一種新型面源紅外誘餌對(duì)抗紅外成像制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈方法

朱宇光，張興有，呂　雋

(中國(guó)人民解放軍92941部隊(duì)92分隊(duì)，遼寧 葫蘆島　125001)

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一種新型面源紅外誘餌對(duì)抗紅外成像制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈方法

朱宇光，張興有，呂雋

(中國(guó)人民解放軍92941部隊(duì)92分隊(duì)，遼寧 葫蘆島125001)

摘要：針對(duì)面源紅外誘餌在近距離對(duì)抗反艦導(dǎo)彈存在的對(duì)抗失敗問題，提出了一種用于近距作戰(zhàn)的面源紅外誘餌使用方法；建立了面源紅外誘餌與反艦導(dǎo)彈對(duì)抗模型，提出了對(duì)抗成功判定準(zhǔn)則，并進(jìn)行了仿真試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明該方法能夠使艦艇有效脫離導(dǎo)彈跟蹤，對(duì)艦艇作戰(zhàn)對(duì)抗具有重要參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：面源紅外誘餌；紅外制導(dǎo)；對(duì)抗模型；使用方法

Citation format:ZHU Yu-guang, ZHANG Xing-you, LYU Jun.A New Using Method of Surface Infrared Decoy Against Infrared Ship Missiles[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2016(3):39-41.

新型紅外制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈廣泛采用紅外凝視成像制導(dǎo)體制，具有制導(dǎo)精度高、隱蔽性好、抗干擾能力強(qiáng)和能夠選擇攻擊目標(biāo)部位等優(yōu)點(diǎn)[1-3]。紅外制導(dǎo)成像反艦導(dǎo)彈已經(jīng)成為艦艇的重要威脅之一，如何進(jìn)行防御也成為了各國(guó)研究的重要方向。面源紅外誘餌彈是一種對(duì)抗紅外成像制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈的有效手段，具有價(jià)格低廉、布設(shè)方面和干擾效果較好等特點(diǎn)，各軍事強(qiáng)國(guó)均發(fā)展了自己的面源紅外誘餌彈，例如英國(guó)的“防珊(RAM+PART)”系統(tǒng)和“盾牌”反導(dǎo)系統(tǒng)、法國(guó)“達(dá)蓋”系統(tǒng)、德國(guó)BUCK公司研制生產(chǎn)的130mmDM19 “巨人”(Giant)紅外干擾彈等[4-5]。

國(guó)內(nèi)外對(duì)紅外誘餌彈的使用開展了廣泛研究，文獻(xiàn)[6-9] 對(duì)面源紅外誘餌彈進(jìn)行建模分析。本文在前人的基礎(chǔ)上，針對(duì)彈目距離較近時(shí)，提出一種面源紅外誘餌使用方法，并進(jìn)行了仿真分析，為艦艇對(duì)抗紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈作戰(zhàn)提供參考。

1面源紅外誘餌彈的工作原理

面源紅外誘餌彈是造成假目標(biāo)欺騙式有源干擾器材，當(dāng)面源紅外誘餌彈被拋射點(diǎn)燃后形成大面積的紅外誘餌干擾云，其紅外光譜特征與被保護(hù)目標(biāo)相似，形成與保護(hù)目標(biāo)相似的空間熱紅外圖像，其紅外輻射強(qiáng)度大于被保護(hù)目標(biāo)，并與被保護(hù)目標(biāo)同時(shí)處于導(dǎo)彈視場(chǎng)內(nèi)，同時(shí)對(duì)被保護(hù)目標(biāo)的紅外輻射形成遮蔽作用，破壞紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)的跟蹤，艦艇根據(jù)機(jī)動(dòng)規(guī)則，逐步擺脫導(dǎo)彈的跟蹤。

圖1所示的為德國(guó)BUCK公司生產(chǎn)的DM19紅外誘餌彈，美國(guó)命名為MK245 mod，它按順序和設(shè)定的時(shí)間間隔，將紅外誘餌彈發(fā)射到指定距離上，每枚誘餌彈由熱煙混合物(8～14 μm)、灼熱微粒(3～5 μm)和氣態(tài)輻射(4.1～4.5 μm) 3部分組成,能夠干擾工作在不同波段的紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈，得到了廣泛應(yīng)用。

圖1　DM19面源紅外干擾誘餌彈

2面源紅外誘餌彈與紅外制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈對(duì)抗模型

2.1面源紅外誘餌彈模型

艦艇在發(fā)現(xiàn)紅外制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈后，及時(shí)調(diào)整航向，根據(jù)紅外誘餌干擾彈的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，適時(shí)進(jìn)行釋放，以達(dá)到理想的干擾效果。面源紅外誘餌彈的指標(biāo)主要包括光譜特性、輻射強(qiáng)度、起燃時(shí)間、作用時(shí)間、輻射面積等。對(duì)面源式紅外誘餌彈的建模主要考慮其運(yùn)動(dòng)模型和紅外輻射強(qiáng)度模型[9]。

