國外機載箔條干擾技術的發展

李本朋

（中國電子科技集團公司光電研究院，天津　300300）

引言

雷達作為現代戰場上重要的探測器之一，具有全天候、全天氣、作用距離遠的優點，被譽為現代戰爭中的“千里眼”和“順風耳”，在現代高技術戰爭中發揮著至關重要的作用[1]。特別是近幾十年來，隨著雷達在導彈制導方面的應用，使得雷達制導導彈成為各國軍用飛機的主要威脅。因此，如何保護作戰飛機免受雷達制導導彈的攻擊成為各國軍方面臨的一個重大課題。目前，利用箔條干擾來襲雷達制導導彈，使其攻擊偏離飛機，仍然是現在應用廣泛、性價比最高的對抗手段。

1　機載箔條干擾技術特點

1.1　機載箔條干擾技術工作原理

箔條就是具有一定長度（一般為半波長），長度比直徑大的多的金屬或介質表面涂鍍金屬薄層的直條或纖維絲[2]，如鋁箔條、鍍鋁玻璃纖維等如圖1、圖2、圖3所示。箔條的外形尺寸一般在微米級，在一個很小的空間可裝填數百萬根箔條，投放到空氣中，可懸浮很長時間，當數量很大時，可產生很強的雷達回波。

箔條干擾技術的實質是，箔條在交變電磁場作用下感應交變電流，根據電磁輻射理論，交變電流輻射電磁波，產生二次輻射，從而對雷達起到干擾效果。

圖1　鋁箔條

圖2　鍍鋁玻璃纖維

圖3　鍍鋁玻璃纖維電子顯微鏡照片

當雷達波通過箔條云時，電磁波功率因箔條云的散射作用被衰減，從而減弱照射到目標的電磁波功率。由于箔條云的衰減效應，雷達波通過箔條云時，其輻射功率被衰減，經目標反射后，雷達波將再次通過箔條云，因此，雷達波功率被衰減了兩次[3]。

設入射波功率為P0，衰減兩次后雷達波功率：

式中：β為箔條云的電磁波衰減系數；x為箔條云厚度。箔條云的電磁波衰減系數β可由式（2）計算:

通過式（1）（2）不僅可用來估算箔條的干擾效果，還可根據雷達對抗要求計算箔條云密度。

1.2　機載箔條干擾技術工作方式

箔條干擾技術就是利用自身不產生電磁波輻射的箔條干擾材料，根據己方軍事目標所處的戰場環境，將箔條干擾材料布設到敵方雷達波通過空間，對其產生散射和吸收，以改變目標電磁散射特性、形成虛假目標回波等，從而破壞或消弱敵方雷達探測目標能力的軍事活動。

按照箔條干擾技術的使用目的，可將箔條干擾分為壓制式和欺騙式兩類干擾方式。壓制式干擾通常是在很寬的空域范圍內投放大量箔條形成箔條干擾走廊，當目標在箔條干擾走廊范圍內時，其回波被箔條干擾材料的強回波淹沒，使得雷達難以檢測到目標。壓制式干擾一般是通過先頭飛機拋撒箔條布設箔條干擾走廊，用于掩護后面的作戰飛機突防[4]，如圖4所示。

圖4　箔條壓制式干擾

欺騙式干擾一般是作戰飛機向其周圍發射多發機載箔條干擾彈，通過箔條云可形成多個假目標，影響雷達導引頭對目標的正常搜索和跟蹤，對來襲雷達制導導彈進行干擾，從而達到保護作戰飛機的目的，如圖5所示。

圖5　箔條欺騙式干擾

2　機載箔條干擾技術發展趨勢

近年來，隨著雷達制導技術的不斷發展及各國作戰飛機的不斷升級換代，世界各國機載箔條干擾技術也一直在不斷地推陳出新，機載箔條干擾技術發展主要呈現以下趨勢：

2.1　毫米波箔條干擾技術

毫米波波長介于微波與紅外之間，底端與厘米波毗鄰，具有厘米波全天候的優點，頂端與紅外波鄰接，具有紅外波高分辨力的優點[5]。憑借其獨特優勢，毫米波在精確制導武器方面有了驚人的發展，成為開發的熱點，使得毫米波制導武器成為現代作戰飛機的主要威脅。為了更好地保護作戰飛機的安全，各國先后提出了一系列毫米波干擾手段。

1）箔條和箔片混裝干擾技術。箔條是一種常用的無源干擾材料，通過理論分析和大量實踐證明，利用半波偶極子干擾雷達是最省料、散射最強的方法，單根箔條半波長偶極子諧振點靜態最大反射面積為σmax=0.86λ2。毫米波波長很短，因此，為了達到良好的干擾效果，需要大量的箔條，要求的制備工藝也很高。為此，在干擾毫米波雷達制導時可以使用箔片干擾材料，單片箔片的最大散射截面σmax為：

式中：A為箔片面積；λ為雷達波長。

由式（3）可知，箔片散射截面與雷達波長的平方成反比，干擾毫米波比箔條效果更好。由于箔條和箔片形狀的不同使得其空氣動力特性有明顯差異，如果將箔條、箔片混裝來干擾毫米波制導雷達，將會有利于干擾材料快速散開。并且混裝后的體積小、質量輕、便于投放，對毫米波制導雷達可產生良好的干擾效果[6]。

