超视距空战环境下提高箔条干扰效果的策略

李小龙

（解放军95214部队，长沙410115）

0 引 言

随着超视距空战模式的出现，具备全天候、全方位、全高度攻击能力的雷达主动制导导弹已经成为空战的主战兵器。该类型导弹采用主动雷达末制导体制，其制导精度较之以往有很大提高，对战机的生存力提出了巨大的考验。

与以往的雷达制导导弹相比，该类型导弹具有更强的抗干扰能力和目标检测、识别、跟踪能力。多次试验表明箔条弹已经很难对该类型导弹形成有效的欺骗干扰效果。其主要原因表现在箔条弹难以真实模拟飞机运动特性，投放后短时间内速度将大幅度降低，而雷达主动制导导弹导引头采用脉冲多普勒（PD）雷达体制，具有较强的距离分辨力和速度分辨力，能在强杂波背景中分辨出动目标，箔条云回波将很快被导引头识别并抑制掉。

可以说，随着雷达主动制导导弹的发展，原本作为战机末端对抗有效武器的箔条弹已经很难达到理想的干扰效果，必须立足现有技术调整干扰策略。

1 提高箔条干扰效能的可行性分析

纵观各世界军事强国的主战飞机，尽管诸如F－22、F－35等四代机拥有明显的信息对抗优势，但都无一例外地装备了箔条干扰用于末端对抗［1－2］，说明在未来空战过程中，箔条干扰仍具有较好的实战价值，关键在于如何有效发挥其作战效能。

当前，飞机自卫电子对抗系统应对雷达导引头的干扰类型主要有2种：一是有源干扰，主要是采用回答式干扰体制，对威胁目标实施欺骗干扰；二是无源干扰，主要是运用“优势源响应原理［3］”或“瑞利限［4］”，通过抛洒无源干扰弹，使得导弹跟踪能量中心或箔条云假目标。综合应用有源干扰、无源干扰以形成对威胁目标的复合干扰已经成为电子战领域的趋势。随着雷达导引头抗干扰能力的提升，综合化、多样化的复合干扰必将成为未来电子对抗的发展方向，在机载自卫干扰中，有源和无源干扰的综合运用具有广阔的发展前景，照射箔条复合干扰即是其中一种。一方面它继续沿用了箔条的干扰特性，另一方面，又克服了箔条易被PD雷达导引头识别的缺陷，提高了干扰效能。

2 照射箔条复合干扰原理分析

照射箔条干扰的优点非常突出。当机载告警探测设备发现有导弹攻击时，载机先进行机动，形成攻击条件。紧接着，投放箔条干扰弹，形成箔条云，同时机载电子干扰设备接收到雷达导引头发射的微弱信号，经过调制放大后，照射到箔条云上，调制后的干扰信号经过箔条云的散射，被敌雷达导引头接收。对于导引头来说，速度跟踪是角度跟踪的前提，由于机载有源干扰设备照射箔条的信号具有一定的多普勒频移，因此可以使箔条云模拟具有一定速度的假目标，欺骗导引头跟踪假目标。同时，导引头接收的回波信号包括箔条云的直接回波、载机的反射回波和有源干扰经箔条云的二次散射回波，对于导引头来说，这个二次散射回波形成的假目标与真实箔条云、载机同处于单脉冲雷达导引头波束范围内，形成角度干扰，导引头将跟踪能量重心，最终脱离载机。即使随着时间的推移，箔条云回波运动速度大幅度降低，被导引头动目标处理技术抑制掉，箔条二次散射回波形成的假目标仍可以和载机形成角度欺骗干扰。综合来说，照射箔条干扰借助箔条云作为中继站，使导引头在受到无源干扰的同时也受到有源干扰，实现复合干扰的目的。其干扰示意如图1所示。

3 照射箔条复合干扰实施条件分析

无论哪种干扰，要实现对雷达或雷达导引头的有效干扰必须满足一定的条件。通常有效干扰的前提条件包括方向对准、频率对准、能量足够［5］。对于照射箔条复合干扰同样如此，下面即对干扰条件进行分析：

