舰船箔条质心干扰作战使用方法研究＊

聂永芳 姚 奕 王春健

（海军潜艇学院 青岛 266042）

1 引言

作为舰艇软防御的一种，无源质心干扰在实战中发挥着重要作用。但是，大中型水面舰艇的雷达反射面积较大，在实施质心干扰时所需要的箔条数量大，箔条很容易超出雷达的波束范围，箔条成功概率较低，如何提高箔条质心干扰时的作战成功概率，一直是舰艇指挥员十分关心的问题，本文在分析影响质心干扰效果的因素的基础上，总结出了提高箔条质心干扰作战成功概率的几种方法和途径，为舰艇指挥员正确使用质心干扰提供作战使用的理论依据。

2 质心干扰原理

所谓质心干扰就是利用质心效应使末制导雷达偏离被攻击目标的一种干扰样式。箔条质心干扰主要用来干扰末制导雷达的跟踪段，当舰艇受到末制导雷达的跟踪时，在雷达跟踪单元内布设一个由箔条形成的假目标，由于假目标和舰艇同处在末制导雷达的一个分辨单元内，所以末制导雷达就从跟踪舰艇改为跟踪舰艇和假目标的质心点。通常假目标的有效雷达反射面积是舰艇的2～3倍，这样假目标和舰艇的质心点就靠近假目标方向，因此末制导雷达跟踪假目标的概率大于跟踪舰艇的概率。当末制导雷达跟踪到质心点后，舰艇做出适当的机动，使得导弹在向质心点的运动过程中，舰艇和假目标之间的距离和方位角不断增大，直到舰艇移出跟踪波门或方位角大于雷达波束角的一半时，末制导雷达丢失舰艇目标，此时末制导雷达从跟踪舰艇和假目标的质心点改为跟踪假目标，这样箔条质心干扰有效。随着反舰导弹向舰船逼近，其末制导雷达的跟踪范围也越来越小，最后有三种可能：

1）箔条云首先脱离反舰导弹末制导雷达的跟踪范围，质心干扰失败；

2）舰船首先脱离反舰导弹末制导雷达的跟踪范围，反舰导弹飞向箔条云，质心干扰成功；

3）舰船和箔条云在反舰导弹靠惯性俯冲时，始终没有拉开距离，反舰导弹飞向舰船和箔条云的质心，质心干扰成功。

3 影响质心干扰效果的因素

箔条质心干扰是否能成功以及其干扰效果受很多随机因素的影响，总的说来有如下几个主要因素：

3.1 有效质心干扰时间

有效质心干扰时间Te定义为质心干扰云形成到反舰导弹靠惯性制导进行俯冲攻击之间的时间。因为指挥员决策、武器系统反应以及箔条云形成都需要一定的时间，而导弹飞行速度很快，如果发现导弹太晚，有效质心干扰时间Te＜0，则干扰不成功。因此，箔条质心干扰是否成功的因素之一是Te＞0，而

式中：R是发现反舰导弹时，反舰导弹距舰船的距离；Rg是反舰导弹靠惯性制导进行俯冲攻击时距舰船的距离；Vm是反舰导弹的飞行速度；Tw是武器系统的反应时间；Tb是箔条弹从发射到形成有效反射面积箔条云的时间；Tj是指挥员决策，下定干扰决心的时间。

3.2 箔条云的布放位置

箔条云必须与舰艇布设在末制导雷达的同一个跟踪单元内。该条件要求布设箔条云时必须综合考虑末制导雷达的水平波束宽度、垂直波束宽度以及距离分辨力这三个因素[1]，也就是说箔条云在布设距离上必须满足导弹末制导雷达的距离分辨力要求，同时在布设方位和布设高度上要分别处在导弹末制导雷达的水平波束宽度和垂直波束宽度之内。即同时满足距离要求；方位要求；高度要求

