舰空导弹无线电引信抗有源干扰试验方法

齐 伟

(中国人民解放军92941部队,辽宁 葫芦岛125000)

0 引言

随着作战电磁环境的日益复杂,对舰空导弹武器系统抗干扰能力的要求越来越高。引信的抗干扰性能连同引战配合效率和可靠性一起被称为引信的三大战术技术指标。目标携带有源干扰机,可以使无线电引信的起爆区发生畸变,其理想效果是引信在正常作用区域以外早炸,导致引信的作用率为零或杀伤概率为零[1]。无线电引信是利用无线电波获取目标信息而作用的近炸引信。作为弹上重要的分系统之一,无线电引信工作在电磁干扰环境下,其抗干扰性能的优劣直接影响导弹的单发杀伤概率和导弹武器系统总体作战效能[2]。所以无线电引信抗干扰技术十分重要,一直是国内外研究热点。文献[3]阐述了地空导弹武器系统抗干扰试验检验的途径和方法,提出了检验地空导弹引信抗干扰性能的飞行试验方法及评估原则。文献[4]提出了无线电引信抗海杂波干扰方法。文献[5]和文献[6]主要对无线电引信抗有源干扰技术及综合评估方法进行了研究。

针对引信抗干扰试验尚无标准或成熟方法,以及引信抗干扰试验环境构建不逼真的现状,本文在分析无线电引信有源干扰环境特性的基础上,对无线电引信抗有源干扰试验方法进行了研究。

1 干扰源及干扰环境分析

对无线电引信进行有源干扰的技术途径是,首先侦查出引信的工作频率和信号特征,然后利用干扰机产生相应频率和信号特征的波形,以模拟真实目标的有益信号,使无线电引信早炸或在起爆区失效,使战斗部不能杀伤目标。常见的有源干扰有压制式干扰和欺骗式干扰等。

根据舰空导弹、空中目标、敌方干扰机的空间相对位置,中、远程舰空导弹无线电引信面临的有源干扰主要分为远距支援干扰、自卫干扰、随队掩护干扰三大类。

(1)远距支援干扰

远距支援干扰通常是指由专用的运载平台,例如大型电子干扰飞机等,携带雷达干扰设备,对敌方雷达进行干扰,为己方飞机提供保护性的干扰屏障,达到掩护已方的作战行动的目的。远距支援干扰中的“远距”是指己方干扰设备远离敌方雷达,在敌方雷达最大探测范围之外发射干扰信号,使其无法正常探测接近的攻击编队。干扰设备通过辐射强干扰信号掩护目标,干扰信号主要是从雷达天线的旁瓣进入接收机,一般采用压制式干扰方式。远距支援干扰的优点主要有:干扰飞机有足够的时间占据有利位置,实现最佳干扰;干扰飞机能够携带大功率的专用电子干扰设备,能有效掩护我方飞机突防,达到隐蔽攻击的目的,从而实现纵深打击战略。典型远距支援干扰机有美国的AN/ALQ-99系列等。

(2)自卫干扰

自卫干扰机由作战飞机或突防导弹携带,实施对防空导弹系统和其他电子系统的干扰,用于保护其本身免受防空导弹和电子系统的威胁。典型自卫干扰机有美国的ALQ-165等。自卫干扰又可分为压制式干扰和欺骗式干扰。自卫干扰的主要任务是实施突防,重点是火力配备,不可能搭载更多的电子战装备,其干扰功率稍小,重点实施瞄准式干扰。

(3)随队掩护干扰

随队掩护干扰是电子干扰设备伴随作战系统一同运动所实施的一种支援干扰。在执行随队干扰任务时,干扰机位于目标附近,通过辐射强干扰信号掩护目标。干扰信号是从雷达天线的主瓣(与目标不能分辨时)或旁瓣(与目标可分辨时)进入接收机的,可采用压制或欺骗干扰方式。随队掩护干扰机可能处于己方攻击机群的前方,对敌方的搜索雷达和跟踪雷达实施干扰,以保护随后的攻击机编队;也可能伴随攻击机群一同进入目标区域,搜索和压制敌方雷达,从而保护已方机群。随队掩护干扰的优点有:干扰载机具有同目标一样的机动能力;既可释放大功率的压制干扰,又可释放欺骗干扰;干扰信号既可从天线主瓣进入,也可从旁瓣进入。

