雷達(dá)紅外誘餌彈對(duì)抗反輻射導(dǎo)彈技術(shù)研究

徐遠(yuǎn)根，李建東，唐 濤，蘇五星

（空軍預(yù)警學(xué)院，武漢430019）

0 引 言

隨著紅外技術(shù)的不斷發(fā)展，反輻射導(dǎo)彈（ARM）已經(jīng)由單一制導(dǎo)發(fā)展為多模制導(dǎo)，僅靠雷達(dá)電磁誘餌不能誘偏復(fù)合制導(dǎo)的ARM，因此有效對(duì)抗加裝紅外制導(dǎo)導(dǎo)引頭的ARM，已經(jīng)成為當(dāng)前提高雷達(dá)裝備生存能力的重要手段［1－2］。利用紅外誘餌彈對(duì)抗具有紅外制導(dǎo)能力的ARM是一種既經(jīng)濟(jì)、效果又好的手段［3］，本文將加以研究。

1 雷達(dá)紅外誘餌彈工作原理

目前裝備的紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈多數(shù)仍是被動(dòng)點(diǎn)源探測(cè)、比例導(dǎo)引的制導(dǎo)機(jī)制。當(dāng)在其尋的頭視場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)時(shí)，它將跟蹤等效輻射中心（又稱矩心），如圖1所示。

圖1 雷達(dá)紅外誘餌彈工作原理圖

導(dǎo)彈導(dǎo)引頭鎖定目標(biāo)雷達(dá)后，跟蹤目標(biāo)雷達(dá)（見圖1中的1）。當(dāng)紅外誘餌和雷達(dá)同時(shí)出現(xiàn)在導(dǎo)引頭視場(chǎng)內(nèi)時(shí)，導(dǎo)引頭跟蹤二者的等效輻射中心，即能量質(zhì)心（見圖1中的2）。紅外誘餌彈的輻射強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雷達(dá)，所以能量質(zhì)心偏向誘餌彈一方，而紅外誘餌和雷達(dá)在空間上是逐步分離的，而且與雷達(dá)的分離越來越遠(yuǎn)（見圖1中的3）。導(dǎo)彈的瞄準(zhǔn)點(diǎn)一步步被誘餌彈吸引，直到雷達(dá)從導(dǎo)引頭的視場(chǎng)內(nèi)消失，這時(shí)導(dǎo)引頭就只跟蹤輻射強(qiáng)度大的誘餌彈了（見圖1中的4）。

紅外誘餌彈抗ARM效能依其使導(dǎo)彈產(chǎn)生的脫靶量的大小來衡量，抗ARM成功的判據(jù)是使導(dǎo)彈的脫靶量大于導(dǎo)彈的殺傷半徑，并且要保證一定的安全系數(shù)即產(chǎn)生安全脫靶量。其實(shí)現(xiàn)條件是紅外誘餌彈與其所保護(hù)的雷達(dá)相比有足夠大的紅外輻射強(qiáng)度（一般是目標(biāo)輻射強(qiáng)度的2倍以上），并有一定的相對(duì)分離速度［4］。

2 紅外誘餌彈對(duì)抗ARM效能模型

對(duì)于點(diǎn)源式紅外導(dǎo)引頭，誘餌彈對(duì)其干擾形式是質(zhì)心干擾，即當(dāng)燃燒的紅外誘餌彈和雷達(dá)同處在導(dǎo)引頭瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)時(shí)，導(dǎo)引頭將跟蹤紅外誘餌彈與雷達(dá)目標(biāo)的紅外輻射能量中心，或稱質(zhì)心。因此分析紅外誘餌彈抗ARM效能時(shí)，分以下幾個(gè)步驟：

（1）判斷導(dǎo)引頭瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)的紅外輻射源

如圖2所示，A點(diǎn)為導(dǎo)彈所處位置，AO方向是導(dǎo)引頭光軸方向，P點(diǎn)為紅外輻射源，圖中虛線表示導(dǎo)引頭的瞬時(shí)視場(chǎng)，q為AO和AP 的夾角，θ為導(dǎo)引頭瞬時(shí)視場(chǎng)角。當(dāng)時(shí)，輻射源P位于導(dǎo)引頭瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)；否則，輻射源P不在導(dǎo)引頭跟蹤范圍內(nèi)。

圖2 紅外導(dǎo)引頭與紅外輻射源幾何關(guān)系圖

判斷結(jié)果：①瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)僅有雷達(dá)輻射源，此時(shí)導(dǎo)引頭跟蹤雷達(dá)；②瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)僅有紅外誘餌彈輻射源，此時(shí)導(dǎo)引頭跟蹤紅外誘餌彈；③瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)既有雷達(dá)輻射源又有紅外誘餌彈輻射源，此時(shí)導(dǎo)引頭跟蹤二者的能量質(zhì)心；④瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)沒有任何紅外輻射源，此時(shí)導(dǎo)引頭將搜索框架視場(chǎng)范圍內(nèi)的目標(biāo)，結(jié)果可能重新捕獲目標(biāo)輻射源，也可能捕獲不到任何輻射源。

