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反舰导弹苜蓿叶搜索方式研究∗

2018-03-23王宗杰侯学隆罗木生

舰船电子工程 2018年2期
关键词:捕鲸导引头反舰导弹

王宗杰 侯学隆 罗木生

(海军航空大学 烟台 264001)

1 引言

反舰导弹搜捕目标典型过程是,反舰导弹根据发射时装订的末制导导引头搜捕参数与实时位置,计算末制导导引头开机时间,理论上当瞄准目标位置进入末制导导引头搜捕区时,末制导导引头开机,通常可在较短时间内搜捕到目标,如果没有搜捕到目标,则扩大搜索范围。扩大反舰导弹末制导导引头搜索范围有两种方法,一种是扩大末制导导引头搜捕区,另一种方法是采用机动搜索方式。

传统反舰导弹机动搜索方式主要为直线搜索,如图1所示,当反舰导弹末制导导引头开机没有搜捕到目标时,反舰导弹在搜索目标的同时直线飞行,利用导弹直线机动扩大搜索范围。反舰导弹直线搜索优点是简单、可靠、易实现。但亦存在两方面不足,一是为提高搜捕概率,直线搜索需要较高精度的目标指示信息;二是当反舰导弹末制导导引头被有源或无源干扰,偏离目标或穿越假目标时,不可能返回重新进行搜索攻击。

美国捕鲸叉反舰导弹Block 1D型(A/RGM-84F)末制导导引头Dash 4内置苜蓿叶搜索方式[1](又称四叶式搜索[2]),可在丢失目标或发现跟踪假目标时重新进行二次搜索攻击,极大提高了反舰导弹目标搜捕概率。

2 捕鲸叉反舰导弹搜索方式

捕鲸叉导弹是美国20世纪70年代研制,1977年装备部队的反舰导弹,发展到今天已进行十余次改进,主要分为Block 1,Block 2,和Block 2+三个发展阶段[1]。

假设搜捕目标M,通常情况下,捕鲸叉导弹发射时是根据实时目标位置解算射击诸元并装订,此时目标位置比较准确,误差较小。捕鲸叉导弹自控段从Block 2开始采用惯导+GPS组合导航,实际飞行航路与规划航路基本保持一致,自控终点散布很小。但捕鲸叉导弹发射后空中飞临目标需要一定的时间,目标在此时间段内因机动产生散布误差,散布中心为目标M初始位置,整体散布可用散布圆表示,设其散布圆半径为R,R与捕鲸叉导弹自控飞行时间及目标航速成正比,则捕鲸叉导弹基本搜捕过程[3]如图2所示,末制导导引头在A点开机时对散布区目标最可能出现的区域进行搜索,约为散布圆1/3的面积。一直直线搜索到B点仍未搜捕到目标时,导引头搜索区在距离和方位上逐渐扩大,到C点时扩展到最大,并保持直线搜索到D点后,逐渐缩小搜索范围,使导引头搜索区始终在散布圆内。当导引头搜索区完全出散布圆后,末制导导引头转入苜蓿叶搜索。文献[1]认为苜蓿叶搜索如图3所示。

文献[1]在研究苜蓿叶搜索过程的基础上,总结了苜蓿叶搜索可重新捕获目标,提高抗干扰能力的优点,给出了一种可能的苜蓿叶搜索方案(如图3所示),但没有深入研究苜蓿叶搜索的可能存在的其他搜索方案,对目标丢失点与苜蓿叶搜索的相对位置也需进一步探讨。

3 苜蓿叶搜索可能方案

苜蓿叶机动搜索理论上可以达到丢失目标后的多次攻击或扩大搜索范围两种作战目的。下面根据不同的作战目的,设计出两种不同的苜蓿叶搜索方案。

3.1 丢失目标后的多次攻击时搜索方案

如果捕鲸叉导弹以丢失目标后的多次攻击为主要作战目的,则最可能的搜索方案如图4所示,命名为苜蓿叶搜索方案a,其主要特点是每次导弹转弯后仍然瞄准最后一次搜捕到目标的位置,进行搜索攻击。

在苜蓿叶搜索方案a中需要明确以下参数:M为瞄准目标位置,r为苜蓿叶搜索中转弯半径,s为反舰导弹末制导导引头失去目标后转弯前的直线搜索距离,即在过理论瞄准目标位置M点后继续直线搜索距离s后进入苜蓿叶搜索。其中s受目标散布圆半径影响,r则受导弹最小转弯半径影响,其不可能小于最小转弯半径。

理论上,当导弹航程充足且没被击落的条件下,采用苜蓿叶搜索方案a可对目标实现5次攻击,比未采用苜蓿叶搜索方案a多了4次攻击机会。即使剩余航程有限,也可以实现类似8字形搜索的目标,达到充分利用导弹航程实现多次攻击的目的。

