雷达空域反隐身效能分析

宋 伟，张璟珲

（电子工程学院，安徽 合肥230037）

0 引言

在现代战争中，隐身技术已被应用于研制隐身飞机、隐身导弹、隐身坦克、隐身舰船等各种隐身武器，并投入战场使用。随着隐身技术的发展和应用，在未来战场上将出现越来越多的隐身武器，这将大大提高武器装备的生存能力、突防能力和作战效能，打破已形成的攻防平衡，推动防御系统中的各种探测系统发生重大变革，并促进反隐身技术的发展［1］。

自1981年美国总统卡特宣布美国成功研制F-117隐身飞机以来，隐身飞机在现代战争中扮演着越来越重要的角色，在局部战争中的使用频率越来越高。在1991的海湾战争中，整个战争持续42天，F-117飞机出动近1300架次，投弹2000多吨，飞行6900多小时，95%命中了目标。这个数字仅占多国部队全部参战的20余种、40多个型号的1740架飞机总出动架次的2%，而其攻击的战略目标却占到了攻击目标总数的40%，且无一架损失［2］。

1 雷达空域反隐身原理分析［3-5］

常用的隐身技术有外形法、吸波与透波法、阻抗加载法、有源抑制法等，实际上这些隐身技术并不是万能的，比如通过外形设计隐身，只对前向雷达有较好的隐身性能，侧向和后向隐身性能就不一定好，很难兼顾全向雷达隐身性能；采用涂覆吸波材料隐身，只对微波雷达隐身性能好，对米波和其它波段的雷达隐身性能并不一定好，很难兼顾全频段隐身效果。

由于隐身目标的隐身效果不是全方位的，只对前向雷达有较好的隐身性能，而对侧向和后向雷达的隐身效果不好，很难兼顾对全向雷达的隐身。目前隐身目标的隐身效果主要是减小从正前方（鼻锥）附近（水平±45°、垂直±30°范围）入射雷达波的RCS，而对于其他方向，特别是目标的侧向，其RCS并没有明显减小。因此，雷达只要避开隐身目标RCS明显缩减的方向，而从隐身目标的侧向进行探测，就有可能在原有作用距离上实现对隐身目标的探测，这就是雷达空域反隐身的原理，如图1所示。

由图1可知，当雷达从隐身飞机的正前方对目标进行探测时，目标的RCS缩减程度较大，而从隐身飞机的侧翼方向对目标进行探测时，目标的RCS缩减程度较小，因此从侧翼方向进行探测能提高雷达对隐身目标的探测能力。

图1 雷达空域反隐身原理示意图

2 信噪比改善因子计算模型

信噪比改善因子是指雷达对隐身目标（飞机）从侧向探测时（θ方向）的接收信噪比，与正前方探测时（0°方向）接收信噪比的比值。雷达空域反隐身时空间位置关系如图2所示。

图2 雷达空域反隐身时空间位置关系示意图

当雷达正向迎头探测时，对应的电磁波入射方位角为0°，此时雷达接收的信噪比为［6］：

当雷达侧向探测时，假设对应的电磁波入射方位角为θ，此时雷达接收的信噪比为：

所以，信噪比改善因子为：

图3 入射电磁波频率为300 和500MHz、HH 极化时F-117后向RCS随方位角的变化

图3为入射电磁波频率为300和500MHz、 HH极 化 时，F-117 后 向RCS 与 方 位 角 的 关 系 示 意 图［3］。

以入射频率为500MHz为例，由图3可以看出，当 入 射 方 位 角 为0°时，F-117 后 向 RCS 约 为-15dBsm，假设θ＝90°，则σθ≈-5dBsm，则信噪比改善因子为：

由此可见，从90°方向探测时，雷达接收信噪比提高了10倍。

3 雷达作用距离增大程度计算模型

雷达作用距离计算模型为［6］：

可见，雷达作用距离雷达散射截面积的四次方根成正比，所以有：

下面以入射波频率为500MHz为例，说明正侧向弹探测时，雷达作用距离的增大程度。由上节信噪比改善因子的计算可以看出：

可见，正侧向探测时，雷达作用距离约增加了1.7783倍。

图4为仿真得到的米波雷达和C 波段雷达对隐身飞机F-117的探测范围示意图。

达和C波段雷达对F-117的探测范围示意图

由图4 可以看出，不管是米波雷达，还是C 波段雷达，对F-117隐身飞机的探测距离，均是从迎头探测和从尾部探测时最小，而侧面探测时，雷达的作用距离远远增大，这说明雷达从隐身飞机侧翼进行探测时，能够有效增大雷达对隐身目标的探测距离，从而实现反隐身的目的。

另外，由图4可以看出，当入射角在60°～120°之间，尤其是在80°左右时，雷达作用距离达到最大，因此，在雷达反隐身布站时，可以根据实际情况，进行合理的优化布站。

4 雷达发现概率增大程度计算模型

雷达发现概率的计算模型为［6］：

式中，SN为系统接收到的信噪比，n为脉冲积累数。

由信噪比改善因子的计算，可以得到：

所以，雷达发现概率的增大程度为：

以入射电磁波频率为500MHz为例，脉冲积累数n设为1，可以得到雷达发现概率与正面迎头探测时雷达接收信噪比的关系，如图5所示。

图5 雷达发现概率与0°方向雷达接收信噪比的关系示意图

由图5 可见，从侧向90°方向探测时，雷达对F-117的发现概率要远大于从0°方向探测时的发现概率。假设发现概率小于0.4 雷达就不能有效发现目标，则当从0°方向雷达尚未发现F-117时，从侧向90°方向雷达就已经发现了F-117，这说明了雷达空域反隐身的有效性。

5 结束语

雷达空域反隐身，是一种有效的反隐身战术措施，在实际作战中，可以通过雷达机动、部署双／多基地雷达、组建雷达网等方法来具体实现空域反隐身的目的。本文对空域反隐身的原理及效能进行了分析，对于空域反隐身的作战运用研究，有一定的借鉴意义。■

［1］赵培聪.20l0年隐身与反隐身技术发展情况［J］.现代雷达，2011，33（4）：9-12.

［2］钟华，李自立.隐身技术［M］.北京：国防工业出版社，1999.

［3］莫锦军.隐身目标低频宽带电磁散射特性研究［D］.长沙：国防科学技术大学，2004.

［4］傅文斌，刘捷，胡林华.雷达的频域和空域反隐身技术［J］.吉首大学学报：自然科学版，1999，20（1）：55-59.

［5］韦笑，殷红成，黄培康，等.F117A 隐身飞机的电磁散射特性研 究［J］.系 统 工 程 与 电 子 技 术，2006，28（4）：492-494.

［6］邵国培.电子对抗作战效能分析原理［M］.北京：军事科学出版社，2013.