機載反輻射打擊中的戰機機動分析

王體明，李彥志，魯建華，占望寶

(1.空軍航空大學信息對抗系，吉林長春 130022;2.中國人民解放軍 94829部隊計量站，江西南昌 330201)

機載反輻射打擊指戰機攜帶反輻射導彈ARM(Anti－Radiation Missile)對敵電磁輻射源如防空雷達、干擾機、預警機等進行壓制、摧毀的過程，通過反輻射打擊，可以對敵輻射設備造成“硬殺傷”，降低敵武器系統作戰效能，提高己方飛機的突防概率和作戰生存能力。直接影響戰爭的勝負，因此，各國都重視對反輻射武器及其相應技術的研究。

1 機載反輻射打擊過程

目前，機載反輻射打擊的主要形式是主動攻擊方式［1］，該方式是對已知目標的主動壓制、摧毀，其作戰過程如圖1所示。首先，作戰前先給導引頭裝訂目標特征參數，然后戰機飛往敵防空區域，機載偵察引導設備引導反輻射導彈截獲目標，戰機進行一定量的機動以達到反輻射導彈的發射條件，一旦發射條件滿足，戰機便可發射反輻射導彈，同時，快速機動出敵防空區域。這里的機載偵察引導系統主要用于為反輻射導彈提供目標特征參數、計算導彈發射條件，用以引導反輻射導彈打擊，其一般有兩種形式:一種是專用偵察定位吊艙;另一種是機載雷達告警系統。目前，反輻射打擊系統大多采用第二種形式的引導方式，即與機載雷達告警系統交聯，這種方式在經濟上和技術上都比第一種更具有可行性。現役裝備了反輻射導彈的大部分飛機如 F －14、F －15、F －16、F/A －18、“幻影”2000、“狂風”等均采用此種系統構成方式。

圖1 反輻射打擊過程

2 戰機機動分析

在戰機攜帶反輻射導彈作戰過程中，不論其采用何種作戰方式，都涉及一定量的機動問題，一方面是載機在攻擊過程中要考慮自身的安全問題，為避免被防空引導雷達鎖定或規避來襲導彈而采取的機動;另一方面是為滿足一定的發射條件而采取的機動，這兩個方面可總結為基于威脅的機動和基于攻擊的機動。而對于反輻射打擊而言，基于攻擊的機動是完成打擊任務的前提，因此文中主要分析戰機基于攻擊的機動問題。

2.1 基于攻擊的機動分析

基于攻擊的機動目的在于滿足反輻射導彈的發射條件，可以分兩個方面:一方面是機載偵察引導設備為完成目標的無源定位用以計算導彈發射區而進行的機動，其一般要求定位誤差在10%R以內;另一方面是考慮導彈的發射方式及導彈使用環境而對戰機進行的機動。發射方式一般分為對準式和非對準式兩種，文中分析的反輻射系統構成方式采用對準式發射，如圖2所示。總的來說，基于攻擊的機動就是將戰機機動到反輻射導彈發射區且允許發射的狀態。

圖2 對準式發射

2.2 反輻射導彈發射區分析

反輻射導彈發射區是能夠滿足其發射條件一個空域，如圖3所示，這里認為只要戰機在雷達的照射范圍內，通過一定的機動都能完成反輻射打擊。且機載偵察引導系統發現距離大于反輻射導彈射程，打擊的是地面靜止目標。其中，Dmax和Dmin表示反輻射導彈發射最大距離和最小距離，Hmax和Hmin表示導彈發射的最大高度和最小高度。

圖3 反輻射發射區

除了上述條件，發射區還受敵防空系統反應時間、覆蓋區域、戰機機動量和機動性能的限制。同時，還要求戰機發射導彈時保持一定的速度，保持目標在導引頭視場內并截獲目標。

2.3 機動時間分析

當戰機在敵防空火力范圍內時，要完成反輻射打擊，一般要求其耗時要小于防空系統從發現目標到防空導彈發射至戰機機動空域的時間，這里忽略飛行員的反應時間，如式(1)～式(3)所示。

其中，t偵表示機載偵察引導系統反應時間;t機表示機動耗時，包括定位機動耗時和導引頭截獲耗時;t防表示防空系統反應時間;Δt為留給戰機的逃逸時間;S表示機動點到防空陣地的距離;V表示防空導彈的平均速度;t飛為防空導彈飛至戰機機動點的時間。

2.4 定位機動分析

機載偵察引導系統為定位進行機動的準則可以歸納為3條:(1)滿足定位可觀測條件。(2)減少定位誤差。(3)盡量以較小的機動量獲取所需的定位精度。其機動量是與偵察引導設備所采取的定位技術相關的，目前主要有以下幾種定位方式:傳統的基于測向的，如交叉定位法，角度法。這些方法的特點是簡單易于實現，因而已得到了實際應用。但其具有定位精度差，定為時間長的缺陷;而現在研究較多的是基于測多普勒頻差、相位差和時差的，后者在一定條件下能夠得到較高的定位精度，但其是以技術上的困難和設備上的復雜來換取的。

