張 林,胡生亮，胡 海

(1.海軍大連艦艇學(xué)院， 遼寧 大連 116018； 2.海軍工程大學(xué)， 武漢 430033)

角反射體是一種應(yīng)用很早、很廣泛的無源干擾器材，早在二戰(zhàn)時，就曾出現(xiàn)盟軍利用剛性角反射體模擬大型軍艦佯攻登陸，成功欺騙德軍主力的戰(zhàn)例。然而，由于剛性角反射體的主體材質(zhì)為金屬板，質(zhì)量重、體積大、使用不便等固有缺點，使其在水面艦艇上推廣運用受到了極大制約。直到馬島海戰(zhàn)后，英國根據(jù)“謝菲爾德”號等艦艇遭反艦導(dǎo)彈重創(chuàng)的深刻教訓(xùn)，緊急研制了由艦艇攜行使用的艦載充氣式角反射體，從而開辟了電子戰(zhàn)裝備發(fā)展的新方向[1]。從此，艦載充氣式角反射體得到持續(xù)發(fā)展與改進，成為水面艦艇對抗來襲反艦導(dǎo)彈的重要手段。

1 艦載充氣式角反射體工作原理

1.1 反射干擾原理[1]

艦載充氣式角反射體的基本干擾原理是，接收雷達(dá)照射波，產(chǎn)生散射波并被雷達(dá)信號源接收，從而形成有效干擾信號。作為一種面散射體，這種干擾器材具備雷達(dá)截面隨著頻率上升而增大且無空白頻率，雷諾數(shù)高，雷達(dá)截面與反射面幾何面積大小正相關(guān)等特性。

為了以盡量小的尺寸獲得更大的散射截面以及足夠的散射方向圖，艦載充氣式角反射體往往由多個散射單元組成，每個散射單元采用三面角反射器的形式，即兩塊相互放置成直角的反射面加上第三塊與其均正交的反射面。如圖1所示，根據(jù)各單元散射面形狀的不同，又具有三角形、正方形和圓形角反射體。由于三角面反射器會產(chǎn)生三重反射，因此，充氣式角反射體可以在相對于三面對稱軸的很寬的俯仰與方位角范圍內(nèi)提供強鏡面反射[2]。

每個單元的最大雷達(dá)截面σmax為：

式中：k為雷達(dá)截面形狀系數(shù)，三角形取0.445，圓形取0.718，正方形取1；x為與軸線(該軸線為與三個邊棱角度相等的中心線)垂直的平面上角反射器投影面積；λ為工作波長。

每個單元的散射圖寬度2θ0.5為：

式中：k為散射圖寬度形狀系數(shù)，三角形取70，圓形取49，正方形取40；α為角反射體邊棱長度。

由此可見，在工作波長相同的情況下，對于具有相同邊長反射單元的反射器，形成雷達(dá)截面由大到小分別為正方形、圓形和三角形，方位角覆蓋由大到小分別為三角形、圓形和正方形。

1.2 展開工作原理

為了滿足艦艇攜行進行自衛(wèi)反導(dǎo)和戰(zhàn)場欺騙的用途與使用場景需要，艦載充氣角反射體在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和成型方式上進行了諸多巧妙設(shè)計。

材質(zhì)方面，艦載充氣式角反射體通常由輕質(zhì)復(fù)合材料支撐框架與金屬織物反射面組成，覆蓋了電鍍金屬的織物能夠較好替代金屬反射物，具備足夠雷諾系數(shù)的同時大幅度減輕了器材重量，并將剛性體轉(zhuǎn)換為柔性體；反射單元方面，艦載充氣式角反射體通常采用三角形反射單元，且多個反射單元采取上下疊加、四周環(huán)繞等互補的支撐布局，形成了類蜂窩狀的多單元反射體，進一步提高了雷達(dá)截面與方位響應(yīng)性能；結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，由于采用了柔性材料，艦載充氣式角反射體平時采用折疊存儲，降低對艦上空間要求，采用運載器帶離、高壓推力發(fā)射入水或自身重力拖曳離舷，并在離開艦艇后由高壓充氣裝置自動感應(yīng)和充氣，快速展開形成角反射體。通過上述措施，使艦載充氣式角反射體具備如下特點[3]：