1) 運(yùn)動(dòng)模型。面源紅外誘餌彈被發(fā)射到距離艦艇一定位置后，開始起燃燃燒，其運(yùn)動(dòng)主要受到風(fēng)力、重力和氣動(dòng)力的影響，根據(jù)誘餌彈實(shí)際使用情況，為了簡(jiǎn)化模型構(gòu)建，假設(shè)在垂直方向上誘餌彈勻速下降，水平方向上受風(fēng)力影響進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，因此誘餌彈運(yùn)動(dòng)模型為：

(1)

式(1)中：x0,y0,z0為誘餌彈發(fā)射后的初始位置，vf為風(fēng)速，θw為風(fēng)向，vz0為誘餌下降速度，選擇正北方向?yàn)樽鴺?biāo)系y軸，正東方向?yàn)閤軸。

2) 紅外輻射強(qiáng)度模型。面源紅外誘餌彈發(fā)射后，其經(jīng)歷起然、燃燒和息燒的過程，紅外輻射強(qiáng)度也是實(shí)時(shí)發(fā)生變化，其模型曲線見圖2所示。

2.2導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)模型

艦艇使用面源紅外誘餌彈對(duì)抗反艦導(dǎo)彈的態(tài)勢(shì)如圖3所示，導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)軌跡由導(dǎo)引頭的跟蹤點(diǎn)位置確定。在導(dǎo)引頭的跟蹤視場(chǎng)內(nèi)，同時(shí)存在誘餌彈形成的干擾輻射和目標(biāo)輻射，其首先用波門將目標(biāo)罩住，并隨著目標(biāo)距離的變化而自適應(yīng)距心跟蹤。

圖2　紅外誘餌彈輻射強(qiáng)度變化

圖3　導(dǎo)彈、艦艇和誘餌相對(duì)位置

當(dāng)紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈視場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)由多個(gè)面源誘餌彈和目標(biāo)組成的輻射源時(shí)，其跟蹤點(diǎn)為

(2)

式(3)中，Ij、xj、yj分別為艦艇的輻射強(qiáng)度和坐標(biāo)位置，Ikj、xkx、yky分別波門內(nèi)第k個(gè)燃燒的誘餌彈輻射強(qiáng)度和中心點(diǎn)瞬時(shí)坐標(biāo)。

在得到跟蹤點(diǎn)位置后，可得出導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)軌跡為

(3)

其中，vd為導(dǎo)彈平均速度，ΔT為方針步長(zhǎng)，Hd為彈目連線與x軸的夾角。

2.3一種新型面源紅外誘餌對(duì)抗反艦導(dǎo)彈方法

文獻(xiàn)[9]提出的面源紅外誘餌使用方法為：將誘餌發(fā)射至艦船左后方，利用誘餌與艦船的距心效應(yīng)誘騙導(dǎo)彈，這種方法適用于遠(yuǎn)距離(彈目距離大于5 km時(shí))，對(duì)于近距離，這種方法將誘餌直接發(fā)射至反艦導(dǎo)彈的視場(chǎng)邊緣，甚至視場(chǎng)之外，起不到干擾效果。針對(duì)這種情況，為了提高紅外誘餌的干擾效果，提出將干擾彈直接布設(shè)在彈目視線上，利用誘餌的遮蔽效應(yīng)及距心效應(yīng)對(duì)反艦導(dǎo)彈進(jìn)行干擾，提高艦艇的生存概率，如圖3所示。

2.4面源紅外誘餌對(duì)抗成功判定準(zhǔn)則

艦艇使用面源誘餌彈對(duì)抗反艦導(dǎo)彈時(shí)，當(dāng)艦艇通過機(jī)動(dòng)擺脫導(dǎo)彈跟蹤，在導(dǎo)彈視線之外，或者導(dǎo)彈與誘餌遭遇，導(dǎo)彈跟蹤點(diǎn)位置距離艦艇邊界距離滿足安全要求，判定紅外誘餌對(duì)抗反艦導(dǎo)彈成功。即當(dāng)滿足：

判定面源紅外誘餌對(duì)抗成功，其中qm為彈目連線與導(dǎo)彈跟蹤方向的夾角，θh為導(dǎo)引頭跟蹤半視場(chǎng)角，pg為導(dǎo)彈與誘餌遭遇時(shí)的坐標(biāo)，pj為艦艇中心坐標(biāo)，Lj為艦艇長(zhǎng)度，ds為安全距離。

