李本朋

（中國電子科技集團(tuán)公司光電研究院，天津　300300）

引言

雷達(dá)作為現(xiàn)代戰(zhàn)場上重要的探測器之一，具有全天候、全天氣、作用距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的“千里眼”和“順風(fēng)耳”，在現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1]。特別是近幾十年來，隨著雷達(dá)在導(dǎo)彈制導(dǎo)方面的應(yīng)用，使得雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈成為各國軍用飛機(jī)的主要威脅。因此，如何保護(hù)作戰(zhàn)飛機(jī)免受雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈的攻擊成為各國軍方面臨的一個(gè)重大課題。目前，利用箔條干擾來襲雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈，使其攻擊偏離飛機(jī)，仍然是現(xiàn)在應(yīng)用廣泛、性價(jià)比最高的對抗手段。

1　機(jī)載箔條干擾技術(shù)特點(diǎn)

1.1　機(jī)載箔條干擾技術(shù)工作原理

箔條就是具有一定長度（一般為半波長），長度比直徑大的多的金屬或介質(zhì)表面涂鍍金屬薄層的直條或纖維絲[2]，如鋁箔條、鍍鋁玻璃纖維等如圖1、圖2、圖3所示。箔條的外形尺寸一般在微米級，在一個(gè)很小的空間可裝填數(shù)百萬根箔條，投放到空氣中，可懸浮很長時(shí)間，當(dāng)數(shù)量很大時(shí)，可產(chǎn)生很強(qiáng)的雷達(dá)回波。

箔條干擾技術(shù)的實(shí)質(zhì)是，箔條在交變電磁場作用下感應(yīng)交變電流，根據(jù)電磁輻射理論，交變電流輻射電磁波，產(chǎn)生二次輻射，從而對雷達(dá)起到干擾效果。

圖1　鋁箔條

圖2　鍍鋁玻璃纖維

圖3　鍍鋁玻璃纖維電子顯微鏡照片

當(dāng)雷達(dá)波通過箔條云時(shí)，電磁波功率因箔條云的散射作用被衰減，從而減弱照射到目標(biāo)的電磁波功率。由于箔條云的衰減效應(yīng)，雷達(dá)波通過箔條云時(shí)，其輻射功率被衰減，經(jīng)目標(biāo)反射后，雷達(dá)波將再次通過箔條云，因此，雷達(dá)波功率被衰減了兩次[3]。

設(shè)入射波功率為P0，衰減兩次后雷達(dá)波功率：

式中：β為箔條云的電磁波衰減系數(shù)；x為箔條云厚度。箔條云的電磁波衰減系數(shù)β可由式（2）計(jì)算:

通過式（1）（2）不僅可用來估算箔條的干擾效果，還可根據(jù)雷達(dá)對抗要求計(jì)算箔條云密度。

1.2　機(jī)載箔條干擾技術(shù)工作方式

箔條干擾技術(shù)就是利用自身不產(chǎn)生電磁波輻射的箔條干擾材料，根據(jù)己方軍事目標(biāo)所處的戰(zhàn)場環(huán)境，將箔條干擾材料布設(shè)到敵方雷達(dá)波通過空間，對其產(chǎn)生散射和吸收，以改變目標(biāo)電磁散射特性、形成虛假目標(biāo)回波等，從而破壞或消弱敵方雷達(dá)探測目標(biāo)能力的軍事活動(dòng)。

按照箔條干擾技術(shù)的使用目的，可將箔條干擾分為壓制式和欺騙式兩類干擾方式。壓制式干擾通常是在很寬的空域范圍內(nèi)投放大量箔條形成箔條干擾走廊，當(dāng)目標(biāo)在箔條干擾走廊范圍內(nèi)時(shí)，其回波被箔條干擾材料的強(qiáng)回波淹沒，使得雷達(dá)難以檢測到目標(biāo)。壓制式干擾一般是通過先頭飛機(jī)拋撒箔條布設(shè)箔條干擾走廊，用于掩護(hù)后面的作戰(zhàn)飛機(jī)突防[4]，如圖4所示。

圖4　箔條壓制式干擾

欺騙式干擾一般是作戰(zhàn)飛機(jī)向其周圍發(fā)射多發(fā)機(jī)載箔條干擾彈，通過箔條云可形成多個(gè)假目標(biāo)，影響雷達(dá)導(dǎo)引頭對目標(biāo)的正常搜索和跟蹤，對來襲雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈進(jìn)行干擾，從而達(dá)到保護(hù)作戰(zhàn)飛機(jī)的目的，如圖5所示。

