对抗新型反舰导弹箔条质心干扰作战方法研究∗

（中国船舶工业系统工程研究院 北京 100094）

1 引言

当前海上舰艇作战的最大威胁仍然是反舰导弹。箔条质心干扰是舰艇对抗敌方来袭反舰导弹的一种重要的无源对抗方式，它主要用于干扰进入跟踪阶段的敌导弹末制导主动雷达。在舰艇防御反舰导弹的作战过程中，正确的运用质心箔条干扰方式，降低导弹的命中概率，需要综合考虑来袭导弹方向、干扰弹发射要素、干扰弹的发射舷角与距离、作战海区的风速风向、舰艇的RCS特性以及舰艇机动特性等诸多因素。

新型反舰导弹末制导雷达大都采用具有高距离分辨率、低截获概率特性的全相参工作体制。本文根据新型反舰导弹末制导雷达的技术特点，对箔条质心干扰对抗来袭反舰导弹的全过程进行了动态仿真，提出最优箔条发射方法和舰船规避决策，可为现代海战中箔条质心干扰的战术使用提供参考。

2 质心干扰原理

所谓质心干扰就是利用质心效应使末制导雷达偏离被攻击目标的一种干扰样式。箔条质心干扰发挥干扰效用实际上包含“质心干扰形成”和“干扰转移”两个中间过程［1］。

其中“质心干扰形成”过程是指将箔条诱饵投放到来袭导弹末制导雷达的分辨单元内，形成质心干扰效果。这个分辨单元既包括雷达主波束角度照射范围，也包括舰船距离覆盖范围。所以形成箔条质心干扰的条件就是发射箔条的区域必须位于导弹雷达主波束内，且在雷达视线距离上，箔条和舰船基本重合。

以图1为例进行质心干扰区域的示意。

图1 质心干扰示意图

如上图所示，O点是舰船的能量中心，M点是导弹位置。为了形成质心干扰，箔条发射必须在MO连线的同距离弧上。考虑到舰船的长度，所以只有箔条发射区域位于上图中ABCD扇形区域内，对末制导雷达来说才能形成真正意义上的质心干扰。

“干扰转移”过程是指：由于导弹逐渐向目标舰逼近，而末制导雷达天线波束宽度不变，相对于目标舰和诱饵的视野逐渐缩小，因此将会发生“切割效应”，导弹最后跟踪被切割较慢且能量较大的箔条诱饵假目标，从而发生转移，箔条质心干扰成功。

3 新型反舰导弹末制导雷达技术特点

早期反舰导弹末制导雷达大都采用非相参频率捷变体制，比如法国的“飞鱼”、美国的“捕鲸叉”等。频率捷变雷达具有良好的海杂波抑制、抗有源干扰等能力，但是由于其发射脉冲为常规单载频脉冲，所以为了达到较远的作用距离，一般来说其发射脉冲较宽，对应的其距离分辨率也较低。图2为频率捷变雷达视频积累后的回波图。

图2 频率捷变雷达视频积累后回波图

从图2可以看出，早期的频率捷变雷达只能输出目标时域距离信息，再加上其距离分辨率较低，所以输出的舰船回波呈现出点目标特性。

近年来，反舰导弹末制导技术发生了突飞猛进的发展。对于主动雷达末制导方式，其工作体制上已由宽带频率捷变雷达发展到具有高距离分辨率、低截获概率特性的全相参工作体制。

相参体制雷达在获取目标时域特性的同时，通过相参积累也可以获取目标的多普勒域特性，信息获取维度的增加使得相参体制雷达具有较好的综合抗干扰能力。图3为相参雷达相参积累后的回波图。

图3 相参雷达相参积累后的回波图

从上图可以看出，对于相参雷达，其相参积累后的结果即包含距离向（时域）信息，也包括多普勒向信息（速度域）。由于相参体制雷达采用大带宽的脉冲压缩信号，所以其距离分辨率较高，舰船回波在时域上呈现出扩展目标特性。在多普勒向上，由于舰艏和舰尾在雷达视线上也呈现出不同的速度差异。

4 对抗新型仿真反舰导弹箔条质心干扰技术途径

从上一节仿真分析可知，新型反舰导弹末制导雷达大都采用具有距离高分辨率的相参工作体制，其舰船目标回波已经呈现出明显的面目标特性，且由于相参雷达还具有多普勒分辨能力，所以对于新型相参体制末制导雷达的质心箔条干扰需要重点把握两点：

1）在距离维上

质心箔条的使用一般都是距离舰船约100m水平位置布放，但是考虑到当前末制导雷达的距离分辨率已经到10m量级，箔条位置和舰船位置在末制导雷达视线上的距离差必须小于约30m，这样才能在距离维度上真正形成“质心干扰”。

