达天线架设高度；θ0.5为雷达水平波瓣宽度；K1为与天线特性有关的常数；θ为目标与雷达天线的水平投影相对干扰机与雷达天线的水平投影的夹角；

此处：(SN)min=1/Kj。

(4)

当目标离雷达的距离Rj=Rtmin时，就可判定被雷达探测到。

2.2.2 压制干扰目标捕捉概率

a)前置点射击

目标捕捉概率

(5)

b=dstart·sin a.

(6)

此处：dstart为导弹制导雷达“烧穿”距离，且dstart=Rtmin；a为搜索扇面角。

b)无前置点射击

目标捕捉概率

(7)

式中：Ew为采用无前置点方式发射时导弹在自控终点横向上的概率偏差；zhy为导弹在自控飞行时间t内目标的横移量，且

zhy=vt×t×sin βt.

(8)

此处：vt为目标速度；βt为发射导弹时目标的舷角。

2.3 无源冲淡干扰

反舰导弹发射后，在反舰导弹末制导雷达开机搜索前，敌方舰艇向周围发射箔条干扰弹，形成多个雷达假目标，降低导弹末制导雷达捕获目标的概率。冲淡干扰如图2所示[10]。

图2 冲淡干扰空间关系Fig.2 Layout of chaff jamming

在冲淡干扰条件下，导弹对目标的捕捉概率

pcb=1-(1-pnon)1/n.

(9)

式中：n为目标舰艇与箔条假目标数量；pnon为无干扰条件下导弹捕捉目标概率。

2.4 组合干扰

混合施放电子干扰和冲淡箔条干扰，无源干扰利用箔条云散射回波，有源干扰将干扰机直接对准被干扰雷达[10-12]。组合干扰空间关系如图3所示。

图3 组合干扰空间关系Fig.3 Layout of passive complex jamming

2.4.1 组合干扰最小有效干扰距离

组合干扰下雷达接收的有源分量

(10)

式中：λ为雷达工作波长。

组合干扰下雷达接收的单个无源分量

(11)

(12)

则雷达接收的组合干扰的总能量

(13)

雷达接收的目标散射能量

(14)

雷达干扰方程为

(15)

2.4.2 组合干扰下目标捕捉概率

由式(5)～(11)可知：在导引头开机时刻，实施有源压制和无源冲淡的组合干扰将进一步降低弹上雷达的压制距离，缩短纵向和横向的搜索距离半宽。导弹捕捉目标概率用导弹对舰艇编队中选择预定目标舰艇的捕捉概率Pbx表示，有

Pbx=Pzb×Phb.

(16)

式中：Pzb，Phb分别为对选定目标的纵向和横向捕选概率，且

(17)

(18)

此处：a取决于导弹末制导雷达搜索区的距离半宽，且

(19)

Ez为自控终点的纵向概率偏差；x0为舰艇编队中目标间的纵向间距；b取决于导弹末制导雷达搜索扇面半宽，且

b=Rcmin×sin a;

(20)

b0为天线波束半宽所对应的宽度，且

(21)

Eh为自控终点的横向概率偏差；z0为舰艇编队中目标间的横向间距。

3 算例

设干扰机Pj=50 W，Gj=10(10 dB)，波束宽度3°～5°；Gj=1 000(30 dB)，波束宽度为水平2.3°、垂直5°，Pt=20 kW，脉冲宽度0.25 μs，λ=8 mm，临界灵敏度pS min=-97 dB，搜索扇面30°；Δfj/Δfr=3，Kj=2；冲淡箔条数为4枚，箔条距舰艇斜距1 km，舷角分别为45°，135°，225°，315°；γj=1；导弹飞行马赫数0.8，采用前置点攻击，自控终点Ez，Eh均为2 km；目标舰艇速度vm=30 km，长120 m、宽12 m、高8 m，σ=3 000 m2导弹装订的末制导开机距离d=14 km，导弹正横攻击目标舰。

算例1：导弹在无干扰时，由式(4)、(5)，可得末制导捕捉目标舰船的概率

由式(3)，可得压制干扰下对舰艇目标的最小有效压制距离

导引头开机至到达烧穿时刻，目标横移量约33 km。由式(4)、(5)、(7)可得捕捉概率

算例2：仅计算冲淡干扰时导弹对目标的捕捉概率。

由式(9)

pcb=1-(1-pnon)1/n=1-(1-0.98)1/5=0.457.

算例3：在上述条件下，组合干扰时导弹对目标的捕捉概率

由式(10)～(15)，可算得Rcmin=4.34 km。由式(16)、(17)计算导弹对舰艇目标的捕捉概率

Pbx=Pzb×Phb=0.075×0.139=0.01.

4 结束语

本文对典型干扰样式下反舰导弹捕捉概率评估方法进行了研究，讨论了有源压制干扰、无源冲淡干扰及其典型组合干扰样式对导弹雷达导引头的影响，给出了该条件下捕捉目标的概率指标评价方法，使对装备试验考核更具充分性。同时，通过在试验前对干扰效果的预先分析，对干扰环境的构设、干扰设备的配置与使用进行合理规划和优化，能提高靶场抗干扰试验的效益。干扰对抗及在干扰条件下导弹对目标的捕捉过程极其复杂。文中影响机理分析还是尚属基础性的，给出的捕捉概率评估模型是有一定的假设条件并作了相应简化。后续还需要深入研究干扰机理，修改完善干扰评估模型，对捕捉性能给出准确评价，进而完成复杂干扰样式下导弹单发命中概率指标的试验评估，在靶场试验鉴定过程中，实现对海军新型导弹武器装备战技性能的全面考核。

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Study on Evaluation Method of Anti-Ship Missile Capture Probability under Typical Jamming Pattern

SUN Wei, LIN Mu

(The Unit 92941 of CPLA, Huludao 125001, Liaoning, China)

The evaluation method of anti-ship missile capture probability under typical jamming pattern was studied in this paper. The three typical electron jamming patterns which were active jamming, passive jamming and complex jamming were introduced. The mechanism affecting to the anti-ship missile capture performance was analyzed. The active blanket jamming, passive chaff jamming and complex jamming were selected according to the mechanism. The computation and evaluation model of missile capture probability under the three kinds of jamming selected were given. Three experiment cases under no jamming, passive chaff jamming and complex jamming were designed. The jamming scene was simulated and the jamming effect was analyzed. This study can provide the necessary technical support for the further development of anti-ship missile weapon experiment and evaluation in the jamming background.

Anti-ship missile; Shooting experiment; Active blanket jamming; Passive chaff jamming; Complex jamming; Capture probability; Minimum jamming distance; Evaluation

1006-1630(2016)05-0113-05

2016-06-18；

2016-07-31

孙 伟(1967—)，男，高级工程师，主要从事导弹武器装备试验与鉴定工作。

TJ761.14

A

10.19328/j.cnki.1006-1630.2016.05.018