圖5　箔條欺騙式干擾

2　機(jī)載箔條干擾技術(shù)發(fā)展趨勢

近年來，隨著雷達(dá)制導(dǎo)技術(shù)的不斷發(fā)展及各國作戰(zhàn)飛機(jī)的不斷升級換代，世界各國機(jī)載箔條干擾技術(shù)也一直在不斷地推陳出新，機(jī)載箔條干擾技術(shù)發(fā)展主要呈現(xiàn)以下趨勢：

2.1　毫米波箔條干擾技術(shù)

毫米波波長介于微波與紅外之間，底端與厘米波毗鄰，具有厘米波全天候的優(yōu)點(diǎn)，頂端與紅外波鄰接，具有紅外波高分辨力的優(yōu)點(diǎn)[5]。憑借其獨(dú)特優(yōu)勢，毫米波在精確制導(dǎo)武器方面有了驚人的發(fā)展，成為開發(fā)的熱點(diǎn)，使得毫米波制導(dǎo)武器成為現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)的主要威脅。為了更好地保護(hù)作戰(zhàn)飛機(jī)的安全，各國先后提出了一系列毫米波干擾手段。

1）箔條和箔片混裝干擾技術(shù)。箔條是一種常用的無源干擾材料，通過理論分析和大量實(shí)踐證明，利用半波偶極子干擾雷達(dá)是最省料、散射最強(qiáng)的方法，單根箔條半波長偶極子諧振點(diǎn)靜態(tài)最大反射面積為σmax=0.86λ2。毫米波波長很短，因此，為了達(dá)到良好的干擾效果，需要大量的箔條，要求的制備工藝也很高。為此，在干擾毫米波雷達(dá)制導(dǎo)時(shí)可以使用箔片干擾材料，單片箔片的最大散射截面σmax為：

式中：A為箔片面積；λ為雷達(dá)波長。

由式（3）可知，箔片散射截面與雷達(dá)波長的平方成反比，干擾毫米波比箔條效果更好。由于箔條和箔片形狀的不同使得其空氣動(dòng)力特性有明顯差異，如果將箔條、箔片混裝來干擾毫米波制導(dǎo)雷達(dá)，將會(huì)有利于干擾材料快速散開。并且混裝后的體積小、質(zhì)量輕、便于投放，對毫米波制導(dǎo)雷達(dá)可產(chǎn)生良好的干擾效果[6]。

2）氣懸體干擾技術(shù)。氣懸體是由懸浮在氣體介質(zhì)中的物質(zhì)微粒組成的干擾體系，主要用來反射、折射和吸收電磁波能量[7]。與傳統(tǒng)箔條相比，氣懸體散開速度快、干擾頻帶寬、留空時(shí)間長、極化特性好，能更好地干擾毫米波制導(dǎo)雷達(dá)。氣懸體可通過對碳纖維、竹纖空心微珠等輕質(zhì)非金屬材料進(jìn)行表面金屬化處理，使之成為新型毫米波雷達(dá)干擾材料。其中，竹纖維是一種天然纖維，密度為0.49～0.90 g·cm-3。有報(bào)道表明，對竹纖維進(jìn)行表面鍍銅處理后，電阻率由銅的16.7 nΩ·m變?yōu)殂~鍍層的19.2 nΩ·m，竹纖維鍍銅后有一定的電導(dǎo)率，具有散射和吸收雷達(dá)波效果。

3）等離子體干擾技術(shù)。利用爆炸、熱電離和放射性核素產(chǎn)生的等離子體，可通過對電磁波的吸收、反射、散射和非線性調(diào)制等方法對制導(dǎo)雷達(dá)實(shí)施干擾[7]。其中處于研究熱點(diǎn)的放射性核素涂層具有諸多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，己成為毫米波等離離子體發(fā)展的重點(diǎn)。

2.2　復(fù)合箔條干擾技術(shù)

隨著復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)在精確制導(dǎo)武器中的應(yīng)用[8]，采用單一箔條干擾材料進(jìn)行反導(dǎo)變得效果微弱，對現(xiàn)有箔條干擾技術(shù)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此研究復(fù)合箔條干擾技術(shù)勢在必行。從發(fā)展趨勢上看，雷達(dá)/紅外復(fù)合箔條干擾技術(shù)將首先得到大力發(fā)展，主要包括以下幾種：

1）雷達(dá)、紅外干擾材料混合復(fù)合干擾技術(shù)。該方法就是是將雷達(dá)箔條干擾材料和紅外干擾材料按照一定比例混合使用，其中雷達(dá)干擾材料干擾雷達(dá)制導(dǎo)，紅外干擾材料干擾紅外制導(dǎo)，從而對雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)進(jìn)行干擾。該方法干擾原理簡單，原料容易獲取，但需考慮各材料混合使用的相容性及使用時(shí)各材料對各波段干擾的相互影響[9]。

