隱身艦艇紅外質心干擾作戰運用研究＊

（1.海軍陸戰學院 廣州 510430）（2.海軍駐河海大學選培辦 南京 210098）

1 引言

非隱身艦艇因其紅外輻射強度大，導致單發紅外誘餌的壓制系數K一般小于1，在艦艇部隊訓練和試驗驗證時一般采用增加紅外誘餌發射數量的方式彌補其不足，但紅外質心干擾的效果仍不理想，因此在實戰中非隱身艦艇的紅外質心干擾將很難發揮作用。

然而，采用了反紅外隱身技術的隱身艦艇，其紅外輻射強度大大減小，縮減量一般可達到5dB～10dB，當縮減量為10dB 時，其紅外輻射強度是同噸位非隱身艦艇的1／10。這樣，致使紅外誘餌對來襲紅外制導導彈的壓制系數顯著增大，從而使紅外質心干擾效果明顯增強［1］。因此，紅外質心干擾將在隱身艦艇對抗紅外點源制導反艦導彈的作戰過程中發揮重要作用。

目前，艦艇發射紅外誘餌彈對抗反艦導彈的戰術研究已有一些成熟結論［2～3］，對紅外質心干擾死區和紅外誘餌彈發射舷向的確定等戰術運用問題，給出了解決方法。針對隱身艦艇的新特點，相關文獻采用仿真的方法對紅外質心干擾發射決策和干擾效果進行了研究［4～6］。本文將在以上成果的基礎上，針對隱身艦艇，對其紅外質心干擾作戰運用方法展開討論。

2 紅外質心干擾時機

紅外質心干擾時機是指從發現敵來襲反艦導彈并決定實施紅外質心干擾時刻起，到開始進行質心干擾所需要等待的時間。

當艦載主動雷達或紅外告警設備發現敵來襲反艦導彈時，紅外質心干擾時機按下式解算：

其中，t為紅外質心干擾時機，dms為發現敵導彈時導彈距我艦的距離，dt為敵導彈紅外導引頭進入跟蹤時距我艦的距離，vm為導彈速度，tc為紅外誘餌彈從發射到形成誘餌的時間。

一般，dtmin≤dt≤dtmax。如果取dt＝dtmin，則可由式（1）求得tmax。

若tmax＜0，則說明已來不及進行紅外質心干擾；

若t＞0，則可在ts后進行紅外質心干擾；

若t＜0且tmax≥0，則應立即進行紅外質心干擾。

3 紅外誘餌彈的發射區域

因紅外點源制導反艦導彈的紅外導引頭視場角一般較小，且沒有距離搜索波門，所以要使紅外誘餌能及時起到干擾作用，一個合理的要求是紅外誘餌燃燒時的初始位置處于導彈紅外導引頭視場內［4］。其次，紅外誘餌與艦艇同時處于導彈紅外導引頭視場內的時間不宜過長，在導彈穩定跟蹤兩者綜合紅外質心的情況下，艦艇偏出視場的時刻應出現得越早越好，這將促使導彈盡早僅跟蹤紅外誘餌而使艦艇擺脫導彈的跟蹤。第三，因隱身艦艇的紅外輻射強度較小，使得綜合紅外質心的位置更加靠近紅外誘餌，這就為隱身艦艇比誘餌先偏出導彈紅外導引頭視場提供了條件。

基于這三個原因，我們認為，紅外誘餌彈爆炸燃燒時的初始位置是決定干擾成敗的關鍵因素之一，而這一位置取決于它所在的區域。

下面我們以導彈從隱身艦艇右舷前半球來襲這一典型態勢，討論紅外誘餌彈的發射區域問題。假設艦艇長度L為150m，艦艇航速vs為25 節即12.86m／s，導彈速度vm為289m／s即0.85馬赫，導彈紅外導引頭視場張角θ為2°，紅外誘餌彈發射時刻彈艦初始距離dms0為16000m。

