舷外有源诱饵空间布放条件和多路径效应研究

傅 荣，王 斌，黄乐天，张 昀

（船舶重工集团公司723所，扬州225001）

0 引 言

舰载舷外有源诱饵弹作为一种针对反舰导弹的新型高效对抗手段，其可在舷外设置干扰机，模拟我方舰船的雷达回波，诱使来袭导弹捕获、跟踪进而命中假目标，提供我方舰船的生存概率。

舷外有源诱饵弹具有无源弹所不能匹敌的优势。首先，由于舷外诱饵弹与被保护舰船有一定距离间隔，易于形成质心干扰，可诱骗导弹偏离真实目标，并且还避免了传统舰载干扰机易被导弹跟踪为杂波源而受到攻击的情况发生。其次，作为有源对抗手段，虽然在成本上不及传统无源干扰弹有优势，但在现代主力舰艇的吨位不断增大的情况下（如航母级别的舰艇其雷达横截面积（RCS）已经达到数万平方米），通过辐射大功率电磁波，一至两枚有源干扰弹就可模拟大型舰船的高保真度回波信号，产生虚拟假目标，还能实时修正工作参数及调整对抗策略，可获得数枚无源弹所不能达到的诱偏效果。因此，舷外有源诱饵弹能够有效实现对反舰导弹的防御［1－4］。

由于属于一次性消耗品，舷外有源诱饵弹在海空环境中的合理战术使用也很有必要，怎样在较短的工作时间内发挥最大的效能值得研究［5］。本文主要分析了诱饵弹在空间的有效布放条件，并且研究了海面多路径效应对诱饵弹干扰效果的影响。

1 对抗态势描述

反舰导弹经过中段制导过程后，便进入末制导阶段。导引头开机搜寻到目标后，导弹下降到战斗高度并处于低空掠海飞行状态。舷外诱饵弹就在导弹末制导阶段对其施加舷外有源干扰，从而保护我方舰船。

舷外有源诱饵弹的实战态势如图1所示，其中A′B′C′表示海平面。设某时刻，导弹位于A 点，A′为其在海平面的垂直投影，掠海高度为Hm。我方舰船位于海平面B′点，弹目距离为R，由于距离较远，舰船视为质点。导弹此时已经锁定我方舰船，沿平行于海平面的AB方向以速度Vm向我方飞行，导引头跟踪轴已指向舰船，其中∠B′A′C′＝β。同时有源诱饵也已布放到位，其工作初始高度为Hd，在海平面的投影为C′，与我方舰船水平投影距离为R1，偏离导弹与舰船连线的方位角为∠A′B′C′＝α，诱饵伞降速度为Vd。三者初始相对位置确定后即可对诱饵布放条件和多路径效应进行分析。

图1 对抗态势图

2 布放位置

舰载投掷伞降技术在无源弹中已经广泛使用，技术较为成熟，如改装成有源诱饵弹，易于较快形成战斗力，故本文采用投掷伞降式诱饵弹进行分析，并且均基于1枚诱饵弹干扰1枚反舰导弹的情况，假设舰船处于静止状态。

2.1 高度布放

诱饵的开伞高度既要保证有足够的留空时间来实施干扰，又要维持较高的有效干扰时间，这些与诱饵的下落速度、导弹的飞行速度、导引头的波束宽度密切相关。诱饵只有在下降过程中始终处于导弹导引头的俯仰波束范围内才能成功实施干扰。

如图2所示，设导引头波束中心指向舰船，直线bc、ac分别表示导引头3dB、6dB波束范围内在垂直于海平面方向上的覆盖范围随时间的变化关系。显然如果在3dB波束范围内实施干扰会取得较好的效果。T0时刻表示为图1中开始对抗时刻，而Tc时刻表示导弹在无干扰状态下击中目标，由于导弹是掠海飞行，故暂不考虑其飞行高度，此时波束覆盖范围变为0。Tn时刻表示导弹在距离目标很近（设此时导弹与舰船的距离为R′）时，便锁定目标不再重新捕捉目标，此时干扰对其无效。

图2 导引头俯仰波束覆盖范围、诱饵布放高度随时间变化直线

在T0时，初始高度H0＜Hb（即诱饵布放到导引头的3dB波束范围内）的前提下，直线dk、ej、fn把诱饵随时间变化的高度分为了4个区间：（1）H0≥Hd时，诱饵虽然有较长的留空时间，但在Tg时刻后便一直处在6dB波束范围内，干扰效果不会理想；（2）He≤H0＜Hd时，诱饵在Tn时刻前仍有一段时间处于6dB波束范围内，干扰效果仍然不够理想；（3）Hf≤H0＜He时，诱饵在Tn时刻前一直处在3dB波束范围内，能够取得较好的干扰效果；（4）H0＜Hf时，虽然诱饵始终在3dB波束范围内，但由于其留空过短，同样难以保证较好的干扰效果。

