电子战飞机远距支援干扰阵位配置建模与仿真*

向崇文，姜青山，何玉松，盖超超

（1.海军航空工程学院，山东烟台264001；2.解放军91960部队，广东汕头515074；3.解放军92840部队，山东青岛266400；4.解放军92196部队，山东青岛266011）

电子战飞机远距支援干扰阵位配置建模与仿真*

向崇文1，2，姜青山1，何玉松3，盖超超4

（1.海军航空工程学院，山东烟台264001；2.解放军91960部队，广东汕头515074；3.解放军92840部队，山东青岛266400；4.解放军92196部队，山东青岛266011）

针对电子战飞机远距支援干扰新体制雷达阵位配置问题进行研究。首先是对电子战飞机干扰效能量化分析，从俯仰和方位两个方面对干扰覆盖范围进行建模仿真。基于干扰统一方程，建立干扰阵位配置优化模型，包括阵位配置区域和阵位配置高度模型，并给出了干扰阵位配置参数的具体计算方法。最后，通过仿真实例验证模型的有效性，结果表明该模型对于电子战飞机阵位配置有一定的指导意义。

电子战飞机，远距支援干扰，阵位配置

0 引言

信息化条件下的海战场上，作战双方在电磁空间展开激烈的电子战，贯穿着作战的全过程。电子战飞机承担着夺取和控制电磁权的任务，通过实施电子干扰，压制敌方防空系统的搜索雷达、跟踪雷达、舰空导弹等雷达和武器系统，降低其作战效能以掩护突击编队突破敌防空系统顺利完成有效打击。作为最典型的运用方式之一，远距支援干扰（SOJ）是指电子战飞机位于敌对空火力杀伤范围之外对敌施放有源干扰，在掩护己方攻击机编队实施突防，完成突击任务的同时，能够有效保证电子战飞机自身的安全［1］。以EA-6B、EA-18G等为代表的美海军舰载电子战飞机，在多次局部战争中的作战实践说明，在新体制雷达对抗行动中，电子战飞机远距支援干扰依然具有重要的应用价值。由于远距支援干扰通常是在远距离上对雷达施放大功率干扰信号，因而常常是在雷达的副瓣发生作用，不容易形成主瓣干扰，因此，其阵位配置问题是制约干扰效能高低的关键环节。

文献［1-4］主要集中在远距支援干扰的有效干扰区（压制区）、有效配置区等，并没有对电子战飞机的阵位配置问题从阵位配置区域、高度等全要素进行深入分析。

本文研究电子战飞机掩护攻击机编队突防而实施远距支援干扰的阵位配置问题，首先是对电子战飞机干扰效能量化分析，从俯仰和方位两个方面对干扰覆盖范围进行建模分析。基于干扰统一方程，建立干扰阵位配置优化模型。最后，结合实例给出干扰阵位配置参数具体计算方法，并得出阵位配置的相关建议。

1 远距支援干扰覆盖范围

远距支援干扰通常是采用压制干扰样式，对雷达主瓣施放有源压制干扰信号，通过抬高检测门限来降低雷达对目标的检测概率，压缩雷达的最大作用距离及范围，包括随机噪声干扰、灵巧噪声干扰等［5］。采用欺骗干扰样式时，可采取密集假目标干扰，形成大量的假目标，使对方无法分辨真假目标。

远距支援干扰效能分析分为电子战飞机与雷达两方面，即干扰机的干扰覆盖范围和雷达有效压制区。干扰覆盖范围是电子战飞机最重要的性能指标之一，包括俯仰覆盖范围、瞬时俯仰覆盖范围、方位覆盖范围、瞬时方位覆盖范围等［2］。

1.1 俯仰覆盖范围分析

远距支援干扰电子战飞机通常配置在距离雷达较远的位置上遂行有源压制干扰任务。图1为俯仰覆盖范围示意图，假设舰艇A的雷达高度Hr（不妨假设为零），攻击机B的高度为Ht，干扰机C的高度为Hj，Rr为Hj高度的直视距离。以干扰机C最远直视距离为原点O，攻击机B和干扰机C水平面投影点为Xt和Xj，干扰机的俯仰方向主瓣宽度为θH，俯仰覆盖范围为S，俯仰范围近界为L，俯仰范围远界为D，雷达距离干扰机距离为Dj。

式（2）中，Hr=0，Rr单位为km，Hr和Hj单位为m。

图1 俯仰覆盖范围示意图

显然，俯仰范围各参数均为Hj、θH的函数，即。若要干扰机主瓣覆盖雷达，则应满足:

俯仰覆盖范围参数关系如图2所示。

图2 俯仰覆盖范围参数关系

通过图2可以看出，随着θH的增大，俯仰范围近界L变小，且变化幅度趋小；随着Hj的增大，俯仰范围远界D变大，且变化幅度趋小。假设Dj=200 km，θH=2°，Hj=8 km时，俯仰范围近界L=141.1 km，俯仰范围远界为D=368.4 km，俯仰覆盖范围S=227.3 km，干扰机能够有效覆盖雷达。

1.2 方位覆盖范围分析

远距支援干扰通常能在方位上干扰作战区域内的多部雷达，方位覆盖范围较大，美军EA-18G舰载电子战飞机最大方位角θE=30°。图3为方位覆盖范围示意图。方位覆盖范围为W，雷达距离干扰机距离为Dj，且有:

图3 方位覆盖范围示意图

方位覆盖范围参数关系如图4所示:

图4 方位覆盖范围参数关系

通过图4可以看出，随着θE的增大，方位覆盖范围W变大，且变化幅度趋大；随着Dj的增大，方位覆盖范围W变大，且变化幅度线性增大。假设Dj= 200km，θE=30°，则干扰机方位覆盖范围W=107.2 km，说明远距支援干扰条件下能干扰较大区域内的多部雷达。

2 远距支援干扰阵位配置

2.1 干扰统一方程

干扰机、攻击机与雷达的空间关系如图5所示，设定雷达主瓣对准突击飞机，干扰机主瓣对准敌方雷达。

图5 三维空间态势图

根据雷达方程，雷达接收机端的目标回波信号功率:

式中:Pt为雷达发射峰值功率，Gt为雷达天线增益，为雷达信号波长，σ为目标反射截面积，Rt为攻击机与雷达之间距离，Lr为雷达信号传输损耗。

雷达接收机端干扰信号功率:

式中:Pj为干扰机发射功率，Gj为干扰机天线增益，Gt'（θ）为雷达目标连线与雷达干扰机连线夹角θ方向上的接收机天线增益，γj为干扰信号与雷达天线的极化损失因子，Rj为干扰机与雷达之间距离，Lj为干扰信号传输损耗。

根据压制性干扰的功率准则，接收机端干扰信号与回波信号功率比满足:

式中，Br为雷达接收机带宽，Bj为干扰机带宽，而压制系数，即雷达探测概率Pd下降到0.1以下。压制系数Kj是由干扰信号的调制样式和雷达型式两方面因素来确定。尽管以上是常规脉冲雷达的干扰方程，依据文献［6］中对各种新体制雷达干扰效能分析得知，新体制雷达对抗中依然可采用此雷达干扰统一方程，其区别主要表现在压制系数的不同。

2.2 阵位配置区域

可以看出雷达与干扰机水平距离Dj取决于雷达与攻击机水平距离Dt及天线方向图函数Gt'（θ）。而攻击机编队战术上最小距离一般设定为攻击机发射导弹的最近距离Dtmin，对应电子战飞机最大干扰距离Djmax（阵位配置远界）；电子战飞机战术上最小距离通常设定为防空火力杀伤范围Djmin（阵位配置近界）。电子战飞机阵位配置范围满足:

①传统雷达天线方向图Gt'（θ）通常采用经验公式:

式中，θ0.5为雷达天线波束半功率宽度，k=0.04～0.1。

②新体制雷达天线方向图Gt'（θ）可表示为:

式中，θ0.5为雷达天线波束半功率宽度，通常d≤-30 dB。

将新体制雷达的天线方向图函数Gt'（θ）代入式（11）得到:

式中，Cm为新体制雷达最小干扰距离系数。通过上式可以看出，对新体制雷达远距支援干扰的阵位配置范围依然取决于雷达接收机天线主瓣宽度θ0.5。

图6 阵位配置区域示意图

图6为阵位配置区域示意图，网格区域为电子战飞机阵位配置区域。除雷达接收机天线主瓣宽度θ0.5决定阵位配置区域外，攻击机编队战术上最小距离Dtmin，阵位配置近界Djmin，阵位配置远界Djmax也是阵位配置区域的基本参数。

图7 阵位配置区域宽度

通过图7可以看出，随着电子战飞机配置距离Dj的增大，配置区宽度W也在增大，且雷达接收机天线主瓣θ0.5越大，其宽度增幅越大。

2.3 阵位配置高度

图8 阵位配置与俯仰覆盖关系

图8为阵位配置高度与俯仰覆盖范围的关系图，阵位配置高度应该满足对干扰机俯仰覆盖范围的需求，即满足式（6），理想情况是Djmax=D，Djmin=L。同时，满足以下关系:

假设电子战飞机在阵位配置区域机动时高度不变，则有:

3 仿真实例

3.1 假设条件

雷达与干扰机的取值参见文献［1］与文献［6］。雷达峰值功率Pt=5 MW，雷达天线增益Gt=30 dB，雷达反射截面积σ=5 m2，干扰机功率Pj=40 kW，干扰机天线增益Gj=20dB，极化损失系数γj=0.5，Lj/Lr=0.5，Bj/Br=2，干扰压制系数Kj=10 dB，雷达接收机主瓣宽度θ0.5=2°，干扰机俯仰方向主瓣宽度θH=2°。假设攻击机编队战术上最小距离Dtmin=150 km，防空火力杀伤范围（配置区近界）Djmin=200 km。

3.2 结果分析

①阵位配置区域参数。将以上参数代入式（14）求得，配置区远界Djmax=252.2 km，且配置区远界宽度W2=8.8 km，且配置区近界宽度W1=6.8 km。则配置区域为D1=（200，3.4），D2=（200，-3.4），D3=（252，3.4），D4=（252，-3.4）等4点围成的区域，该区域面积为353.6 km2。

②阵位配置高度参数。阵位配置高度应该首先满足俯仰覆盖范围的要求，并且对应求得阵位配置高度的高低界。图9、图10分别为阵位配置高度与俯仰覆盖范围及阵位配置高度高低界取值图，网格区域是配置高度的取值范围。在图9中，当满足俯仰覆盖范围时，阵位配置高度5 km≤Hj≤12 km。在图10中，阵位配置高度的取值范围是高界、低界与网格区域的交集部分，若Hj1=8 km，则阵位配置高度6.3 km≤Hj≤11.5 km，其高界Hjmax=11.5 km、低界Hjmin=6.3 km。以上阵位配置模型求得的阵位配置参数与实际相符。

图9 阵位配置高度与俯仰覆盖范围

图10 阵位配置高度高低界取值

4 结论

由于远距支援干扰通常是在远距离上对雷达施放大功率干扰信号，因而常常是在雷达的副瓣发生作用，不容易形成主瓣干扰，因此，其阵位配置问题是制约干扰效能高低的关键环节。本文通过对电子战飞机干扰效能量化分析，从俯仰和方位两个方面对干扰覆盖范围进行建模仿真。基于雷达干扰统一方程，建立远距支援干扰阵位配置优化模型，计算得出阵位配置区域与阵位配置高度取值范围，干扰阵位配置参数与实际相符，能够为电子战飞机远距支援干扰的阵位配置提供决策依据。

［1］平殿发，张伟，张韫.远距离干扰模式下电子战飞机有效配置区域的确定［J］.火力与指挥控制，2014，39（7）: 144-147，151.

［2］王敬强，骆鲁秦，刘洪彪，等.远距离支援干扰对雷达的压制效能分析［J］.舰船电子对抗，2011，34（5）:101-104.

［3］刁华伟，党立坤，张建科，等.电子战飞机远距离支援干扰有效区分析与仿真［J］.舰船电子对抗，2011，34（5）: 101-104.

［4］朱宇，罗景青，吴世龙.压制干扰环境下组网雷达的检测性能分析［J］.火力与指挥控制，2014，39（4）:77-81.

［5］张养瑞，高梅国，罗皓月，等.基于检测概率的雷达网协同干扰效果评估方法［J］.系统工程与电子技术，2015，37（8）:1778-1786.

［6］张锡祥，肖开奇，顾杰.新体制雷达对抗导论［M］.北京:北京理工大学出版社，2010.

Modeling and Simulation of Electronic Warfare Aircraft SOJ Disposition

XIANG Chong-wen1，2，JIANG Qing-shan1，HE Yu-song3，GAI Chao-chao4
（1.Naval Aeronautical Engineering Institute，Yantai 264001，China；2.Unit 91960 of PLA，Shantou 515074，China；3.Unit 92840 of PLA，Qingdao 266400，China；4.Unit 92196 of PLA，Qingdao 266011，China）

To solve the new system radar SOJ disposition of electronic warfare aircraft，jamming efficiency analysis is completed firstly，the pitching and horizontal modeling of coverage is presented. Based on jamming uniform equation，modeling of disposition optimization is accomplished，which consists of disposition zone model and disposition height model.The preferences of jamming disposition is presented.The simulation results show the availability of the model.It is valuable for improving the electronic warfare aircraft jamming disposition.

electronic warfare aircraft，stand-off jamming（SOJ），disposition zone

TN97

A

1002-0640（2017）04-0053-05

2016-02-05

2016-04-07

国家安全重大基础研究基金资助项目（61331401）

向崇文（1986-），男，湖南桑植人，博士研究生。研究方向：航空电子战理论及应用。