其中：c为光速；τ为导弹末制导雷达的脉冲宽度；α和β分别为导弹末制导雷达的水平波束宽度和垂直波束宽度；R为导弹距舰艇距离；Rx为箔条云与舰艇距离在导弹和舰艇连线垂直方向上的投影；Ry为箔条云与舰艇的距离在导弹和舰艇连线方向上的投影；Rz为箔条云的布设高度。末制导雷达跟踪范围是以雷达反射中心为中心，以Rx、Ry为边的矩形。

3.3 箔条云的有效雷达反射面积

图1 质心干扰示意图

箔条云的有效雷达反射面积σ2必须大于舰艇的有效雷达反射面积σ1，如图1，目标舰和箔条诱饵都在波束内，同时受到雷达电波的照射，那么，未制导雷达就跟踪两者形成的质心点，质心点与舰的偏离角为θ1：

质心点与箔条云的偏离角为θ2：

式中，θ12为舰与箔条云相对于导弹的张角。从上述两式中可以看出，当σ2＞σ1时，θ2＞θ1，也就是说，质心点偏向反射能量较强的那个目标。所以如何形成大面积的箔条云对质心干扰的成功是至关重要的。

3.4 箔条云的形状

由于箔条投放形式的不同，箔条云的初态形状也就不相同；初态箔条云形状对箔条云的初始雷达截面积影响比较大。对同一块长条形箔条云来说，雷达垂直照射箔条云纵向时的雷达截面积比雷达垂直照射箔条云横向时的雷达截面积大2.2倍。文献[2]通过计算得出，若要在海面掩护一艘600吨的小型舰艇，当来袭导弹垂直于箔条云长度方向、而且舰艇、箔条云均处于同一雷达分辨单元内时，质心干扰的成功概率为84%，来袭导弹垂直于箔条云宽边方向，而且舰艇、箔条云均处于同一雷达分辨单元内质心干扰的成功概率为45%。如果箔条投放器和干扰弹设计得很合理的话，则有可能形成近似球形的箔条云。球形箔条云是一种准对称箔条云。雷达无论从哪个方向照射这种箔条云，其雷达截面积都相等，而且能最大限度地满足箔条云各向同性的要求。用这种箔条云掩护600吨位的小型舰艇时，其质心干扰的成功概率将为76.4%。球形箔条云的雷达截面积仅小于雷达垂直照射长条箔条云纵向时的雷达截面积，但长条箔条云的雷达截面积会随雷达照射的方向不同而相差甚大。在舰艇质心干扰应用场合下，长条箔条云不是一种理想的箔条云形状，球形箔条云形状是最为理想的箔条云形状。

3.5 舰艇发射箔条弹的方案

箔条质心干扰用于防御反舰导弹，其干扰效果受导弹的来袭方向、箔条弹的发射方向、舰艇机动角度和航速、作战海域的风速风向的影响较大。文献[3]经过大量仿真研究表明，在舰艇机动受限（－40°～40°）情况下

·导弹从舰艇左舷40°～右舷40°内来袭时，箔条弹同舷发射；导弹从舰艇左舷40°～320°内来袭时，箔条弹异舷发射。

·导弹从舰艏来袭，风向左舷30°～右舷30°内来风，箔条弹同舷发射，舰艇顺风机动；风向左舷30°～330°内来风，箔条弹同舷发射，舰艇逆风机动。

·导弹从正横来袭，箔条弹同舷发射，舰艏受风时，逆风机动；舰艉受风时，顺风机动；与导弹同向正横来风，箔条弹同舷发射，顺风机动；与导弹逆向正横来风，箔条弹同舷发射，逆风机动。

通常情况下，舰艇处于逆风航行、干扰弹顺风发射对提高质心干扰成功概率是有利的；干扰弹的发射舷角一般和导弹来袭方向相差90°左右，且一般处于舰艇的正横以后。当舰艇顺风航行时，比90°稍大一个角度；舰艇逆风航行时，比90°稍小一个角度，这个角度一般在5°～10°。

