舰艇箔条幕干扰使用与布放研究

白 爽，姜 宁

(1.海军大连舰艇学院，辽宁 大连 116018；2.解放军92896部队，辽宁 大连 116000)

舰艇箔条幕干扰使用与布放研究

白 爽1,2，姜 宁1

(1.海军大连舰艇学院，辽宁 大连 116018；2.解放军92896部队，辽宁 大连 116000)

针对舰艇箔条幕对抗边搜索边跟踪末制导导弹的作战使用问题，分析了雷达工作原理及箔条幕干扰原理，建立了箔条幕布放模型，及箔条幕、舰艇、导弹的运动模型，通过仿真计算得出了箔条幕的使用及布放方法。研究结果可以为相关无源干扰作战使用提供参考。

边搜索边跟踪；箔条幕；无源干扰

0 引 言

具有边搜索边跟踪功能的导弹末制导雷达，在保持对干扰源或假目标跟踪的同时，继续在干扰源或假目标附近搜索真实的目标，这使得箔条冲淡式干扰和质心式干扰失效，对舰艇生存造成极大威胁。箔条幕干扰可以借助箔条幕墙遮蔽舰艇位置信息，使导弹末制导雷达始终保持对舰艇目标的搜索状态，最终选择跟踪箔条幕墙能量中心。研究箔条幕干扰具有边搜索边跟踪末制导导弹的方法，对提高舰艇电子干扰能力具有重要意义。

1 边搜索边跟踪雷达工作原理

边扫描边跟踪雷达能在指定的空域中搜索目标，同时完成对多个目标的离散跟踪，兼备了搜索雷达和跟踪雷达的功能。这种雷达不仅解决了多目标环境下搜索和跟踪的问题，而且能提供多批目标的数据。边搜索边跟踪工作方式是依靠相控阵天线波束扫描的灵活性和时间分割原理实现的。末制导雷达在搜索过程中发现目标之后，一方面要对该目标进行跟踪，另一方面还要对整个监视空域进行搜索。因此，只要监视空域里有目标存在，末制导雷达就按边搜索边跟踪的方式进行工作。由于对多目标跟踪已经建立的航迹不止一个，因而还要进一步确定新录取的点迹是属于已经建立航迹的目标中哪一个目标的点迹，这种对点迹与已有航迹之间归属关系的判别，具有目标识别、瞄准选择、动目标显示及自动决策等功能。

2 箔条幕干扰原理分析

箔条幕干扰是当敌导弹末制导雷达开机时，在导弹和舰艇之间的一定距离和高度上，形成一个具有足够长度和厚度的箔条幕墙，用以衰减和散射导弹末制导雷达电磁波及舰艇的反射回波，使得雷达不能有效地捕捉和跟踪到箔条幕墙另一侧的舰艇，迫使导弹跟踪箔条幕能量中心的一种无源干扰方式[1-2]。

通过分析箔条幕干扰过程可知，箔条幕干扰分为2个过程：第1个过程，箔条幕墙对舰艇进行有效遮蔽。箔条幕遮蔽过程需要保持足够的遮蔽时间，由于舰艇、箔条幕、导弹三者不停地运动，舰艇为保证遮蔽态势应适时作转向机动。第2个过程，导弹跟踪箔条幕能量中心。导弹进入预定目标一定范围内仍未发现目标，末制导雷达停止搜索，转而跟踪假目标。此时，在保持有效遮蔽的态势下，导弹将一直跟踪箔条幕的能量中心。

3 建立仿真模型

3.1 建立仿真坐标系

以初始时刻舰艇位置为原点，舰艇直航方向为Y轴方向，平行海平面右旋90°为X轴方向。此坐标系作为绝对坐标系，用于解算对抗过程中舰艇、箔条幕、导弹的相对位置关系。

3.2 舰艇回转运动模型

在建立舰艇运动模型时，将舰艇抽象为一段长度为2L的线段，舰艇回转运动时速率为常量[3-5]。设t-1时刻的舰艇航向为C(t-1)，从t-1到t时刻舰艇转过角度为ΔC。设时间步长为Δt，舰回转战术半径为R，则：

(1)

C(t)=C(t-1)+ΔC

(2)

舰艇质心坐标为：

(3)

舰艏的坐标为：

(4)

舰艉的坐标为：

(5)

3.3 导弹运动模型

用q表示目标瞄准线与攻击平面内某一基准线之间的夹角，称为目标线方位角；Bt、Bm分别表示目标速度矢量、导弹速度矢量与基准线之间的夹角；q′、Bt′、Bm′表示经过时间步长Δt后各角度变化后的数值。

导弹采用比例导引法[4]，则有：

(6)

变化得：

Bm(t)=Bm(t-1)+k×Δq

(7)

导弹运动的坐标为：

(8)

3.4 箔条幕布放模型

箔条幕布放样式如图1所示。导弹来袭方向为左舷θm，直线L0、L1是布放箔条幕的轴线，直线L0垂直于导弹与舰艇的连线，直线L1与直线L0成偏角α(向左偏为正，向右偏为负)。箔条弹C0发射角度与导弹来袭方向相同，为θm，设箔条弹C0发射距离为R0，则箔条弹C0爆炸点的坐标为：