1) 艦艇攜帶、使用方便，布放后能快速形成雷達(dá)假目標(biāo)；

2) 持續(xù)作用長，可達(dá)數(shù)小時；

3)了雷達(dá)反射信號全向性好，回波特性較大并與艦艇相似度高，理論上可干擾各種體制的雷達(dá)。

2 外軍艦載充氣式角反射體典型裝備

外軍艦載充氣式角反射體自英阿馬島戰(zhàn)爭以來，經(jīng)過30多年的發(fā)展與完善，已形成系列化產(chǎn)品。根據(jù)使用時反射體的布放方式，可以分為兩類：一類通過發(fā)射裝置發(fā)射到空中，稱之為艦載炮射型；另一類直接從艦舷釋放，稱之為艦載拋投型。

2.1 艦載炮射型充氣式角反射體

艦載炮射型充氣式角反射體干擾系統(tǒng)，主要由角反射體、運載器、發(fā)射裝置(通常共用箔條發(fā)射裝置)、發(fā)控臺等組成。發(fā)射并飛至距載艦一定位置后，角反射體從運載器中脫離、快速充氣成型，在空中飄浮形成雷達(dá)假目標(biāo)，并緩慢飄落到海面。這類充氣式角反射體的主要優(yōu)點是：能夠在空中快速精準(zhǔn)布放，構(gòu)建理想干擾態(tài)勢；具有一定的滯空時間，可與箔條等其他無源器材配合使用；落至海面后，仍對來襲導(dǎo)彈具有干擾能力。不足方面主要體現(xiàn)在：發(fā)射裝置彈倉容積有限，單個角反射體雷達(dá)截面積通常較小；共用箔條發(fā)射裝置，減少了艦艇可用的箔條干擾資源[4]。

艦載炮射型充氣式角反射體的典型裝備，主要包括以色列“維扎德(Wizard)”反雷達(dá)假目標(biāo)、德國“舷外角反射器 (OCR)” 誘餌等。

1) 以色列“維扎德(Wizard)”反雷達(dá)假目標(biāo)

“維扎德(Wizard)”又稱為“巫師”，由以色列海軍和拉法爾公司開發(fā)研制的一種寬帶反雷達(dá)假目標(biāo)，外形如圖2所示。該系統(tǒng)于2005年研制成功，雷達(dá)假目標(biāo)采用固體火箭發(fā)射，有效作用距離50～1 800 m，使用高度50～200 m，空中滯留時間30～60 s，干擾頻率范圍為寬波段，雷達(dá)截面積為1 500～4 000 m2。為確保使用的靈活性，運載器時間引信可通過編程設(shè)定，實現(xiàn)對假目標(biāo)的最佳布放。目前，除了以色列海軍外，該雷達(dá)假目標(biāo)還出口裝備了荷蘭、瑞典等多個歐洲國家。

2) 德國“舷外角反射器(OCR)”誘餌

“舷外角反射器(OCR)”誘餌由德國萊茵金屬公司與英國機載系統(tǒng)公司聯(lián)合開發(fā)，2015年年底完成研制鑒定。如圖3所示，該誘餌可通過“多彈藥軟殺傷系統(tǒng)(MASS)”發(fā)射裝置發(fā)射，是一種由102 mm火箭進行投放的快速膨脹式金屬網(wǎng)狀角反射器，可提供逼真的類似艦船的射頻頻譜響應(yīng)，用于防御反艦導(dǎo)彈?！跋贤饨欠瓷淦?OCR)”誘餌主要通過降落傘使誘餌下降的速度減慢，實現(xiàn)超過1 min的空中飛行狀態(tài)，既可以單獨使用，也可以與箔條一起使用。目前，該誘餌主要裝備德國海軍。

2.2 艦載拋投型充氣式角反射體

艦載拋投型充氣式角反射體依靠自身重力或者高壓氣體等外力進行布放，離舷后自動充氣展開成型，飄浮于海面形成雷達(dá)假目標(biāo)。這類充氣式角反射體平時折疊存儲，加之沒有運載器和發(fā)射裝置的小空間約束，通常體積較大，展開成型后雷達(dá)截面積較大；但由于布放距離較近，一方面需要載艦按戰(zhàn)術(shù)要求機動才能達(dá)成干擾效果，另一方面與箔條等無源干擾器材配合也存在一定困難。

