張部生，范秋虎，柴克軍

（1.軍械工程學(xué)院 光學(xué)與電子工程系，河北 石家莊050000；2.解放軍63880部隊(duì)，河南 洛陽471003）

反輻射武器是一種集偵察、抗干擾、摧毀于一體的電子硬殺傷武器，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的作用已越來越突出，受到了普遍的關(guān)注與重視。隨著其在電子戰(zhàn)中的廣泛應(yīng)用，雷達(dá)防御系統(tǒng)相應(yīng)對抗技術(shù)也迅速發(fā)展，其中雷達(dá)有源誘偏技術(shù)，便是對抗反輻射武器的有效手段之一。

目前在考核反輻射武器抗誘偏能力及誘偏系統(tǒng)對反輻射武器誘偏能力時，采用全過程數(shù)學(xué)仿真，成本較低，可重復(fù)進(jìn)行，但建立具有說服力的數(shù)學(xué)模型難度較大；實(shí)彈打靶可信度高，但耗費(fèi)過大。若采用無人飛艇掛載反輻射導(dǎo)引頭，使飛艇根據(jù)導(dǎo)引頭實(shí)時輸出的導(dǎo)引信號（通常為目標(biāo)視線角及其變化率），控制平臺在導(dǎo)引頭輸出信息的引導(dǎo)下，攻擊期望的目標(biāo)，可實(shí)現(xiàn)對反輻射武器攻擊過程的動態(tài)模擬。

試驗(yàn)過程中，利用無人飛艇在攻擊過程中可以拉起再次進(jìn)入巡航狀態(tài)的特性，即當(dāng)飛艇攻擊目標(biāo)時，在即將落地前將其拉起，進(jìn)行再次的攻擊，可以進(jìn)行多次的飛行試驗(yàn)，得到充分的數(shù)據(jù)，然后利用數(shù)據(jù)推算仿真完成飛行，得出彈著點(diǎn)，以評估反輻射武器抗誘偏能力或誘偏系統(tǒng)對反輻射武器誘偏能力。

此種利用飛艇掛飛試驗(yàn)方法，易于組織，消耗低，風(fēng)險小，可重復(fù)進(jìn)行。本文將對試驗(yàn)設(shè)計和數(shù)據(jù)處理方案進(jìn)行研究和分析。

1 試驗(yàn)設(shè)計與分析

1.1 導(dǎo)引控制方式設(shè)計

無人遙控飛艇模擬反輻射武器飛行，加裝反輻射導(dǎo)引頭與飛艇須形成一個閉環(huán)控制鏈路，才能實(shí)現(xiàn)飛艇在反輻射導(dǎo)引頭引導(dǎo)下對多點(diǎn)源進(jìn)行測向、跟蹤和攻擊。

反輻射武器的制導(dǎo)規(guī)律，一般分為直線瞄準(zhǔn)和比例導(dǎo)引兩種形式。其中直線瞄準(zhǔn)法，屬于對彈軸相對于目標(biāo)視線的角位置進(jìn)行控制的情況，采用彈軸相對于目標(biāo)視線的夾角為零的導(dǎo)引方法；而比例導(dǎo)引法，則屬于對彈軸相對于目標(biāo)視線的角速率進(jìn)行控制的情況。

前一種直線瞄準(zhǔn)法，按照飛艇控制通道，可分為縱向控制律（控制垂直軌跡）和橫側(cè)向控制律（控制水平軌跡）。其中橫側(cè)向控制律，采用彈軸相對于目標(biāo)視線的夾角為零的導(dǎo)引方法；縱向控制律，根據(jù)飛艇彈軸相對于目標(biāo)視線的夾角大小，分為兩個控制階段，當(dāng)飛艇彈軸相對于目標(biāo)視線的夾角?。ň嚯x目標(biāo)較遠(yuǎn)）時，采用彈軸與目標(biāo)視線的夾角為常數(shù)的方法，該方法較直接瞄準(zhǔn)法的彈道特性有改善，當(dāng)飛艇彈軸相對于目標(biāo)視線的夾角大于一定閥值（距離目標(biāo)近）時，再采用彈軸與目標(biāo)視線的夾角為零的導(dǎo)引方法，模擬攻擊目標(biāo)。