對地面固定目標的定位，測向交叉定位法要求載機進行與目標非徑向的機動來滿足一定的可觀測條件，實際應用中多采用多點交叉定位，以文獻［2］的條件來分析:載機沿x軸勻速直線運動，采用最小二乘法對目標位置進行估計，載機機動距離相對輻射源對稱，如圖4所示，只考慮載機測向誤差，測向精度分別為5°、3°、和 1°時，其機動初始角、采樣點數、垂直距離與定位幾何稀釋度之間的關系仿真如圖5～圖7所示。

圖4 多點測向交叉定位

可得如下關系:

(1)當采樣點數N、距離R、初始角Ф一定時，測向精度對定位誤差的影響是比較大的。

(2)當R一定時，測向點數越多定位精度越高，但當N大于某一定值后，增加測量點數，精度的提高不是很明顯。

(3)初始角在20°～60°之間定位精度是較高的Ф角度范圍。

由仿真分析可知多點交叉定位要求載機較大的機動量，如即使測向精度為1°時，在圖5仿真條件下要對150 km處的目標達到10%R的定位精度，要求戰機做近20 km的機動，但當距離目標為30 km時，其機動距離約2 km便可達到5%R以內的定位精度，戰機可在10 s內完成該機動，因此，當采用多點交叉定位時，要求應盡量接近目標進行定位，以減少機動量，但這樣同時也增加了戰機的危險性。

2.5 作戰機動過程

對反輻射打擊整個過程來說，在進行基于攻擊的機動的同時，也要考慮突防飛機的安全問題。當反輻射導彈射程大于敵防空火力攻擊范圍時，為降低戰機風險，可實施防區外打擊，這時對戰機來說，可以在敵火力邊沿機動做佯攻，誘敵雷達開機，同時進行目標定位機動飛行，一旦發射條件滿足，即可發射導彈，這里不考慮導彈發射高度的影響，其攻擊過程如圖8所示，這種打擊方式下，突防飛機相對安全，但同時也給所打擊目標大量的規避時間。

圖8 敵防區外的反輻射打擊載機軌跡

當反輻射導彈射程小于敵防空火力攻擊范圍時，可采用低空突防至反輻射導彈可攻擊范圍時，突然做快速拉起機動，根據機載偵察引導設備引導，戰機機動，一旦發射條件滿足，便發射導彈，然后機動出防空火力區，不考慮導彈發射高度的影響，其攻擊過程如圖9所示。

圖9 敵防區內的反輻射打擊載機軌跡

實例分析:反輻射導彈使用高度為500 m～10 km，雷達掃描俯仰角度為10°～45°之間，方位掃描角為0°～360°，反輻射導彈發射距離為10～150 km，敵防空系統火力范圍為200 km，發射導彈時戰機速度要求在0.7～1.8馬赫內(1馬赫=340.3 m/s)。由上條件可得其發射區，設機載偵察引導系統采用測向交叉定位，采樣頻率為2 Hz，系統反應時間2 s，則戰機采用圖8的突防方式，設導引頭截獲時間為1 s，敵防空系統反應時間為5 s，敵防空導彈平均速度為1000 m/s，若戰機以200 m/s的速度機動，由式(1)～式(3)及分析可得戰機能夠完成反輻射打擊的突防機動點與逃逸時間之間的關系，如圖10所示。

圖10 突防機動點與逃逸時間關系

可以得出:

(1)測向精度對戰機突防機動點距離有較大影響。如假設需保證戰機至少15 s的逃逸時間，則當該機測向精度分別為1°、3°、5°時，反輻射打擊突防范圍分別是15～150 km，20～150 km，30～110 km。而若需保證逃逸時間20 s，則測向精度5°已不能滿足打擊任務的需求。

(2)當具備一定條件時，有可能出現最優突防機動點，如上述仿真中的測向精度為5°的情況下，最優突防機動點約為70 km。

(3)可以通過為機載告警引導系統改進更為精確和快速定位方式來增加反輻射打擊的突防范圍。

3 結束語

在復雜的戰場電磁環境中，反輻射打擊已成為一種重要的對敵打擊方式，一般是戰爭前期進行，影響整場戰爭的勝負，文中對其整個打擊過程中的機動問題進行了分析，但其機動問題涉及多方面因素，如機動時間和時機、戰場環境、敵武器性能、載機自身機動性能、反輻射導彈性能等，因此對其全面定量的認識還需更進一步的深入研究。

［1］ 秦玉勛，韓吉慶，師斌.空地反輻射導彈作戰使用方式探討［J］.彈箭與制導學報，2004，24(2):229 －231.

［2］ 劉尚富，許濤，劉德江，等.無源定位誤差試驗的仿真分析［J］.艦船電子對抗，2009，32(2):99 －104.

［3］ 周帥，臧旭，馮柏潤.反輻射導彈武器發射區優化計算［J］.飛機設計，2010，30(1):69 －71.

［4］ 左玲.北斗無源定位系統及其卡爾曼濾波分析［J］.電子科技，2010，23(12):53 －55，58.

［5］ 汪珺.測向交叉定位技術［J］.電子科技，2011，24(7):133 －136.

［6］ 劉李楠，趙曉萌.一種三維多站測向交叉定位算法［J］.電子科技，2011，24(1):39－41.