無人機(jī)機(jī)載拖曳干擾實(shí)現(xiàn)

呂曉林

機(jī)載拖曳干擾是一種新的自衛(wèi)式干擾方式，通過拖纜牽引誘餌，對(duì)敵方雷達(dá)產(chǎn)生射頻干擾，可逼真模擬載機(jī)的航速、航向及雷達(dá)反射特性，使雷達(dá)無法通過運(yùn)動(dòng)特性來區(qū)分載機(jī)和誘餌，提高了載機(jī)的生存能力。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，爭奪電磁戰(zhàn)場控制權(quán)成為決定局部戰(zhàn)爭勝負(fù)的關(guān)鍵。二十世紀(jì)末國外第三代戰(zhàn)斗機(jī)已普遍裝備機(jī)載拖曳干擾設(shè)備，有必要對(duì)其組成、工作原理進(jìn)行分析，結(jié)合國內(nèi)實(shí)際情況，對(duì)機(jī)載拖曳干擾實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究，探討機(jī)載拖曳干擾保障能力的實(shí)現(xiàn)。

機(jī)載拖曳式干擾設(shè)備組成、工作原理

機(jī)載拖曳干擾設(shè)備組成

機(jī)載拖曳干擾設(shè)備一般由機(jī)上設(shè)備、拖纜及投放裝置、拖曳誘餌等組成。機(jī)上設(shè)備包括雷達(dá)信號(hào)接收機(jī)、干擾信號(hào)產(chǎn)生器、控制器和電源等;拖纜主要由光纜、電纜和承力纜組成;投放裝置含絞盤和投放器等;拖曳誘餌含光電轉(zhuǎn)換器、功率放大器、發(fā)射天線等。

機(jī)載拖曳式干擾原理

載機(jī)偵測收到雷達(dá)信號(hào)后，釋放拖曳誘餌，拖曳式誘餌內(nèi)裝有放大轉(zhuǎn)發(fā)器，對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行放大轉(zhuǎn)發(fā)，與載機(jī)雷達(dá)回波信號(hào)一起對(duì)雷達(dá)形成雙點(diǎn)源干擾，對(duì)于非相參干擾，誘餌產(chǎn)生的效果是使雷達(dá)跟蹤兩點(diǎn)源能量中心上;對(duì)于相參干擾，將產(chǎn)生合成場，在合成場作用下雷達(dá)跟蹤能量較大的點(diǎn)源，雷達(dá)天線跟蹤軸偏離目標(biāo)，從而提高飛機(jī)的存活率。

拖曳干擾實(shí)施時(shí)機(jī)

誘餌釋放時(shí)，應(yīng)保證飛機(jī)和誘餌對(duì)雷達(dá)形成的張角小于雷達(dá)的角分辨率。在距離上應(yīng)保證飛機(jī)和誘餌對(duì)雷達(dá)形成的距離差小于雷達(dá)的距離分辨率，在速度上應(yīng)當(dāng)保證飛機(jī)和誘餌相對(duì)于雷達(dá)的徑向速度差小于雷達(dá)的速度分辨率。

（1）尾追攻擊時(shí)的戰(zhàn)術(shù)措施

當(dāng)載機(jī)發(fā)現(xiàn)有導(dǎo)彈進(jìn)行尾追攻擊時(shí)，載機(jī)應(yīng)加速向?qū)椆敉环较蚋咚亠w行，并投下拖曳誘餌，在方位、距離和速度上讓導(dǎo)彈穩(wěn)定跟蹤誘餌，此時(shí)的誘餌與載機(jī)的距離、速度、角度基本一致，制導(dǎo)雷達(dá)難以分辨，而誘餌很容易捕獲制導(dǎo)雷達(dá)的距離、速度跟蹤波門。

（2）攔截攻擊時(shí)的戰(zhàn)術(shù)措施

當(dāng)導(dǎo)彈距離載機(jī)較遠(yuǎn)時(shí)，立刻轉(zhuǎn)向，并加速向?qū)楋w行方向機(jī)動(dòng)，盡快變?yōu)椤拔沧饭簟钡膽B(tài)勢，然后選擇時(shí)機(jī)，突然向左或向右急轉(zhuǎn)彎，構(gòu)成“三角態(tài)勢”。

（3）迎頭攻擊時(shí)的戰(zhàn)術(shù)措施

迎頭攻擊時(shí)，導(dǎo)彈和載機(jī)的相對(duì)速度很高，它們之間的距離一般不會(huì)太遠(yuǎn)，此時(shí)很難進(jìn)行180°的大轉(zhuǎn)彎，只能向左或向右急轉(zhuǎn)并加速飛行，盡快形成“三角態(tài)勢”，以便利用誘餌的強(qiáng)干擾能量把導(dǎo)彈吸引過去，或者使導(dǎo)彈從載機(jī)和誘餌中間穿過。干擾實(shí)施時(shí)機(jī)如圖1所示。拖曳干擾國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