后一種比例導(dǎo)引法對于飛艇來說，由于對外界擾動（如風(fēng)場）比較敏感，速度又較低，很難實(shí)現(xiàn)類似反輻射武器（導(dǎo)彈）的精確控制。在導(dǎo)引初始階段，彈軸相對于目標(biāo)視線的角速率，實(shí)際上變化很?。ㄓ锌赡芘c導(dǎo)引頭的測量誤差屬于同一個量級），比例導(dǎo)引產(chǎn)生的導(dǎo)引控制量也很小，甚至相當(dāng)于舵面的間隙量，這很容易被外界擾動淹沒，所以直接的比例導(dǎo)引法效果很難體現(xiàn)，可能還會帶來一定的試驗(yàn)風(fēng)險。

因此，試驗(yàn)選用直線瞄準(zhǔn)法對飛艇進(jìn)行控制。下圖1所示為采用直線瞄準(zhǔn)法的縱向彈道（垂直軌跡）仿真曲線，初始高度300 m，距離目標(biāo)距離6 000 m，圖中前段為彈軸與目標(biāo)視線的夾角為常數(shù)（10°）的控制階段，后段為采用彈軸與目標(biāo)視線的夾角為零控制階段。

圖1 飛艇縱向彈道（垂直軌跡）仿真曲線圖

反輻射導(dǎo)彈的典型控制彈道如圖2所示，對比飛艇縱向彈道，飛艇基本能夠?qū)崿F(xiàn)反輻射武器攻擊過程，尤其是末端，飛艇安全俯沖角度最大也能達(dá)到30°～40°，當(dāng)然由于二者之間速度、過載之間的巨大差異，飛艇試驗(yàn)效果不能完全模擬反輻射平臺，但結(jié)合數(shù)據(jù)推算等手段去修正試驗(yàn)數(shù)據(jù)，是可以實(shí)現(xiàn)二者之間更大程度的逼近。

圖2 反輻射導(dǎo)彈縱向彈道仿真曲線

1.2 試驗(yàn)方法設(shè)計

反輻射導(dǎo)引頭的分辨角有一定范圍，反輻射武器攻擊多點(diǎn)源誘偏系統(tǒng)的過程，可以分成兩個階段。

第一階段，反輻射武器距離誘偏系統(tǒng)比較遠(yuǎn)，各點(diǎn)源與導(dǎo)引頭夾角較小，都在導(dǎo)引頭的視場范圍內(nèi)，此時反輻射武器追蹤誘偏系統(tǒng)的功率質(zhì)心飛行。

第二階段，反輻射武器逐漸接近誘偏系統(tǒng)，各點(diǎn)源與導(dǎo)引頭的夾角不斷變大，并依次脫離導(dǎo)引頭視場，最終導(dǎo)引頭鎖定一個目標(biāo)穩(wěn)定跟蹤，引導(dǎo)反輻射武器以一定的過載攻擊該目標(biāo)。此階段是一個逐步分離的過程。

由此可知，在反輻射武器攻擊多點(diǎn)源誘偏系統(tǒng)的過程中，導(dǎo)引頭視場角內(nèi)總會經(jīng)過由多點(diǎn)源變成三點(diǎn)源、兩點(diǎn)源和單點(diǎn)源情形[4]。

定義反輻射武器最終跟蹤兩點(diǎn)源攻擊過程中，兩點(diǎn)源與反輻射武器夾角等于反輻射導(dǎo)引頭分辨角時反輻射武器所在的空間位置，為空間分離點(diǎn)位置。在這一時刻，兩點(diǎn)源中必有一個脫離導(dǎo)引頭視場，此時導(dǎo)引頭跟蹤某一輻射源，反輻射武器以最大過載向此點(diǎn)源方向轉(zhuǎn)彎[5]。如空間分離點(diǎn)位置已知，反輻射武器最終落點(diǎn)只與其運(yùn)動特性、攻擊角與導(dǎo)引頭分辨角有關(guān)。

