劉紀(jì)文 尚雅玲 路 明

（1.海軍裝備部 北京 100081）（2.海軍航空工程學(xué)院 煙臺(tái) 264001）

1 引言

反輻射導(dǎo)彈ARM（Anti－Radiation Missile）又稱反雷達(dá)導(dǎo)彈，是指利用敵方雷達(dá)的電磁輻射進(jìn)行導(dǎo)引，從而摧毀敵方雷達(dá)及其載體的導(dǎo)彈［1］。在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中扮演越來(lái)越重要的角色。除地面雷達(dá)站外，水面艦艇也是反輻射導(dǎo)彈對(duì)付的重要目標(biāo)。本文針對(duì)水面目標(biāo)的目標(biāo)特性，根據(jù)反輻射導(dǎo)彈引戰(zhàn)系統(tǒng)工作機(jī)理，分析影響引戰(zhàn)配合效率的因素，提出提高反輻射導(dǎo)彈對(duì)水面目標(biāo)引戰(zhàn)配合效率的主要技術(shù)途徑。

2 艦船雷達(dá)目標(biāo)特性

艦船目標(biāo)雷達(dá)特性主要包括結(jié)構(gòu)特性、易損特性、幾何特性、散射特性、運(yùn)動(dòng)特性，這些特性都是影響導(dǎo)彈引戰(zhàn)配合效率的重要因素。

2.1 結(jié)構(gòu)及易損特性

目標(biāo)的結(jié)構(gòu)特性主要是指目標(biāo)的幾何結(jié)構(gòu)布局，要害部位的分布和位置，以及不同部位的材料、厚度和強(qiáng)度等。易損特性是指在受到不同戰(zhàn)斗部的攻擊時(shí)，目標(biāo)被毀傷的難易程度［2］。現(xiàn)代艦船雷達(dá)多為傳統(tǒng)機(jī)械掃描雷達(dá)和相控陣?yán)走_(dá)，從結(jié)構(gòu)上由雷達(dá)艙體、天線、傳輸電纜等附屬部件組成。反輻射導(dǎo)彈采用近炸方式引爆戰(zhàn)斗部，主要靠戰(zhàn)斗部爆炸后產(chǎn)生的破片摧毀目標(biāo)，高速破片對(duì)天線及傳輸電纜等結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低的目標(biāo)毀傷效果較好，而對(duì)雷達(dá)艙體等結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高的目標(biāo)難易產(chǎn)生理想的毀傷效果。

2.2 幾何及散射特性

反輻射導(dǎo)彈配用的近炸引信多為激光引信，也可用無(wú)線電引信，依靠發(fā)射激光束或射頻信號(hào)探測(cè)目標(biāo)，接收目標(biāo)反射的回波信號(hào)獲取目標(biāo)信息，選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)引爆戰(zhàn)斗部。艦載雷達(dá)的幾何及散射特性，決定回波信號(hào)的強(qiáng)弱、方向，影響引信的啟動(dòng)時(shí)機(jī)及引戰(zhàn)配合效率。

2.3 運(yùn)動(dòng)特性

目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性是指目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)的速度、高度、位置、姿態(tài)、軌跡和機(jī)動(dòng)等。盡管艦船為低速移動(dòng)目標(biāo)，但由于艦船的運(yùn)動(dòng)及縱橫搖擺，使艦船雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)及軌跡非常復(fù)雜。激光引信探測(cè)艦船雷達(dá)目標(biāo)時(shí)，由于上述的復(fù)雜遠(yuǎn)動(dòng)，艦船雷達(dá)部件反射的激光束的方向和強(qiáng)度非常復(fù)雜，影響激光引信探測(cè)目標(biāo)概率，從而影響引戰(zhàn)配合效率。

3 引戰(zhàn)系統(tǒng)工作機(jī)理

反輻射導(dǎo)彈的引戰(zhàn)系統(tǒng)的引信多為觸發(fā)引信＋近炸引信，其中近炸引信與引戰(zhàn)配合有關(guān)；戰(zhàn)斗部多為以爆轟作用為主、破片殺傷作用為輔的戰(zhàn)斗部［3～8］。