(9)

图1 箔条幕布放样式示意图

设相邻2个箔条弹爆炸点距离为D，则箔条幕首端初始坐标为：

(10)

箔条幕末端初始坐标为：

(11)

3.5 箔条幕运动模型

假设在风力作用下箔条幕运动形状保持不变，运动方向与风向Cw一致。

箔条幕首端运动坐标：

(12)

箔条幕末端运动坐标：

(13)

箔条幕质心运动坐标：

(14)

3.6 舰艇溢出判断模型

导弹、箔条幕墙和舰艇三者间运动关系如图2所示，直线M1是任意时刻导弹与箔条幕首部端点的连线，直线M2是任意时刻导弹与箔条幕尾部端点的连线，直线L是任意时刻箔条幕轴线。

图2 箔条幕遮蔽判断图

设舰艇艏、艉到直线M1的距离为DB1、DS1；舰艇艏、艉到直线M2的距离为DB2、DS2；舰艇艏、艉到直线L的距离为DBL、DSL；导弹到直线L的距离为DML。

箔条幕遮蔽舰艇判断准则：

(1) 当DML≥0时：导弹突破箔条幕，舰艇不受保护。

(2) 当DML<0时：若DBL≤0或DSL≤0，舰艇突破箔条幕，舰艇不受保护；若DBL>0且DSL>0，如果DB1≤0或DS1≤0或DB2≤0或DS2≤0，则舰艇从箔条幕遮蔽区域溢出，舰艇不受保护；如果DB1>0且DS1>0且DB2>0且DS2>0，则舰艇在箔条幕遮蔽区域，舰艇受保护。

4 仿真与结果分析

4.1 箔条幕发射模型分析

导弹来袭舷角变化范围为左舷10°～170°，间隔1°，布放箔条幕轴线偏转角度-40°～40°(向右为正，向左为负)，间隔10°。对箔条弹发射角度、距离进行仿真。

箔条弹发射角度如图3所示，箔条弹C0发射角度和导弹来袭方位一致，箔条弹C1～C4的发射角度受箔条幕轴线偏角和导弹来袭方位影响，当导弹从舰艇左舷艏艉方向来袭时，部分箔条弹会右舷发射。

箔条弹发射距离如图4所示，在箔条幕轴线偏角确定的情况下，箔条弹发射距离和导弹来袭方位无关，且箔条弹C1、C2与箔条弹C3、C4发射距离具有对称性。

所以，导弹从左舷来袭，箔条弹不一定从左舷发射，在某一导弹来袭方位上，箔条弹发射舷角要通过箔条幕轴线偏角决策确定；箔条弹的发射距离不受导弹来袭方向影响，可以提前对干扰弹射距离完成设定，缩短作战反应时间。

4.2 箔条幕干扰布放决策分析

仿真条件：风速5 m/s、10 m/s，风向变化范围0°～360°，间隔10°；导弹飞行速度290 m/s，末制导雷达开机后，在搜索区内边搜索边跟踪，导弹攻击末端搜索角度为±30°；舰艇长度160 m，航速10 m/s，舰艇转向机动角度范围-70°～70°(向左转向为正，向右转向为负)，间隔10°；布放箔条幕轴线偏转角度-40°～40°(向右为正，向左为负)，间隔10°。舰艇侦察到导弹末制导雷达信号时导弹与舰艇距离15 km。假设导弹杀伤半径为50 m，仿真结果表明导弹距离舰艇最近距离大于130 m时，可认为干扰成功，否则干扰失败[5]。

仿真过程中，力求减小舰艇转向机动角度，通过改变箔条幕轴线偏转角度，达到干扰成功条件。仿真得到导弹距离舰艇最近距离、干扰实施决策中箔条幕轴线偏角和舰艇的转向机动角度。

本文只考虑导弹从舰艇左舷来袭，导弹从舰艇右舷来袭的结果与左舷相对。

图3 箔条弹发射角度

图4箔条弹发射距离

4.3 箔条幕轴线偏角决策

改变箔条幕轴线偏角会影响箔条幕干扰是否成功，但在干扰成功的前提下，改变箔条幕轴线偏角不会改变干扰效果，所以在保证箔条幕干扰成功的前提下，仿真选取箔条幕轴线偏角小的结果输出。

图5表示在风速5 m/s和10 m/s时，箔条幕轴线偏角决策图。

分析可知，当风速较小时，箔条幕轴线偏角基本为0°，只有在导弹从舰艏方向来袭且舰艏迎风时，箔条幕轴线要适当偏转；当风速较大时，考虑箔条幕轴线偏角的时机增多，当导弹从舰艇正横后来袭，舰艇右舷迎风时，箔条幕轴线偏角均为0°。

