炮位偵察校射雷達遮蔽角設置及影響因素分析

李可心 康業通 于林勇

(陸軍炮兵防空兵學院士官學校 沈陽 110867)

0 引言

炮位偵察校射雷達在陣地選擇過程中，需重點考慮遮蔽角因素對雷達作戰效能發揮產生的影響。如果遮蔽角設置不當，將會限制雷達能力的發揮，嚴重時候將會造成雷達無法探測目標。研究有關遮蔽角的問題，對炮兵雷達使用具有重要的意義。

1 遮蔽角設置影響因素分析

炮位偵察校射雷達主要用于偵察敵方發射中的火炮陣地位置，其通過探測飛行中彈丸的運動軌跡，外推出火炮陣地坐標。由于雷達是向敵方地域低空輻射電磁波，沿地面會有功率很強的副瓣，為防敵方地面電子偵察，選擇陣地時，其前方距離雷達陣地應有必要的遮蔽物，以遮蔽雷達副瓣。從遮蔽物頂到雷達天線下沿連線與水平面的夾角，稱之為遮蔽角，如圖1所示。

設置炮位偵察校射雷達遮蔽角，應從兩個方面進行分析：一是敵方的電子偵察及電子干擾設備影響；二是敵方射彈方向和火炮陣地位置[1]。

高遮蔽角對于抗敵方電子偵察和電子干擾有很好的效果。通常，電子偵察和電子干擾設備要求對雷達天線通視，因此敵方干擾設備要想對我方雷達造成威脅，就必須設置在遮蔽角的上方，從而需要電子干擾設備必須放置在很高的地方，也就限制了敵方電子干擾設備可以有效配置位置的數量。另外，炮位偵察校射雷達是通過捕捉射彈確定敵方火炮陣地位置，不需要與火炮陣地通視，因此遮蔽角遮蔽掉了雷達到武器陣地瞄準線，減小了敵方火炮陣地附近電子干擾設備的作用效果。

如果考慮到精確測量敵方火炮陣地位置，通常要求降低雷達遮蔽角。雖然不需要對敵方火炮陣地位置通視，但雷達必須在敵方射彈到達彈道最高點前有足夠的上升弧段跟蹤射彈。如果遮蔽頂過高，火炮發射的彈丸彈道將低于雷達波束而不能被探測到，即使被探測到，由于跟蹤距離短，定位誤差將加大甚至無法進行定位。考慮到有效抗干擾要求，在保持對射彈足夠捕捉能力同時，較低的遮蔽角(取決于射彈的仰角和速度)能夠在雷達與武器在同一高度下確保雷達性能發揮。最大允許遮蔽角隨著火炮陣地位置距離增加、高度減小和武器初速減小而減小。

綜合考慮反偵察抗干擾效果和對敵方火炮陣地的發現效果兩個因素，雷達的遮蔽角設置既不能過大，也不能過小。炮位偵察校射雷達偵察作業時，可以首先給雷達設置一個平遮蔽角[2]。所謂平遮蔽角是單一遮蔽角或雷達在沒有遮蔽角輸入到計算機中時的缺省值。平遮蔽角的范圍通常在10mil到30mil之間。在保證獲得較大反射面的情況下，雷達應配置在遮蔽物后面植物茂盛的陣地上。要求遮蔽物在己方地域內，遮蔽頂距離雷達不超過1km，具體可根據偵察目標的遠近和目標類型來決定。在條件允許的情況下，可以使用雙遮蔽頂，第一個遮蔽物距離雷達前方約250m到300m，第二個遮蔽頂在雷達前方約1000m的位置。第二個遮蔽物進一步衍射了雷達副瓣波束，使敵方更加難以準確確定雷達位置。

2 垂直掃描范圍與跟蹤范圍關系分析

在進行偵察作業時，炮位偵察校射雷達一般在彈丸離開炮膛一段時間后才能捕捉到飛行中的彈丸。在發現飛行中的彈丸后，雷達并不能夠立即推算出發射炮彈的火炮陣地位置，它必須跟蹤一段彈丸飛行的軌跡或者跟蹤一定時間，雷達信息處理系統才能夠根據運動軌跡外推出火炮陣地坐標。這就需要炮位偵察校射雷達在俯仰上具有一定的掃描范圍。將雷達波束在俯仰方向上的最大探測范圍，定義為垂直掃描范圍，它表征的是具體型號雷達的最大垂直掃描能力。如美軍AN/TPQ-36雷達最大垂直掃描范圍約為80mil，AN/TPQ-37雷達最大垂直掃描范圍大約是104mil。

在實際作業過程中，雷達的垂直掃描范圍并不一定能夠得到充分的利用。從雷達位置上看，遮蔽頂的高度和陣地前面地形輪廓在雷達搜索扇形區內是變化的。在考慮實際地形輪廓和前方遮蔽物影響的條件下，通常難以設置一固定遮蔽角，遮蔽角會隨地形條件產生一定的變化，這種變化也就導致了雷達在不同方位上垂直掃描范圍會有一定的變化，不可能一直處于最大掃描范圍之內。將彈丸通過雷達探測并可跟蹤的區域俯仰變化稱之為跟蹤范圍。它與垂直掃描范圍的關系如圖2所示。

圖2中所示的三維區域是目標能被探測并跟蹤的區域。從圖中可以看出，跟蹤范圍是垂直掃描范圍與遮蔽頂之差的密位數。由于地形輪廓或雷達前面遮蔽物的影響使垂直掃描量受損失，跟蹤范圍在不同方位上會發生變化。