因此，飛行試驗(yàn)思路是利用飛艇搭載反輻射導(dǎo)引頭將典型作戰(zhàn)態(tài)勢下的空間分離點(diǎn)位置測出，根據(jù)反輻射導(dǎo)引頭此時輸出的目標(biāo)角度信息，結(jié)合反輻射武器的角分辨力、速度、過載等參數(shù)，推算反輻射武器彈著點(diǎn)。

試驗(yàn)中有源誘偏系統(tǒng)按四點(diǎn)源布站，據(jù)此布局設(shè)定數(shù)條飛艇航線，搭載反輻射導(dǎo)引頭的飛艇模擬實(shí)際戰(zhàn)場環(huán)境下正面攻擊、側(cè)面攻擊及后方攻擊等多種攻擊態(tài)勢，飛艇按預(yù)先設(shè)定航線、高度飛行，導(dǎo)引頭發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，由導(dǎo)引頭控制飛艇模擬反輻射武器攻擊線路飛行，待下降至某一最低安全高度時，切斷閉環(huán)控制，飛艇拉起，重復(fù)試驗(yàn)數(shù)次。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

飛艇速度慢，過載小，在距離目標(biāo)很近的情況下，仍可能在導(dǎo)引頭引導(dǎo)下向輻射源偏轉(zhuǎn)，而導(dǎo)彈、無人機(jī)等平臺由于自身速度、過載能力不同，可能在一定高度就已經(jīng)無法實(shí)施機(jī)動了，因此要得到反輻射武器實(shí)際彈著點(diǎn)，就需要根據(jù)飛艇飛行試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

在飛艇臨近飛行過程中，反輻射導(dǎo)引頭視場范圍內(nèi)僅存在兩點(diǎn)源且處于臨界分辨時，如圖3所示。

圖3 反輻射武器偏轉(zhuǎn)攻擊落點(diǎn)示意圖

A為反輻射武器空間位置，O1、O2為兩點(diǎn)源位置，L為兩點(diǎn)源距離，L’為瞄準(zhǔn)點(diǎn)與O1點(diǎn)源（O2點(diǎn)源）距離，r1與r2為兩點(diǎn)源到空間分離點(diǎn)距離，根據(jù)反輻射導(dǎo)引頭此時輸出的目標(biāo)角度信息，結(jié)合反輻射武器的角分辨力、速度、過載等參數(shù)，推算彈著點(diǎn)B。

設(shè)O1點(diǎn)為反輻射武器在分辨開兩點(diǎn)源后最終選擇攻擊的目標(biāo)，以反輻射導(dǎo)引頭瞄準(zhǔn)點(diǎn)O0點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，A點(diǎn)（xa，ya）、O0點(diǎn)（0，0）、O1點(diǎn)（x1，0）在一個平面內(nèi)；若O2點(diǎn)為反輻射武器在分辨開兩點(diǎn)源后最終選擇攻擊的目標(biāo)，以反輻射導(dǎo)引頭瞄準(zhǔn)點(diǎn)O0點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，A點(diǎn)、O0點(diǎn)、O2點(diǎn)（x2,0）在一個平面內(nèi)（此平面與反輻射武器攻擊O1點(diǎn)的平面不一定在同一平面內(nèi)），反輻射導(dǎo)引頭瞄準(zhǔn)線與Y軸的夾角為β，落點(diǎn)為O0O1線上一點(diǎn)B（x，0）或O0O2線上B’（-x，0）。

