基于对抗反舰导弹的箔条质心干扰建模与仿真研究

方 良，郝建滨，朱 璐，巩浩然

(中国人民解放军92941部队， 辽宁 葫芦岛 125000)

现代海战中，箔条质心干扰是对抗反舰导弹最为有效的手段之一。战场态势对箔条质心干扰成功与否起着决定性的作用，风向风速、箔条发射方向、舰艇机动决策决定了质心干扰效果。

本文从箔条质心干扰的工作原理出发，建立舰船机动模型、箔条运动模型、导弹跟踪模型及质心干扰模型，通过数学仿真，对箔条质心干扰对反舰导弹的干扰效果进行评估，优化了箔条质心干扰下舰艇作战使用原则，具有重要的军事意义。

1 箔条质心干扰工作机理

箔条质心干扰基本原理是在导弹跟踪阶段打出一组质心干扰目标，通过在末制导雷达跟踪范围内形成假目标与舰艇两个目标，诱使导弹跟踪两目标的能量质心，并利用气象条件和舰艇机动使导弹偏离预定目标，对反舰导弹具有较大威胁。

箔条质心干扰时，雷达的空间跟踪点位于其分辨单元的能量中心(即质心)上。当雷达分辨单元内存在1个目标时，雷达跟踪该目标的散射能量中心；当雷达分辨单元存在2个目标时，雷达则跟踪由2个目标共同构成的能量中心，通常把这个能量中心称之为质心。当舰艇受到雷达跟踪时，在舰艇所处的分辨单元里利用箔条布设一雷达诱饵，并使得箔条云的雷达截面积大于舰艇的雷达截面积。箔条云的出现使雷达跟踪点偏离舰艇，舰艇借此迅速驶出该雷达分辨单元，摆脱雷达的跟踪[1-4]。

2 箔条质心干扰模型

箔条质心干扰模型包括舰船机动模型、箔条运动模型、导弹运动模型及质心干扰模型。

1) 舰船机动模型

舰艇在发射质心箔条弹后，保持航向或做转向机动。舰艇运动示意图如图1。

图1 舰艇机动示意图

舰艇在机动前，舰艇运动方向为θ，运动模型为：

xsh(t+Δt)=xsh(t)+vj×Δt×cos(θ)

(1)

ysh(t+Δt)=ysh(t)+vj×Δt×sin(θ)

(2)

式中vj为舰艇速度，Δt为仿真步长。

舰艇发射箔条后，舰艇机动方向为θ1，运动模型为：

xsh(t+Δt)=xsh(t)+vj×Δt×cos(θ1)

(3)

ysh(t+Δt)=ysh(t)+vj×Δt×sin(θ1)

(4)

2) 箔条运动模型

舰艇发现导弹来袭，发射质心箔条弹，发射舷角为φ，发射距离为R，箔条云在风的作用下做匀速运动，其速度和方向由风速和风向决定，假设t时刻风速为vf，方向为φ1，箔条运动示意图见图2，则t时刻箔条云的位置为：

图2 箔条云运动示意图

箔条发射t0时刻初始位置为：

xg(t0)=xsh(t0)+Rcos(φ)

(5)

yg(t0)=ysh(t0)+Rsin(φ)

(6)

箔条运动模型为：

xg(t+Δt)=xg(t)+vf×Δt×cos(φ1)

(7)

yg(t+Δt)=yg(t)+vf×Δt×sin(φ1)

(8)

3) 干扰模型

在没有干扰的情况下，反舰导弹末制导雷达锁定跟踪舰船的能量中心，完成作战目标，实际作战环境中，舰船发射箔条干扰弹，导弹跟踪阶段将分为两个阶段，第一阶段末制导雷达将跟踪舰船与箔条云共同的能量中心(质心点)，随着导弹临近及舰船规避和箔条云运动，质心点将向箔条云移动。箔条干扰态势见图3所示。

图3 箔条干扰态势

目标舰与质心箔条都在波束内时，同时受到雷达导引头电磁波的照射，末制导雷达跟踪两者形成的质心[5-6]，质心点与舰的偏离角度为θ1：

θ1=θσs/(σs+σg)

(9)

质心点与箔条云的偏离角度为θ2：

θ2=θσg/(σs+σg)

(10)

式中：σg为干扰等效雷达截面积，σs为舰船等效雷达截面积。

4) 导弹跟踪模型

导弹飞临可分辨距离前，导弹跟踪舰艇和质心干扰的能量质心[7-11]。导弹的跟踪点坐标为：

(11)

(12)

式中：xg、yg为箔条干扰的坐标位置，σg为干扰等效雷达截面积，σs为舰船等效雷达截面积。

3 箔条质心干扰仿真分析

仿真场景如下：反舰导弹采用近炸引信，航速300 m/s，杀伤半径60 m；舰艇长205 m，航速25节，舰船初始航向为30°，舰艇雷达截面积为5 000 m2；舰艇在弹目距离6 km时发射质心箔条弹，箔条弹发射距离为120 m，雷达截面积为9 000 m2；风向为右舷145°，风速为8 m/s。当对抗结束时，导弹与舰艇的最小距离大于安全距离(导弹杀伤半径加舰长一半)，本次干扰成功。

仿真结果1：舰船发现右舷160°方向有导弹来袭，舰船发射箔条干扰弹进行质心干扰，舰船同时进行规避机动，航向为直航，航速为25节，当箔条弹右舷135°顺风发射时，舰艇60°方向机动时，仿真效果见图4所示。统计箔条弹右舷135°发射，舰艇不同机动方向对抗结束时导弹与舰艇的最小距离见图5所示。

通过仿真分析，可以看出当箔条弹右舷135°顺风发射，舰艇在0°～150°方向机动时，干扰有效。当舰艇200°～320°方向机动时，脱靶量较小，干扰失败。

仿真结果2：舰船发现右舷160°方向有导弹来袭，舰船发射箔条干扰弹进行质心干扰，舰船同时进行规避机动，航向为直航，航速为25节，当箔条弹左舷45°逆风发射时，舰艇120°方向机动时，仿真效果见图6所示。统计箔条左舷45°发射，舰艇不同机动方向对抗结束时导弹与舰艇的最小距离见图7所示。

通过仿真分析，可以看出当箔条弹左舷45°逆风发射时，整体干扰效果比顺风发射时好，其中舰艇在160°～270°方向机动时，脱靶量较小，干扰失败；当舰艇40°～150°及280°～360°方向机动时，脱靶量较大，干扰有效。

综上所述，导弹舰尾方向来袭，舰艇左舷受风时，应该右舷发射干扰弹，舰船向逆风方向实施机动，并全速航行。

图4 舰艇60°方向机动仿真结果

图6 舰艇120°方向机动仿真结果

图7 箔条左舷45°发射，舰艇不同机动方向导弹与舰艇的最小距离

4 结论

1) 通过数学仿真，统计干扰对抗结束时弹目最小距离；

2) 对箔条质心干扰对反舰导弹的干扰效果进行了评估；

3) 优化了箔条质心干扰下舰艇作战使用原则，具有重要的军事意义。