3.1 探測(cè)目標(biāo)機(jī)理

配用于反輻射導(dǎo)彈的近炸引信多為激光引信。激光引信是隨著光技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)的一種新型近炸引信，它的出現(xiàn)為近炸引信增添了一個(gè)新的分支，標(biāo)志著引信技術(shù)提高到一個(gè)新的水平。激光引信是利用激光束探測(cè)目標(biāo)，作用原理與激光雷達(dá)相似，激光引信有很強(qiáng)的抗干擾能力，能精確地控制起爆位置。由于激光引信具有許多優(yōu)點(diǎn)，在反輻射導(dǎo)彈上得到廣泛應(yīng)用［5］。

激光引信的測(cè)距原理與脈沖無(wú)線電引信基本相同，只要測(cè)出激光脈沖從發(fā)射瞬間到遇目標(biāo)后反射到引信處的時(shí)間，便可計(jì)算出目標(biāo)的距離。激光引信按其工作原理可分為主動(dòng)式激光引信和半主動(dòng)式激光引信兩類。一般多采用主動(dòng)式激光引信，它本身發(fā)射激光，激光以重復(fù)脈沖形式發(fā)送，光束到達(dá)目標(biāo)后發(fā)生反射，有一部分反射激光被引信接收系統(tǒng)接收變成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理，引信在距目標(biāo)一定距離上引爆戰(zhàn)斗部［6］。

反輻射導(dǎo)彈也可配用無(wú)線電引信，無(wú)線電引信是指利用無(wú)線電波獲取目標(biāo)信息而作用的引信。根據(jù)工作波段可分為米波式、微波式和毫米波式等；按其作用原理可分為多普勒式、調(diào)頻式、脈沖調(diào)制式、噪聲調(diào)制式和編碼等。如果反輻射導(dǎo)彈配用無(wú)線電引信，無(wú)線電引信可充分利用導(dǎo)引一體化技術(shù)，提高對(duì)目標(biāo)的毀傷效率。

3.2 毀傷機(jī)理及威力分析

反輻射導(dǎo)彈的戰(zhàn)斗部多為以爆轟作用為主、破片殺傷作用為輔的戰(zhàn)斗部，戰(zhàn)斗部爆炸后，近距離主要靠戰(zhàn)斗部主裝藥爆炸產(chǎn)生爆轟波摧毀目標(biāo)，遠(yuǎn)距離靠破片毀傷目標(biāo)。

1）爆破殺傷作用［3］

爆轟作用規(guī)律可用空氣沖擊波參數(shù)臨界值－最大超壓ΔP和受壓時(shí)的比沖I的標(biāo)準(zhǔn)殺傷規(guī)律描述公式：

式中：ΔP為空氣沖擊波波陣面地超壓現(xiàn)有值；I為空氣沖擊波的比沖值；P·、I·、K為常數(shù)，取決于目標(biāo)的易損性。

戰(zhàn)斗部爆炸產(chǎn)生的空氣沖擊波超壓ΔP和比沖I作用在目標(biāo)上，當(dāng)滿足條件：

能達(dá)到毀傷目標(biāo)的目的。

2）戰(zhàn)斗部破片飛散特性［6］

彈丸（戰(zhàn)斗部）在靜止爆炸時(shí)，其破片在空間的飛散區(qū)稱為破片靜態(tài)飛散區(qū)，通常戰(zhàn)斗部破片靜態(tài)飛散區(qū)具有軸向?qū)ΨQ性。

戰(zhàn)斗部破片動(dòng)態(tài)飛散區(qū)是指在遭遇點(diǎn)爆炸時(shí)破片相對(duì)運(yùn)動(dòng)的飛散區(qū)域。破片相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度是破片本身的靜態(tài)飛散速度和彈目相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度之合成速度。由于破片有效殺傷距離相對(duì)不大，故在分析破片動(dòng)態(tài)飛散區(qū)時(shí)通常忽略破片在空氣中的速度衰減。

設(shè)在彈體坐標(biāo)系內(nèi)某一方位β上的一個(gè)破片，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為向量，則