3面源紅外誘餌對(duì)抗反艦導(dǎo)彈仿真分析

假設(shè)艦艇長(zhǎng)度為150 m，航向?yàn)?5°，航速為30 kn，煙囪位于距離艦艇中心后部20 m,最大紅外輻射強(qiáng)度為2 000 W/Sr；導(dǎo)彈來襲方向?yàn)?35°，速度為3 00 m/s，導(dǎo)引頭穩(wěn)定跟蹤距離為8 km，視場(chǎng)角為4°；風(fēng)速為5 m/s，風(fēng)向?yàn)?10°；紅外誘餌彈在左舷布置，布設(shè)距離為500 m，誘餌彈輻射強(qiáng)度為3 000 W/Sr，并假設(shè)一組面源紅外誘餌形成的干擾團(tuán)長(zhǎng)度與艦艇長(zhǎng)度相當(dāng)[10]。

利用建立的數(shù)學(xué)模型和試驗(yàn)態(tài)勢(shì)設(shè)置，對(duì)面源紅外誘餌導(dǎo)彈對(duì)抗反艦導(dǎo)彈的過程進(jìn)行仿真分析。

圖4為導(dǎo)彈、誘餌、艦船和跟蹤點(diǎn)變化曲線，從圖中可以看出，導(dǎo)彈在艦艇釋放誘餌前穩(wěn)定跟蹤艦艇，在艦艇釋放誘餌干擾后，艦艇紅外被紅外誘餌遮蔽，在艦艇煙囪位置駛出紅外誘餌之后，導(dǎo)彈跟蹤點(diǎn)位置發(fā)生變化，導(dǎo)彈開始跟蹤面源誘餌與艦艇形成的距心，經(jīng)過3.7 s后，艦艇駛離導(dǎo)彈視線，成功實(shí)現(xiàn)逃離。

圖4　導(dǎo)彈與面源紅外誘餌對(duì)抗結(jié)果

為了研究艦艇在不同運(yùn)動(dòng)速度下導(dǎo)彈的跟蹤時(shí)間，分別選取導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)速度為10 kn,15 kn,20 kn,25 kn,30 kn進(jìn)行仿真，結(jié)果見表1。

表1　艦艇被跟蹤時(shí)間

可以看出當(dāng)采用在彈目視線之間布設(shè)面源紅外誘餌彈時(shí)，艦艇被跟蹤的時(shí)間與速度關(guān)系不是很大，這也側(cè)面說明了該種方法的優(yōu)越性，但隨著艦艇速度的降低，艦艇駛出紅外誘餌的時(shí)間也明顯加長(zhǎng)，因此為了確保安全，應(yīng)該使艦艇保持最大速度，以便及早脫離導(dǎo)彈跟蹤。

4結(jié)論

通過對(duì)面源紅外誘餌對(duì)抗反艦導(dǎo)彈的過程進(jìn)行建模分析，提出了一種近距離對(duì)抗面源紅外誘餌使用方法，經(jīng)過仿真分析研究，得到面源紅外誘餌、反艦導(dǎo)彈、艦艇和跟蹤點(diǎn)的變化規(guī)律，艦艇運(yùn)動(dòng)速度對(duì)被跟蹤時(shí)間無影響，但對(duì)脫離時(shí)間有重大影響，艦艇應(yīng)保持最大速度脫離導(dǎo)彈跟蹤。

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(責(zé)任編輯周江川)

A New Using Method of Surface Infrared Decoy Against Infrared Ship Missiles

ZHU Yu-guang, ZHANG Xing-you, LYU Jun

(92 Unit of the No. 92941stTroop of PLA, Huludao 125001, China)

Abstract:Aims at solving the countering failure problem when distance between surface infrared decoy and anti-ship missile is near, a using method of infrared decoy was introduced. Countering model about the missile and decoy was constructed and the success principle was given. Simulation test research was done and research results show that ship can escape the track of anti-ship missile with using the method. The research could make great value in combat.

Key words:surface infrared decoy; infrared guide; countering model; using method

文章編號(hào)：1006-0707(2016)03-0039-03

中圖分類號(hào)：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.11809/scbgxb2016.03.010

作者簡(jiǎn)介：朱宇光(1984—)，男，工程師，主要從事戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈試驗(yàn)研究。

收稿日期：2015-08-23；修回日期：2015-09-09

本文引用格式：朱宇光，張興有，呂雋.一種新型面源紅外誘餌對(duì)抗紅外成像制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈方法[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2016(3):39-41.

【裝備理論與裝備技術(shù)】