在反舰导弹转弯时末制导导引头存在开机搜索目标或关机两种情况。

转弯开机搜索目标时,末制导导引头扩大了搜索范围(如图6所示),提高了目标搜捕概率,但增加了反舰导弹末制导导引头工作时间,增大了电磁暴露的时间,很难达成二次攻击时突然隐蔽袭击效果。要到达图6所示实线包围的搜索范围,需满足4个条件:1)末制导导引头搜索宽度大于转弯半径的两倍;2)剩余航程充足;3)导弹没被击落;4)导弹飞行可靠,没有因故障坠落。

转弯关机时,则末制导导引头进行苜蓿叶搜索时搜索范围相对减少,但可以达成二次攻击时突然从对手意想不到的方位(导弹来袭的反方向)隐蔽袭击的效果。在剩余航程充足和导弹没被击落的条件下,反舰导弹利用苜蓿叶搜索可进行五次搜索攻击,其过程及搜索范围如图7所示。如果航程剩余有限,则能进行几次搜索攻击就进行几次。充分发挥反舰导弹苜蓿叶搜索作战能力。各次搜索攻击之间,即转弯开始时到转弯结束,末制导导引头关机保持静默状态。转弯结束后,根据丢失目标位置及导弹当前位置,计算弹目距离,当目标即将进入末制导导引头搜索范围时,末制导雷达开机搜索目标。

转弯关机时,在对手不了解导弹型号或导弹能力的情况下,很可能认为反舰导弹只有一次攻击能力,只要将反舰导弹干扰使其丢失目标,该枚导弹就失去威胁我本舰的能力了。此时反舰导弹转弯关机就非常有必要。

3.2 扩大搜索范围时的搜索方案

如果捕鲸叉导弹以扩大搜索范围为主要作战目的,则可能的搜索方案如图8所示,命名为苜蓿叶搜索方案b,其主要特点为:1)充分利用反舰导弹机动能力扩大搜索空间,进行搜索攻击;2)对目标瞄准点M周围区域实现多次搜索覆盖。

在苜蓿叶搜索方案b中需要明确以下参数:M为瞄准目标位置,r为苜蓿叶搜索中转弯半径,d为两相邻直线搜索航线的距离,s为反舰导弹末制导导引头失去目标后转弯前的直线搜索距离,即在过理论瞄准目标位置M点后继续直线搜索距离s后进入苜蓿叶搜索。

苜蓿叶搜索方案b中,反舰导弹转弯时末制导导引头亦存在关机和开机两种可能。但方案b主要目的是通过机动扩大搜索范围,转弯时末制导导引头关机就失去扩大搜索范围的目的,因此在该方案中选择末制导导引头全程开机以便尽可能地扩大搜索范围。其搜索范围如图9所示。

假设末制导导引头全程开机,其搜索宽度为w。对比苜蓿叶搜索方案a和b的搜索范围(图6和图9),方案b比方案a搜索范围最多大w*2s。

4 结语

捕鲸叉反舰导弹Block 1D型(A/RGM-84F)末制导导引头内置的苜蓿叶搜索方式具有搜索范围大,能够解决干扰条件下丢失目标重新进行攻击的问题,其可能存在的搜索方案主要有两种苜蓿叶搜索方案a和b。

其中方案a以实现丢失目标后的多次攻击为主要目的,在末制导导引头全程开机的条件下,可兼顾扩大搜索范围的目标;当末制导导引头关机时,则可提高反舰导弹二次攻击的突然袭击效果。方案b则以扩大搜索范围为主要目的,末制导导引头应全程开机,其对目标二次攻击性没有方案a强。

方案a适用于反舰导弹攻击被干扰丢失目标进行二次攻击的场景。而方案b适用于反舰导弹目标指示信息精度不高,目标散布较大时进行导弹攻击的场景。

从反舰导弹作战使用的角度出发,大多数情况下,目标指示信息精度能够满足要求,即方案b应用场景出现的机会较少;反而在反舰导弹攻击过程中被电子干扰的概率非常高,方案a的应用场景出现机会较多。因此,可以认为捕鲸叉导弹末制导导引头内置的苜蓿叶搜索方式为方案a的可能性更大。

[1]侯学隆,罗木生.捕鲸叉反舰导弹新发展与技术性能[J].飞航导弹,2017(1):21-28.

[2]颜仲新,杨祖快,刘鼎臣.反舰导弹搜捕方式的变革与发展[J].飞航导弹,2002(9):48-51.

[3]梁捷,谢晓芳等.反舰导弹末制导雷达动态搜索模型[J].弹箭与制导学报,2011,31(4):11-20.

[4]王楠,刘大勇.捕鲸叉BlockⅡ+反舰导弹进行首次自由飞行试验[J].飞航导弹,2016(4):21.

[5]Boeing defense,space&security.Harpoon next genera⁃tion.http://www.boeing.com,2015.

[6]岳长进,高方君,严新鑫.美国远程反舰导弹项目LRASM 综述分析[J]. 现代防御技术,2014,42(2):46-49,71.

[7]张建强,刘忠,汪厚祥.基于搜索论的反舰导弹机动搜捕策略建模方法[J]. 海军工程大学学报,2015,27(3):33-37.

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