根據(jù)空間位置關(guān)系建立方程

式中，

加號為選擇攻擊O2點(diǎn)（遠(yuǎn)點(diǎn)），減號為攻擊O1點(diǎn)（近點(diǎn)）；

D為反輻射導(dǎo)引頭與瞄準(zhǔn)點(diǎn)的距離；

β為反輻射導(dǎo)引頭瞄準(zhǔn)線與O0O1垂線的夾角；

V為反輻射武器相對跟蹤目標(biāo)的速度；

Jmax為反輻射武器的最大過載；

x為反輻射武器分辨目標(biāo)后向目標(biāo)偏轉(zhuǎn)修正的水平距離。

采用式（1）推算需要得到反輻射導(dǎo)引頭與瞄準(zhǔn)點(diǎn)的距離，且

0

如x 叟L'，

則表明反輻射武器擊中所選擇目標(biāo)。

若已知反輻射導(dǎo)引頭分辨角，兩點(diǎn)源功率基本相當(dāng)情況下，則可采用下式推算落點(diǎn)：

式中：

Xmax為反輻射武器彈著點(diǎn)距最終跟蹤目標(biāo)的距離；

△θ為反輻射導(dǎo)引頭對兩點(diǎn)源的分辨角；

L為兩點(diǎn)源距離。

若跟蹤點(diǎn)位于兩點(diǎn)源連線中間，式（2）可簡化為

式中，

△Rmax為反輻射武器彈著點(diǎn)距最終跟蹤目標(biāo)的距離；

△θ為反輻射導(dǎo)引頭對兩點(diǎn)源的分辨角；

β為反輻射武器攻擊角；

ν為反輻射武器相對跟蹤目標(biāo)的速度；

Jmax為反輻射武器的最大過載；

L為兩點(diǎn)源距離。

圖4是根據(jù)飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用以上方法推算到反輻射導(dǎo)彈落點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果圖，連續(xù)線段為飛艇航跡，點(diǎn)線為推算至反輻射導(dǎo)彈軌跡跡，大圓點(diǎn)為誘餌各子站，小圓點(diǎn)為推算出反輻射武器最終落點(diǎn)。

圖4 反輻射武器攻擊落點(diǎn)統(tǒng)計圖

3 結(jié)束語

本文提出了利用無人飛艇搭載反輻射導(dǎo)引頭模擬反輻射武器攻擊誘偏系統(tǒng)試驗(yàn)的設(shè)計方法，并給出了將飛艇試驗(yàn)效果推算到反輻射武器平臺試驗(yàn)效果的數(shù)據(jù)處理方法，可為相關(guān)反輻射導(dǎo)引頭掛飛試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理提供參考。

與全彈道仿真實(shí)驗(yàn)相比，利用飛艇掛飛試驗(yàn)方法，需仿真推算的彈道軌跡較短，需建立的仿真模型簡單且可信度高；與實(shí)彈打靶試驗(yàn)方法相比，利用飛艇掛飛試驗(yàn)方法易于組織，不具破壞性，能夠有效降低試驗(yàn)消耗及風(fēng)險，且可重復(fù)進(jìn)行。

[1]李彥志，吳迪軍，侯慧群.空地反輻射導(dǎo)彈抗點(diǎn)源誘偏全彈道作戰(zhàn)仿真[J].電子信息對抗技術(shù)，2008，（2）：32-36.

[2]楊英科，李 宏，俞靜一，吳 新.反輻射武器抗誘偏性能試驗(yàn)航線及數(shù)據(jù)處理方法分析[J].艦船電子對抗，2006，（3）：15-18.

[3]黃長強(qiáng)，翁興偉，姚淑微，劉子陽.反輻射無人攻擊機(jī)過載參數(shù)分析[J].火力與指揮控制，2009，34（10）：33-35.

[4]姜鐵華，王國玉，蘇東林，等.反輻射導(dǎo)彈技術(shù)參數(shù)對誘偏系統(tǒng)性能的影響研究[J].航空學(xué)報，2007，（8）：146-151.

[5]范秋虎.用飛艇搭載反輻射導(dǎo)引頭模擬反輻射武器攻擊試驗(yàn)方法分析[J].電子信息對抗技術(shù)，2010，(1)：56-59.