综合以上分析可知，按照情况（3）设置初始布放高度时较为合理。当诱饵初始布放高度Hf≤H0≤He且He≤Hb时，诱饵一直处在导引头的3dB俯仰波束宽度内，有充足的留空时间实施干扰，能够取得较好的干扰效果。

2.2 水平布放

诱饵布放角度和布放距离是诱饵布放的另外2个重要参数，需遵循以下几个条件：（1）诱饵布放到位后，其实际位置仍必须与舰船处于导引头同一波束范围内，这是显而易见的；（2）由于诱饵从接收到导引头信号到发出干扰电磁波会产生一定的硬件延时，故诱饵在水平距离上应较舰船略接近导弹，以此消除延时带来的回波滞后，对一些可以前沿跟踪的导引头也可起到较好的干扰效果；（3）诱饵、导弹、舰船三者不能处在同一条直线上，否则无法开展质心干扰；（4）尽可能得使诱饵和舰船处于导引头的同一距离分辨单元内，使导弹无法跟踪真实目标，保证我方安全［6－7］。

由图1对抗态势可近一步细化得到图3的水平位置示意图。设舰船所在B′点为坐标原点，导弹在A′点，诱饵在C′点，导弹沿A′B′方向飞行。舰船与诱饵导弹之间的夹角∠A′B′C′＝α，导引头水平方向3dB波束宽度为θ，其与诱饵舰船的夹角∠C′A′B′＝β。

图3 舰船、导弹、诱饵水平位置示意图

由于导引头波束中心指向舰船，为了保证诱饵处在导引头水平波束范围内，β的最大取值即为0.5θ，过Y 轴 D 点 作 A′D ＝A′B′＝R，且 有∠D′A′B′＝βmax＝0.5θ，A′E 为其角平分线。从图3可以看出，C′只有位于A′D的下方以及Y轴的右侧时，才能满足条件（1）和条件（2）。

设导引头的距离分辨单元为S，过B′、H 分别作A′B′的垂线B′J、HG，可以认为处在直线B′J、HG之间区域即位于最小分辨单元内，且有B′H＝S。为了使能量质心尽量远离舰船，认为取直线EF上方的区域较为合理。这样条件（3）和条件（4）也能满足了。

综合可知，四边形DEFG内的区域为较为理想的水平布放区域。需要指出的是，随着导弹飞近目标，其3dB波束覆盖范围是不断变小的，为了争取尽可能多的干扰时间，故选取四边形DEFG中靠近EF边的区域布放更为实际有效。

3 多路径效应

当反舰导弹进入末段制导阶段后，一般会采用掠海飞行方式。同时舷外诱饵被投射后也处在低空伞降，并向导弹来袭方向的低空海面辐射大功率电磁波，直射波与海面反射波易在导引头处产生干涉，这样的工作模式就与多路径效应的模型十分吻合，下面就具体模型来分析。

如图4所示，假设海面处在较为平稳的镜面状态，反舰导弹位于A点，距离海平面高度为Hm，沿水平方向AD飞行。而舷外有源诱饵此时已被布放到C点，高度为Hd，与导弹的水平距离为R。诱饵在接收到导弹末制导雷达信号后发出干扰电磁波，其中直射波的传播路径为L，反射波的路径则为L1＋L2，M点为海面反射点，入射角为θ。

图4 导弹和诱饵的多路径示意图

设导弹距离目标10km时锁定目标，此时诱饵布放到海平面以上200m的空中，在此条件下计算｜F｜2的变化值。由图5可以看出，｜F｜2总体是呈现振荡变化趋势。对于低工作频率，其初始变化频率较小，而随着导弹与目标距离的缩小以及诱饵伞降高度的降低（如图6所示），各工作频率｜F｜2的取值变化频率都将逐渐加大。

图5 ｜F｜2取值变化图

图6 导弹与诱饵的位置关系

由雷达对抗原理可知，导引头接收到的诱饵信号与弹目距离R－2成正比，而其接收到的真实目标回波与R－4成正比，因此在距离R较大时，通过较小的诱饵回波便可获得较大的功率压制比，这也弥补了在远距离时由于｜F｜2取值振荡较慢造成实际某段时间内到达导引头处诱饵功率减小的劣势。而随着弹目距离的减小，｜F｜2取值的振荡频率增大，诱饵所辐射出的电磁波对与导引头呈现“闪烁”照射，干扰效果接近于始终照射的状态。

综上可看出，在较理想海况下，多路径效应对诱饵的工作状态影响不是很显著。

4 结束语

舷外有源诱饵的使用方法对其是否能够成功干扰反舰导弹至关重要。

本文从诱饵应始终处于导引头3dB波束范围内的角度出发，结合对抗态势模型，分别给出了其在高度和方位上的布放区间和要求。进而又分析了海面多路径效应对干扰功率的影响，在理想海况下，诱饵工作状态基本不受多路径效应的影响。

下一步的工作将建立更接近实际的对抗态势和海况模型，进一步分析复杂环境下舷外有源诱饵的干扰能力。

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