基于半主动连续波制导武器拦截群目标的射击方法

刘丽龙，王 俊，徐银波

(上海机电工程研究所，上海 201109)

现代战争条件下空袭广泛采用超低空突防(有效隐蔽作战企图，增大突袭的突然性)、饱和攻击模式，短时间内在同一方向或不同方向发射大量的反舰导弹，对海面舰艇编队或单一舰艇造成巨大防空压力，成为现代海空作战中攻击对方水面舰艇的一种重要作战手段。

基于半主动制导体制的舰载防空作战武器系统，在拦截低空、特别是超低空目标时，受到以下条件局限:1)受到地球曲率半径影响，舰载搜索雷达只能探测到视距内的超低空目标，造成导弹杀伤区纵深很小(与中高空比较);2)受限于连续波方式，一部制导雷达同时只能对1批目标制导照射，只有在弹目交会后，才能转火拦截下一批目标，不能对几乎同时来袭的后续目标拦截，错过了最佳发射时机。

1 半主动连续波制导体制优缺点［1］

半主动连续波照射制导武器中，导弹上的寻的装置接收地面、军舰或飞机上的制导雷达照射目标的反射信号，从中提取信息，实现对目标的跟踪拦截。

半主动体制具有制导距离远(取决于照射雷达的发射功率)，造价成本低，弹上设备简单的优点;同时，由于照射目标的功率大，不易受到地方的压制干扰，因此广泛应用在世界一些主流的防空导弹上，比如美国的PAC-2、霍克、俄罗斯的C-300山毛榉-M1等。但由于导弹发射后始终需要制导照射雷达保持对目标的连续波照射，制约了火力通道同时对其他目标的拦截，抗饱和攻击(拦截群目标)能力受限。

2 同方向连续多批目标拦截策略

同方向连续多批目标来袭，可以在短时内给防空武器在某个方向上形成饱和攻击态势，使对手来不及组织有效火力进行拦截。基于半主动连续波制导的防空武器，通常一部制导照射雷达只能同时对一批目标实施拦截，但在实际武器使用中，结合半主动连续波制导的原理分析，我们发现:根据连续来袭群目标之间的前后距离，防空武器选择适当的拦截(发射遭遇)距离，可以实现一部制导照射雷达同时对两批以上目标的拦截，在不增加制导照射雷达数量的前提下，提高半主动连续波防空武器的作战效能，尤其是成倍提高对抗连续来袭群目标的能力。实现条件如下:

1)通过补射方式对连续来袭的群目标分别发射一枚导弹进行拦截;

2)连续来袭的群目标在导弹发射后和各个导弹与其理论遭遇前始终处于同一制导照射雷达波束范围内;

3)为保证导弹命中概率，避免先发射的导弹爆炸冲击碎片影响后发射导弹对目标的拦截，应选择合适的导弹发射时间间隔。

以制导照射雷达波束宽度为6°，目标航路捷径为1km，2km，4km分析，计算等速同向群目标中第二批目标何时飞出照同一制导雷达的照射波束范围，如图1、2所示。

图1 制导雷达照射双目标示意图

其中，A点为照射雷达制导波束中心，B点为波束边缘，OC为目标航路捷径。

图2 航路捷径为1km、2km、4km时AB随目标距离变化情况

经计算可知，来袭目标的航路捷径对AB有显著影响，AB随目标由远及近飞入呈现单调递减的趋势，且航路捷径越小，变化趋势越剧烈。

表1 30km～4km范围内AB距离变化情况

由以上分析可知，当AB大于群目标间距离时，目标将始终处于同一制导雷达波束范围内，假定群目标间距2km，航路捷径为1km，从30km远的距离飞入，在大于5.2km(AB＞2)时，同一制导雷达波束至少可覆盖两批目标，在大于7km(AB＞4)时，波束可覆盖3批目标，在大于8.2km时(AB＞6)，波束可覆盖4批目标。根据半主动制导的原理，在此范围内连续发射多个导弹分别对各个目标进行拦截，均能接收到目标的回波信号，理论上均能命中目标。

