無源質心干擾效果檢測分析

韓 偉，竇心連

（解放軍91404部隊，秦皇島066001）

0 引 言

無源質心干擾是電子對抗的通用手段，其結構簡單，使用方便，造價便宜，受到世界各國的普遍關注。但對于無源干擾的使用效果和檢測效果存在一定的差異，下面從無源干擾和導彈制導原理進行對比分析，找出存在差異的主要原因。

1 箔條質心干擾的基本原理

所謂“質心干擾”，就是根據雷達跟蹤的原理，通過在平臺附近布放一個比平臺反射面積更大的無源器材，并使其與平臺都處于雷達波束范圍內，使雷達對跟蹤的質心發生變化，且跟蹤到新的能量中心（質心），雷達跟蹤軸線偏離原來的質心，并隨時間和所處位置狀態的相對變化，雷達最終跟蹤到無源干擾物上，保護了平臺。實際上，無源干擾原理并不復雜，其干擾過程是：當敵方導彈已經發射、末制導系統已跟蹤我艦后，我艦載雷達告警偵察系統測量出來襲導彈性能參數和方位，然后，連同艦上其他設備測得的當時的氣象和艦艇航行參數，傳送給無源干擾控制設備，干擾控制設備根據這些信息，控制無源干擾設備將無源假目標投放到來襲導彈制導系統的波束范圍內，真、假2個目標信號無法分辨，隨著箔條云的有效反射面積的形成，假目標二次輻射場強一般比被掩護目標艦反射回波更強，因此導彈將由跟蹤艦船轉變為跟蹤艦船和箔條假目標共同形成的等效能量中心，即所謂“質心”。由于假目標物理場強比目標艦更強，所以導彈跟蹤的“質心”點將偏向假目標一側，進而形成干擾效果[1]。

如圖1所示，設制導雷達的波束寬度為θ0.5，箔條與目標相對于雷達的夾角為θ，其中，質心和目標相對于雷達的夾角為θ1，質心和箔條云相對于雷達的夾角為θ2，艦艇雷達截面積為σ1，箔條云雷達截面積為σ2，則由質心原理有：

由上式和圖1可以得出2點結論：（1）在箔條云發射的初始階段，艦艇和箔條云必須在導彈末制導雷達波束范圍內，兩者反射的雷達回波能同時進入末制導雷達接收機；（2）導彈跟蹤質心點往哪邊偏，是由艦艇和箔條云的雷達截面積決定的，也就是說，艦艇的面積大，質心點偏向艦艇；箔條云的面積大，質心點偏向箔條云，導彈最后跟蹤離質心點近的目標。末制導跟蹤示意圖如圖2所示。

圖1 質心干擾原理示意圖

圖2 質心干擾末制導雷達跟蹤示意圖

2 干擾效果檢測分析

干擾效果檢測，通常采用末制導雷達來模擬導彈，且末制導雷達固定不動，檢測因干擾引起末制導雷達的航向偏差，最后計算干擾效果，如果航向偏差大到一定值，能保證艦艇的安全，即為有效，否則無效。但這種檢測結果與實際使用存在一定偏差，這主要是由于2種狀態不一樣：一方面用導彈飛行的狀態的評判標準，另一方面用靜態測量評判的參數，正是這種交叉，導致了2種狀態下有效概率的不一致，下面做一簡要分析。

2.1 靜態檢測狀態

質心干擾檢測示意圖如圖3所示。如果箔條云與艦艇在方位上的狀態保持不變，則質心點也就不變，所以，要使其形成干擾效果，必須使兩者在方位上拉開距離，這樣，跟蹤質心點就隨雷達截面積大的目標而動，末制導的電軸與機械軸發生偏差，出現航向偏角，根據這個航向偏角就可以算出干擾效果。由于艦艇箔條云和末制導雷達之間的距離基本保持不變，雷達波束所覆蓋的方位范圍基本不變，這樣，兩者在波束內的停留時間就比較長，加之箔條云的雷達截面積大小變化比較快，時大時小，質心點就有一個來回擺動的過程，只有借助艦艇的戰術機動和風力的作用，干擾云與目標之間的距離才逐漸拉開，這樣，形成效果所需的時間也較長，不能在導彈有效作用時間內達到有效航偏角。所以，根據評判原則，當形成有效干擾時間超過某值時，即使是形成了一定的航偏角，也會判為無效[2]。

