煙幕彈對毫米波末制導雷達的有效遮蔽區域研究

高志揚,祝 利,韓書鍵

(電子工程學院,合肥 230037)

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煙幕彈對毫米波末制導雷達的有效遮蔽區域研究

高志揚,祝 利,韓書鍵

(電子工程學院,合肥 230037)

為形象表達煙幕彈的威力范圍,提出了煙幕有效遮蔽區域的概念,通過計算煙幕彈的煙幕面密度、煙幕彈對毫米波末制導雷達的遮蔽面密度,得到煙幕彈對毫米波末制導雷達有效遮蔽區域的計算模型,通過實例仿真后,分析了不同條件下有效遮蔽區域的變化規律,從而得到單發煙幕彈的最大遮蔽方向在目標與煙幕彈連線方向等一系列結論,同時驗證了用有效遮蔽區域表示煙幕彈威力范圍的正確性。

毫米波,煙幕,仿真

0 引言

毫米波末制導雷達具有波束窄、跟蹤精度高、多目標鑒別能力強等諸多優點,因此各主要軍事強國均裝備了毫米波末制導武器,這無疑對我重要的軍事目標構成了嚴重的威脅[1-2,4]。煙幕彈無源干擾是對抗毫米波末制導雷達的一種有效方式,但煙幕彈的威力卻極難直觀地進行表達。為破解這一難題,文中提出煙幕有效遮蔽區域的概念,研究了煙幕彈對毫米波末制導雷達有效遮蔽區域的計算模型,并進行了仿真分析。

1 煙幕彈的煙幕面密度計算

煙幕彈面密度是指沿視線方向單位截面積內煙幕粒子的總質量,可表示為[3]:

(1)

煙幕彈屬于瞬時體源,瞬時體源的煙幕濃度分布模式有萊赫特曼模式和高斯分布模式等,文中采用由原蘇聯科學家萊赫特曼建立的萊赫特曼模式,假設煙幕彈在原點處爆炸,則t時刻點(x,y,z)處的煙幕濃度可以表示為[6]:

(2)

假設毫米波導彈、煙幕彈和被保護目標及它們的運動均在同一平面內,建立以目標為中心的二維坐標系XOZ,如圖1所示。將式(2)沿圖1中導彈至目標的連線l積分,即得出煙幕彈沿雷達視線方向的煙幕面密度Ml:

(3)

由于假設煙幕彈、導彈、目標均在同一平面內,可取y=0。并且式(3)是以爆炸點為坐標原點建立的坐標系,而在圖1所示的坐標系中,煙幕彈爆炸點為(xs,zs),因此要進行坐標轉換。那么,煙幕彈沿雷達視線方向的面密度Ml可以表示為[3]:

(4)

圖1 導彈、煙幕、目標、發射車位置示意圖

2 煙幕彈對毫米波末制導雷達的遮蔽面密度計算

遮蔽面密度是指煙幕恰好能夠對毫米波末制導雷達形成遮蔽時的面密度,用Mb表示。

如圖1所示,當來襲導彈為毫米波主動制導時,毫米波信號要經過A→B,B→A煙幕的雙程衰減,末制導雷達接收端的信噪比可以表示為:

(5)

因此,毫米波末制導雷達恰好能夠發現目標時煙幕的遮蔽面密度為:

(6)

當Ml≥Mb時,即可視為煙幕可以對導彈形成有效遮蔽。

3 煙幕彈有效遮蔽區域計算

由上面分析可知,當末制導雷達在Ml≥Mb的位置時煙幕可以對導彈形成有效遮蔽,所有Ml≥Mb的區域即為煙幕彈有效遮蔽區域。而末制導雷達在Ml

4 煙幕彈有效遮蔽區域仿真分析

仿真的主要初始參數設定為:單發煙幕彈遮蔽面積為200 m2,煙幕持續時間為30 s。Pt=10 W,Gt=30 dB,λ=3 mm,σ=100 m2,δ=2 dB/km,u1=1 m/s,方向為X軸逆向。

