防空反導訓練中無人機載雷達導引頭作用范圍研究?

劉宗福

（92785部隊 秦皇島 066200）

1 引言

復雜電磁環境下防空反導訓練是提升水面艦艇對空作戰能力的重要手段，能重復使用的成本可控的高威脅反艦導彈靶標的模擬一直是重難點問題。隨著無人機技術的飛速發展［1］，其飛行速度、可靠性與載荷能力大幅提升［2］，部分作戰領域中甚至可作為導彈使用［3］，為構設可循環利用的導彈靶標提供了技術手段。

當前的基地化訓練環境構設中，為提高防空反導訓練的實戰化程度，帶動參訓艦艇軟硬武器一體化抗導，逐步開始采用無人機加裝導引頭的靶標構設方式。基于國內現有的典型高速固定翼無人機平臺，考慮典型電子對抗系統的偵察干擾能力，研究某型無人機載雷達導引頭在多種條件下的作用距離，以及艦艇軟硬武器一體化抗導訓練進程的達成度，為基地化訓練中反艦導彈靶標的應用提供參考。

2 防空反導訓練導彈威脅靶標構設需求

復雜電磁環境下基地化訓練的威脅態勢設計以我方面臨的主要軍事威脅為背景，構設從平臺運動特性、電磁威脅特性、RCS 特性等多個維度上能夠模擬假想敵反艦導彈的目標。導彈運動特性等的模擬主要由無人機實現，電磁輻射特性由導引頭模擬。目前無人機載導引頭的來源有兩個，一是利用現有實裝，二是重新進行小型化設計［4］。實裝導引頭可構設的攻擊態勢樣本量少、重復度高，且信號保密要求高，為提高訓練實戰化水平，迫切需要研制能夠模擬典型作戰對手的導引頭，進行小型化設計后加裝無人機。

當前我國周邊多個國家和地區裝備“魚叉”系列反艦導彈，該型武器是世界上裝備最多的導彈之一。為破解防空反導訓練空中無人機載導引頭保障存在的重難點問題，研究某型模擬魚叉電磁輻射特性的導引頭，該設備兼顧模擬當前其他國家和地區現役相參體制導引頭的技術能力，以方便訓練中進行導引頭威脅態勢設定。無人機加裝該型導引頭后的典型航路為:發射后在規定空域以高度200m 巡航，距目標12km～15km 時，導引頭開機，穩定跟蹤目標后，降高至15m 掠海飛行，距目標5km處拐彎，按照規定的航路捷徑對參訓艦艇進行模擬攻擊。

3 無人機載訓練專用導引頭的設計原則

針對防空反導訓練需求，訓練專用的無人機導引頭在設計上要遵循以下原則:

1）延長工作壽命。在基地化訓練中，導引頭為重復使用產品，日歷壽命一般不低于10 年，掛飛次數要求在30～50次左右。

2）工作參數可裝訂，實現配置靈活性。為最大限度模擬國外多型導引頭，提高訓練的逼真度，需要導引頭的信號形式、發射功率、重復周期、脈沖寬度與抗干擾方式等參數為可調整，根據訓練任務需要實時裝訂。

3）數據采集、對抗效果評估等定制設計。通過數據處理系統記錄并復盤攻防雙方動作，分析對抗效果。

4）采用緊湊型設計，各分機采取屏蔽盒體形式，通過對插方式與接線分機連接，安裝在整機框架上，減少外部連接電纜，滿足無人機載小型化的要求。布局如圖1所示。

圖1 無人機導引頭布局圖

4 導引頭距離范圍分析

4.1 最大搜索距離

在目標與雷達通視的條件下，可推導出相參體體制導引頭最大搜索距離［6］的計算公式為

k 為玻爾茲曼常數；T0為有效溫度；Pt為發射信號峰值功率，120W；F 為噪聲系數；(S/N)min，雷達的最小檢測信噪比；Le為積累損失，2dB；G 為天線增益，設計為26dB；L 為傳輸損耗，取5.5dB（含無人機天線罩雙向損耗，射頻電纜等損耗）；λ為工作波長，0.02m；σ 為目標散射面積，5000m2；M 為積累次數；τ 為發射信號脈沖寬度的最大值。

計算得出導引頭在理想情況下作用距離為59.3km。

不同氣象條件下雷達作用距離計算公式如下:

R0為理想條件下導引頭模擬器最大作用距離，59.3km；η 為不同氣象條件下大氣衰減，dB/km；R 為不同氣象條件下雷達作用距離。

則不同氣象條件下導引頭模擬器最大作用距離見表1。

表1 不同氣象條件下雷達最大作用距離

部分反艦導彈導引頭存在兩次開機過程，1 次開機距離一般在40km 左右，導引頭搜索距離滿足要求。可根據式（1～2）計算對不同功率下導引頭對指定目標的探測距離，適當設定開機輻射功率，降低導引頭信號被截獲的概率。

4.2 干擾條件下最大搜索距離

假定電子戰系統在導引頭搜索期間能夠對準導引頭進行穩定干擾，可推導出干擾條件下相參導引頭接收系統燒穿距離［7］計算公式為

導引頭搜索距離和ERP 的關系曲線如圖2 所示，可以看出典型電子戰系統的干擾功率滿足壓制相參體制導引頭的要求，關鍵在如何快速截獲分析相參體制導引頭信號。

圖2 相參導引頭的燒穿距離

5 典型電子戰系統對導引頭的偵察距離

電子對抗系統對設計的無人機載導引頭的最大發現距離［8］為

其中，Srmin為典型電子對抗系統的偵察靈敏度，按-71dBm計算；Gr為電子戰系統接收天線增益；L為傳輸、接收損耗。

表2 電子戰系統對導引頭多種工作狀態的偵察距離

圖3 典型電子戰系統對無人機載導引頭的最大偵察距離

利用Matlab軟件仿真計算，可得出典型電子對抗系統對該型無人機載導引的最大偵察距離如圖3 所示，導引頭滿功率輻射時的最大偵察距離約21.45km，實際的“魚叉”導引頭一般在15km 處開機，提出的導引頭模擬器（滿功率輻射）滿足電子對抗系統的艦艇訓練需求。在降功率（30W）工作時，電子對抗系統最遠發現距離約為10.72km，按照靶機200m/s 的速度計算，采用導引頭模擬器訓練時，有效訓練時間比采用“魚叉”導引頭減少21s 左右，基本滿足艦艇電子戰系統訓練需求。

6 結語

本文研究了無人機載導引頭的作用距離范圍，分析典型電子戰系統對該導引頭的偵察干擾距離。隨著軍事訓練實戰化程度不斷提高，導引頭的搭載平臺逐步由地面、艦船拓展到空中，由無人機與導引頭構建的一體化復合靶標，將提高防空反導訓練對抗的突然性、動態性，使訓練環境構設更加逼真。經分析計算發現，電子戰系統的干擾功率基本可以達到壓制相參導引頭的要求，難點在于如何設計干擾波形，對抗導引頭的跟蹤雜波源等抗干擾措施；另外，隨著國內外現役電子戰系統偵察靈敏度的提高，傳統的相參體制的小功率導引頭在低截獲概率上的優勢逐漸減弱，迫切需要進一步在信號碼形設計等方面優化設計提高隱蔽性。