2.2 導彈飛行動態檢測狀態

圖3 質心干擾檢測示意圖

眾所周知，導彈通常以亞音速（約300m／s）飛向目標，盡管其波束寬度是固定的（假設半波束寬度為0.043 6rad），但其波束寬度內所覆蓋的弧長是隨著導彈與目標的距離而變化的，假設最大制導距離為12km（實際可達到30km），則其覆蓋弧長隨距離的變化情況如表1所示。

由表1可知，導彈在向目標逼近的過程中，其波束寬度所覆蓋的弧長以26.6m／s的速率變窄，由于目標是一個面目標，箔條云團也隨著時間的推移而逐漸散開，都具有一定的空間體積，它們的外緣之間在垂直于跟蹤雷達軸方向上有一定的寬度。因此，在導彈接近目標的過程中，由于末制導雷達的方向跟蹤單元逐漸變小，當雷達波束半寬小于箔條云團（或艦艇）的外緣與質心點的距離時，箔條云團（或艦艇）就開始被切割，使部分箔條云團（或艦艇）的面積被偏出波束，對應的雷達截面積變小，質心點向未被切割的一側偏轉，更加快了箔條云團（或艦艇）被切割的速度，使被切割的艦艇或箔條云的面積迅速變小。

表1 弧長隨距離變化關系表

在一般情況下，由于雷達波束半寬減小的速度比質心點偏轉的速度快，所以經過一段時間后，艦艇（或箔條云團）也被切割。如圖4所示，隨著導彈向目標逼近，艦艇被切割一塊，面積變小，質心點往箔條云團偏移，形成正反饋，艦艇被快速偏出波束，質心點偏向了箔條云團。

圖4 質心干擾切割示意圖

當然，在一定條件下，也可能箔條云團被逐漸切割，反射面積迅速變小，質心點偏向艦艇，最后，箔條云團不被波束所覆蓋，最后跟蹤艦艇。

由此可知，質心干擾發揮干擾效用的過程實際上包含2個子過程：第1個子過程被稱為“質心過程”，由于箔條誘餌的出現，誘使導彈末制導系統由跟蹤艦艇轉變為跟蹤艦艇和誘餌共同形成的能量中心。此期間導彈接收機不僅收到來自目標艦對照射信號的反射信號，而且收到來自箔條誘餌的二次輻射干擾信號，因而末制導系統制導過程發生變化，對艦艇反射回波和箔條云二次干擾輻射相迭加的公共信號響應，引進一個系統性制導偏差。第2個子過程被稱為“轉移過程”，由于導彈逐漸向目標逼近，而制導天線波束寬度不變，相對于艦艇和箔條云的視野逐漸縮小，當艦艇采取正確的機動時，也拉開了兩者的距離，由于“切割效應”和艦艇戰術機動及風力的影響，導彈最后跟蹤被切割得較慢的那一個，在導彈的方向跟蹤單元里只有箔條云團，從而發生轉移，使導彈只跟蹤箔條云團，以致艦艇有可能先于箔條云團偏出導彈跟蹤角范圍之外，誘使導彈進一步轉而只跟蹤箔條云團。至此，質心干擾成功。反之，若箔條云團先于目標艦逸出導彈跟蹤角范圍之外，導彈又轉而只跟蹤艦艇，質心干擾失敗。

通過對靜態檢測和導彈飛行動態2種狀態的分析，靜態檢測的波束覆蓋寬度不變，質心偏移速度慢，使之形成效果的進程變慢。而飛行狀態條件下，導彈末制導雷達波束范圍逐漸變小，切割艦艇或箔條云團的速度比質心偏移要快得多，因此導彈在飛行狀態時，干擾成功的概率和靜態檢測時的干擾成功概率是有差異的。

3 效果評判標準的修訂探討

由于現有箔條質心干擾效果的評判標準沒有考慮導彈飛行過程中影響干擾效果的因素，致使靜態檢測的干擾效果與飛行狀態的干擾效果存在一定的差異。現有的評判標準沒有考慮飛行狀態情況下，導彈和目標之間距離快速逼近，而末制導雷達的波束寬度是恒定的，隨著兩者距離的接近，波束角覆蓋的方位范圍越來越小，加上艦艇的快速機動，使箔條干擾云團和艦艇之間在方位上的距離越來越遠，對進入波束的體積被快速切割，雷達截面積迅速減小，跟蹤質心偏向未被切割的方向。由于切割的速度比跟蹤質心的速度要快得多，所以，當無源箔條形成有效干擾云后，質心點偏向于哪一邊，只要航向電壓控制自動駕駛儀向質心點方向偏移，導彈就基本上朝箔條干擾云飛去，形成有效干擾，反之則反。評判標準應從以下4個方面修訂完善。

