复合引信抗干扰性能比较

2019-11-12刘跃龙李心洁陆长平李炜昕

制导与引信 2019年1期

刘跃龙, 李心洁, 陆长平, 李炜昕

(1.上海无线电设备研究所,上海201109;2.空装驻上海地区第一军代室,上海201109;3.上海市目标识别与环境感知工程技术研究中心,上海201109)

0 引言

目前普遍装备的电子战系统、光电对抗系统、无源干扰系统,对导弹近炸引信构成了严重的威胁[1]。尽管无线电、激光等近炸引信从频段、体制、工作模式、信号处理等方面采取了抗干扰措施,但在复杂的战场干扰环境和自然干扰环境下,单一模式的近炸引信仍难以获得足够的有效启动概率。采用多模复合引信抗干扰已得到各方重视。多模复合引信种类很多,比较典型的有无线电/激光复合引信、毫米波主/被动复合引信、无线电/静电复合引信、激光/静电复合引信、无线电/被动红外复合引信、主动无线电/被动红外/静电三模复合引信等。本文给出了典型多模复合引信抗干扰性能的定性分析和比较。

1 单模近炸引信的特点

单模引信指单一体制的近炸引信,如脉冲多普勒引信。目前,比较成熟且得到广泛应用的近炸引信主要是无线电引信和激光引信。红外引信也有一些应用。静电引信在目标方位识别和抗干扰方面具有独特优势。

无线电引信是最成熟和应用最广泛的近炸引信,地空、舰空、空空、便携式导弹引信等多为无线电引信。根据不同需求,可采用不同频段和体制的无线电引信。未来战场对无线电引信抗电磁干扰的要求越来越高,迫使引信在提高工作频率、增大发射功率和改进信号处理等方面采取了许多措施,也取得了良好效果。与此同时,干扰技术也在迅速发展,无线电引信抗电磁干扰能力仍显不足。由于提高了工作频段,无线电引信抗雨雪等自然环境干扰的能力反而下降。此外,抗箔条等无源干扰能力不足,一直是无线电引信的一个弱点。

激光引信不但在空空导弹中大量应用,而且还用于地空、舰空和便携式导弹。激光引信的一个重要特性就是具有很强的抗无线电干扰的能力,在电子对抗中优势明显。但激光引信抗阳光、云雾、雨雪等环境干扰能力较弱,抗箔条等无源干扰能力也不强。

红外引信分主动红外引信和被动红外引信,主动红外引信性能与激光引信相似。被动红外引信靠探测目标的红外辐射能量工作,红外引信一般均指被动红外引信。云雾、雨雪、烟尘等自然环境不影响被动红外引信工作,箔条等无源干扰也不能干扰它,但阳光干扰对其工作有影响。在尾追攻击时,目标的喷气流和尾喷口辐射的红外能量很强,易被红外引信探测,而在迎头攻击时,红外引信要适时启动只能探测目标蒙皮比较适合尾追攻击,而迎头攻击作用距离有限。此外还存在无法获得距离信息、地面试验不方便等缺点。

静电引信在方位识别和抗干扰方面优势突出,但无法获得距离信息,作用距离散布和启动角散布比较大,不利于引战配合。静电引信一般不单独使用,适合与无线电引信或激光引信等复合使用。

2 主动无线电/激光复合引信抗干扰性能

主动无线电引信和激光引信是当今技术最成熟、应用最广泛的两种引信。采用主动无线电/激光复合引信是提高抗干扰能力的有效措施。

相对于单一的主动无线电引信或激光引信,主动无线电/激光复合引信充分利用主动无线电模式抗光学干扰能力和自然环境干扰能力较强,以及激光模式抗无线电干扰能力强的优势,采用串联工作模式,即两种模式同时启动时复合引信才启动,可显著提高引信抗单独无线电干扰、单独光学干扰以及阳光和云雾干扰的性能。无线电/激光复合引信还可以采用更复杂的信息融合的复合模式,可根据具体的引信参数和抗干扰要求灵活选用。