2）氣懸體干擾技術。氣懸體是由懸浮在氣體介質中的物質微粒組成的干擾體系，主要用來反射、折射和吸收電磁波能量[7]。與傳統箔條相比，氣懸體散開速度快、干擾頻帶寬、留空時間長、極化特性好，能更好地干擾毫米波制導雷達。氣懸體可通過對碳纖維、竹纖空心微珠等輕質非金屬材料進行表面金屬化處理，使之成為新型毫米波雷達干擾材料。其中，竹纖維是一種天然纖維，密度為0.49～0.90 g·cm-3。有報道表明，對竹纖維進行表面鍍銅處理后，電阻率由銅的16.7 nΩ·m變為銅鍍層的19.2 nΩ·m，竹纖維鍍銅后有一定的電導率，具有散射和吸收雷達波效果。

3）等離子體干擾技術。利用爆炸、熱電離和放射性核素產生的等離子體，可通過對電磁波的吸收、反射、散射和非線性調制等方法對制導雷達實施干擾[7]。其中處于研究熱點的放射性核素涂層具有諸多獨特優點，己成為毫米波等離離子體發展的重點。

2.2　復合箔條干擾技術

隨著復合制導技術在精確制導武器中的應用[8]，采用單一箔條干擾材料進行反導變得效果微弱，對現有箔條干擾技術提出了嚴峻挑戰，因此研究復合箔條干擾技術勢在必行。從發展趨勢上看，雷達/紅外復合箔條干擾技術將首先得到大力發展，主要包括以下幾種：

1）雷達、紅外干擾材料混合復合干擾技術。該方法就是是將雷達箔條干擾材料和紅外干擾材料按照一定比例混合使用，其中雷達干擾材料干擾雷達制導，紅外干擾材料干擾紅外制導，從而對雷達/紅外復合制導進行干擾。該方法干擾原理簡單，原料容易獲取，但需考慮各材料混合使用的相容性及使用時各材料對各波段干擾的相互影響[9]。

2）雷達/紅外干擾一體化復合干擾技術。這種方法是通過采用雷達/紅外干擾一體化干擾材料來實現對抗雷達/紅外復合制導的目的。這種箔條材料既有雷達散射特性又有紅外輻射特性，產生雷達散射截面積可對雷達制導系統實施干擾，產生紅外輻射能量可對紅外制導系統實施干擾。

骨架金屬箔條就是一種典型的雷達/紅外干擾一體化干擾材料，自從美國科學家M.Raney利用堿處理Ni-Si合金制成骨架Ni，骨架金屬作為一種良好的催化劑在石油化工、醫藥等行業得到了廣泛應用。骨架金屬具有多孔結構，表面積非常大，如下頁圖6所示。

圖6　有骨架結構的自發熱箔條顯微鏡照片

以骨架Ni為例，1g骨架Ni的表面積可達200m2。如此大的表面積可使骨架金屬對氣體有良好的吸附性和反應活性，因此，骨架金屬特別容易跟空氣中的氧氣發生氧化反應，釋放大量熱量甚至燃燒。如骨架鐵，遇到空氣時，發生氧化反應釋放大量熱量，反應方程式如下所示：

即每千克骨架鐵完全氧化，釋放的熱量為7358.9 kJ，有相當一部分熱量以紅外輻射形式向外散發，從而使得骨架金屬成為良好的雷達/紅外一體化復合干擾材料[10]。

2.3　PD雷達箔條干擾技術

隨著雷達制導技術發展，特別是PD雷達制導技術出現后，使得現有的機載箔條干擾技術的干擾效能有所下降。這是因為PD雷達具有速度識別功能，為了對其進行有效干擾，要求箔條不僅要產生較大的RCS，還要具有與作戰飛機相近的運動速度。而事實上，箔條發射到空中后運動速度會快速降為自然風速，其回波信號受到PD雷達的壓制或過濾，無法對PD雷達長時間進行有效干擾。因此，干擾PD雷達需要突破速度瓶徑[11]，可采取的技術途徑主要有：伴飛誘餌技術、拖曳誘餌技術和快速散開技術。

2.4　機載箔條干擾技術的戰術應用研究日益重要

隨著雷達制導技術發展，特別是PD雷達制導技術出現后，使得機載箔條干擾技術的干擾效果有所下降。為了應對新的雷達制導技術提出的挑戰，單純依靠提高機載箔條干擾技術的性能已無法滿足需要，必須與機載箔條干擾技術的戰術應用研究相結合才能達到更好的干擾效果。機載箔條干擾技術的戰術應用研究就是對機載箔條干擾彈的投放時間、投放方位、投放的彈間隔、組間隔及作戰飛機的戰術機動進行研究。這就使得對機載箔條干擾技術的戰術應用研究顯得日益重要，將會成為機載箔條干擾技術的一項重要研究內容。

3　結論

目前，其他任何機載雷達干擾技術都遠不如機載箔條干擾技術費用低、效果好[12]。先進的雷達制導系統最終可能會將箔條和作戰飛機識別出來，但是，雷達制導系統的作戰效率仍將會由于箔條的干擾作用而降低。因此，機載箔條干擾技術將會繼續得到廣泛應用，在干擾雷達制導系統及保護作戰飛機方面發揮其獨特的作用。

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