目前，艦載拋投型充氣式角反射體干擾系統(tǒng)的典型裝備，主要是英國DLF系列以及美國海軍的仿制、改進型。DLF系列舷外充氣式角反射體干擾系統(tǒng)又被稱為“橡皮鴨”，由英國埃文宇航(Irvin Aerospace)公司(現(xiàn)為機載系統(tǒng)公司)研發(fā)，主要有操控臺、投放發(fā)射裝置和充氣式角反射體構(gòu)成。目前已發(fā)展了DLF-1、DFL-2及DLF-3三代產(chǎn)品，并處于持續(xù)改進中，各代產(chǎn)品主要區(qū)別體現(xiàn)在充氣式角反射體結(jié)構(gòu)和拋投方式上。

1) DLF-1充氣式角反射體

DLF-1因馬島戰(zhàn)爭的需要緊急研制，如圖4所示，角反射體采用雙棱錐形八面體結(jié)構(gòu)。使用時，需要先在艦艇甲板上充氣成型，然后再投放至海面。由于性能不甚理想，使用不夠便捷，后續(xù)未能推廣裝備。

2) DLF-2充氣式角反射體及其衍生型

DLF-2研制于20世紀(jì)80年代中期，在DLF-1基礎(chǔ)上改進了材料及充氣展開方式，顯著改善了誘餌的反射面積及回波質(zhì)量。美國海軍引進后命名為AN/SLQ-49，外形如圖5所示。該角反射體在結(jié)構(gòu)上仍采用雙菱椎形八面體構(gòu)造，平時包裝在類似救生筏的水密性容器內(nèi)，置于船舷一側(cè)的斜臺發(fā)射架上；投放時，依靠自重滑離發(fā)射架，離舷入水前開始充氣，以假目標(biāo)的形式對抗反艦導(dǎo)彈；使用時，兩個一組成對使用，反射面積相當(dāng)于中型艦艇，在4級海況條件下可以保持有效時間3 h[5]。

DLF-2自20世紀(jì)80年代中期以來，除英國海軍外還相繼裝備了法國、意大利、荷蘭等其他北約國家海軍以及泰國等部分東南亞國家海軍。美軍AN/SLQ-49主要裝備在美海軍船塢登陸艦和兩棲攻擊艦上。

3) DLF-3充氣式角反射體及其衍生型

DLF-3在結(jié)構(gòu)上進行了重大改進，如圖6所示，采用60面體，共有20個角反射器構(gòu)成直徑更大的球形全向角反射體，等效雷達(dá)截面得到了有效提高。在使用上，DLF-3投放系統(tǒng)采用了類似于魚雷發(fā)射管的發(fā)射裝置，利用高壓氣體發(fā)射充氣式角反射體，距艦艇一定距離后，通過系索的拉動，啟動充氣式角反射體內(nèi)部的高壓氣體系統(tǒng)，在幾秒內(nèi)完成充氣，確保在入水之前完成展開成型。因充氣反應(yīng)速度快，更適合應(yīng)急反導(dǎo)作戰(zhàn)。發(fā)射裝置可以在設(shè)備控制室通過手動啟動，也可以嵌入作戰(zhàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)自動發(fā)射。

DLF-3于1996年開始服役，改進型DLF-3(b)2006年開始服役，裝備英海軍23型護衛(wèi)艦、45型驅(qū)逐艦等主戰(zhàn)艦艇，未來還將裝備26型護衛(wèi)艦。2013年，DLF-3(b)被美國引進，機載系統(tǒng)公司為美海軍提供代號為MK59 Mod0充氣式角反射體系統(tǒng)，如圖7所示，“伯克”級導(dǎo)彈驅(qū)逐艦“拉姆奇”號和“唐納德·庫克”號已經(jīng)率先于2013年試驗性裝備，2014年6月開展海上測試。預(yù)期未來，MK59系列充氣式角反射體干擾系統(tǒng)很可能成為美國海軍主戰(zhàn)艦艇的標(biāo)準(zhǔn)制式裝備。

3 艦載充氣式角反射體戰(zhàn)術(shù)運用方法

根據(jù)干擾原理、對象與時機的不同，艦載充氣式角反射體的戰(zhàn)術(shù)運用方法可分為迷惑式、沖淡式和質(zhì)心式與組合式。

1) 迷惑式干擾

迷惑式干擾的主要干擾對象為敵方的預(yù)警探測兵力，干擾時機為敵方發(fā)射導(dǎo)彈之前的預(yù)警探測階段。艦載充氣式角反射體具有與艦艇雷達(dá)回波相似度高、有效作用時間長等優(yōu)點，因此，可以由艦艇在海區(qū)航行過程中根據(jù)威脅情況提前投放入水，通過在海面長時間漂浮持續(xù)形成多個假目標(biāo)迷惑敵方預(yù)警探測兵力，使其發(fā)出錯誤目標(biāo)指示，使敵方導(dǎo)彈錯誤攻擊假目標(biāo)。在實施迷惑式干擾時需要注意，由于艦載充氣式角反射體投放入水后沒有自機動能力，運動特性近似為洋流運動，因此，干擾艦明顯的機動航行特征不利于迷惑式干擾效果。