2）雷達(dá)/紅外干擾一體化復(fù)合干擾技術(shù)。這種方法是通過采用雷達(dá)/紅外干擾一體化干擾材料來實(shí)現(xiàn)對抗雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)的目的。這種箔條材料既有雷達(dá)散射特性又有紅外輻射特性，產(chǎn)生雷達(dá)散射截面積可對雷達(dá)制導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)施干擾，產(chǎn)生紅外輻射能量可對紅外制導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)施干擾。

骨架金屬箔條就是一種典型的雷達(dá)/紅外干擾一體化干擾材料，自從美國科學(xué)家M.Raney利用堿處理Ni-Si合金制成骨架Ni，骨架金屬作為一種良好的催化劑在石油化工、醫(yī)藥等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。骨架金屬具有多孔結(jié)構(gòu)，表面積非常大，如下頁圖6所示。

圖6　有骨架結(jié)構(gòu)的自發(fā)熱箔條顯微鏡照片

以骨架Ni為例，1g骨架Ni的表面積可達(dá)200m2。如此大的表面積可使骨架金屬對氣體有良好的吸附性和反應(yīng)活性，因此，骨架金屬特別容易跟空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放大量熱量甚至燃燒。如骨架鐵，遇到空氣時(shí)，發(fā)生氧化反應(yīng)釋放大量熱量，反應(yīng)方程式如下所示：

即每千克骨架鐵完全氧化，釋放的熱量為7358.9 kJ，有相當(dāng)一部分熱量以紅外輻射形式向外散發(fā)，從而使得骨架金屬成為良好的雷達(dá)/紅外一體化復(fù)合干擾材料[10]。

2.3　PD雷達(dá)箔條干擾技術(shù)

隨著雷達(dá)制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展，特別是PD雷達(dá)制導(dǎo)技術(shù)出現(xiàn)后，使得現(xiàn)有的機(jī)載箔條干擾技術(shù)的干擾效能有所下降。這是因?yàn)镻D雷達(dá)具有速度識別功能，為了對其進(jìn)行有效干擾，要求箔條不僅要產(chǎn)生較大的RCS，還要具有與作戰(zhàn)飛機(jī)相近的運(yùn)動(dòng)速度。而事實(shí)上，箔條發(fā)射到空中后運(yùn)動(dòng)速度會(huì)快速降為自然風(fēng)速，其回波信號受到PD雷達(dá)的壓制或過濾，無法對PD雷達(dá)長時(shí)間進(jìn)行有效干擾。因此，干擾PD雷達(dá)需要突破速度瓶徑[11]，可采取的技術(shù)途徑主要有：伴飛誘餌技術(shù)、拖曳誘餌技術(shù)和快速散開技術(shù)。

2.4　機(jī)載箔條干擾技術(shù)的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用研究日益重要

隨著雷達(dá)制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展，特別是PD雷達(dá)制導(dǎo)技術(shù)出現(xiàn)后，使得機(jī)載箔條干擾技術(shù)的干擾效果有所下降。為了應(yīng)對新的雷達(dá)制導(dǎo)技術(shù)提出的挑戰(zhàn)，單純依靠提高機(jī)載箔條干擾技術(shù)的性能已無法滿足需要，必須與機(jī)載箔條干擾技術(shù)的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用研究相結(jié)合才能達(dá)到更好的干擾效果。機(jī)載箔條干擾技術(shù)的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用研究就是對機(jī)載箔條干擾彈的投放時(shí)間、投放方位、投放的彈間隔、組間隔及作戰(zhàn)飛機(jī)的戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)進(jìn)行研究。這就使得對機(jī)載箔條干擾技術(shù)的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用研究顯得日益重要，將會(huì)成為機(jī)載箔條干擾技術(shù)的一項(xiàng)重要研究內(nèi)容。

3　結(jié)論

目前，其他任何機(jī)載雷達(dá)干擾技術(shù)都遠(yuǎn)不如機(jī)載箔條干擾技術(shù)費(fèi)用低、效果好[12]。先進(jìn)的雷達(dá)制導(dǎo)系統(tǒng)最終可能會(huì)將箔條和作戰(zhàn)飛機(jī)識別出來，但是，雷達(dá)制導(dǎo)系統(tǒng)的作戰(zhàn)效率仍將會(huì)由于箔條的干擾作用而降低。因此，機(jī)載箔條干擾技術(shù)將會(huì)繼續(xù)得到廣泛應(yīng)用，在干擾雷達(dá)制導(dǎo)系統(tǒng)及保護(hù)作戰(zhàn)飛機(jī)方面發(fā)揮其獨(dú)特的作用。

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