2 无线电引信抗有源干扰试验方法

2.1 静态线馈试验

静态线馈抗干扰试验是采用目标模拟器和干扰信号源,以线馈的方式,将目标模拟信号和干扰信号直接注入引信接收机中,通过对引信启动特性等指标的分析,检验引信抗干扰性能。

无线电引信静态线馈抗干扰试验设备包括引信专用测控台、引信目标模拟器、可调衰减器、噪声干扰模拟器、功率合成器等。静态线馈抗干扰试验示意图如图1所示。试验时,目标模拟器和程控型噪声干扰模拟器输出信号分别衰减后合成,注入引信接收通道。引信的开关机等指令通过专用测控台进行控制。通过调节可调衰减器调整目标信号强度和干扰信号强度,模拟典型远距支援宽带阻塞式噪声干扰和自卫噪声干扰条件下的引信输入信号。通过专用测控台观测和采集记录引信在不同干扰条件下的工作特性,验证引信的抗干扰性能。

图1 静态线馈抗干扰试验示意图

2.2 暗室半实物仿真试验

暗室半实物仿真试验是将被测引信、目标模拟器和干扰信号源置于微波暗室中,目标模拟信号和干扰信号经阵列天线辐射,被引信接收,通过分析引信启动情况,验证其抗干扰性能。暗室半实物抗干扰仿真试验示意图如图2所示。

图2 暗室半实物仿真抗干扰试验示意图

试验时,利用功率缩比原理模拟引信、目标及干扰源之间的空间距离。目标模拟器模拟目标回波信号和多普勒频率信号,干扰信号源模拟压制和欺骗干扰信号。干扰信号的产生有两种方式:干扰模拟器和实装干扰机。干扰模拟器是射频仿真实验室配备的仿真试验设备,由计算机控制,具备产生多种干扰信号的功能。干扰信号和目标模拟回波信号在天线阵面上的移动位置,由阵列信号控制系统根据导弹、目标等相对位置的变化来确定。干扰功率按雷达方程或干扰方程进行计算并控制。引信抗远距支援干扰试验是模拟远距支援干扰机从不同距离、不同方向对引信进行干扰的态势;抗机载/弹载自卫干扰试验是模拟机载/弹载自卫干扰机从不同脱靶方位、不同脱靶量对引信进行干扰的态势;抗随队掩护干扰试验是模拟机载/弹载随队掩护干扰模式。最后根据引信回波信号和启动情况分析抗干扰效果。

2.3 滑轨试验

滑轨试验是指装有引信的试验车,沿着置于地面的轨道运动,在事先设定好的干扰环境下,模拟弹目交会状态,通过对引信启动情况等的分析,测试引信抗干扰性能。

无线电引信抗有源干扰滑轨试验示意图如图3所示。试验中,引信及其试验车放置于试验轨道上,目标按预定的交会姿态和脱靶条件悬挂于轨道上方,干扰机则根据不同的干扰模式置于目标中或者轨道旁边。目标和干扰机静止不动,引信沿滑轨匀速从目标下方滑过。引信滑行过程中探测干扰环境下的目标信号。根据远距支援干扰空间态势,进行抗远距支援干扰试验时,干扰模拟器应置于目标后方尽量远处,通常可以置于轨道终点附近,干扰机天线主波束应与轨道成一定角度,同时天线主波束需覆盖引信与目标遭遇段。进行抗机载/弹载自卫干扰试验时,将干扰机或其天线放置在目标上,通过电缆与信号源连接,信号源及放大器置于地面。在进行抗远距支援或者随队掩护干扰试验时,由于滑轨试验场地比实际干扰空间小很多,因此在满足干扰功率谱密度指标要求前提下,需要对干扰机发射功率进行等效缩比。已知