主动无线电/激光复合引信还可综合利用主动无线电引信的频谱识别功能、激光引信的脉宽识别和方位识别功能,对箔条干扰和雨雪干扰进行识别,提高抗箔条干扰和抗雨雪干扰的能力。

3 毫米波主/被动复合引信抗干扰性能

毫米波主被动复合引信由主动毫米波模式和基于全功率辐射计的毫米波被动模式复合组成。

主动毫米波模式原理成熟,且本身已拥有较强的抗干扰能力。

基于全功率辐射计的毫米波被动模式通过接收目标反射或辐射的毫米波能量,与接收的天空或地面辐射的毫米波能量进行比较,当满足一定的能量差和能量变化率时,就能判断目标的存在并产生启动信号[2]。

对于较大的目标,若导弹处于目标上方或下方,毫米波被动模式的作用距离可达20 m以上,若设计精良,其作用距离甚至可达30 m以上。若导弹处于目标侧方,不同方位条件下目标相对背景的对比温度会有不同程度的下降,作用距离会有所降低。毫米波被动模式还适合对付隐身目标,对于采用几何隐身的目标,对毫米波被动模式来说隐身与非隐身是一样的;对于采用吸波材料隐身的目标,毫米波被动模式可以直接接收目标辐射能量进行工作。毫米波被动模式还可用于攻击舰艇和大型地面雷达。对于几何尺寸很小的目标如巡航导弹等,毫米波被动模式的作用距离有限,只能用于制导精度高的导弹。

毫米波被动模式一般采用比毫米波主动模式更高的频率,具有频段高和无源侦察等抗电磁干扰优势。对光学干扰不敏感,在云雾雨雪等自然环境中工作不受影响。因此,毫米波被动模式具有非常好的抗干扰能力。毫米波主/被动复合引信攻击尺寸较大的目标,如一般飞机、隐身飞机、舰艇和大型地面雷达时可采用串联工作模式,即两种模式同时启动时复合引信才启动。若目标为巡航导弹等小尺寸目标,在制导精度高时可采用串联工作模式,在制导精度不高、作用距离要求较大时,可采用毫米波主动模式工作而被动模式不工作的复合模式。

4 主动无线电/静电复合引信抗干扰性能

飞机、导弹等军事目标在高速运动过程中,都会因为与大气粒子摩擦、燃烧排放等离子气体、Lenard效应等许多原因而带上静电。静电探测就是通过检测带静电目标静电场中的特性而获得所需信息的探测方法[3]。采用阵列探测技术可以获取飞机等目标的方位信息。静电引信因其独特的探测原理,具有隐蔽性好、抗电磁干扰能力强、对大多数环境干扰不敏感、反隐身效果好等特点。

无线电与静电阵列复合探测技术同时具有无线电探测技术和静电探测技术的优点,在获得目标启动角信息的同时可获得目标的脱靶方位信息,实现定向起爆性能,且具有优良的抗干扰性能[4]。主动无线电与静电复合引信可用于多种导弹引信。

静电引信对一般无线电干扰、光学干扰、箔条干扰等不敏感,除带电云外,对雾、雨、雪、烟、尘、阳光等自然环境干扰也不敏感。若与无线电引信采用串联工作模式工作,只有当无线电模式产生启动信号,同时静电模式探测到静电场并给出方位信息时,复合引信才启动,可有效提高引信抗人为干扰和多种自然环境干扰的性能。

5 激光/静电复合引信抗干扰性能

在激光/静电复合引信中,激光模式与静电模式一般采用串联工作模式工作。只有定角启动精度高的激光模式给出启动信号,同时静电模式探测到静电场并给出方位信息时,复合引信才启动。