圖1 戰(zhàn)斗部破片靜態(tài)、動(dòng)態(tài)飛散角及飛散速度

圖2 VP（β）速度的合成

從圖2可看出

破片的動(dòng)態(tài)飛散方向角Ω在彈體坐標(biāo)系內(nèi)為

在β方向上破片動(dòng)態(tài)飛散初速V0r（β）為

圖3 戰(zhàn)斗部破片動(dòng)態(tài)飛散方向角隨β的變化

由于相對(duì)速度向量V→r相對(duì)彈軸Oxm不對(duì)稱，故戰(zhàn)斗部破片動(dòng)態(tài)飛散方向角Ω及動(dòng)態(tài)飛散速度V→0r相對(duì)彈軸亦不對(duì)稱，即Ω和V→0r均為飛散方位角β的函數(shù)，Ω（β）隨β的變化如圖3所示。

3）動(dòng)態(tài)飛散密度分布［6］

破片動(dòng)態(tài)飛散密度分布函數(shù)是單位動(dòng)態(tài)飛散角中破片的百分?jǐn)?shù)，已知靜態(tài)密度分布函數(shù)就可以求出相應(yīng)的動(dòng)態(tài)密度分布函數(shù)如圖4所示。

圖4 破片飛散密度分布函數(shù)

動(dòng)態(tài)飛散角要比靜態(tài)飛散角窄，即dφ／dΩ＞1，因此動(dòng)態(tài)飛散密度比相應(yīng)的靜態(tài)飛散密度要大。

4 影響引戰(zhàn)配合效率的因素

4.1 導(dǎo)彈相對(duì)目標(biāo)的交會(huì)參數(shù)

所謂交會(huì)參數(shù)是指導(dǎo)彈與目標(biāo)在彈道遭遇段的相對(duì)彈道參數(shù)。遭遇段可理解為導(dǎo)彈與目標(biāo)接近過(guò)程中引信能收到目標(biāo)信號(hào)的一段相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡［9］。由于遭遇段時(shí)間很短，目標(biāo)和導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)性造成的軌跡彎曲很小，因此在分析引戰(zhàn)配合效率時(shí)把遭遇段看成直線等速運(yùn)動(dòng)軌跡，而交會(huì)參數(shù)在遭遇段亦視為不變的常數(shù)。這些參數(shù)主要由目標(biāo)飛行特性和導(dǎo)彈在殺傷區(qū)內(nèi)的空域點(diǎn)位置所決定。

4.2 引信的特征參數(shù)

1）近炸引信的探測(cè)場(chǎng)

近炸引信的探測(cè)場(chǎng)是與敏感裝置有密切聯(lián)系的一個(gè)空間區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)敏感裝置能夠探測(cè)出目標(biāo)的存在及其位置，探測(cè)場(chǎng)的性質(zhì)取決于引信的類型與體制。

2）引信靈敏度和引信動(dòng)作門限

引信的靈敏度決定了引信的作用距離及啟動(dòng)概率。當(dāng)探測(cè)場(chǎng)確定后，靈敏度的高低將影響引信啟動(dòng)的位置。敏感裝置輸入端信號(hào)電平一般與該信號(hào)的入射方向有關(guān)，因此在探測(cè)場(chǎng)范圍內(nèi)它是變化的。這就使得靈敏度對(duì)啟動(dòng)區(qū)的影響與探測(cè)場(chǎng)有關(guān)：當(dāng)探測(cè)場(chǎng)視角越小時(shí)，靈敏度的變化對(duì)啟動(dòng)區(qū)的影響越?。灰暯窃酱髸r(shí)，其影響也越大。

3）引信距離截止特性

為了提高引信抗地面和海面雜波干擾的性能，通常采用一些啟動(dòng)距離限制措施，如脈沖引信的距離波門和偽隨機(jī)碼引信的相關(guān)處理等技術(shù)，使引信接收信號(hào)功率在遠(yuǎn)大于靈敏度的距離上實(shí)現(xiàn)距離截止。

4）引信信號(hào)動(dòng)作積累時(shí)間和延遲時(shí)間

為使引信動(dòng)作可靠，減少虛警和假啟動(dòng)概率，需要對(duì)引信接收到的信號(hào)進(jìn)行一定的能量積累和信號(hào)處理。這不但要求信號(hào)有一定的幅值，而且要有一定的信號(hào)持續(xù)時(shí)間或脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)。

