“箔條鏈”式艦艇反導質心干擾作戰方法研究*

彭紹榮，胡生亮，許江湖，吳林罡

（海軍工程大學 兵器工程學院，湖北 武漢 430033）

0 引言

艦載箔條質心干擾主要指通過發射箔條彈形成高反射能量的箔條云，誘導已跟蹤艦船的反艦導彈偏離目標方向，一般需要在導彈無法對抗箔條干擾的前提下實現效能［1-3］。然而，目前先進的反艦導彈已經具備箔條識別能力，能夠在對抗過程中智能地跟蹤并命中艦艇，傳統的箔條質心干擾作戰方法存在著明顯的局限性。

由于箔條云回波在幅值特性、極化特征等方面與艦艇存在巨大差異，因此將箔條云作為獨立的干擾而言，識別的實現理論上較為容易［4-5］。但當同一末制導雷達分辨單元內，箔條云和艦船作為混合目標一起考慮時，一方面相比艦船目標將發生“退極化”現象，使混合體回波的極化特性與純箔條差別不明顯，導引頭難以區分；另一方面，箔條云的存在可以延展艦船的有效反射長度，而當雷達目標的有效反射長度大于或等于波束寬度時，相當于末制導雷達波束寬度將被目標完全覆蓋，將產生“大目標”效應，此時末制導雷達不能繼續有效地在水平方向上跟蹤目標的運動，繼而不能產生角度跟蹤誤差，導致無法形成有效的跟蹤制導指令。

基于“退極化”現象和“大目標”效應，本文提出一種“箔條鏈”式質心干擾作戰方法：將箔條沿艦艇航行方向布放，使形成的箔條云遮蓋艦艇，并令艦艇航行至箔條云的一端。這樣，箔條云和艦船的混合體將出現“退極化”現象，可有效應對導引頭極化抗干擾的威脅，而當末制導雷達跟蹤混合體時，又出現大目標效應，即便導彈擊穿箔條云，位于箔條云某一端的艦艇也是相對安全的。

1 傳統箔條質心干擾存在的問題

箔條是一種重要的艦載無源干擾器材，是艦艇實施反導作戰時的典型軟武器之一。但作為一種傳統的無源干擾目標，其在回波的幅值特性、極化特征等方面與艦艇回波的差異已經得到充分證實，先進的導引頭已具備識別箔條的能力。

以隨機分布的球體箔條云模擬單枚箔條彈的爆炸情況，以隨機分布的長方體箔條云模擬多枚箔條彈形成的箔條幕，并將箔條云模型與典型艦船模型進行對比。如表1 所示分別為球體箔條云、長方體箔條云、某型導彈巡邏艇以及某型驅逐艦的全向全極化RCS 仿真結果［6］。從表1 中可以看出，對于RCS 方位幅值特性，箔條云目標RCS 變化趨勢較為平緩，與艦船目標差異明顯，此外，以極化角指代極化特征時，可以發現艦船目標極化角基本穩定在90°附近，而箔條云目標則遠低于該值。因此，對于反艦導彈末制導雷達而言，從這2 類目標中識別出箔條云假目標是一種較為容易實現的技術。

表1 仿真模型與實驗結果Table1 Simulation model and experimental results

傳統的箔條質心干擾實施方法可以概括為：末制導雷達跟蹤目標后，在其波束內施放反射特性強于真實目標的箔條云，使導彈跟蹤真、假目標能量質心，隨著波束切割逐步跟蹤箔條云。其中，質心干擾的實施必須具備以下要素：

（1）“看得見”，箔條云要與艦艇共同位于末制導雷達分辨單元內，橫向布放距離約100 m 左右。

（2）“拉得動”，箔條云RCS 值要達到艦艇的2～3 倍（即有效壓制系數），布放態勢能同時干擾末制導前沿、能量和后沿跟蹤方式。

（3）“分得開”，通常實施1 次，要做到“順風打，逆風機動”，箔條云與艦艇快速分開。

然而，隨著邊搜索邊跟蹤（track-while-scan，TWS）、小范圍扇掃、窄波門跟蹤等策略在精確制導技術上的廣泛應用，反艦導彈抗干擾能力得到大幅提升，對質心干擾效果產生嚴重影響。

一是邊搜索邊跟蹤（TWS）策略［7-8］。以某型導彈為例，在該策略的幫助下其在短短幾個搜索周期內，即可剔除純箔條云捕獲目標（一般為艦船或者箔條艦船混合體構成的疑似目標），調整航向并不斷識別，如果箔條干擾一直存在，就會持續進行識別對抗，甚至能到距離艦船2～3 km；如果目標丟失便小范圍扇掃（排除其他箔條干擾），繼續捕獲目標。待時間推移箔條和艦船分離后，又能捕捉艦船目標。

二是窄波門跟蹤技術［9］。在脈沖寬度變窄、距離分辨力提高后（如“魚叉”導彈脈沖寬度降至0.1 μs），進入雷達波門內的箔條云大幅減少，有效壓制系數嚴重下降，能量質心偏向艦船目標，隨著波束切割，最終跟蹤真實目標，質心干擾難以奏效。

2 退極化現象和大目標效應

雖然箔條云在回波的幅度特性、極化特征等方面存在與艦艇回波的差異，但是，箔條云和艦船重合在一起時，將改變艦船回波極化特性，發生“退極化”現象，使混合體回波的極化特性與純箔條差別不明顯，導引頭難以區分，如圖1 所示。

圖1 艦船箔條混合極化特征實測數據Fig.1 Measured data of mixed polarization characteristics of ship chaff