3.1 对准条件

在箔条云刚发射时，载机与箔条云的距离很近，可以把γ近似看成0，即箔条云与载机同处于导引头的波束宽度内，因此，仅讨论频率对准条件。

图1 照射箔条的效果示意图

对导引头来讲，飞机回波的频移为：

式中：vm为导弹速度；va为飞机速度。

箔条云回波的中心频率为：

导弹收到的飞机的照射信号频移（信号的路径为载机到箔条云，再到导弹）：

欲使照射信号对制导雷达产生干扰，飞机的照射信号频移应进入速度门，即：

设导弹制导信号的波长为3cm，载机速度为va＝600m／s，速度门宽B＝1 000Hz，则：

式中：B为速度门带宽。

考虑前述简化条件可以得到：

可得到－9°≤β≤9°。由此可见，载机直接转发制导雷达的信号，只要载机的方向与载机及导弹连线夹角不大于9°，载机照射箔条云的信号即可进入导弹的速度门。换而言之，只要导弹的方向基本在载机、箔条云二者连线上，即可使得复合干扰信号进入导弹的速度门。

3.2 功率条件

载机回波功率为：

式中：Pt为导弹发射功率；Gt为天线增益；γ为损耗系数；σ为载机的雷达截面积；A′为载机的有效面积。

箔条回波功率为：

箔条反射有源干扰功率为：式中：Gj为箔条增益；γj为箔条云信号损耗系数；K为干扰功率的放大倍数。

由上式可得箔条云辐射功率提高的倍数Kt：

式中：σ′为箔条云的平均雷达截面积为箔条云的有效面积，Gjr为假箔条云的增益。

则：

根据经验公式［6］：

假设接收和发射的水平、俯仰波束宽度θa＝θb＝30°，q1＝26 000，q2＝30 000，箔条云为球形，¯σ′／¯σ＝1，由于导引头距载机较远，可以认为R1≈R2，K＝80dB，γj＝0.5，可得Kt与R3的关系，如图2所示。

图2 箔条云辐射功率提高的倍数

由图2可知，采用有源干扰照射箔条云后，在一定距离范围内，箔条云辐射功率将有较大的提高，可以满足干扰条件。

4 照射箔条复合干扰针对环节

4.1 对速度跟踪系统的干扰

照射箔条的信号能够模拟出具有一定速度的假目标信号，当该信号与飞机回波信号同时进入导引头速度跟踪系统时，就会对其检测跟踪产生影响。当干扰信号与飞机回波信号的多普勒频移均进入鉴频器线性区时，由于干扰信号能量强于飞机回波信号，导引头速度跟踪波门很容易捕获到干扰信号。随着飞机与箔条云距离的增大，两信号多普勒频移之间的差异也会随着增大。当这种差异大于导引头速度波门时，飞机回波信号将脱离到速度跟踪波门以外，从而使导引头丢失目标信号。

4.2 对角度跟踪系统的干扰

箔条弹施放初期，箔条云、假箔条云和载机处于导弹同一波束宽度内，导弹将跟踪其能量重心。由于箔条投出的瞬间就丧失了向前运动的速度，易被导弹识别，但是有源干扰照射箔条形成的假箔条云存在多普勒频移，将继续对导弹形成干扰，导弹将跟踪载机和假箔条云的能量中心，如图3所示。

图3 角度欺骗示意图

根据数学知识，可得出三者的能量中心：

式中：P1为载机的微波信号功率；P2为箔条云的微波信号功率；P3为假箔条云的微波信号功率。

同样可以得到载机和假箔条云的能量中心：

5 仿真推演

作战态势1：导弹从前半球进行攻击，10km以外即截获载机。

（1）导弹初始位置（0，0，80 000）m，速度1 000m／s，载机初始位置（14 000，2 000，80 000）m，速度600m／s，俯仰角5°，方位角10°，比例导引因子3，箔条下降速度0.8m／s，箔条可达高度4m，接收和发射的水平、俯仰波束宽度均为30°，q1＝26 000，q2＝30 000，箔条云为球形转发增益90dB，箔条云截面积30m2，载机截面积5m2，导引头工作波长3cm，波束宽度5°。假设箔条云达到指定散射面积的时间为0.5s，仿真结果如图4、图5所示。