若无干扰,弹目交会时复合引信可获得定角启动信息和方位信息。

若有无线电干扰,对两种引信均无影响,弹目交会时可获得定角启动信息和方位信息。

若有人为主动光学干扰或阳光干扰,即使激光模式受干扰启动,但静电模式无信号输出,复合引信不会启动,因而不会虚警。若在接近目标过程中遇到曳光弹干扰,即使激光模式受干扰启动,但静电模式无信号输出,复合引信不会启动,也不会虚警。

若遇上云、雾、雨、雪,激光模式可能受干扰启动,但静电模式无信号输出,复合引信不会启动,因而不会虚警。但此时若静电模式探测到目标静电场,而激光引信波束尚未照射到目标但因干扰而启动,则复合引信会提前于最佳启动时机启动,可能造成引战配合效率下降。

若在解封后遇到带电之云,激光引信与静电引信有可能虚警。

综上所述,除了在解封后遇带电云外,激光/静电复合引信不会虚警,但在某些干扰条件下可能提前于最佳启动时机启动,造成引战配合效率下降。

6 主动无线电/被动红外复合引信抗干扰性能

主动无线电模式对红外干扰、阳光等自然环境干扰不敏感,作用距离能保证,截止特性好,引信启动角精确,引战配合好。被动红外模式抗无线电干扰、抗箔条和角反射器等无源干扰的能力强,但常用的短波和中波段红外引信不适合迎头攻击。主动无线电模式与被动红外模式复合可采用如下方式进行：当迎头攻击时,无线电模式工作而红外模式不工作,复合引信性能只取决于主动无线电模式的性能;尾后攻击时,主动无线电模式与被动红外模式采用串联工作模式。

以上复合方式红外模式仅作为辅助模式,即仅在尾后攻击时,弥补主动无线电模式抗箔条干扰和雨雪干扰的能力。

长波红外引信利用目标蒙皮的气动热启动,可用于迎头和尾后全向探测目标,但作用距离有限,引信成本较高,抗阳光和红外干扰能力有限。如果长波红外模式能满足引信作用距离要求,长波红外模式与主动无线电模式可采用串联工作模式复合,可以全方位探测目标。

7 主动无线电/被动红外/静电三模复合引信抗干扰性能

前面5种复合引信已具有相当好的抗干扰能力,如果采用主动无线电/被动红外/静电三模复合引信,则在更复杂严苛的干扰环境下仍能有效工作。

主动无线电模式对光学干扰、阳光、云雾等自然环境干扰不敏感,作用距离能保证,截止特性好,引信启动角精确,引战配合好,能够弥补被动红外模式的不足。此外对带静电的云层也不敏感,能弥补静电模式不足。

被动红外模式抗无线电干扰、雨雪干扰、箔条和角反射器等无源干扰的能力强,能够弥补主动无线电模式的不足。且对带静电的云层也不敏感,能弥补静电模式的不足。

静电模式则对无线电、光学、箔条等人为干扰不敏感,也不受雾、雨、雪、烟、尘、阳光等自然环境的干扰,能够弥补主动无线电模式和被动红外模式的不足。

三种模式互补,每种模式能弥补另外两种模式,因而具有极强的抗干扰能力。若采用短波和中波段红外模式,则采取迎头攻击时由无线电模式和静电模式串联工作而红外模式不工作;尾后攻击则采取三种模式串联工作。若采用长波红外模式,可直接采用三种模式串联工作。

8 六种典型的复合引信抗干扰性能对比

单模引信有多种,每种引信又有多种形式,而复合引信的组合就更多。如果进行各种引信抗干扰性能的定量对比,工作量较大也很困难,只能进行定性的分析比较。表1对6种典型的复合引信抗干扰性能(选择了6种常见干扰模式)进行了宏观和定性的对比。定性对比具有相对性,例如主动无线电引信具有一定的抗无线电干扰的能力,但总体效果不如激光引信;激光引信虽采取了多种措施对抗烟雾干扰,但抗烟雾干扰的性能总体上弱于无线电引信。表1中性能分“好”“较好”“一般”“不好”四档进行对比。