防空反导训练中无人机载雷达导引头作用范围研究∗

刘宗福

（92785部队 秦皇岛 066200）

1 引言

复杂电磁环境下防空反导训练是提升水面舰艇对空作战能力的重要手段，能重复使用的成本可控的高威胁反舰导弹靶标的模拟一直是重难点问题。随着无人机技术的飞速发展［1］，其飞行速度、可靠性与载荷能力大幅提升［2］，部分作战领域中甚至可作为导弹使用［3］，为构设可循环利用的导弹靶标提供了技术手段。

当前的基地化训练环境构设中，为提高防空反导训练的实战化程度，带动参训舰艇软硬武器一体化抗导，逐步开始采用无人机加装导引头的靶标构设方式。基于国内现有的典型高速固定翼无人机平台，考虑典型电子对抗系统的侦察干扰能力，研究某型无人机载雷达导引头在多种条件下的作用距离，以及舰艇软硬武器一体化抗导训练进程的达成度，为基地化训练中反舰导弹靶标的应用提供参考。

2 防空反导训练导弹威胁靶标构设需求

复杂电磁环境下基地化训练的威胁态势设计以我方面临的主要军事威胁为背景，构设从平台运动特性、电磁威胁特性、RCS 特性等多个维度上能够模拟假想敌反舰导弹的目标。导弹运动特性等的模拟主要由无人机实现，电磁辐射特性由导引头模拟。目前无人机载导引头的来源有两个，一是利用现有实装，二是重新进行小型化设计［4］。实装导引头可构设的攻击态势样本量少、重复度高，且信号保密要求高，为提高训练实战化水平，迫切需要研制能够模拟典型作战对手的导引头，进行小型化设计后加装无人机。

当前我国周边多个国家和地区装备“鱼叉”系列反舰导弹，该型武器是世界上装备最多的导弹之一。为破解防空反导训练空中无人机载导引头保障存在的重难点问题，研究某型模拟鱼叉电磁辐射特性的导引头，该设备兼顾模拟当前其他国家和地区现役相参体制导引头的技术能力，以方便训练中进行导引头威胁态势设定。无人机加装该型导引头后的典型航路为:发射后在规定空域以高度200m 巡航，距目标12km～15km 时，导引头开机，稳定跟踪目标后，降高至15m 掠海飞行，距目标5km处拐弯，按照规定的航路捷径对参训舰艇进行模拟攻击。

3 无人机载训练专用导引头的设计原则

针对防空反导训练需求，训练专用的无人机导引头在设计上要遵循以下原则:

1）延长工作寿命。在基地化训练中，导引头为重复使用产品，日历寿命一般不低于10 年，挂飞次数要求在30～50次左右。

2）工作参数可装订，实现配置灵活性。为最大限度模拟国外多型导引头，提高训练的逼真度，需要导引头的信号形式、发射功率、重复周期、脉冲宽度与抗干扰方式等参数为可调整，根据训练任务需要实时装订。

3）数据采集、对抗效果评估等定制设计。通过数据处理系统记录并复盘攻防双方动作，分析对抗效果。

4）采用紧凑型设计，各分机采取屏蔽盒体形式，通过对插方式与接线分机连接，安装在整机框架上，减少外部连接电缆，满足无人机载小型化的要求。布局如图1所示。

图1 无人机导引头布局图

4 导引头距离范围分析

4.1 最大搜索距离

在目标与雷达通视的条件下，可推导出相参体体制导引头最大搜索距离［6］的计算公式为

k 为玻尔兹曼常数；T0为有效温度；Pt为发射信号峰值功率，120W；F 为噪声系数；(S/N)min，雷达的最小检测信噪比；Le为积累损失，2dB；G 为天线增益，设计为26dB；L 为传输损耗，取5.5dB（含无人机天线罩双向损耗，射频电缆等损耗）；λ为工作波长，0.02m；σ 为目标散射面积，5000m2；M 为积累次数；τ 为发射信号脉冲宽度的最大值。

计算得出导引头在理想情况下作用距离为59.3km。

不同气象条件下雷达作用距离计算公式如下:

R0为理想条件下导引头模拟器最大作用距离，59.3km；η 为不同气象条件下大气衰减，dB/km；R 为不同气象条件下雷达作用距离。

则不同气象条件下导引头模拟器最大作用距离见表1。

表1 不同气象条件下雷达最大作用距离

部分反舰导弹导引头存在两次开机过程，1 次开机距离一般在40km 左右，导引头搜索距离满足要求。可根据式（1～2）计算对不同功率下导引头对指定目标的探测距离，适当设定开机辐射功率，降低导引头信号被截获的概率。

4.2 干扰条件下最大搜索距离

假定电子战系统在导引头搜索期间能够对准导引头进行稳定干扰，可推导出干扰条件下相参导引头接收系统烧穿距离［7］计算公式为

导引头搜索距离和ERP 的关系曲线如图2 所示，可以看出典型电子战系统的干扰功率满足压制相参体制导引头的要求，关键在如何快速截获分析相参体制导引头信号。

图2 相参导引头的烧穿距离

5 典型电子战系统对导引头的侦察距离

电子对抗系统对设计的无人机载导引头的最大发现距离［8］为

其中，Srmin为典型电子对抗系统的侦察灵敏度，按-71dBm计算；Gr为电子战系统接收天线增益；L为传输、接收损耗。

表2 电子战系统对导引头多种工作状态的侦察距离

图3 典型电子战系统对无人机载导引头的最大侦察距离

利用Matlab软件仿真计算，可得出典型电子对抗系统对该型无人机载导引的最大侦察距离如图3 所示，导引头满功率辐射时的最大侦察距离约21.45km，实际的“鱼叉”导引头一般在15km 处开机，提出的导引头模拟器（满功率辐射）满足电子对抗系统的舰艇训练需求。在降功率（30W）工作时，电子对抗系统最远发现距离约为10.72km，按照靶机200m/s 的速度计算，采用导引头模拟器训练时，有效训练时间比采用“鱼叉”导引头减少21s 左右，基本满足舰艇电子战系统训练需求。

6 结语

本文研究了无人机载导引头的作用距离范围，分析典型电子战系统对该导引头的侦察干扰距离。随着军事训练实战化程度不断提高，导引头的搭载平台逐步由地面、舰船拓展到空中，由无人机与导引头构建的一体化复合靶标，将提高防空反导训练对抗的突然性、动态性，使训练环境构设更加逼真。经分析计算发现，电子战系统的干扰功率基本可以达到压制相参导引头的要求，难点在于如何设计干扰波形，对抗导引头的跟踪杂波源等抗干扰措施；另外，随着国内外现役电子战系统侦察灵敏度的提高，传统的相参体制的小功率导引头在低截获概率上的优势逐渐减弱，迫切需要进一步在信号码形设计等方面优化设计提高隐蔽性。