2) 沖淡式干擾

沖淡式干擾的主要干擾對象為來襲反艦導(dǎo)彈，干擾時機敵方導(dǎo)彈已發(fā)射而其末制導(dǎo)雷達(dá)開機之前。艦艇發(fā)現(xiàn)敵方反艦導(dǎo)彈發(fā)射癥候時，可連續(xù)布放多組充氣式角反射體在本艦四周，使導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機搜索時檢測到多個目標(biāo)。由于充氣式角反射體雷達(dá)回波特性與艦艇相似度高，導(dǎo)彈成功識別并正確選捕艦艇的概率大大下降。在實施沖淡式干擾時需注意，艦艇應(yīng)盡可能早的投放干擾，并通過機動使其與反射體形成一定距離[6]。

3) 質(zhì)心式干擾

沖淡式干擾的主要干擾對象為來襲反艦導(dǎo)彈，干擾時機為末制導(dǎo)雷達(dá)開機之后。艦艇發(fā)現(xiàn)已經(jīng)被來襲反艦導(dǎo)彈跟蹤時，可迅速投放充氣式角反射體，并進行合理機動拉開與假目標(biāo)的距離。由于充氣式角反射體展開成型時間短，回波能量強，且反射體不容易遭末制導(dǎo)雷達(dá)波束切割，具備較強的誘偏導(dǎo)彈跟蹤質(zhì)心點的能力。

4) 組合式干擾

組合式干擾的主要干擾對象為來襲反艦導(dǎo)彈，干擾時機為敵方導(dǎo)彈發(fā)射之后。隨著目標(biāo)識別技術(shù)和復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)的快速發(fā)展，反艦導(dǎo)彈識別、對抗單純充氣式角反射體干擾的成功概率也在不斷提高，為此，需要采用復(fù)合干擾，形成多種干擾資源的優(yōu)勢互補，提升干擾成功率。典型組合式干擾包括，對抗雷達(dá)制導(dǎo)體制導(dǎo)彈的充氣式角反射體與箔條組合干擾，對抗雷達(dá)/紅外復(fù)合制導(dǎo)體制的充氣是角反射體與煙霧、紅外組合干擾等。

4 結(jié)論

艦載充氣式角反射體能夠快速發(fā)展、廣泛裝備的主要原因，一是干擾信號雷達(dá)截面特性、方位響應(yīng)特性及逼真性較好，與艦載干擾機、箔條等常用的電子戰(zhàn)反導(dǎo)手段相比，具有一定的技術(shù)優(yōu)勢；二是作戰(zhàn)使用方便、快捷，技術(shù)與戰(zhàn)術(shù)的結(jié)合很好地適應(yīng)了當(dāng)前對抗各種制導(dǎo)體制反艦導(dǎo)彈的需要。應(yīng)注意沒有干擾不了的制導(dǎo)系統(tǒng)，也沒有對抗不了的干擾，只要深入地研究掌握艦載充氣式角反射體的技戰(zhàn)術(shù)機理與作戰(zhàn)使用方法、特點，就能夠找到克服這種新威脅的方法。

[1] 陳靜.雷達(dá)無源干擾原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009:42-47.

[2] 張土根.世界艦船電子戰(zhàn)系統(tǒng)手冊[M].北京：科學(xué)出版社，2000:183-205.

[3] 胡生亮,劉曉東,胡海,等.水面艦艇電子戰(zhàn)防空反導(dǎo)原理[M].北京：解放軍出版社，2012:72-93.

[4] 范學(xué)滿,胡生亮,羅亞松等.海上角反射體群的 RCS 快速混合預(yù)估算法[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2016(11):2462-2467.

[5] 范學(xué)滿,胡生亮,賀靜波.一種角反射體雷達(dá)散射截面積的高頻預(yù)估算法[J].電波科學(xué)學(xué)報,2016(2):331-335.

[6] 胡生亮,羅亞松,劉忠.海上多角反射體群雷達(dá)散射面積的快速預(yù)估算法[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報,2012(4):72-75,96.