4 提高舰船箔条质心干扰作战成功概率的方法和途径

根据前面对影响箔条效果的因素分析结果，要提高箔条质心干扰作战的成功率可采用三种方法：1）改善箔条云在雷达波束内的分布；2）采用一定的手段减小舰船的雷达散射截面积，增大箔条的雷达散射截面；3）缩短箔条的反应时间和发射系统的反应时间。

4.1 水面舰艇采用隐身技术

为了防御雷达末制导反舰导弹的攻击，一些最新设计、建造的水面舰艇大量采用了针对雷达的隐身技术，使得其雷达散射截面积有了大幅度的降低。但是水面舰艇如果仅仅采用隐身技术，对反舰导弹末制导雷达的检测概率将只有很小的影响，而对其捕捉概率以及反舰导弹的命中概率则没有太大的改变。这意味着，对于水面舰艇而言，单纯采用隐身技术实际意义不大。隐身必须与电子干扰等措施相结合才能发挥作用。

文献[4]以台湾海军的“康定”级导弹护卫舰为例，计算得出“康定”舰隐身后的雷达散射截面积为1838m2；末隐身时的雷达散射截面积为37009m2。“康定”级导弹护卫舰上装备有“达盖”无源干扰系统，采用质心式箔条干扰时，发射2箱箔条弹，形成的箔条云的雷达散射截面积可达到10000m2，在上述条件下进行仿真得出，无论舰艇如何机动，舰艇不隐身时使用质心式箔条干扰的成功概率很低，都不大于0.001。这是因为压制系数太低，仅为η＝10000／37009＝0.27。而如果舰艇采用隐身措施，η＝10000／1838＝5.44。如果舰艇根据风向采取适当的规避动作（反方向运动），则只要质心效应形成的初始时刻导弹与质心之间的距离不是太近，箔条云就能够很好地掩护舰艇。质心干扰的成功率达97%～100%。在一定范围内，初始质心距离越远，质心干扰的成功率越高。

对于同样的舰艇如果不隐身，只通过增大箔条云的雷达散射截面积，使压制系数达到一定的量值，例如，达到5，则也可以以极大的成功概率掩护舰艇。但是，将压制系数由0.27增大到5，意味着箔条云的雷达散射截面积要增大到近19倍，考虑到布放、散开和天线波束切割等因素，要使箔条云的雷达散射截面积增大到19倍，则箔条弹箱数要增加到20倍以上。对“达盖”系统而言，则需要精心发射40箱箔条弹。设一条水面舰艇的“达盖”箔条弹备弹数为40箱（这是实际两舷备弹数总和的上限），在遭遇反舰导弹攻击时，如果该舰艇不采取隐身措施，实施质心式箔条干扰，只能掩护1次，基本上没有什么意义；如果该舰艇是隐身舰艇，实施质心式箔条干扰，则可以掩护20次。可见隐身舰艇使用质心式箔条干扰可以有更高的成功概率。

4.2 采用旋转式箔条质心干扰发射装置，合理安排安装间距

箔条质心干扰是水面舰艇防御反舰导弹袭击的重要手段，目前各国的主战舰艇特别是中、小型舰艇大多都装备了具有该作战功能的不同型号的发射装置，用于防御反舰导弹。舰载箔条质心干扰发射装置大致可以分为两类，一类是固定式发射装置。这类发射装置的结构比较简单，使用方便，但其干扰弹的发射只能决策到舷向，作战中为了提高其干扰效果需要进行较高要求的舰艇转向机动配合。另一类是旋转式发射装置。该装置最大的特点是在实施干扰时，可以根据威胁态势将干扰弹布放到对质心干扰最有利的空间位置上，并且降低舰艇转向机动配合的要求，或舰艇采用直航就能获得较高的干扰成功概率，这是旋转式发射装置相对于固定式发射装置最大的优点所在[5]。

箔条弹在空间炸点的位置相当重要。如果两座发射装置安装的间距尽量拉开，可以使2组箔条弹形成的箔条云充分拉开，减少箔条云空间的相互重叠，最大限度地发挥每组箔条云雷达截面积的作用，提高质心干扰的效果。