1)單發煙幕彈仿真

單發煙幕彈仿真結果如圖2所示。

圖2 單發煙幕彈的有效遮蔽區

比較圖2(a)、圖2(b)可知:

①煙幕干擾時,有效遮蔽區域是煙幕上方的斜線區域,目標暴露區域是目標與煙幕爆點兩側山丘形狀的陰影區域。

②單發煙幕彈的最大遮蔽方向(即末制導雷達最小探測距離位置與目標連線的方向)在目標與煙幕彈連線方向。

2)兩發煙幕彈仿真

兩發煙幕彈的遮蔽區域如圖3所示。

圖3 兩發煙幕彈的有效遮蔽區

由圖3可以看出:

①2發煙幕彈比單發煙幕彈形成的有效遮蔽區域大,可對目標形成較為全面的防護(60°～120°)。

②當仿真進行到31 s時,煙幕濃度減小,有效遮蔽區域減小,在31 s時已有“漏洞”,對保護目標極為不利。

③為增加煙幕的有效遮蔽時間,一種有效方法就是發射多發煙幕彈并減小煙幕彈的間隔,使煙幕的有效遮蔽時間較長。

3)多發煙幕彈水平布設仿真

多發煙幕彈不同時刻的有效遮蔽區域如圖4所示。

圖4 多發煙幕彈有效遮蔽區

由圖4可以看出:

①多發煙幕彈初始遮蔽區域更大,可以對目標周圍30°～150°范圍內形成遮蔽,如圖4(a)、圖4(c)。

②在一段時間以后,有效遮蔽區域減小,但比單發有效遮蔽區域大。

③最大遮蔽方向與煙幕彈連線垂直。

綜合以上對煙幕有效遮蔽區域的仿真分析,得到以下結論:

①多發煙幕彈初始有效遮蔽區域更大,遮蔽時間更長,可以對目標形成較為全面的防護。

②多發煙幕彈布設需緊密,防止出現“漏洞”。

③單發煙幕彈的最大遮蔽方向在目標與煙幕彈連線方向,多發煙幕彈的最大遮蔽方向在煙幕彈連線的垂直中線方向。

5 結束語

煙幕彈的有效遮蔽區域形象表達了煙幕彈的作用范圍,為分析無源遮蔽干擾提供了一種新的方法。文中給出煙幕彈對毫米波末制導雷達的有效遮蔽區域的計算模型,并進行了仿真分析,得到煙幕彈的最大遮蔽方向在煙幕彈連線的垂直中線方向等結論,當然運用類似的方法也可對光電制導武器等的無源干擾進行分析。

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[2] 章文芳, 胡波, 李玉方, 等. 泡沫對被動毫米波制導武器干擾效能分析 [J]. 電子信息對抗技術, 2012, 27(2): 60-63.

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Research of Effectively Obscuring Region Posed by Smoke Screen for Millimeter-wave Terminal Guided Radar

GAO Zhiyang,ZHU Li,HAN Shujian

(Electronic Engineering Institute of PLA, Hefei 230037, China)

In order to embody effective range of smoke bomb, the concept of effectively obscuring region(EOR)of smoke-screen was proposed, and the calculation model of the EOR posed by smoke screen for millimeter-wave terminal guided radar(MMWTGR) was present by means of calculation of smoke surface density and obscured surface density of MMWTGR posed by smoke bomb. The VC++ simulation was used to analyze changing rule of the EWR under different conditions so as to obtain some useful characteristics of smoke bomb obscuring. Several conclusions have been reached, for example, the maximum obscuring direction of the smoke-screen is the direction of the line from target to the smoke bomb. At the same time, correctness of expressing effective range of smoke bomb by EOR was verified.

millimeter-wave; smoke-screen; simulation

2015-09-23

高志揚(1991-),男,山東泰安人,碩士研究生,研究方向:軍事運籌。

TN972.4

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