4.4 舰艇机动决策

图6表示在风速5 m/s和10 m/s时，舰艇机动方向角度决策图。分析可知，舰艇右舷舰首小角度迎风，导弹左舷舰首小角度来袭时，在2种风速条件下，均需要转向机动。当风速较小时，舰艇在左舷迎风情况下，导弹来袭方位小于45°时舰艇需要转向机动，且机动角度小于30°；其它情况下，舰艇可不转向机动。当风速较大时，舰艇在左舷迎风情况下，导弹来袭方位小于125°时舰艇需要转向机动，且机动角度比风速小时变大，最大转向角达到70°；风向小于50°情况下，导弹来袭方位50°～110°，舰艇需要转向机动；其它情况下，舰艇可不转向机动。

图5 箔条幕轴线偏角决策示意图

图6 舰艇机动决策示意图

舰艇转向机动时一般向右机动，即与导弹来袭方向相异方向机动，值得指出的是，在一些特殊情况下，舰艇应采取向左机动。如图6所示，风速10 m/s，风向为0°、10°，当导弹从左舷60°～80°来袭时，舰艇应向左机动，也就是要向导弹来袭方向机动。

导弹来袭方向左舷70°，风向0°，舰艇发射箔条幕后向右机动30°、70°，箔条幕干扰的过程如图7所示。

图7 舰艇向右机动箔条幕干扰过程示意图

导弹来袭方向左舷70°，风向0°，舰艇发射箔条幕后向左机动30°，箔条幕干扰过程如图8所示。

分析发现，舰艇发射箔条幕后向右机动30°，舰艇驶出箔条幕遮蔽范围，导弹跟踪舰艇，箔条幕干扰失败。经实验，在机动角度达到70°时，箔条幕墙才能对舰艇保持遮蔽，使导弹跟踪箔条幕能量中心，箔条幕干扰成功。而当舰艇发射箔条幕后向左机动30°，箔条幕墙能对舰艇保持遮蔽，使导弹跟踪箔条幕能量中心，箔条幕干扰成功。

图8 舰艇向左机动箔条幕干扰过程示意图

综上所述，舰艇进行机动时，不能盲目向背离导弹来袭方向转向，要根据当时的风向风速、导弹来袭舷角进行合理机动；当风速较大时，为保证箔条幕干扰成功，舰艇可增大机动角度。

4.5 箔条幕干扰效果分析

图9为经过箔条幕发射决策后，舰艇实施箔条幕干扰最终的干扰效果示意图。

图9 箔条幕干扰效果图

分析发现，风速较小时，舰艇通过发射决策后，箔条幕干扰均能成功；但风速较大时，在一定条件下，舰艇无法通过发射决策成功实施箔条幕干扰，此时需要考虑在实施箔条幕干扰前舰艇进行预机动。

图10为风速10 m/s时，箔条幕干扰失败态势示意图。

图10 箔条幕干扰失败态势示意图

图10中内圈阴影区域为箔条幕干扰失败时导弹来袭的方位，外圈阴影区表示箔条幕干扰失败时的风向，内圈和外圈共同作用。阴影区域用Ⅰ表示，导弹来袭方向和风向均在阴影区内，箔条幕干扰失败；阴影区域用Ⅱ表示，导弹来袭方向和风向一致时，箔条幕干扰失败。

舰艇处于阴影区域态势下需要先进行预机动，再发射箔条幕。为了不改变导弹来袭舷向，舰艇处于阴影区域Ⅰ时，应向右进行小角度预机动；舰艇处于阴影区域Ⅱ时，应向左进行小角度预机动。

5 结束语

本文考虑了影响箔条幕干扰效果的诸多因素，并对综合态势进行了仿真模拟和数据的初步分析，在仿真范围内得到一些箔条幕干扰的使用方法。需要指出的是，箔条幕的干扰效果与箔条幕布放样式、舰艇航向、机动方向、导弹来袭方位、风向、风速等因素综合作用有关，战时必须综合考虑各要素，进行合理决策，只有这样才能真正发挥出箔条幕干扰的作用。

[1] 高东华.箔条幕防御反舰导弹的原理论证与作战仿真研究[J].兵工学报,2005,26(3):418-422.

[2] 何文涛.干扰捕鲸叉反舰导弹的一种新方法[J].光电技术应用,2003(4):56-58.

[3] 王小非.海军作战模拟理论与实践[M].北京:国防工业出版社,2010.

[4] 雷虎民.导弹制导与控制原理[M].北京:国防工业出版社,2006.

[5] 高东华.舰艇电子对抗战术[M].北京:解放军出版社,2004.

ResearchintoTheUsageandArrangementofShipChaff-screenJamming

BAI Shuang1,2,JIANG Ning1

(1.Dalian Naval Academy,Dalian 116018,China;2.Unit 92896 of PLA，Dalian 116000,China)

Aiming at the problem of operational usage of ship chaff-screen confronting track-while-scan terminal guidance missiles,this paper analyzes the radar working principle and chaff-screen jamming principle,establishes the arrangement models of chaff-screen and the movement models of chaff-screen,ship and missile,fetches the chaff-screen usage and arrangement method through simulation calculation.The study result can provide reference for the operation usage of related passive jamming.

track-while-scan;chaff-screen;passive jamming

TN972.41

A

CN32-1413(2017)05-0018-06

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.05.004

2017-05-17