4.3 合理利用海面多路径效应

反舰导弹末端飞行高度低，一般为十几米左右，箔条云团必须布放在雷达跟踪范围内，在高度上必须位于雷达垂直波束内，所以质心干扰时，箔条云团属于低空目标，海面多路径效应将对其产生影响。

图2 海面低空多路径效应

所谓海面多路径效应，如图2所示。对未产生多路径效应的箔条云，其质心位置位于它的几何中心，而产生了多路径效应的箔条云团的质心将会向海面偏移，为它和它的虚像的合成质心，偏移的角度由海面反射系数的模和直射波与镜像波所分别对应的雷达天线增益决定。

海上箔条云雷达截面积测量数据表明，箔条云距海面高度不同，其所测得的箔条干扰弹雷达截面积也不同，海面多路径效应影响着箔条云雷达截面积的大小。在进行箔条质心干扰时，随着箔条云高度的不断下降，其多路径效应不断增强，雷达截面积不断增大，最大可达6倍。这种多路径效应，使箔条和舰艇的能量中心即“质心”因箔条云雷达截面积的增大而向箔条方向偏移，从而提高了干扰效果，因此海面多路径效应对无源箔条质心干扰效果具有非常重要的意义。

在箔条质心干扰战术使用中[6]，在满足一定留空时间的前提下，应尽量降低箔条云的发射仰角，降低箔条云的炸点高度，使最初生成的箔条云雷达截面积增大，则反舰导弹末制导雷达最初形成的方位偏差角就大，从而使质心干扰的成功概率增大。不同海况下的海面多路径效应不同，箔条散射面积会有变化。海况较好时，多路径效应使箔条云雷达散射面积得到加强；而海况较差时，多路径效应弱，箔条云雷达散射面积得不到加强，因此在使用箔条弹时，必须充分考虑其所处的海况环境。

4.4 采用箔条质心干扰时合理配合使用有源干扰

使用质心干扰时，箔条云的有效反射面积必须比被保护目标的有效反射面积大，一般认为越大越好。对保护大中型水面舰艇来说，产生很大的有效反射面积，一般的方法是增加箔条的数量和投放空间体积，对质心干扰方式，可投放的空域受雷达脉冲体积的限制。同时，增加有效反射面积必然增加投放设备的复杂性和成本，甚至难以实现。

文献[7]提出了利用有源干扰提高箔条云反射面积，保护大中型水面舰艇的战术使用方法，其原理如图3所示。

图3 利用有源干扰提高箔条云反射面积示意图

有源干扰机置于转发欺骗干扰方式，将其侦察天线指向导弹来袭方位，干扰发射天线指向箔条云。侦察天线将接收到末制导雷达发射的微弱信号，经过放大器放大后，通过干扰天线照射到箔条云上，经过箔条云的二次辐射，被末制导雷达所接收。这时，末制导雷达接收到通过箔条云反射回去的回波功率由两部分组成，第一部分是通过箔条云直接反射的回波功率，第二部分是通过有源干扰转发放大后照射到箔条云上，再经过箔条的二次辐射的回波功率。如果对干扰信号不延迟，并假设导弹到箔条云的距离和到舰艇的距离相等，那么第二部分回波功率比第一部分回波功率滞后一个以光速通过箔条云与舰艇距离的时间t，t＝R云舰／C，相当于在实际的箔条云之后1／2R云舰处有一个“假箔条云”，这是使用有源干扰的结果。对于导弹来说，在有效干扰时间内“假箔条云”与实际箔条云同处雷达分辨单元内，雷达则认为它们是一个目标，所接收到的回波功率则比没有使用有源干扰时大，回波功率与反射面积大小成正比，所以使用有源干扰提高了质心干扰箔条的有效反射面积。有源干扰距箔条云较近，几十米到一百多米，而导弹距箔条云较远，几公里或十几公里，所以容易做到使末制导雷达接收到“假箔条云”的回波功率比实际的功率大，大的倍数就是有效反射面积提高的倍数。仿真计算表明使用有源干扰使箔条云的有效反射面积提高了70多倍。综上可见，利用有源干扰可以在不增加箔条数量、不改变现有投放设备的情况下，增加箔条质心干扰的有效反射面积，提高箔条质心干扰的成功概率。

