復雜電磁環境下艦載直升機協同作戰模式研究

劉艷平

(91404部隊,河北 秦皇島 066001)

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復雜電磁環境下艦載直升機協同作戰模式研究

劉艷平

(91404部隊,河北 秦皇島 066001)

摘要：艦載直升機具備機動靈活、反應迅速、低空性能好等特點,在現代信息化海戰中凸顯重要作用。基于機載雷達目標探測工作原理和實際使用需求,研究了對海協同探測模式、協同抗干擾、協同對海攻擊等協同作戰模式。在提高單個直升機裝備性能的同時,研究直升機協同作戰模式,可實現艦載直升機體系作戰效能的最大化。

關鍵詞:艦載直升機;協同探測;協同攻擊;作戰效能

0引言

艦載直升機是上世紀50年代出現的一種全新的艦載航空裝備,經過幾十年的發展,其使命任務也在不斷擴大,能夠遂行反艦、反潛、掃雷、電子戰、偵查救護、兩棲突擊、空中預警等多種任務。艦載直升機雖然具有航程短、載重能力低、持續攻擊作戰能力弱等不足之處,但其起降靈活,不需要專用平臺,從小到千余噸的輕型護衛艦至數萬噸的航空母艦均可使用。由于艦載直升機可隨艦機動到任何海域進行作戰,所以航程短的問題并不會影響其作戰能力,而其機動靈活、反應迅速、低空性能好等特點是其他機型無可比擬[1-2]的。隨著直升機技術和航空電子技術的高速發展,艦載直升機的性能和用途也在不斷增強。

同時,在未來信息化局部常規海戰中,追求單個直升機整體性能提高的同時,也須不斷探索直升機間的協同作戰模式。通過研究與探索艦載直升機協同作戰模式,發揮艦載直升機體系作戰效能。

1機載雷達目標探測

1.1工作原理

多數機載雷達利用雷達波來偵測移動物體速度,其理論基礎來自于“多普勒效應”理論[3]。其基本工作原理是通過天線向空間定向輻射經脈沖調制的電磁波信號。該電磁波信號經目標反射后,其回波信號被雷達接收。由于電磁波在空間傳播的速度是恒定的,因此通過計算電磁波信號往返的時間可以計算出目標與雷達間的距離。由于雷達天線是定向輻射,因此通過測量天線方位可以確定目標的方位。雷達系統基本工作原理見圖1。

圖1　雷達系統基本工作原理

雷達探測最大作用距離取決于雷達發射功率、天線增益、目標反射面積、接收信噪比及損耗等,一般表達式(雷達方程[4])為

(1)

其中,Pt為發射機輸出功率,Gt為發射機天線增益,Gr為接收天線增益,σ為探測目標截面積,λ為工作波長,Ft為從發射天線到目標的方向圖傳播因子,Fr為從目標到接收天線的方向圖傳播因子,(S/N)min=最小檢測信噪比。

1.2對海探測

艦載直升機探測目標存在俯仰角和方位角,當直升機在距離海平面一定高度探測目標時,其搜索范圍在海平面構成一個橢圓形,見圖2。

圖2　艦載直升機搜索海面目標示意圖

設α、β為艦載直升機最大俯仰角,θ為最大方位角,Lmax為艦載直升機在俯仰方向發現目標的最遠距離,Lmin為艦載直升機在俯仰方向發現目標的最小距離,b為艦載直升機搜索海面目標橢圓范圍的半徑,d1為艦載直升機與最遠探測點之間的距離,h直升機距海平面的高度。

根據數學幾何原理,可得到如下公式:

(2)

艦載直升機的探測目標距離是有限的,邊界值常數A和B為艦載機探測距離的戰術指標。由公式(2)可知飛機的飛行高度h1:

Bcosβ≤h1≤Acosα

(3)

探測范圍的橢圓長半軸a:

(4)

由公式(4)可得

(5)

定義機載雷達探測范圍的短半軸為

(6)

將公式(2)、(5)代入公式(6)可得

由于α、β均為固定值,故C亦為常數。將公式(7)代入公式(6)可得橢圓的短半軸:

b=h1Ctanθ

(8)

由橢圓公式可知:

Bcosβ≤h1≤Acosα

(9)

由此可知,艦載直升機可搜索海面目標的范圍與飛機飛行高度(有固定范圍)的平方成正比。

1.3協同探測

直升機探測海面目標時受海況、天氣狀況、電磁環境等因素干擾較為明顯,此外其自身缺陷也是難以避免的。直升機探測存在盲區。在實戰任務中,盲區可能導致直升機任務失敗。為避免單個直升機無支援、無配合的尷尬境地,可采取直升機編隊執行任務。當直升機編隊進入航路后,對海面目標進行搜索探測時應調整飛機編隊間的距離,有效避免盲區,應保證直升機編隊在海面搜索范圍間距離小于或等于零。為達到協同探測的目的,需通過目標位置引導信息共享實現協同探測。