在实际使用中，先发射的导弹一般会拦截第一个目标，且先于后发射的导弹起爆，爆炸后产生的自身和目标的碎片会对后面发射的导弹拦截后续目标产生影响。根据某型武器实际使用经验和仿真分析数据，一般先后发射的导弹间隔时间在8s～10s比较合适(该时刻爆炸碎片的速度和回波均有显著下降，不会对后续导弹拦截造成干扰)。

3 导弹对群目标的跟踪分析

根据半主动连续波照射制导的原理，通过目标的多普勒频率差、目标回波能量大小以及弹目视场夹角随距离变化情况，以两批群目标为例进行单独分析。

1)弹目视场夹角随距离变化情况

本文以两批群目标为例，假定导弹平均速度为1000m/s，以铅锤面为例，假定导弹按抛物线弹道飞行(y=(x/6－3)·(x/6－3)+4)，目标作等速直线飞行，速度为300m/s，高度不变，掠海飞行(高度近似为0)，航路捷径为 0，发射舰艇为原点［2］。

由图3、4可以看出，随着导弹与目标的距离的接近，导弹与两个目标之间的视线夹角将逐渐变大，当距离接近到一定程度，夹角将显著变大，其中的一个目标将飞出导弹导引头的视场波束范围。

2)目标回波能量差

导引头接收的目标回波信号强度公式［3］如下所示:

图3 导弹与目标飞行轨迹图

图4 导弹与目标视线夹角随距离变化情况

从式中可看出，dP中，目标反射截面σi无法控制，假设σ均值为0dBm2(1m2)，σi值是起伏的，其衰弱深度可达10dB～20dB;dRt影响不大;dRmt距弹目交会越近，影响越大;目标航路越大，Rmz越小，dGt越大，目标间的角度差越大，dGr越大［5］。

如图5所示，目标1与目标2的回波功率存在这一个明显的差，在弹目遭遇附近愈加明显。其相对位置关系如图6所示。

图5 目标1、目标2的回波功率随时间变化情况

3)多普勒频率差

导弹对目标跟踪的多普勒频率差(如图7所示)计算如下:

图6 导弹与目标1、目标2相对位置关系

图7 导弹与目标1、目标2多普勒频率差变化情况

随着导弹与目标的接近，在弹目遭遇前两者的多普勒频率差快速变大，当达到一定值时，将能够对两者进行区分［6］。

上述以两批群目标为例，从回波能量差、频率差和角度差3方面分析了导弹对两者的跟踪关系。在实际跟踪关系中，根据数学模型综合半实物仿真经验数据，分配合理的权重因子，确保对两批目标的正确识别。对于三批及以上的目标跟踪，在较远的距离段导引头通常跟踪在目标回波的能量合成中心上，随着导弹与目标接近到一定程度，导引头将逐步识别出其中的某个目标，并进行跟踪拦截［4］。

4 结束语

基于半主动连续波制导的武器，根据制导照射雷达波束宽度，在针对同方向等速群目标进行拦截时，选择合适的拦截距离，通过连续射击(间隔8s～10s)方式，在不进行转火情况下，可在同一制导雷达波束范围内同时对2批以上(与目标间距和航路捷径有关)的群目标进行拦截，一定程度上可提高武器的作战效能。

［1］刘代军，董秉印.中远程复合制导空空导弹末制导方式综述［J］.航空兵器，2000(1):34.

［2］安红，杨莉.脉冲多普勒雷达导引头仿真研究［J］.中国电子科学研究院学报，2009(12):4-6.

［3］裴云，陈贵春.连续波半主动雷达制导空空导弹截获跟踪距离计算［J］.电光与控制，2003(2):1-3.

［4］栗苹，耿小明，闫晓鹏.同步闪烁干扰对雷达导引头天线伺服系统的影响［J］.兵工学报，2010，31(5):4.

［5］郑学合，孙丽.防空导弹主动雷达导引头地/海杂波功率谱计算［J］.现代防御技术，2001，29(2):3.

［6］张旭东，耿小明，熊华刚，等.非相干两点源干扰下最优双机距离分析［J］.北京理工大学学报，2010，30(6):1-3.