而“大目標”效應是指，當目標的有效反射長度大于或等于雷達波束寬度時，相當于雷達波束寬度將被目標全部覆蓋，此時雷達不能繼續有效的在水平方向上跟蹤目標的運動，繼而不能產生角度跟蹤誤差，因此不能形成跟蹤導引信號，此時目標的運動將產生自導跟蹤誤差［10-11］，如圖2 所示。

圖2 反艦導彈的大目標效應示意圖Fig.2 Schematic diagram of large target effect of anti-ship missile

3 “箔條鏈”式質心干擾作戰實施方法

基于前述的“退極化”現象和“大目標”效應，提出一種“箔條鏈”式質心干擾作戰方法，即在雷達跟蹤波門內間隔、連續布放多個箔條云，形成有效反射長度大于或等于雷達波束寬度的“鏈式”大目標，利用大目標效應增大末制導雷達的測角誤差。

基本原理為：當艦艇的雷達偵察系統發現并測量出敵方導彈雷達導引頭的意圖和技術參數后，將數據傳送給艦艇指控設備。指控設備根據導彈飛行軌跡、性能參數等指標，通過干擾彈發射裝置，發射若干箔條彈，爆炸后形成一條長、寬、高足夠遮蓋艦艇目標特性的箔條鏈，同時艦艇通過機動，將自己置于箔條鏈的一側，如圖3 所示。

圖3 “箔條鏈”式質心干擾作戰方法示意圖Fig.3 Operational method of“chaff chain”centroid jamming

如 圖4 所示，O為 導 彈 位 置，M1M2為 箔 條 鏈 等效長度，M為其中心點，α為末制導雷達波束半寬角度，L為箔條鏈實際長度，q為導彈來襲方向與箔條鏈的夾角，顯然有：

圖4 箔條鏈實際長度和等效長度Fig.4 Actual length and equivalent length of chaff chain

可見，箔條鏈的布置方向與導彈來襲方向垂直時，箔條鏈的實際長度最小。

當導彈飛臨箔條鏈的能量質心，此時艦艇應航行至離該位置足夠遠的安全距離，即導彈殺傷半徑之外。

隨著制導技術的高速發展，反艦導彈的作戰效能與威懾水平不斷上升。近年來，西方反艦導彈的主流研發方向逐漸朝大射程、超聲速、隱身化方向發展，使得防御方的防空攔截作戰更為困難。此外，其作戰運用也呈現出新的樣式，其中之一便是部分反艦導彈具備了二次攻擊能力［12-14］。以美國的Block 1D 型魚叉反艦導彈為例，其可在跟蹤目標消失或識別出跟蹤目標為假時，重新進入搜索狀態并進行二次攻擊，有效提高了搜捕概率［15］。二次搜索攻擊主要有8 字形和苜蓿葉2 種方式，如圖5~6所示。

圖5 8 字形搜索攻擊方式Fig.5 8-shaped search attack mode

以二次攻擊反艦導彈為作戰對象，對其飛行航跡及對抗難點進行分析，并在此基礎上提出可行的箔條鏈布放方案：

（1）對抗8 字形二次搜索攻擊導彈時，該類導彈機動過程中共有2 段面向艦船目標的飛行軌跡（如圖5 藍色箭頭所示），并且兩段軌跡之間理論上成90°正交關系。在此條件下實施箔條干擾的難點在于：①必須在導彈來襲方向以及與來襲方向相差90°的另一方向上實現對艦船目標的完全遮擋；②無法提前預判導彈二次機動方向為順時針機動或逆時針機動，必須同時考慮二次攻擊方向為±90°的可能。因此考慮采用見圖7a）中的箔條布放方案，與導彈來襲方向成45°角布放箔條鏈，對導彈來襲方向以及順時針二次攻擊方向實施箔條鏈式干擾，對可能的逆時針二次攻擊方向采用常規的箔條云遮蔽干擾。

（2）對抗苜蓿葉二次搜索攻擊導彈時，該類導彈機動過程中共有5 段面向艦船目標的飛行軌跡（如圖6 藍色箭頭所示），其中3 段重合軌跡為導彈來襲方向軌跡，并且與第2、第4 軌跡之間理論上成120°角關系。在此條件下實施箔條干擾的難點在于：必須在導彈來襲方向以及與來襲方向相差±120°的其他方向上實現對艦船目標的完全遮擋。因此考慮采用見圖7b）中的箔條布放方案，與導彈來襲方向成30°角布放箔條鏈，對沿第1、第2、第3、第5 攻擊方向的導彈實施箔條鏈式干擾，對沿第4 攻擊方向的導彈采用常規的箔條云遮蔽干擾。

圖6 苜蓿葉搜索攻擊方式Fig.6 Alfalfa leaf shaped search attack mode

圖7 針對二次攻擊導彈的對抗方法Fig.7 Countermeasures against secondary attack missiles

盡管導彈二次攻擊方向呈現多樣化的特點，但利用上述干擾方案，可使得二次攻擊導彈在進攻航路上始終受到箔條鏈式干擾。此外需注意的是，箔條鏈式干擾作戰應遵循逆風發射（箔條）、順風機動（艦船）的原則，同時根據實際情況實時進行補充發射，以確保箔條對目標艦的完全遮蔽以及箔條鏈的充足長度。

4 結束語

本文根據箔條云和艦船重合在一起時出現“退極化”現象和末制導雷達的大目標效應，提出了一種“箔條鏈”式質心干擾作戰樣式，分析了箔條鏈布放長度與布放態勢的關系，同時考慮了導彈二次攻擊條件下箔條鏈的布放原則和艦艇的機動原則。該作戰樣式已在某些演練活動中得到驗證，而根據風向風速以及導彈來襲方向等條件進行仿真研究將作為下一步的工作內容。