2）在速度维上

质心箔条由于在空中散布范围大，且在海上受风的影响较大，所以箔条目标在距离维上延伸距离较大，在速度维上质心箔条也占据了较大的速度带宽。而舰船目标作为刚体目标，其速度带宽相对于箔条目标要窄的多。这也是相参雷达识别舰船目标和箔条目标的重要依据。因此，为了有效干扰相参末制导雷达，舰船的规避速度和机动方向必须和箔条的速度散布范围比较接近，即在速度维度上形成“质心干扰”。

5 质心箔条干扰的建模与仿真

5.1 场景设计

5.1.1 舰艇机动模型

整个机动过程见图4（以左机动为例）。首先，由于舰艇本身的惯性作用，在舵角改变之后，舰艇还会沿原航向运动一段时间（OA段，惯性运动），这段时间称为惯性时间，它与舰艇的大小有关；然后，舰艇按机动方向回转所要求的机动角度（AB段，回转运动），这段时间称为机动时间，它与舰艇的大小和航速有关；最后，舰艇沿着新的航向前进（BC段，直线运动）［2］。

图4 舰船机动模型

5.1.2 箔条运动模型［3］

1）数学模型

在t=0时刻发射箔条弹，箔条弹经过一段飞行时间（称为发射时间t）后炸开，形成箔条云，然后在风的吹动下，箔条云随风移动。

2）诱饵运动方程

指箔条云的运动速度与风速的比值，设箔条云的运动速度为Vch，则

通常由于箔条云具有一定的质量，其运动速度小于风速，即cmiu＜1。

图5 箔条的运动模型

只考虑风速的情况下，箔条运动简化后的模型如下：

注：(cx0'cy0)为箔条的初始位置。

5.1.3 导弹末制导雷达跟踪模型［4］

导弹的跟踪过程可以分为3个阶段，即未实施干扰前导弹跟踪舰艇的能量中心；实施质心干扰后直至导弹飞临可分辨距离前导弹跟踪舰船和箔条共同形成的能量中心，即质心点；弹飞临可分辨单元后，导弹转跟舰艇或者箔条干扰。

利用当前时刻的导弹坐标和速度矢量来推知下一点的导弹坐标。导弹的初始坐标可以根据末制导雷达的开机距离和导弹来袭方向确定，不同时刻的速度矢量方向则由相应时刻的质心点和导弹的位置来确定。

图6 导弹位置和质心点的关系

则下一时刻的导弹坐标为

导弹的运动轨迹如图7示意。

图7 导弹运动轨迹示意

5.1.4 质心点的计算［5］

1）数学模型

当箔条和舰船形成质心干扰效果后，计算质心点位置的方法见下式：其中：Ls为质心点与我舰的距离；Lc为质心点与箔条云的距离；σs为我舰的RCS值；σc为箔条云的RCS值。

2）质心运动方程输入参数：

srcs：当前时刻我舰的RCS值。

crcs：当前时刻箔条云的RCS值。

sx：当前时刻舰艇位置的X轴坐标。

sy：当前时刻舰艇位置的Y轴坐标。

输出参数：

cx：当前时刻质心点位置的X轴坐标。

cy：当前时刻质心点位置的Y轴坐标。

可推导出质心点的坐标方程：

5.2 干扰对抗过程仿真［7～8］

按照上一节的场景设计，进行质心箔条对抗过程的仿真。

以舰艇能量中心为坐标零点建立坐标系，艏尾方向为X轴，舰尾至舰艏为正；向上为Y轴。

输入条件：

1）舰船起始位置（0m，0m）；

2）舰船长宽：90m*20m；

3）舰船机动速度20节；

4）舰船惯性运动时间6s；

5）舰船机动时间10s；

6）舰船转弯角速度4°/s；

7）舰船转弯半径240m；

8）箔条发射起始位置（90m，20m）；

9）风速8m/s，速度系数0.75；

10）风向+60°；

11）导弹速度280m/s。

下面对箔条质心干扰对抗来袭反舰导弹的全过程进行了动态仿真。

图8 质心对抗过程中舰船、箔条以及导弹跟踪点轨迹

图9 质心干扰形成随时间变化仿真曲线

图10 对抗过程中箔条和舰船的最小距离差

图11 对抗过程中箔条和舰船的速度差

6 结语

本文根据新型反舰导弹末制导雷达的技术特点，对质心箔条对抗来袭反舰导弹的全过程进行了动态仿真。仿真分析了箔条质心干扰形成的过程中目标舰船和箔条干扰之间的距离以及速度的变化趋势，提出最优箔条发射方法和舰船规避建议，可为现代海战中箔条质心干扰的战术使用提供重要的技术支持。