劉麗龍，王 俊，徐銀波

(上海機電工程研究所，上海 201109)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下空襲廣泛采用超低空突防(有效隱蔽作戰(zhàn)企圖，增大突襲的突然性)、飽和攻擊模式，短時間內(nèi)在同一方向或不同方向發(fā)射大量的反艦導彈，對海面艦艇編隊或單一艦艇造成巨大防空壓力，成為現(xiàn)代?？兆鲬?zhàn)中攻擊對方水面艦艇的一種重要作戰(zhàn)手段。

基于半主動制導體制的艦載防空作戰(zhàn)武器系統(tǒng)，在攔截低空、特別是超低空目標時，受到以下條件局限:1)受到地球曲率半徑影響，艦載搜索雷達只能探測到視距內(nèi)的超低空目標，造成導彈殺傷區(qū)縱深很小(與中高空比較);2)受限于連續(xù)波方式，一部制導雷達同時只能對1批目標制導照射，只有在彈目交會后，才能轉(zhuǎn)火攔截下一批目標，不能對幾乎同時來襲的后續(xù)目標攔截，錯過了最佳發(fā)射時機。

1 半主動連續(xù)波制導體制優(yōu)缺點［1］

半主動連續(xù)波照射制導武器中，導彈上的尋的裝置接收地面、軍艦或飛機上的制導雷達照射目標的反射信號，從中提取信息，實現(xiàn)對目標的跟蹤攔截。

半主動體制具有制導距離遠(取決于照射雷達的發(fā)射功率)，造價成本低，彈上設備簡單的優(yōu)點;同時，由于照射目標的功率大，不易受到地方的壓制干擾，因此廣泛應用在世界一些主流的防空導彈上，比如美國的PAC-2、霍克、俄羅斯的C-300山毛櫸-M1等。但由于導彈發(fā)射后始終需要制導照射雷達保持對目標的連續(xù)波照射，制約了火力通道同時對其他目標的攔截，抗飽和攻擊(攔截群目標)能力受限。

2 同方向連續(xù)多批目標攔截策略

同方向連續(xù)多批目標來襲，可以在短時內(nèi)給防空武器在某個方向上形成飽和攻擊態(tài)勢，使對手來不及組織有效火力進行攔截?；诎胫鲃舆B續(xù)波制導的防空武器，通常一部制導照射雷達只能同時對一批目標實施攔截，但在實際武器使用中，結合半主動連續(xù)波制導的原理分析，我們發(fā)現(xiàn):根據(jù)連續(xù)來襲群目標之間的前后距離，防空武器選擇適當?shù)臄r截(發(fā)射遭遇)距離，可以實現(xiàn)一部制導照射雷達同時對兩批以上目標的攔截，在不增加制導照射雷達數(shù)量的前提下，提高半主動連續(xù)波防空武器的作戰(zhàn)效能，尤其是成倍提高對抗連續(xù)來襲群目標的能力。實現(xiàn)條件如下:

1)通過補射方式對連續(xù)來襲的群目標分別發(fā)射一枚導彈進行攔截;

2)連續(xù)來襲的群目標在導彈發(fā)射后和各個導彈與其理論遭遇前始終處于同一制導照射雷達波束范圍內(nèi);

3)為保證導彈命中概率，避免先發(fā)射的導彈爆炸沖擊碎片影響后發(fā)射導彈對目標的攔截，應選擇合適的導彈發(fā)射時間間隔。

以制導照射雷達波束寬度為6°，目標航路捷徑為1km，2km，4km分析，計算等速同向群目標中第二批目標何時飛出照同一制導雷達的照射波束范圍，如圖1、2所示。

圖1 制導雷達照射雙目標示意圖

其中，A點為照射雷達制導波束中心，B點為波束邊緣，OC為目標航路捷徑。

圖2 航路捷徑為1km、2km、4km時AB隨目標距離變化情況

經(jīng)計算可知，來襲目標的航路捷徑對AB有顯著影響，AB隨目標由遠及近飛入呈現(xiàn)單調(diào)遞減的趨勢，且航路捷徑越小，變化趨勢越劇烈。

表1 30km～4km范圍內(nèi)AB距離變化情況

由以上分析可知，當AB大于群目標間距離時，目標將始終處于同一制導雷達波束范圍內(nèi)，假定群目標間距2km，航路捷徑為1km，從30km遠的距離飛入，在大于5.2km(AB＞2)時，同一制導雷達波束至少可覆蓋兩批目標，在大于7km(AB＞4)時，波束可覆蓋3批目標，在大于8.2km時(AB＞6)，波束可覆蓋4批目標。根據(jù)半主動制導的原理，在此范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)射多個導彈分別對各個目標進行攔截，均能接收到目標的回波信號，理論上均能命中目標。