我們以導彈威脅軸及艦艇首尾線為基準，在導彈紅外導引頭視場范圍內，在水平面內將隱身艦艇紅外誘餌彈的可發射區域分為如圖1所示的四個區域，分別是右前為Ⅰ區、右后為Ⅱ區、左后為Ⅲ區、左前為Ⅳ區。其中E、F點為導彈威脅軸法線與視場邊緣的交點，P、Q點為艦艇首尾線與視場邊緣的交點。暫時不考慮風的影響。

圖1 隱身艦艇紅外誘餌彈可發射區域示意圖

先討論干擾有效性。根據紅外誘餌形成機理我們設其從發射到形成誘餌的時間為7s，這一時段導彈飛行了約2023m，此時彈艦距離為16000-2023＝13977m，則紅外誘餌形成的初始時刻導彈紅外視場半寬度為

以艦艇中心S點為坐標原點，設有導彈威脅時艦艇安全距離為60m，則艦艇安全圈半徑：

從數據可看出，導彈紅外視場半寬度大于艦艇安全圈半徑。所以，從理論上講紅外誘餌被發射到艦艇安全圈半徑以外，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區以內，都能使導彈同時捕獲并跟蹤上艦艇和紅外誘餌，干擾都是有效的。

然而當考察紅外誘餌與艦艇同時被捕獲后艦艇偏出紅外導引頭視場的時間參數時，會發現當紅外誘餌發射到Ⅰ區和Ⅳ區時，由于艦艇是在向前航行，誘餌發射到左前方和右前方均導致艦艇與誘餌同時處于導彈紅外導引頭視場的時間較長，并且艦艇航速慢，機動時旋回半徑大，使得艦艇遲遲不能偏出視場［6］，導彈一直跟蹤綜合紅外質心的概率很高，致使導彈命中艦艇的概率也很高。所以這兩個紅外質心干擾發射方案不可行。

再分析紅外誘餌被發射到Ⅲ區時的情形。這個發射方案有一個同樣的缺陷，就是艦艇偏出導引頭視場的時間較長。其原因是盡管在艦艇向前航行時向左后方發射誘餌，兩者有一定的相對速度，但是在導彈威脅軸的法向上艦艇與誘餌拉開距離的速度仍較慢，導致艦艇偏出視場的時間較長。因此這一方案也不可行。

最優的發射方案是發射到Ⅱ區，可保證在導彈威脅軸的法向上艦艇與誘餌拉開距離的速度較快，從而使艦艇偏出紅外導引頭視場的時間較短，干擾效果好。

與此同時，艦艇的機動規則是：向左舷發射紅外誘餌時向右轉向機動；向右舷發射紅外誘餌時向左轉向機動。以保證艦艇盡快與誘餌拉開距離。

用同樣的方法，我們可以分析出導彈從右舷后半球、左舷前半球和后半球來襲這三種態勢下，紅外誘餌彈應發射的區域。當然，根據文獻［2］，當導彈處于艦艇紅外干擾死區內時，艦艇需要進行預機動，使導彈處于干擾死區以外，再發射紅外誘餌實施干擾；否則，無論如何發射，干擾都是無效的。

綜合上述分析，我們可得出如下隱身艦艇紅外質心干擾作戰中紅外誘餌彈的發射區域和艦艇機動決策的有關結論。

表1 紅外誘餌彈發射區域及艦艇機動決策表

4 紅外誘餌彈的發射舷角和仰角

在作戰中確定紅外誘餌彈各發射要素時，除了確定發射舷向或發射區域外，還應準確確定其發射舷角和仰角。在上一節討論發射舷向時僅在水平面上考慮，而在討論發射舷角和仰角時必須考慮到導彈和誘餌都有高度，因此應在立體空間中對質心干擾進行討論，且要同時考慮風的影響。