3.1 靜態檢測應修改其評判標準

靜態質心干擾效果試驗獲得的試驗數據應進行動態轉換，使靜態檢測的干擾效果與飛行狀態的干擾效果的結果趨于一致。可以利用計算機數字仿真技術進行靜態質心干擾效果的動態推算，將末制導雷達靜態坐標點按導彈飛行時間不斷轉換成動態坐標點，并將靜態測量數據轉換成動態試驗結果。隨著導彈接近目標，RCS較小的目標逐漸偏出末制導雷達波束，偏出過程就是雷達波束對偏出目標的動態切割過程，當目標艦與箔條云的RCS能量比發生變化后，末制導雷達跟蹤質心點同步發生變化，對末制導雷達的動態航偏角同步進行修正，可逼真地模擬導彈跟蹤、末制導受干擾、艦云分離過程，更客觀、科學地評價艦載箔條質心干擾效果。

3.2 動態檢測的評判標準應細分為定性評判標準和定量評判標準

定性評定法是通過機載末制導雷達數據錄取終端記錄的航向電壓、自動增益控制電壓、距離電壓曲線及戰斗指令等試驗參數，判定質心干擾是否有效。圖5列出了典型干擾效果判定方法示意圖。圖5（a）中，末制導雷達航向電壓為0，表明雷達機械軸與電軸共同指向目標艦，判定干擾無效；圖5（b）、（c）中，末制導雷達航向電壓為正或為負，表明雷達電軸偏離目標艦，判定干擾有效。

圖5 干擾效果判定方法示意圖

定量評定法是對末制導雷達掛飛行器獲取的航偏角數據以及各種定位數據進行動態對抗推算處理，模擬某種導彈飛行速度下末制導雷達不同開機距離上的跟蹤目標艦、質心、直至艦云分離過程。評判標準同靜態末制導雷達干擾效果的評判標準。

3.3 不同引信導彈應有對應評判標準

（1）碰撞引信導彈

對于撞擊引信碰撞導彈，由于引爆需要導彈和目標發生碰撞才能引炸，產生毀傷效果；所以，對于這種導彈干擾效果的評定標準應和其他引信評定標準有所區別，即只要干擾使導彈與目標不發生碰撞就應判為干擾有效。

（2）其他引信導彈

除了碰撞引信導彈外，還有多普勒引信和近炸引信等類型，這種引信的導彈，不需要碰撞，只要頻率和距離滿足一定要求就可以爆炸。所以，對這種導彈干擾有效的標準，就必須使導彈炸點偏離被保護目標一定距離，至少大于導彈的殺傷半徑＋1／2艦艇長度。

3.4 不同檢測情況應有相應評判標準

（1）專項效果試驗檢測

專項效果試驗檢測時，數據采集時間可以設置得長一些，使效果形成比較充分，這種條件下的評判標準可以與“其他引信導彈”標準相一致。

（2）戰術研練效果檢測

戰術研練干擾效果檢測，是按戰術使用要求進行的，允許數據采集時間較短，又由于沒有導彈快速逼近目標時切割目標效應，形成有效干擾時間比較長，可能還沒有形成明顯的效果項目就結束了，數據采集很不充分，干擾能力還沒有完全體現。在這種條件下，如果仍然按照航向角必須偏移某一度數的標準來評判就不能客觀反映實際的干擾能力，在評判時，只要航向角偏向箔條云，不論是碰撞型引信還是其他類型引信，都應該判為有效。

4 結束語

任何一項比較完備的標準，都必須滿足多種情況的需求，現有無源箔條干擾效果評判標準，只考慮了一種情況，不適應于各種情況下的使用需求，必須進行修改完善。當然，本文也只是對無源箔條干擾效果評判標準的修訂進行了探討，提出了修訂的方向，沒有提出具體的修訂方案，畢竟制訂一項評判標準要經歷一個艱難的過程，故修訂一項標準并非一篇論文所能解決的問題。但任何一項標準，都有其壽命周期，隨著對問題認識的不斷深入，對事物內在規律的不斷總結，對標準必須做相應的修訂，這是不庸置疑的。

[1]馬穎，高東華，趙布飛，等.海軍電子戰戰術基礎[M].北京：海潮出版社，2003.

[2]GJB 792A-2006，艦船箔條干擾設備設計定型試驗規程[S].