4.3 戰(zhàn)斗部的特征參數(shù)［10］

1）戰(zhàn)斗部破片飛散參數(shù)

主要包括破片靜態(tài)飛散密度分布、破片靜態(tài)飛散初速分布、破片靜態(tài)飛散角及飛向角。這些參數(shù)決定了戰(zhàn)斗部靜止爆炸后破片在空間的飛散區(qū)。

2）破片的殺傷特性

主要包括戰(zhàn)斗部爆炸形成的破片數(shù)、破片的質(zhì)量、材料密度、破片形狀特征參數(shù)、破片的飛散速度及衰減系數(shù)等。這些參數(shù)決定了破片命中目標(biāo)后的殺傷效果。

3）戰(zhàn)斗部的爆轟性能

主要指爆轟超壓隨距離變化及超壓的持續(xù)時(shí)間等，它們決定了戰(zhàn)斗部爆炸產(chǎn)生的沖擊波對(duì)目標(biāo)的毀傷能力。

4）戰(zhàn)斗部的威力半徑

上述特征參數(shù)歸納起來(lái)可用戰(zhàn)斗部對(duì)特定目標(biāo)的威力半徑來(lái)表示。戰(zhàn)斗部威力半徑是指對(duì)特定目標(biāo)平均有50%的毀傷概率時(shí)，目標(biāo)中心與戰(zhàn)斗部中心之間的靜態(tài)距離。

5 提高引戰(zhàn)配合效率的技術(shù)途徑

1）選擇引信敏感裝置的方向性

無(wú)線電引信可通過(guò)改變接收天線的方向圖相對(duì)于彈軸的夾角來(lái)調(diào)整起爆區(qū)，紅外引信可通過(guò)改變敏感裝置光軸傾角來(lái)調(diào)整起爆區(qū)。為了在不同射擊條件下均能獲得最大引戰(zhàn)配合效率，引信的方向圖傾角應(yīng)是射擊條件的函數(shù)，即要求引信方向圖隨射擊條件而變化，目前實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求相當(dāng)困難。因此在選擇引信方向圖時(shí)，應(yīng)盡量保證在常用射擊條件下引戰(zhàn)配合的效率。但隨著相控陣天線技術(shù)的發(fā)展，可研究自適應(yīng)引信天線，它能根據(jù)探測(cè)的彈目相對(duì)速度，通過(guò)電調(diào)自適應(yīng)地改變引信天線方向圖的指向。

2）戰(zhàn)斗部殺傷物的定向飛散性及分檔起爆

減小戰(zhàn)斗部破片飛散角，可以提高破片在飛散角內(nèi)的密度，使殺傷效能提高。通過(guò)選擇戰(zhàn)斗部中起爆點(diǎn)位置來(lái)改變破片的飛散方向，可以改善引戰(zhàn)配合效能。戰(zhàn)斗部?jī)?nèi)起爆點(diǎn)的選擇可以由引信根據(jù)探測(cè)的目標(biāo)速度信息來(lái)完成。例如某導(dǎo)彈引信就是采用前、中、后三檔起爆的方法來(lái)提高引戰(zhàn)配合效率的：前檔起爆時(shí)，破片飛散角后傾，適合于對(duì)付高速目標(biāo)；后檔起爆時(shí)，破片飛散角前傾，適合于對(duì)付低速目標(biāo)；中檔起爆時(shí)，破片飛散角對(duì)稱分布，適合于對(duì)付中速目標(biāo)。