國內(nèi)外現(xiàn)狀

AN/ALE-50拖曳誘餌系統(tǒng)是一種機(jī)載電子反制系統(tǒng)，廣泛部署于美軍各型戰(zhàn)機(jī)上。AN/ALE-50系統(tǒng)包括一具發(fā)射/控制裝置和多枚誘餌，每枚誘餌均安裝于密封的金屬容器內(nèi)。ALE-50拖曳式誘餌是簡單的轉(zhuǎn)發(fā)型誘餌，誘餌放在一個(gè)有電纜卷軸的發(fā)射筒中，誘餌在使用后丟棄。設(shè)備由飛機(jī)供電，有獨(dú)立的威脅信號(hào)接收和干擾信號(hào)發(fā)射模塊，誘餌一旦接收到威脅信號(hào)就將信號(hào)放大并轉(zhuǎn)發(fā)出去，ALE-50還可對(duì)威脅信號(hào)進(jìn)行簡單的調(diào)制，欺騙雷達(dá)跟蹤。

為了提高拖曳誘餌的干擾能力，新研了ALE-55光纖拖曳式誘餌，如圖2所示。ALE-55光纖拖曳式誘餌具有很寬的頻率覆蓋范圍，不僅能轉(zhuǎn)發(fā)威脅雷達(dá)信號(hào)，而且還能利用飛機(jī)上干擾機(jī)產(chǎn)生的欺騙信號(hào)來誘騙來襲導(dǎo)彈。

目前，西方國家主要裝備的拖曳式有源雷電干擾誘餌有：英國馬可尼雷達(dá)和防御系統(tǒng)公司的“瞪羊”誘餌、美國雷聲公司的AN/ALE-50、桑德斯公司的AN/ALE-55、瑞典攝氏技術(shù)電子公司的B02D和德國戴姆勒一克萊斯勒航空公司的“空中蜂鳴器”。

發(fā)展趨勢

拖曳式有源誘餌經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展階段，第一階段的誘餌主要由電纜拖引在載機(jī)后方，誘餌將載機(jī)傳輸過來的雷達(dá)調(diào)制信號(hào)或其它噪聲信號(hào)進(jìn)行簡單轉(zhuǎn)發(fā)，第一代拖曳式誘餌工作帶寬較窄，工作頻率低。隨著光纖傳輸線的應(yīng)用，機(jī)載電子戰(zhàn)對(duì)抗偵察系統(tǒng)能夠?qū)孬@的高頻段寬帶雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)制，通過光纖傳輸給誘餌，由誘餌負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)，進(jìn)一步提高干擾效果。

經(jīng)過不斷改進(jìn)，拖曳誘餌能發(fā)射欺騙和壓制性雷達(dá)干擾信號(hào)，同時(shí)將干擾發(fā)射天線設(shè)計(jì)成一個(gè)全方位的雷達(dá)角反射器，可以模擬一架飛機(jī)的雷達(dá)反射信號(hào)，使飛機(jī)具備主動(dòng)/被動(dòng)綜合干擾能力。機(jī)載拖曳干擾實(shí)現(xiàn)方式

無人機(jī)拖帶誘餌

拖曳干擾系統(tǒng)由機(jī)載雷達(dá)偵查告警設(shè)備、控制與投放吊艙、拖曳誘餌、拖纜等組成。吊艙安裝在無人機(jī)機(jī)翼下，拖曳誘餌掛載在吊艙下方。控制與投放裝置接收到投放指令后，施放拖曳誘餌，載機(jī)通過拖纜拖帶誘餌飛行。無人機(jī)與拖曳誘餌之間的拖纜內(nèi)有光纖，可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，拖曳誘餌對(duì)收到的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、放大、轉(zhuǎn)發(fā)，拖曳誘餌工作參數(shù)可通過無人機(jī)測控鏈路下傳到地面。

（1）拖曳誘餌

干擾設(shè)備集成于拖曳誘餌體內(nèi)，采用電池供電，拖曳體安裝有穩(wěn)定尾翼，以保持拖曳時(shí)的穩(wěn)定飛行。

干擾設(shè)備由光電轉(zhuǎn)換器、低噪聲放大器、控制器、功放、發(fā)射天線及鋰電池等組成，組成框圖如圖3所示。

（2）吊艙

吊艙由控制與投放裝置、拖纜等組成。控制與投放裝置可用在施放前通過鎖閉機(jī)構(gòu)攜載拖曳誘餌飛行，在接收到投放指令后，施放拖曳誘餌。控制與投放裝置由控制器、拖曳體攜載與鎖閉機(jī)構(gòu)、線纜施放機(jī)構(gòu)、斷纜機(jī)構(gòu)等組成。拖曳體攜載與鎖閉機(jī)構(gòu)可以保證施放前拖曳誘餌的可靠掛載，控制器接收到投放指令后，控制鎖閉機(jī)構(gòu)開鎖，使拖曳誘餌與無人機(jī)分離。線纜施放機(jī)構(gòu)可保障拖曳體的平穩(wěn)施放，線纜施放到預(yù)定長度后，施放機(jī)構(gòu)自動(dòng)鎖緊。控制器接收到斷纜指令后，控制斷纜機(jī)構(gòu)切斷拖纜。