下面根據艦艇、導彈、紅外誘餌的相對位置，分析紅外誘餌應如何發射才能使導彈紅外導引頭同時捕獲艦艇和誘餌，如圖2所示。

圖2 紅外誘餌在視場橫截面上的投影示意圖

S點為隱身艦艇，M點為導彈，B點為紅外誘餌，SC為艦艇航向。假設紅外誘餌發射前導彈紅外導引頭指向艦艇中心S點，過S點作導彈威脅軸MS的垂直平面P，導彈紅外導引頭視場與垂直平面P相交后形成橫截面圓（圖中陰影部分），S點為圓心。再過B點作平面P的垂線BA，A點為垂足，連接BS、AS，顯然，A點即為紅外誘餌B在平面P或視場橫截面上的投影。

很明顯，當A點位于橫截面圓內和圓上時，說明艦艇和紅外誘餌同時處于導彈紅外導引頭的捕獲單元內，干擾是有效的；而當A點位于橫截面圓外時，導彈捕獲不到誘餌，干擾失敗。因此，判斷干擾是否有效，就轉變成了判斷AS線段與橫截面圓的半徑r的大小。即當

這就是在對紅外質心干擾有效性判斷問題進行建模和仿真計算時的一個基本算法。建模的思路是：在航行的艦艇上，紅外誘餌彈以一定的舷角和仰角發射后，經過一定的飛行軌跡在B點形成紅外誘餌，然后隨風漂移并在降落傘作業下下落。而在紅外誘餌形成時刻，B點與艦艇S點的連線BS在導彈紅外導引頭視場橫截面上的投影AS的長度，可以通過誘餌運動模型、艦艇運動模型和導彈運動模型獲得。同時在紅外誘餌形成時刻，導彈紅外導引頭視場橫截面圓的半徑r（或視場半寬度），則可由以下公式計算：

通過建模和仿真計算，我們得到如下結論：

1）為使紅外質心干擾有效，當導彈從右舷前半球來襲時，紅外誘餌最佳發射舷角（此時舷角為正）γB比導彈舷角γM約大80°～90°，在［γM＋80°，γM＋90°］范圍內；當導彈從右舷后半球來襲時，紅外誘餌最佳發射舷角γB（此時舷角為負）比導彈舷角γM（此時舷角為正）約小270°，在［γM-280°，γM-270°］范圍內。

2）當導彈從左舷前半球來襲時，紅外誘餌最佳發射舷角（此時舷角為負）γB∈［γM-90°，γM-80°］；當導彈從左舷后半球來襲時，紅外誘餌最佳發射舷角（此時舷角為正）γB∈［γM＋270°，γM＋280°］。

3）當導彈來襲舷角γM∈［-25°，25°］時，紅外誘餌最佳發射仰角為45°；當γM∈［-35°，-25°）∪（25°，35°］時，紅外誘餌最佳發射仰角為55°；當γM∈［-55°，-35°）∪（35°，55°］時，紅外誘餌最佳發射仰角 為65°；當γM∈（-180°，-55°）∪（55°，180°）時，紅外誘餌最佳發射仰角為70°。

5 紅外誘餌彈的發射數量

設紅外誘餌彈的發射數量為n，單發紅外誘餌的紅外輻射強度為JB，隱身艦艇的紅外輻射強度為JS。根據壓制系數K等于所有紅外誘餌的紅外輻射強度總和與隱身艦艇的紅外輻射強度之比，有以下計算公式：

經過變換得：

其中，壓制系數一般應取2.5～3。由此得到了需要達到一定的壓制系數時隱身艦艇應發射的紅外誘餌彈的數量。

6 結語

隱身艦艇因其紅外輻射強度小的特點，其紅外質心干擾作戰運用與非隱身艦艇有所不同。本文針對紅外點源制導反艦導彈來襲時隱身艦艇的紅外質心干擾戰術問題，對紅外質心干擾時機、紅外誘餌彈的發射區域、發射舷角和仰角、發射數量進行了討論。對新型隱身艦艇的紅外質心干擾作戰具有一定的指導和參考作用。

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