為了能夠保證雷達捕捉到彈丸并且能夠推算出火炮陣地的位置，必須保證在炮位飛行軌跡的升弧段上有足夠的范圍供雷達進行探測，也就是必須有足夠的跟蹤范圍。將雷達能夠外推出火炮陣地需要的跟蹤范圍的最小值，稱為最小跟蹤范圍。只有當實際的跟蹤范圍大于最小跟蹤范圍時，才能夠滿足雷達外推火炮陣地位置的基本條件，雷達才有可能外推出火炮陣地位置坐標[3]。美軍AN/TPQ-36和AN/TPQ-37雷達的最小跟蹤范圍為50mil，也就是說雷達跟蹤一發彈足以計算出結果需要至少50mil跟蹤范圍。

當實際跟蹤范圍小于最小跟蹤范圍時，雷達站必須通過人工調整遮蔽角、使搜索扇形變窄或將雷達移到具有足夠跟蹤范圍的新陣地進行補償調整。

3 遮蔽變化量及其影響

由于雷達陣地前方的地形輪廓通常是發生變化的，導致在不同方位上由于地物遮擋造成的遮蔽角會發生一定的變化[4]。將雷達掃描扇形區域內遮蔽角的最高值稱為最大遮蔽角，將雷達掃描扇形區域內遮蔽角的最低值稱為最小遮蔽角，最大遮蔽角與最小遮蔽角的差值稱為遮蔽變化量[5]，如圖3所示。遮蔽變化量將會對雷達的跟蹤范圍產生較大影響。

從圖3中可以看出，在整個搜索扇形區域內，雷達在最大遮蔽角處的跟蹤范圍最小，且此跟蹤范圍等于垂直掃描范圍與遮蔽變化量之差。為保證雷達在整個扇形搜索區域內的都可以有足夠的跟蹤距離且可外推出火炮陣地位置，要求雷達在最大遮蔽角處的跟蹤范圍大于雷達所需要的最小跟蹤范圍[6]。由于雷達的垂直掃描范圍和最小跟蹤范圍是固定的，所以可以確定出雷達搜索目標時允許的最大遮蔽變化量：

最大遮蔽變化量=垂直掃描范圍-最小跟蹤范圍

在雷達站進行陣地選擇和進行遮蔽角設置的時候，必須考慮遮蔽變化量對跟蹤范圍造成的影響。任何遮蔽變化量超出了最大值的情況將使雷達沒有足夠的跟蹤范圍來確定火炮陣地的位置。在這種情況下必須采取一些措施來獲得足夠的跟蹤范圍完成雷達任務。可以采取的措施有以下幾種：不采取任何措施；提升最小遮蔽角；縮窄搜索扇形區域和變化雷達陣地。

首先來看第一種情況，不采取任何措施。如果不采取任何措施，雷達將只能捕捉到搜索扇形區域內跟蹤范圍大于最小跟蹤范圍內的目標，而對于跟蹤范圍小于最小跟蹤范圍內的目標，雷達將無法外推出火炮陣地坐標，從而會產生盲區。如圖4所示。

從圖4中可以看出，如果遮蔽變化量超過最大允許遮蔽變化量而又不采取任何措施，在雷達搜索扇形區域內將會產生一定范圍的盲區，盲區范圍為跟蹤范圍小于最小跟蹤范圍的區域。如果在這一區域內有敵方火炮陣地，即使彈丸被雷達搜索屏發現，由于沒有足夠的跟蹤時間，也不能推算出敵方火炮陣地位置坐標。

第二個可采取的措施是提高最小遮蔽角。當最小遮蔽角提高，遮蔽變化量縮小，彈丸實際跟蹤范圍大于最小跟蹤范圍，將消除由于高遮蔽引起的盲區。但是，采取這種措施，將在低遮蔽角下面產生一個小的盲區，如圖5所示。

從圖5中可以看出，提高最小遮蔽角值，保證對彈丸的實際跟蹤范圍大于雷達的最小跟蹤范圍，從而可以實現對高遮蔽區域的探測。但是可以看到，隨著最小遮蔽角的提高，在最小遮蔽角以下會形成一個盲區[7-8]。盲區的存在可能會被接受，也可能不會被接收，特別是敵方發射低伸彈道火炮時，可能會造成從最小遮蔽角到射彈最大彈道高之差不滿足最小跟蹤范圍的情況，從而無法發現目標。在實際作戰過程中，提高最小遮蔽角是一個可采取的有效措施，通過調整遮蔽變化量以獲得合適的跟蹤范圍。

另一個可以采取的措施是縮窄搜索扇形區域。縮窄搜索扇形區域后，將減小遮蔽變化量，并可以消除搜索區內的盲區。但此時仍然會留下一個雷達無法探測到的區域，這在某些時候是戰術情況所不允許的，如圖6所示。如果要采取這種措施，雷達站必須在上級指揮機關的允許下進行，如果沒有上級指揮機關的批準，有可能造成偵察空白地帶，帶來嚴重后果。

如果以上措施都不能夠滿足探測的實際需求，雷達站必須重新選擇陣地，使敵彈道盡可能多的暴露在我雷達之下。在重新選擇陣地之后，雷達在新的陣地上要再次依據地形條件計算遮蔽角、遮蔽變化量和跟蹤范圍，保證能夠在搜索區域內完成有效探測任務[9]。

4 結束語

合理設置遮蔽角對炮位偵察校射雷達發揮偵察效能具有十分重要的作用。在部署炮位偵察校射雷達時，要充分考慮遮蔽角要素，合理分析地形條件、電子對抗、敵方可能的射彈方向和火炮陣地位置等各方面因素，充分了解炮位偵察校射雷達的垂直掃描范圍和跟蹤范圍，準確計算遮蔽角變化量及其可能造成的影響，從而科學確定炮位偵察校射雷達的遮蔽角，保證炮位偵察校射雷達作戰效能的有效發揮。