（2）確定視場(chǎng)內(nèi)紅外輻射源的能量質(zhì)心

如果瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)的輻射源不止一個(gè)，則需要計(jì)算多個(gè)輻射源的能量中心，作為導(dǎo)引頭跟蹤的目標(biāo)。當(dāng)瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)有n個(gè)紅外輻射源時(shí)，每一時(shí)刻導(dǎo)引頭跟蹤質(zhì)心位置可以由式（2）確定［5－7］：

式中：Ii為第i個(gè)輻射源的紅外輻射強(qiáng)度；Ri為第i個(gè)輻射源距離導(dǎo)彈的直線距離；（xi，yi，zi）為第i個(gè)紅外輻射源的位置坐標(biāo)。

（3）經(jīng)過1個(gè)時(shí)間步進(jìn)后，再次判斷導(dǎo)引頭瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)的紅外輻射源目標(biāo)。如果視場(chǎng)內(nèi)有雷達(dá)和紅外誘餌彈，依據(jù)式（1）～式（3）確定新的跟蹤點(diǎn)；如果視場(chǎng)內(nèi)只有紅外誘餌彈，則導(dǎo)彈將攻擊誘餌，并且修正航線，直至落地；如果視場(chǎng)內(nèi)只有雷達(dá)，則導(dǎo)彈將攻擊雷達(dá)，并且修正航線。

（4）確定導(dǎo)彈的脫靶量，評(píng)估系統(tǒng)抗 ARM效能。

3 效能仿真分析

設(shè)ARM攻擊方位角Ω在0°～360°內(nèi)均勻分布，攻擊角δ在0°～90°內(nèi)均勻分布。

3.1 紅外誘餌彈輻射強(qiáng)度（Idecoy）對(duì)抗ARM效能的影響

圖3的仿真條件為：導(dǎo)彈末端速度Vrel＝600m／s，導(dǎo)彈過載系數(shù)nx＝9，雷達(dá)紅外輻射強(qiáng)度Iradar＝665W／sr，紅外誘餌彈輻射強(qiáng)度Idecoy＝200W／sr，導(dǎo)彈瞬時(shí)視場(chǎng)角Δθ＝2°，誘餌彈距離雷達(dá)的距離r＝100m。紅外誘餌彈輻射強(qiáng)度對(duì)抗ARM效能的影響如圖3所示。

對(duì)于目前尚未開通的航線，建議深圳港以適當(dāng)密度開通與欽州、北海、清遠(yuǎn)、貴港、南寧地區(qū)的水上“巴士”航線；與東莞水上“巴士”航線的經(jīng)濟(jì)性較差，短期內(nèi)開通水上“巴士”的必要不大.

圖4的仿真條件為：Vrel＝600m／s，nx＝9，Iradar＝665W／sr，Idecoy＝665W／sr，Δθ＝2°，r＝100m。紅外誘餌彈輻射強(qiáng)度對(duì)抗ARM效能的影響如圖4所示。

圖5的仿真條件為：Vrel＝600m／s，nx＝9，Iradar＝665W／sr，Idecoy＝2 000W／sr，Δθ＝2°，r＝100m。紅外誘餌彈輻射強(qiáng)度對(duì)抗ARM效能的影響如圖5所示。

從以上仿真結(jié)果可以看到：

圖3 Idecoy＝200W／sr時(shí)，紅外誘餌彈輻射強(qiáng)度對(duì)抗ARM效能的影響圖

圖4 Idecoy＝665W／sr時(shí)，紅外誘餌彈輻射強(qiáng)度對(duì)抗ARM效能的影響圖

圖5 Idecoy＝2 000W／sr時(shí)，紅外誘餌彈輻射強(qiáng)度對(duì)抗ARM效能的影響圖

（1）當(dāng)紅外誘餌彈發(fā)射時(shí)導(dǎo)彈距離雷達(dá)的距離過小（2 000m以內(nèi)）時(shí)，導(dǎo)彈脫靶量為0m，這是因?yàn)榘l(fā)射距離過小時(shí)，誘餌彈不在導(dǎo)彈紅外導(dǎo)引頭瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)，亦起不到抗ARM的作用。

（2）當(dāng)紅外誘餌彈發(fā)射時(shí)導(dǎo)彈距離雷達(dá)的距離介于2 000～6 000m之間時(shí)，導(dǎo)彈脫靶量呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)，這是由于此時(shí)導(dǎo)引頭開始跟蹤雷達(dá)和誘餌彈能量質(zhì)心，并隨著發(fā)射距離的增大，導(dǎo)彈脫靶量增大，特別在5 000～6 000m之間，脫靶量增大趨勢(shì)最強(qiáng)。