2協同抗干擾

隨著現代戰爭中電子對抗的日趨激烈,對新武器的抗干擾能力要求越來越高[5]。艦載直升機通常會受到岸基干擾站、艦艇干擾群以及機載干擾吊艙等多種干擾。干擾樣式、干擾強度、干擾方位以及海況等因素都能對直升機機載雷達造成不同強度的影響,干擾嚴重時常常出現“致盲”。圖3為艦載直升機受干擾示意圖。

圖3　艦載直升機受干擾示意圖

一般來說,直升機與干擾站之間的方位對機載雷達的影響尤為嚴重。通過調整直升機位置,改變兩者間的方位,機載雷達受到的干擾能明顯減弱。在對海作戰中,可采取相應的抗干擾措施降低干擾影響。而在編隊協同作戰時,編隊除了采取抗干擾措施外,還應調整編隊位置,至少保證一架或多架直升機處于無干擾或弱干擾狀態下,實現雙機或多機發現、跟蹤目標的態勢互補。

3協同對海攻擊

3.1遭受電子干擾

雷達干擾按其干擾的來源分為兩類:有意干擾/無意干擾、有源干擾/無源干擾。無意干擾主要是指自然界(宇宙、雷電、海浪、林木等)和人為因素(建筑物、鐵塔、工業干擾等)引起的干擾;對雷達的有意干擾按它們是否發射電磁能量可分為有源干擾(積極干擾)和無源干擾(消極干擾)。機載雷達所遭受的電子干擾主要是通過干擾站實施的有源干擾。圖4為艦載直升機協同對海攻擊示意圖。

圖4　艦載直升機協同對海攻擊示意圖

艦載直升機編隊進入航路后,遭受敵方電子干擾群強烈干擾,從而導致01號直升機無法發現和跟蹤目標,采取抗干擾措施等手段后仍然無效。02號直升機未受到干擾或干擾較弱,準確發現目標并跟蹤,但目標卻不在其攻擊范圍之內或,因其他原因02號直升機無法對其進行攻擊,而目標又在01號直升機的攻擊范圍內,此時可采取協同攻擊。

3.2達成通信鏈路

機載通信鏈路時常受到敵方通信干擾,達成通信鏈路并非易事。通信干擾目前還局限于有源干擾范圍。通信有源干擾主要包括瞄準式干擾、阻塞式干擾、掃頻干擾。針對不同的通信干擾需采取不同的抗干擾措施,才能促成通信鏈路的達成。

3.3完成協同攻擊

在協同攻擊時,01號直升機需要02號直升機的情報支援,通過接收02號直升機發送的目指信息與自身雷達探測到的目標信息進行對比,最終確定海面目標后01號直升機對目標發起攻擊,最終完成任務。

4結束語

在復雜電磁環境下,探索艦載直升機編隊協同作戰模式有利于保證直升機自身安全和提高直升機的作戰效能。經實踐檢驗,艦載直升機協同配合作戰大大提高了作戰效率,最大化地發揮對海攻擊能力。

參考文獻:

[1]衛天.中國海軍直-9艦載直升機的發展和應用[J].艦載武器,2008(5).

[2]李成智.中國直升機研制簡史[J].中國科技史料,1999,20(4).

[3]陳景文.現代戰機機載探測系統性能的分析與研究[J].現代電子技術,2006(18).

[4]王軍.林強,等.雷達手冊[M].北京:電子工業出版社,2003:21-22.

[5]王沖,張永順,鄭海.機載雷達抗干擾評估試驗方法研究[J].現代雷達,2007,29(6).

Cooperative combat modes of carrier-based helicopter in a complex electromagnetic environment

LIU Yan-ping

(Unit 91404 of the PLA Navy,Qinhuangdao 066001,China)

Abstract:The carrier-based helicopter plays an increasingly significant role in modern information warfare,featuring strong maneuverability,rapid response,and good low-altitude performance.Based on the working principle and the practical application requirements of the target detection of the airborne radar,the cooperative combat modes are studied such as the surface cooperative detection mode,the cooperative anti-jamming mode,and the surface cooperative attack mode.At the same time,the performance of the single helicopter is improved.In this way,the operational effectiveness of the carrier-based helicopter can be maximized.

Keywords:carrier-based helicopter;cooperative detection;cooperative attack;operational effectiveness

中圖分類號:TN95

文獻標志碼:A

文章編號:1009-0401(2016)01-0011-03

作者簡介:劉艷平(1985-),男,助理工程師,碩士,研究方向:雷達協同探測。

收稿日期:2015-11-02;修回日期:2016-01-12