4.5 采用吸收型箔条和散射型箔条相结合的复合干扰方法

文献[8]提出了一种采用吸收型箔条和散射型箔条相结合的复合干扰方法来提高质心干扰的成功概率。具体原理如下：当敌雷达制导导弹跟踪我舰时，一方面在导弹雷达波束的一侧布放一层吸收型箔条云屏障，以衰减和散射敌雷达的辐射波及舰船的反射回波，其等效降低了目标舰的雷达散射截面积，同时在导弹雷达波束的另一侧布放散射型箔条云，并使所布箔条云与目标舰在跟踪雷达的同一分辨单元之内。在两个质点雷达截面的一升一降之中，提高了压制系数，即提高了作战成功率，如图4所示。仿真结果表明，采取该措施比不采取该措施质心干扰成功概率提高了一倍多。

图4 吸收＋散射复合箔条干扰效果图

4.6 缩短箔条干扰形成时间和发射系统反应时间

超音速反舰导弹是各型反舰导弹的必然发展趋势。这意味着反舰导弹自制导雷达开机后将在更短的时间内到达目标，如俄罗斯的SS－N－22超音速反舰导弹，每3s飞行2km，如以20m的巡航高度飞行，水面舰艇对其理论发现距离为35km，其只要52.5s就能击中目标，留给舰艇防御的时间极少。所以，若通过箔条干扰对抗反舰导弹，必须缩短箔条云的散开时间，迅速形成干扰态势。

一是提高箔条射速[10～11]。箔条云形成的过程，受箔条机械特性制约，要根据箔条运动特点，通过一定的措施促使其向着利于快速散开的运动方式转变。可以在箔条弹中装填适合于快速散开的炸药，采用引爆式、气压式以一定速度将箔条射出，形成箔条射流，增加射流速度，促进层流向湍流转化，使箔条快速散开。

二是箔条混装。其一，可将箔条与箔片混装，并以一定的方式排列。箔条与箔片混装可以降低粘连系数，二者的空气动力特性不同，箔片雷诺数大，在空气中的运动一般处于湍流状态，而箔条一般处于层流状态，实验证明湍流利于快速散开。当箔条与箔片混装时，快速运动的箔片会提高速度较低的箔条的运动速度，整体上提高箔条云的散开速度，缩短箔条云的形成时间。其二，可将不同直径的箔条混装，实验已经证明，两种不同直径的箔条混装投射，横向扩散率增大3倍，下降速率减小一半。

三是箔条弹采用子母弹结构。子母弹既可以减小箔条散开时间，又可以使箔条在空中分布更均匀合理，对末端质心干扰更有利。如法国的Dagaie系统，当一箱33枚近程箔条弹在0.5s内一起射向天空时，每枚箔条弹爆散成4个子弹，能在空中形成若干个同心箔条云的椭圆分布和132个箔条开花点，能迅速形成一个质心距海面30～60m左右的干扰云团，雷达截面积可达到10000m2，且从第一发弹点火到形成箔条云的时间仅为2.5s。此外，在箔条的表面涂覆一层光滑材料，减少箔条间的摩擦力和粘连系数，也可以提高箔条的散开时间。

为缩短发射系统的反应时间，应将箔条发射系统融入综合电子战系统，使发射系统能够共享数据库资源和航空、舰载侦察设备侦察的情报信息，通过舰外数据链和舰上通信网络实时接收来袭导弹数据与作战指令，并经数据融合处理后，确定最佳作战方案，缩短人为决策时间，使发射系统在最短的时间内进入作战状态。

5 结语

质心干扰是舰艇防御反舰导弹的一种重要手段，运用这一电子对抗手段防御敌反舰导弹攻击的干扰成功概率与很多因素相关，作战中舰艇指挥员可以借鉴本文总结出的方法和途径，有效地对抗反舰导弹的攻击。

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