（3）當(dāng)紅外誘餌彈發(fā)射時(shí)導(dǎo)彈距離雷達(dá)的距離介于6 000～10 000m之間時(shí)，脫靶量呈現(xiàn)定值狀態(tài)，這是由于隨著發(fā)射距離的增大，導(dǎo)引頭開始分辨2個(gè)紅外輻射源的位置由導(dǎo)引頭的瞬時(shí)視場(chǎng)角決定，不依賴于誘餌彈的發(fā)射距離。

（4）當(dāng)紅外誘餌彈的紅外輻射強(qiáng)度小于雷達(dá)的輻射強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)彈落點(diǎn)偏向雷達(dá)，最大脫靶量較小；當(dāng)紅外誘餌彈的紅外輻射強(qiáng)度大于雷達(dá)紅外輻射強(qiáng)度后，導(dǎo)彈脫靶量大，落點(diǎn)偏向紅外誘餌彈，而且，脫靶量基本上不隨Idecoy的變化而有大的變化。

3.2 紅外誘餌彈燃燒點(diǎn)對(duì)抗ARM效能的影響

圖6的仿真條件為：Vrel＝600m／s，nx＝9，Iradar＝665W／sr，Idecoy＝2000W／sr，Δθ＝2°，r＝50m。

圖6 r＝50m時(shí)，紅外誘餌彈燃燒點(diǎn)對(duì)抗ARM效能的影響圖

圖7的仿真條件為：Vrel＝600m／s，nx＝9，Iradar＝665W／sr，Idecoy＝2 000W／sr，Δθ＝2°，r＝100m。

圖8的仿真條件為：Vrel＝600m／s，nx＝9，Iradar＝665W／sr，Idecoy＝2 000W／sr，Δθ＝2°，r＝150m。

從以上仿真結(jié)果可以看到：

（1）當(dāng)r＝50m、誘餌彈發(fā)射距離介于0～1 000m時(shí)，導(dǎo)彈脫靶量為0m；當(dāng)r＝100m、誘餌彈發(fā)射距離介于0～2 000m時(shí)，導(dǎo)彈脫靶量為0m；當(dāng)r＝150m、誘餌彈發(fā)射距離介于0～3 000m之間時(shí)，導(dǎo)彈脫靶量為0m，這是因?yàn)檎T餌彈發(fā)射距離（誘餌彈發(fā)射時(shí)，導(dǎo)彈距離雷達(dá)的距離）越小，導(dǎo)引頭瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)誘餌彈的可能性越小。

圖7 r＝100m時(shí)，紅外誘餌彈燃燒點(diǎn)對(duì)抗ARM效能的影響圖

圖8 r＝150m時(shí)，紅外誘餌彈燃燒點(diǎn)對(duì)抗ARM效能的影響圖

（2）導(dǎo)彈脫靶量的最大值與r的值直接相關(guān)。

（3）在r＝50m情形下，誘餌彈發(fā)射距離位于3 000m左右時(shí)，導(dǎo)彈脫靶量開始達(dá)到最大；在r＝100m情形下，誘餌彈發(fā)射距離位于6 000m左右時(shí)，導(dǎo)彈脫靶量開始達(dá)到最大；在r＝150m情形下，誘餌彈發(fā)射距離位于9 000m左右時(shí)，導(dǎo)彈脫靶量開始達(dá)到最大。

4 結(jié)束語

從紅外誘餌彈輻射強(qiáng)度和誘餌彈燃燒點(diǎn)對(duì)抗ARM效能來看，得到以下結(jié)論：

（1）紅外誘餌彈輻射強(qiáng)度不應(yīng)小于雷達(dá)的紅外輻射強(qiáng)度。

（2）誘餌彈的燃燒點(diǎn)與雷達(dá)的距離不能過大，亦不能過小，理想的配置距離為60～100m之間。

（3）不考慮誘餌彈燃燒時(shí)間范圍限制，在其他條件相同的情況下，誘餌彈發(fā)射距離越大，誘餌彈的誘偏效果越好。

［1］付偉.對(duì)反輻射武器的對(duì)抗技術(shù)［J］.火控雷達(dá)技術(shù)，2001（12）：31－37.

［2］王立文.雷達(dá)的“克星”——反輻射導(dǎo)彈的現(xiàn)狀與未來發(fā)展［J］.International Aviation，2002（2）：26－28.

［3］蔣耀庭，孫曉明.紅外誘餌技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.紅外技術(shù)，2001，23（5）：24－28.

［4］王永仲.現(xiàn)代軍用光學(xué)技術(shù)［M］.北京：科學(xué)出版社，2003.

［5］王喜焱.反輻射武器的技術(shù)特點(diǎn)及對(duì)抗措施［J］.情報(bào)指揮控制系統(tǒng)與仿真技術(shù)，2002（5）：15－19.

［6］LI Ning－jing.Radar ECCMs new area：anti－stealth and anti－ARM［J］.IEEE Transactions on Aerospace Review，1995，31（3）：1120－1127.

［7］汪朝群.紅外誘餌對(duì)紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的干擾特性及仿真［J］.紅外與激光工程，2001，30（4）：163－168.