直升機射頻隱蔽突防方法研究

曾小東，芮 錫

(中國電子科技集團公司第十研究所，四川 成都 610036)

0 引言

當前戰爭的形式正在進行大規模升級，地面部隊對直升機的依賴越來越強。小規模裝甲突擊群需要直升機的不間斷掩護，未來的建設目標是能“飛”起來作戰，這就需要有更多的直升機。直升機具有超低空貼地飛行、強大的火力攻擊和卓越的機動性能等優勢，能夠對各種地面目標和超低空目標實施精確有效的打擊，獨立執行戰術級任務，在聯合作戰體系中扮演著不可取代的重要角色。然而，隨著現代戰場對抗的日益激烈，各種精確的雷達、光學、聲學和無源探測設備相繼出現[1-3]，直升機的作戰環境變得更加嚴酷復雜。實戰經驗證明，先進的LPD(低可探測)技術是提高其生存能力和作戰效能最有效的手段之一，因此受到世界各國的高度重視。

1 可探測平衡

與各種探測方法相對應，直升機的低可探測技術主要包括針對雷達探測信號的低可探測[4]、針對紅外信號的低可探測[5]、針對聲學信號的低可探測[6]以及針對射頻主動輻射信號的低可探測[7]等。目前，在國內外的直升機低可探測技術研究中，已廣泛開展了針對雷達探測信號的低可探測、針對紅外信號的低可探測以及針對聲學信號的低可探測等研究，而在針對射頻主動輻射信號的低可探測方面，研究相對滯后，公開資料顯示毫米波火控雷達采取了有限的低可探測設計。依據可探測平衡原則[8-9]，各種低可探測技術之間應平衡發展，各種低可探測應有大致相近的被發現距離，不能出現明顯的短板，否則就會破壞直升機的整體低可探測能力。因此，直升機的低可探測應符合綜合平衡、協調發展的要求。

當前的作戰環境下，直升機由于飛行高度低，視距近，雷達的發現距離受限。但是機載射頻輻射信號，尤其是短波、超短波信號，在城市建筑、山體、樹林等復雜地形環境下，依然有很強的繞射和透射能量。因此，針對射頻信號的低可探測需求將更加迫切[10]。

2 射頻隱蔽突防時的LPD技術考慮

2.1 威脅分析

從作戰模式看，直升機在隱蔽突防時，通常貼地飛行，隱蔽接敵，突然攻擊后馬上機動規避。在此過程中，直升機由于飛行高度低，具有低可探測的先天優勢。對于陸基和海基無源探測系統，受限于地球曲率，其威脅范圍大大縮小[11-12]。距離在L1以外的無源探測系統，無法偵收到直升機有源射頻傳感器發射的輻射信號，如圖1所示。典型L1值如表1所示。

表1 典型值

然而，對于空基無源探測系統而言，如預警機、偵察機等平臺，這種低可探測優勢將不復存在。在L2距離以內的所有空基無源探測系統，只要其接收機靈敏度足夠高，都將以很大的概率截獲直升機的有源射頻傳感器輻射信號，如圖2所示。假定直升機以飛行高度200m實現隱蔽突防，對于不同高度的空基無源探測系統，典型的L2值如表2所示。

表2 典型L2值

由表2可以看出，高度在8000m的空基無源探測系統，只要其無源探測系統的接收機靈敏度足夠高，對直升機平臺的截獲距離即可到達400km以上。

2.2 LPD措施分析

由以上威脅分析可知，直升機在隱蔽突防時面臨嚴重的無源探測威脅，需要從以下幾個方面采取LPD措施，以滿足高生存能力和隱蔽接敵的要求。

1)輻射時間管理技術

采用編隊協同的LPD技術，減少編隊有源射頻傳感器的輻射時間，提高LPD性能。作戰飛行時直升機長機雷達開機，存儲探測到的目標數據并加以分析，確定目標類型、位置等數據。這些數據不但可顯示在本機的多功能顯示器上，而且可通過數據鏈傳給直升機僚機，僚機雷達靜默。長機根據戰場目標分布情況將目標數據分配給僚機，然后同時發起攻擊。

2)窄波束、超低副瓣天線技術

采用窄波束、超低副瓣天線技術，可以將輻射能量集中在主瓣內，大大減小天線副瓣輻射的功率，從而大大減小被敵方截獲的空間范圍。為了避免被陸基/海基無源探測系統偵收到主瓣信號，通信的波束寬度應盡可能窄。在不被陸基/海基無源探測系統偵收到的情況下，主瓣允許的最大寬度與直升機的飛行高度、編隊距離等有關，如圖3所示。

圖3 窄波束、超低副瓣天線技術

對于遠距離通信，主瓣寬度需要比近距離通信更窄，以避免陸基/海基無源探測系統的偵收。直升機的飛行高度越低，對主瓣寬度的要求越高。對于直升機低空隱蔽突防，則要求波束寬度相對更窄。

3)功率控制技術

偵察裝備對直升機輻射信號的最大截獲距離R1與輻射功率的1/2次方成正比。

(1)

式中，Pt為輻射功率，Gt為天線增益，λ為信號波長，SI為偵察裝備的系統靈敏度。

由上式可以看出，在偵察裝備的系統靈敏度不變的情況下，當直升機的發射功率降低時，最大截獲距離RI減小。

4)LPD波形設計技術

采用LPD波形并結合與之相應的信號處理技術，可以獲得信噪比增益，使電子裝備在性能不受影響的情況下減小輻射功率，一方面減小了被敵方無源探測系統截獲的距離，另一方面對于非協作的無源探測系統來說，由于信噪比的降低，其偵察參數的精度也會有所下降，從而影響偵察后端的分選、識別、定位等。此外，LPD波形還能降低信號被截獲的概率，例如通信中的跳頻技術。

3 LPD技術對隱蔽突防的效能提升

(2)

表3分析了不同LPD措施對無源探測系統截獲距離的影響。

表3 不同飛行段的截獲距離

直升機可以在各飛行段中管控各射頻傳感器的開關狀態、工作模式以及工作參數等，使得無源探測系統截獲距離大大縮短，為突破敵方的防空系統創造了有利條件。從圖4和圖5的對比可以看出，直升機采用LPD措施后，在突防中的生存力明顯提高。

圖4 采取LPD措施前的突防示意

圖5 采取LPD措施后的突防示意

4 結論

通過直升機LPD與突防能力的關系分析，可以看出LPD對于直升機的生存力提升具有重要意義。無論是從反LPD的視角，還是LPD技術發展的需要，對于直升機射頻輻射特征的分析以及射頻輻射抑制技術的研究均具有十分重要的學術和應用價值。另外，以上的分析方法也為建立直升機的LPD性能指標體系提供了初步理論依據。