球載反巡雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計

文/張新苗

1 概述

巡航導(dǎo)彈具有發(fā)射平臺機動、遠(yuǎn)程巡航、突防能力強、精確打擊等優(yōu)點，在近代幾場局部戰(zhàn)爭中發(fā)揮了排頭兵的重要作用。在伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍從海灣和紅海等向伊拉克首都及周邊地區(qū)發(fā)起了第一輪空襲，共發(fā)射了45 枚戰(zhàn)斧式巡航導(dǎo)彈；戰(zhàn)爭全面開展后，又發(fā)射了近500 枚巡航導(dǎo)彈，摧毀了伊拉克主要軍事設(shè)施和防空系統(tǒng)。

由于巡航導(dǎo)彈飛行高度低，常規(guī)地面防空雷達(dá)受地球曲率影響，對超低空飛行的目標(biāo)探測距離受限，因此低空巡航導(dǎo)彈通常能夠突破地面防空雷達(dá)的搜索，極大地縮短了攔截武器的反應(yīng)時間。

氣球載雷達(dá)系統(tǒng)通過系留氣球平臺將雷達(dá)系統(tǒng)升空工作，能夠充分發(fā)揮“站得高、看得遠(yuǎn)”的優(yōu)勢，一定程度地克服地球曲率的影響，對低空巡航導(dǎo)彈具有探測距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢，大幅削弱了巡航導(dǎo)彈的突防能力，延長攔截武器的反應(yīng)時間，是反低空巡航導(dǎo)彈的有有效手段。并且由于巡航導(dǎo)彈掠地飛行，常規(guī)地面雷達(dá)受地形的遮蔽，對巡航導(dǎo)彈的探測盲區(qū)大，探測和跟蹤不連續(xù)；氣球載雷達(dá)系統(tǒng)升空高度高，受地形遮蔽影響較小，覆蓋連續(xù)。利用Global Mapper 仿真軟件，通過仿真得到在地形遮蔽條件下，海拔高度50 米的地面雷達(dá)和升空高度3200 米的球載雷達(dá)對25 米掠地飛行的巡航導(dǎo)彈的覆蓋效能對比如圖1和圖2所示。

從仿真結(jié)果中可以看出，氣球載雷達(dá)對低空巡航導(dǎo)彈的覆蓋范圍更大，連續(xù)性更好，較地面雷達(dá)反巡航導(dǎo)彈能力更強。

圖1：地面雷達(dá)對巡航導(dǎo)彈覆蓋效能圖

圖2：氣球載雷達(dá)對巡航導(dǎo)彈覆蓋效能圖

2 系統(tǒng)體制選擇

氣球載雷達(dá)系統(tǒng)反巡航導(dǎo)彈，需要具備靈活的波束指向和系統(tǒng)資源調(diào)度能力，采用常規(guī)機掃雷達(dá)，只能實現(xiàn)對巡航導(dǎo)彈的搜索，必須采用機掃結(jié)合相掃的工作方式；另外，要實現(xiàn)對攔截武器提供目標(biāo)指示信息，必須具備同時跟蹤多批目標(biāo)的能力。

系統(tǒng)采用數(shù)字陣列雷達(dá)體制，通過數(shù)字域的收發(fā)波束幅相精確控制，實現(xiàn)靈活的同時或分時多波束工作能力，實現(xiàn)反巡航導(dǎo)彈功能。氣球載雷達(dá)反巡航導(dǎo)彈場景如圖3所示。

3 反巡航導(dǎo)彈作戰(zhàn)流程

圖4為典型的反巡航導(dǎo)彈場景，雷達(dá)機掃發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，跟蹤確認(rèn)后轉(zhuǎn)相掃跟蹤模式，并將目標(biāo)指示信息發(fā)送給攔截作戰(zhàn)單元，發(fā)射攔截彈，雷達(dá)同時跟蹤兩批目標(biāo)，并通過空間位置差分器實時解算兩批目標(biāo)的空間位置差，將位置差轉(zhuǎn)換為攔截彈的姿態(tài)修正量反饋給攔截彈，引導(dǎo)攔截彈修正姿態(tài)，最終實現(xiàn)對巡航導(dǎo)彈的精確攔截。

4 信號處理方式選擇

由于氣球平臺升空后，為覆蓋低空目標(biāo)，雷達(dá)波束指向向下，雷達(dá)波束入射角增大，因此地雜波能量顯著增強；同時，由于氣球平臺和地物的慢動，導(dǎo)致地物雜波的展寬，采用常規(guī)動目標(biāo)顯示（MTI）方式，無法實現(xiàn)地物雜波的對消，導(dǎo)致系統(tǒng)回波信雜比降低，目標(biāo)探測性能下降。

球載雷達(dá)系統(tǒng)信號處理采用全程脈沖多普勒（PD）處理，通過空域、頻域聯(lián)合濾波，由于巡航導(dǎo)彈速度為高亞音速，通過優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)工作參數(shù)，能有效抑制地物雜波對巡航導(dǎo)彈目標(biāo)檢測的影響，顯著提升巡航導(dǎo)彈的探測性能。

5 總結(jié)

圖3：氣球載雷達(dá)反巡航導(dǎo)彈場景

本文簡述了球載反巡系統(tǒng)的總體設(shè)計思路，包括系統(tǒng)體制選擇、反巡作戰(zhàn)流程和信號處理方式選擇等。

氣球載雷達(dá)系統(tǒng)通過系留氣球?qū)⒗走_(dá)升空工作，能有效克服地球曲率影響，大幅拓展對低空巡航導(dǎo)彈的覆蓋效能，在反巡航導(dǎo)彈的應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢，可以作為導(dǎo)彈防御體系重要補充。

圖4：典型反巡航導(dǎo)彈流程