（3）拖纜

拖纜主要承受拖帶誘餌飛行時(shí)的拖帶張力，需根據(jù)受力情況選取合適的材料與線徑，拖纜長度不小于100m。

為了實(shí)現(xiàn)載機(jī)與拖曳誘餌之間數(shù)據(jù)傳輸功能，拖纜采用復(fù)合纜。線纜中間布置數(shù)據(jù)傳輸線，外層為承力結(jié)構(gòu)以承受線纜張力。為防止拖曳飛行過程中拖纜產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，采用滑環(huán)與拖曳體連接。

（4）無人機(jī)

根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)對(duì)無人機(jī)飛行性能要求，機(jī)載雷達(dá)偵查告警設(shè)備對(duì)無人機(jī)的有效載荷、空間、供電要求，吊艙和拖曳誘餌氣動(dòng)特性、結(jié)構(gòu)重量對(duì)無人機(jī)機(jī)翼掛載能力要求以及拖曳誘餌投放后在拖帶飛行過程中和母機(jī)不發(fā)生干涉對(duì)母機(jī)氣動(dòng)外形、結(jié)構(gòu)布局的要求，選擇合適的無人機(jī)作為母機(jī)。目前國內(nèi)有多款大型無人機(jī)可作為拖曳干擾飛行平臺(tái)。

（5）有人機(jī)拖帶拖靶

拖曳干擾系統(tǒng)由絞車、測控吊艙、拖靶、模擬靶、拖靶綜合顯控設(shè)備、拖纜等組成，干擾設(shè)備集成在拖靶體內(nèi)。拖靶和絞車之間通過鋼制拖纜連接，在一定預(yù)緊力作用下吊掛在絞車下，絞車通過制式掛架安裝在有人飛機(jī)機(jī)翼下。絞車和測控吊艙與飛機(jī)通過機(jī)內(nèi)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，拖靶和測控吊艙通過無線鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，絞車、測控吊艙和拖靶工作狀態(tài)參數(shù)顯示在拖靶綜合顯控設(shè)備上，飛行員通過拖靶綜合顯控設(shè)備控制絞車收放拖靶。其工作原理如圖4所示。

干擾設(shè)備由接收天線、光纖存儲(chǔ)、處理控制、功放、發(fā)射天線及鋰電池組成。接收天線接收雷達(dá)信號(hào)，經(jīng)濾波、放大后分為兩路，一路進(jìn)入光纖存儲(chǔ)系統(tǒng)，電光調(diào)制后，經(jīng)過可編程的遲延光纖延遲線，完成對(duì)雷達(dá)信號(hào)的存儲(chǔ);光電解調(diào)、信號(hào)放大后經(jīng)發(fā)射天線輻射出去。另外一路送給處理控制模塊，完成對(duì)雷達(dá)信號(hào)的檢波測量，根據(jù)測量結(jié)果，控制光纖存儲(chǔ)設(shè)備中延遲線抽頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí);同時(shí)處理控制模塊對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，將設(shè)備工作狀態(tài)參數(shù)上報(bào)。干擾設(shè)備組成如圖5所示。

拖曳干擾主要有待機(jī)和干擾兩種工作狀態(tài)。

（1）待機(jī)狀態(tài)

拖靶被釋放后，干擾設(shè)備進(jìn)入待機(jī)工作狀態(tài)，此時(shí)僅處理控制等低功耗設(shè)備加電工作，處理控制單元對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)存在有雷達(dá)信號(hào)，則轉(zhuǎn)入干擾狀態(tài)。

（2）干擾狀態(tài)

根據(jù)檢測到的雷達(dá)信號(hào)時(shí)域參數(shù)，處理控制單元控制光纖存儲(chǔ)設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延量，并控制功放進(jìn)入功率放大狀態(tài)，對(duì)雷達(dá)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)干擾。

上述兩種實(shí)現(xiàn)方式各有優(yōu)劣，有人機(jī)拖帶拖靶采用光纖存儲(chǔ)雷達(dá)信號(hào)方式，具有損耗低、保真度高等特點(diǎn)，和數(shù)字存儲(chǔ)方式相比，設(shè)備功耗低，同時(shí)拖靶通過絞車進(jìn)行收放，可回收拖靶，費(fèi)效比高，適用于訓(xùn)練演練，不適合實(shí)彈射擊使用;無人機(jī)拖帶誘餌雖然誘餌內(nèi)干擾設(shè)備簡單，但干擾樣式多、模擬逼真度高，由于誘餌不可回收，適用于實(shí)彈射擊，不適合訓(xùn)練演練使用。兩者互補(bǔ)性強(qiáng)，可根據(jù)實(shí)際情況，選擇使用。

結(jié)論

通過分析機(jī)載拖曳干擾原理和實(shí)施過程，針對(duì)任務(wù)需求，利用有人機(jī)拖帶拖靶、拖靶內(nèi)加裝干擾設(shè)備和無人機(jī)拖帶誘餌實(shí)現(xiàn)了機(jī)載拖曳干擾，為后續(xù)相關(guān)任務(wù)開展提供參考和借鑒。