在實際使用中，先發(fā)射的導彈一般會攔截第一個目標，且先于后發(fā)射的導彈起爆，爆炸后產(chǎn)生的自身和目標的碎片會對后面發(fā)射的導彈攔截后續(xù)目標產(chǎn)生影響。根據(jù)某型武器實際使用經(jīng)驗和仿真分析數(shù)據(jù)，一般先后發(fā)射的導彈間隔時間在8s～10s比較合適(該時刻爆炸碎片的速度和回波均有顯著下降，不會對后續(xù)導彈攔截造成干擾)。

3 導彈對群目標的跟蹤分析

根據(jù)半主動連續(xù)波照射制導的原理，通過目標的多普勒頻率差、目標回波能量大小以及彈目視場夾角隨距離變化情況，以兩批群目標為例進行單獨分析。

1)彈目視場夾角隨距離變化情況

本文以兩批群目標為例，假定導彈平均速度為1000m/s，以鉛錘面為例，假定導彈按拋物線彈道飛行(y=(x/6－3)·(x/6－3)+4)，目標作等速直線飛行，速度為300m/s，高度不變，掠海飛行(高度近似為0)，航路捷徑為 0，發(fā)射艦艇為原點［2］。

由圖3、4可以看出，隨著導彈與目標的距離的接近，導彈與兩個目標之間的視線夾角將逐漸變大，當距離接近到一定程度，夾角將顯著變大，其中的一個目標將飛出導彈導引頭的視場波束范圍。

2)目標回波能量差

導引頭接收的目標回波信號強度公式［3］如下所示:

圖3 導彈與目標飛行軌跡圖

圖4 導彈與目標視線夾角隨距離變化情況

從式中可看出，dP中，目標反射截面σi無法控制，假設σ均值為0dBm2(1m2)，σi值是起伏的，其衰弱深度可達10dB～20dB;dRt影響不大;dRmt距彈目交會越近，影響越大;目標航路越大，Rmz越小，dGt越大，目標間的角度差越大，dGr越大［5］。

如圖5所示，目標1與目標2的回波功率存在這一個明顯的差，在彈目遭遇附近愈加明顯。其相對位置關系如圖6所示。

圖5 目標1、目標2的回波功率隨時間變化情況

3)多普勒頻率差

導彈對目標跟蹤的多普勒頻率差(如圖7所示)計算如下:

圖6 導彈與目標1、目標2相對位置關系

圖7 導彈與目標1、目標2多普勒頻率差變化情況

隨著導彈與目標的接近，在彈目遭遇前兩者的多普勒頻率差快速變大，當達到一定值時，將能夠?qū)烧哌M行區(qū)分［6］。

上述以兩批群目標為例，從回波能量差、頻率差和角度差3方面分析了導彈對兩者的跟蹤關系。在實際跟蹤關系中，根據(jù)數(shù)學模型綜合半實物仿真經(jīng)驗數(shù)據(jù)，分配合理的權重因子，確保對兩批目標的正確識別。對于三批及以上的目標跟蹤，在較遠的距離段導引頭通常跟蹤在目標回波的能量合成中心上，隨著導彈與目標接近到一定程度，導引頭將逐步識別出其中的某個目標，并進行跟蹤攔截［4］。

4 結束語

基于半主動連續(xù)波制導的武器，根據(jù)制導照射雷達波束寬度，在針對同方向等速群目標進行攔截時，選擇合適的攔截距離，通過連續(xù)射擊(間隔8s～10s)方式，在不進行轉(zhuǎn)火情況下，可在同一制導雷達波束范圍內(nèi)同時對2批以上(與目標間距和航路捷徑有關)的群目標進行攔截，一定程度上可提高武器的作戰(zhàn)效能。

［1］劉代軍，董秉印.中遠程復合制導空空導彈末制導方式綜述［J］.航空兵器，2000(1):34.

［2］安紅，楊莉.脈沖多普勒雷達導引頭仿真研究［J］.中國電子科學研究院學報，2009(12):4-6.

［3］裴云，陳貴春.連續(xù)波半主動雷達制導空空導彈截獲跟蹤距離計算［J］.電光與控制，2003(2):1-3.

［4］栗蘋，耿小明，閆曉鵬.同步閃爍干擾對雷達導引頭天線伺服系統(tǒng)的影響［J］.兵工學報，2010，31(5):4.

［5］鄭學合，孫麗.防空導彈主動雷達導引頭地/海雜波功率譜計算［J］.現(xiàn)代防御技術，2001，29(2):3.

［6］張旭東，耿小明，熊華剛，等.非相干兩點源干擾下最優(yōu)雙機距離分析［J］.北京理工大學學報，2010，30(6):1-3.