式中:Pj为干扰机发射功率;Gj为干扰机发射天线增益;Rj为引信与干扰机的距离;Pj]1为试验干扰机发射功率;Gj]1为试验干扰机发射天线增益;Rj]1为试验干扰机与引信的距离。

试验过程中,利用测量和数据采集设备采集引信工作信号、引信滑行参数及干扰机工作信号等。根据目标回波、多普勒频率检波、报警信号、受到干扰信号标志、抗干扰措施标志等信号,经数据处理后分析评估无线电引信抗干扰效果。

图3 无线电引信抗有源干扰滑轨试验示意图

2.4 飞行试验

飞行试验是指在导弹拦截模拟目标过程中,利用干扰机采取特定模式对导弹引信进行干扰,通过导弹拦截目标成功与否,验证引信抗干扰性能。无线电引信抗有源干扰飞行试验一般不单独组织,而是结合舰空导弹武器系统抗有源干扰飞行试验,进行导弹飞行试验的同时,兼顾验证引信的抗干扰性能。

飞行试验示意图如图4所示。试验中,导弹对模拟目标(靶机或靶弹)进行拦截,干扰机发射干扰信号对导弹制导系统和引信系统进行干扰,导弹对抗干扰的同时搜索并攻击目标。进行抗远距支援干扰试验时,可将干扰机布设在地面;抗自卫干扰试验时,将干扰机装备在模拟目标(靶机或靶弹)上;抗机载/弹载随队掩护干扰试验可通过两个靶标同时供靶构建态势。利用弹上遥测设备将引信相关参数传输至地面接收站,通过分析导弹遥测设备记录的引信工作参数、模拟目标遥测设备记录的干扰机相关参数、光测设备记录的弹目交会参数以及导弹对目标的杀伤情况,来判定引信抗干扰性能。

图4 舰空导弹抗干扰飞行试验示意图

3 对比分析

针对四种检验无线电引信抗有源干扰性能的试验方法,从可控性、组织实施难易程度、技术实现及贴近实战化角度进行对比分析,详见表1。

表1 舰空导弹无线电引信抗有源干扰试验方法对比

由表1的分析结果,结合无线电引信抗干扰试验方法发展趋势可知:静态线馈试验和暗室半实物仿真试验组织实施容易,可控可测性较高,但是构建的弹目飞行环境和空间干扰环境不够真实,对于检验真实环境下的引信抗干扰性能效果不够明显;飞行试验可以构建真实的弹目飞行过程和干扰环境,且空中其他干扰因素都将包含在内,更加贴近现实作战状态,但干扰环境监测和干扰结果评估较为困难,并且由于成本太高难以进行多子样试验,只能结合导弹的飞行试验来进行;滑轨试验是在引信绕飞全尺寸模拟试验基础上的进一步发展,可采用靶标和干扰机,兼顾了全尺寸模拟试验的真实性和缩比模拟试验的经济性,既可精确预装目标脱靶量或弹体姿态,又可在小脱靶量及任意脱靶方位上进行试验,随时调控干扰态势,以获得各种弹目交会特征信号,试验组织容易,方便对引信抗干扰性能进行评估。可以说,滑轨试验优势比较明显,非常适合引信抗有源干扰统计性试验。

由此可进一步得到舰空导弹无线电引信抗有源干扰试验的设计思路:以滑轨试验为主对引信抗干扰措施和性能进行统计性检验;静态线馈试验和暗室半实物仿真试验主要用于辅助验证引信抗干扰性能;飞行试验主要用于在实装对抗环境和真实弹目飞行环境下对引信抗干扰性能进行考核和验证。

4 总 结

复杂电磁环境是现代战场的突出特征,提高无线电引信在日趋复杂的电磁环境下的抗干扰能力,是保障武器系统高效毁伤目标的关键。本文针对舰空导弹无线电引信面临的电磁有源干扰,分析了无线电引信所处的干扰环境,归纳和研究了无线电引信抗电磁有源干扰试验方法,通过对比得出了滑轨试验更加适合无线电引信抗有源干扰统计性试验的结论。