直升机射频隐蔽突防方法研究

曾小东，芮 锡

(中国电子科技集团公司第十研究所，四川 成都 610036)

0 引言

当前战争的形式正在进行大规模升级，地面部队对直升机的依赖越来越强。小规模装甲突击群需要直升机的不间断掩护，未来的建设目标是能“飞”起来作战，这就需要有更多的直升机。直升机具有超低空贴地飞行、强大的火力攻击和卓越的机动性能等优势，能够对各种地面目标和超低空目标实施精确有效的打击，独立执行战术级任务，在联合作战体系中扮演着不可取代的重要角色。然而，随着现代战场对抗的日益激烈，各种精确的雷达、光学、声学和无源探测设备相继出现[1-3]，直升机的作战环境变得更加严酷复杂。实战经验证明，先进的LPD(低可探测)技术是提高其生存能力和作战效能最有效的手段之一，因此受到世界各国的高度重视。

1 可探测平衡

与各种探测方法相对应，直升机的低可探测技术主要包括针对雷达探测信号的低可探测[4]、针对红外信号的低可探测[5]、针对声学信号的低可探测[6]以及针对射频主动辐射信号的低可探测[7]等。目前，在国内外的直升机低可探测技术研究中，已广泛开展了针对雷达探测信号的低可探测、针对红外信号的低可探测以及针对声学信号的低可探测等研究，而在针对射频主动辐射信号的低可探测方面，研究相对滞后，公开资料显示毫米波火控雷达采取了有限的低可探测设计。依据可探测平衡原则[8-9]，各种低可探测技术之间应平衡发展，各种低可探测应有大致相近的被发现距离，不能出现明显的短板，否则就会破坏直升机的整体低可探测能力。因此，直升机的低可探测应符合综合平衡、协调发展的要求。

当前的作战环境下，直升机由于飞行高度低，视距近，雷达的发现距离受限。但是机载射频辐射信号，尤其是短波、超短波信号，在城市建筑、山体、树林等复杂地形环境下，依然有很强的绕射和透射能量。因此，针对射频信号的低可探测需求将更加迫切[10]。

2 射频隐蔽突防时的LPD技术考虑

2.1 威胁分析

从作战模式看，直升机在隐蔽突防时，通常贴地飞行，隐蔽接敌，突然攻击后马上机动规避。在此过程中，直升机由于飞行高度低，具有低可探测的先天优势。对于陆基和海基无源探测系统，受限于地球曲率，其威胁范围大大缩小[11-12]。距离在L1以外的无源探测系统，无法侦收到直升机有源射频传感器发射的辐射信号，如图1所示。典型L1值如表1所示。

表1 典型值

然而，对于空基无源探测系统而言，如预警机、侦察机等平台，这种低可探测优势将不复存在。在L2距离以内的所有空基无源探测系统，只要其接收机灵敏度足够高，都将以很大的概率截获直升机的有源射频传感器辐射信号，如图2所示。假定直升机以飞行高度200m实现隐蔽突防，对于不同高度的空基无源探测系统，典型的L2值如表2所示。

表2 典型L2值

由表2可以看出，高度在8000m的空基无源探测系统，只要其无源探测系统的接收机灵敏度足够高，对直升机平台的截获距离即可到达400km以上。

2.2 LPD措施分析

由以上威胁分析可知，直升机在隐蔽突防时面临严重的无源探测威胁，需要从以下几个方面采取LPD措施，以满足高生存能力和隐蔽接敌的要求。

1)辐射时间管理技术

采用编队协同的LPD技术，减少编队有源射频传感器的辐射时间，提高LPD性能。作战飞行时直升机长机雷达开机，存储探测到的目标数据并加以分析，确定目标类型、位置等数据。这些数据不但可显示在本机的多功能显示器上，而且可通过数据链传给直升机僚机，僚机雷达静默。长机根据战场目标分布情况将目标数据分配给僚机，然后同时发起攻击。

2)窄波束、超低副瓣天线技术

采用窄波束、超低副瓣天线技术，可以将辐射能量集中在主瓣内，大大减小天线副瓣辐射的功率，从而大大减小被敌方截获的空间范围。为了避免被陆基/海基无源探测系统侦收到主瓣信号，通信的波束宽度应尽可能窄。在不被陆基/海基无源探测系统侦收到的情况下，主瓣允许的最大宽度与直升机的飞行高度、编队距离等有关，如图3所示。

图3 窄波束、超低副瓣天线技术

对于远距离通信，主瓣宽度需要比近距离通信更窄，以避免陆基/海基无源探测系统的侦收。直升机的飞行高度越低，对主瓣宽度的要求越高。对于直升机低空隐蔽突防，则要求波束宽度相对更窄。

3)功率控制技术

侦察装备对直升机辐射信号的最大截获距离R1与辐射功率的1/2次方成正比。

(1)

式中，Pt为辐射功率，Gt为天线增益，λ为信号波长，SI为侦察装备的系统灵敏度。

由上式可以看出，在侦察装备的系统灵敏度不变的情况下，当直升机的发射功率降低时，最大截获距离RI减小。

4)LPD波形设计技术

采用LPD波形并结合与之相应的信号处理技术，可以获得信噪比增益，使电子装备在性能不受影响的情况下减小辐射功率，一方面减小了被敌方无源探测系统截获的距离，另一方面对于非协作的无源探测系统来说，由于信噪比的降低，其侦察参数的精度也会有所下降，从而影响侦察后端的分选、识别、定位等。此外，LPD波形还能降低信号被截获的概率，例如通信中的跳频技术。

3 LPD技术对隐蔽突防的效能提升

(2)

表3分析了不同LPD措施对无源探测系统截获距离的影响。

表3 不同飞行段的截获距离

直升机可以在各飞行段中管控各射频传感器的开关状态、工作模式以及工作参数等，使得无源探测系统截获距离大大缩短，为突破敌方的防空系统创造了有利条件。从图4和图5的对比可以看出，直升机采用LPD措施后，在突防中的生存力明显提高。

图4 采取LPD措施前的突防示意

图5 采取LPD措施后的突防示意

4 结论

通过直升机LPD与突防能力的关系分析，可以看出LPD对于直升机的生存力提升具有重要意义。无论是从反LPD的视角，还是LPD技术发展的需要，对于直升机射频辐射特征的分析以及射频辐射抑制技术的研究均具有十分重要的学术和应用价值。另外，以上的分析方法也为建立直升机的LPD性能指标体系提供了初步理论依据。