图5 跟踪曲线水平投影

从图4、图5可以看出，在实施箔条照射干扰后，导弹转为跟踪载机与假箔条云组成的能量中心，随着载机和箔条云距离的增大，导引头将分辨出2个回波信号，导弹选择跟踪假箔条云，造成脱靶。

（2）将转发增益改为80dB，其他条件不变，仿真结果如图6、图7所示。

从图6、图7可以看出，在实施箔条照射干扰后，导弹转为跟踪载机与假箔条云组成的能量中心，随着载机和箔条云距离的增大，导引头将分辨出2个回波信号，导弹选择跟踪飞机，干扰失败。

上述仿真表明，导弹在分离点时选择哪个目标跟踪与干扰转发增益有很大关系，可以得到上述条件下转发增益和分离点处的压制系数之间的关系，如图8所示。

图6 空间跟踪曲线

图7 跟踪曲线水平投影

图8 转发增益与压制系数的关系

可以看出，在假定作战态势1下，当转发增益大于80dB时，分离点处压制系数才满足干扰条件Prj／Prr＞1，此时干扰才能有效。

作战态势2：导弹从后半球进行攻击，大约3.5km处截获载机。

（1）导弹初始位置 （0，0，10 000）m，速 度1 000m／s，载机初始位置（3 500，600，10 000）m，速度600m／s，俯仰角5°，方位角20°，比例导引因子3，箔条下降速度0.8m／s，箔条可达高度4m，接收和发射的水平、俯仰波束宽度均为30°，q1＝26 000，q2＝30 000，箔条云为球形，¯σ′／¯σ＝1，转发增益80dB，箔条云截面积20m2，载机截面积5m2，导引头工作波长3cm，波束宽度5°。假设箔条云达到指定散射面积的时间为0.5s，仿真结果如图9、图10所示。

图9 空间跟踪曲线

图10 跟踪曲线水平投影

从图9、图10可以看出，在实施箔条照射干扰后，导弹转为跟踪载机与假箔条云组成的能量中心，随着载机和箔条云距离的增大，导引头将分辨出2个回波信号，导弹选择跟踪假箔条云，造成脱靶。

（2）将转发增益改为70dB，其他条件不变，仿真结果如图11、图12所示。

从图11、图12可以看出，在实施箔条照射干扰后，导弹转为跟踪载机与假箔条云组成的能量中心，随着载机和箔条云距离的增大，导引头将分辨出两目标信号，导弹选择跟踪飞机，干扰失败。

与前半球攻击相似，可以得到转发增益和分离点处的压制系数之间的关系，如图13所示。

图11 空间跟踪曲线

图12 跟踪曲线水平投影

图13 转发增益与压制系数的关系

可以看出，在假定作战态势2下，当转发增益大于70dB时，分离点处压制系数才满足干扰条件Prj／Prr＞1，此时干扰才能有效。

推演结果表明，照射箔条复合干扰必须具备一定的攻击态势，且对干扰信号能量也有严格的要求。在实际应用过程中，对具体的干扰实施程序还需进行更深入的理论分析和试飞验证。

6 结束语

箔条干扰是使用最广泛的一种无源干扰技术，如何提高箔条干扰效能也是机载自卫电子对抗的重要研究方向。本文就照射箔条复合干扰进行了分析，并结合干扰模型进行了仿真验证，对于如何提高箔条干扰的作战效能具有较强的理论指导意义。

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［4］吴顺君，梅晓春.雷达信号处理与数据处理技术［M］.北京：电子工业出版社，2008.

［5］王星.航空电子对抗原理［M］.北京：国防工业出版社，2008.

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