3）引信炸點(diǎn)的調(diào)整與控制

目前，在對(duì)空引信中一般采用延遲時(shí)間的方法來(lái)調(diào)整引信的炸點(diǎn)以協(xié)調(diào)引戰(zhàn)配合。對(duì)于彈目交會(huì)動(dòng)態(tài)范圍較小的彈藥引信，可采用固定的延遲時(shí)間方案，其時(shí)間長(zhǎng)短要根據(jù)最常用的交會(huì)條件及中等彈目相對(duì)速度來(lái)確定。這樣勢(shì)必要犧牲個(gè)別高、低相對(duì)速度時(shí)的引戰(zhàn)配合效率。這種方法不是很理想，如果能根據(jù)相對(duì)速度或接近速度信息來(lái)選擇不同的延遲時(shí)間，可以更好地改善引戰(zhàn)配合的效果。例如某導(dǎo)彈引信采用三段分檔延遲時(shí)間，有的導(dǎo)彈則改進(jìn)到用六檔延遲時(shí)間。最理想的方法是自適應(yīng)選擇炸點(diǎn)，不需要延遲時(shí)間，而大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，已為引信自適應(yīng)控制炸點(diǎn)創(chuàng)造了有利條件。

4）采用不同探測(cè)體制及信號(hào)處理電路

現(xiàn)代引信廣泛采用了脈沖多普勒、偽隨機(jī)碼、連續(xù)波調(diào)頻等體制，增強(qiáng)了距離的選擇及抗干擾能力，提高了對(duì)引信啟動(dòng)區(qū)的控制精度。例如利用多普勒體制及比相體制的測(cè)角特性，可以根據(jù)相對(duì)速度大小，選擇不同的起爆角，實(shí)現(xiàn)角度分檔起爆或自適應(yīng)選擇起爆角。

信號(hào)處理電路是引信的核心部分，通過(guò)它可將接收的信號(hào)加工為所需要的控制信號(hào)。例如，利用接收的多普勒信息進(jìn)行頻譜分析，可以判別導(dǎo)彈接近目標(biāo)頭部、中部或尾部的時(shí)刻，從而適時(shí)起爆戰(zhàn)斗部。又如利用引信自身探測(cè)或制導(dǎo)系統(tǒng)送來(lái)的速度、距離及角度等信息，通過(guò)微機(jī)或微處理器進(jìn)行各種運(yùn)算和處理，可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制最佳炸點(diǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)反輻射導(dǎo)彈而言，艦船雷達(dá)目標(biāo)不同于地面雷達(dá)目標(biāo)，艦船雷達(dá)的結(jié)構(gòu)、易損、幾何、散射、運(yùn)動(dòng)等目標(biāo)特性非常復(fù)雜，是影響反輻射導(dǎo)彈的引戰(zhàn)配合效率的主要因素，針對(duì)反輻射導(dǎo)彈引戰(zhàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了提高反輻射導(dǎo)彈對(duì)艦船雷達(dá)目標(biāo)引戰(zhàn)配合效率的主要技術(shù)途徑。

［1］張曉東，王立恭，王磊.反輻射導(dǎo)彈現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)［C］／／中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)水面兵器學(xué)術(shù)交流會(huì)，2007：46－51.

［2］隋樹元，王樹山.終點(diǎn)效應(yīng)學(xué)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2000.

［3］秦玉勛，趙輝，劉加叢，等.反輻射導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)毀傷能力評(píng)估［J］.彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2003，23（1）：141－143.

［4］諸德放，李友、曾建新.爆破式空地反輻射導(dǎo)彈引戰(zhàn)配合［J］.彈道學(xué)報(bào)，2007，19（6）：21－24.

［5］呂華，姚宏寶，陳平.大視場(chǎng)激光引信目標(biāo)識(shí)別方法研究［J］.紅外與激光工程，2005，34（4）：427－429.

［6］路明.近炸引信原理［M］.煙臺(tái)：海軍航空工程學(xué)院，2008.

［7］馬登武，沈靜，張真.爆破式ARM對(duì)典型雷達(dá)目標(biāo)的毀傷效果研究［J］.兵工自動(dòng)化，2011，30（11）：9－11.

［8］張真，馬登武，諸德放.破片式空地反輻射導(dǎo)彈引戰(zhàn)配合研究［J］.彈道學(xué)報(bào)，2011，23（4）：47－51.

［9］白依鑫，吳宇平.反輻射導(dǎo)彈引戰(zhàn)配合模型研究［J］.中國(guó)航空武器試驗(yàn)訓(xùn)練靶場(chǎng)，2009（2）：1－7.

［10］張江，薛再清.戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈反輻射戰(zhàn)斗部分析研究［J］.戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2004（5）：24－28.