黃 亮 李建平 單 劍 臧家亮

(1.南海艦隊司令部 湛江 524000)(2.石家莊陸軍指揮學院 石家莊 050084)

掩護地面目標時的雷達干擾兵力需求研究*

黃 亮1李建平2單 劍1臧家亮1

(1.南海艦隊司令部 湛江 524000)(2.石家莊陸軍指揮學院 石家莊 050084)

通過分析計算掩護地面重要目標時雷達干擾的干擾效能,得出了有效掩護地面重要目標的條件。在此基礎上,通過合理的假設和計算,給出了雷達干擾系統(tǒng)在掩護地面重要目標時在三種不同情況下的兵力需求計算方法及公式。

掩護地面目標; 雷達干擾; 兵力需求

Class Number TN97

1 引言

在現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭中,具有重要戰(zhàn)略意義的地面固定軍事目標,如橋梁、機場、大壩等,仍是敵方飛機、導彈攻擊的主要目標。而信息化條件下的防空作戰(zhàn),將實現(xiàn)由“火力防空”向“火力防空+電子防空”的轉變[1]。為了掩護這些固定目標,防止遭到敵方破壞,必須對敵方的武器控制雷達系統(tǒng)實施有效的干擾。地對空雷達干擾系統(tǒng)可配合其他防空武器系統(tǒng)保護交通樞紐、軍事設備、工業(yè)區(qū)、機場、水庫、戰(zhàn)略武器發(fā)射基地等目標[2]。本文主要討論地對空雷達干擾系統(tǒng)掩護己方地面重要目標時的兵力需求問題。

2 掩護地面重要目標時的雷達干擾條件

在掩護地面重要目標時,一般地對空雷達干擾系統(tǒng)分散配置在被保護目標周圍,對來襲飛機機載雷達實施干擾壓制,達到掩護地面目標的目的。這里將地面被保護目標等效為一個以O為圓心,r為半徑的圓,如圖1所示。來襲飛機的最小可攻擊距離(最小投彈半徑)為Drmin,最大可攻擊距離為Drmax(可認為是機載雷達最大作用距離)。地對空雷達干擾站在被保護目標周圍部署,與被保護目標中心距離為dj(單位:km),對來襲敵機進行干擾,縮短其機載雷達有效探測距離,使其進入最小投彈距離之前無法有效探測被保護目標,從而有效掩護被保護目標。

圖1 掩護地面重要目標時作戰(zhàn)攻防雙方示意圖

對于干擾站來說,影響壓制機載雷達效果的因素有兩個:一是機載雷達在干擾站方向上的天線增益,其本質影響因素即雷達天線軸線與干擾站連線的夾角(干擾夾角);二是干擾站到機載雷達的距離。

基于上述兩個因素,設定來襲飛機朝干擾站方向飛行,此時雷達天線在干擾站方向上有最大的天線增益;當干擾站配置位置距被保護目標中心的距離等于或盡可能靠近來襲飛機的最小投彈圓半徑Drmin(單位:km)時,干擾站可獲得最小的干擾距離,如果來襲飛機的機載雷達若不能有效探測目標則會錯過最后的攻擊時機。

1) 被保護目標較小時

被保護目標較小時,機載雷達在一定位置掃視目標邊緣時干擾站仍處于其雷達天線主瓣內,即干擾站在來襲飛機正沖其飛行且位于最小投彈距離上掃視目標時,總是能干擾其機載雷達主瓣。這時,認為在機載雷達處于最小投彈圓上空時,干擾站的配置位置處于雷達天線垂直主瓣內,如圖2所示。

圖2 機載雷達垂直主瓣與保護目標、干擾站位置關系示意圖

依據(jù)機載雷達垂直主瓣半功率角θ0.5垂直(單位:°)和飛機攻擊高度H(單位:km)的大小,dj的臨界取值有不同變化。根據(jù)余弦定理有

(1)

式(1)中飛機的飛行高度H取最小可能攻擊高度Hamin時,可以對應求得dj的臨界值。將求得的dj及Hamin,Dr=Drmin代入雷達干擾方程中。若不能滿足壓制條件,說明該干擾站在任何情況下都無法對目標起到有效的保護作用。若能滿足壓制條件,說明在進行主瓣干擾時可以有效壓制一定方向的來襲飛機。

2) 被保護目標較大時

被保護目標較大時,機載雷達掃視目標邊緣時干擾站處于其天線副瓣內,即干擾站在飛機正沖其飛行掃視目標時,主要考慮對其機載雷達副瓣進行干擾。這時考慮水平方向上雷達天線的副瓣增益取值。此時有

(2)

Rj=H(km)

(3)

(4)

機載雷達的干擾方程為[3]

(5)

變形為

(6)

將式(2)～式(4)代入式(6)中,有

(7)

解得此時的干擾扇角θj的表達式為

(8)

(9)

(10)

來襲飛機在處于最小投彈距離上,其機載雷達掃視目標邊緣時,天線軸線方向與飛機到目標的連線的夾角為θ1,如圖3所示。此時有

(11)

當θ1>θjE/2時,說明此態(tài)勢下一個干擾站的有效干擾扇角不能覆蓋整個被保護目標,需要多個干擾站配合形成更大的有效干擾扇角。

當θ1≤θjE/2時,說明此態(tài)勢下一個干擾站的有效干擾扇角可以覆蓋整個被保護目標。干擾站形成的掩護角可以通過計算得出。

圖3 來襲飛機在最小投彈距離上掃視目標俯視圖

圖4 來襲飛機在最小投彈距離上掃視目標縱向切面

3 掩護地面重要目標時的雷達干擾兵力需求計算

1) 干擾站只在干擾雷達主瓣時才能實施有效壓制情況下的兵力需求計算

在干擾站只干擾機載雷達主瓣時,考慮來襲飛機在到達最小投彈距離之前掃視目標時,其雷達天線主瓣內至少存在一個干擾站,方能受到有效干擾壓制,如圖5所示。設第i個干擾站到被保護目標中心的距離為dji(單位:km),當dji=d0時,兩個相鄰干擾站之間的位置關系滿足

(12)

(13)

圖5 兩干擾站干擾機載雷達主瓣示意圖

此時壓制從角度Ω(單位:°,一般0°<Ω<180°)范圍內來襲的飛機時,所需干擾站數(shù)量為

(14)

當需要壓制所有方向的來襲飛機時,需要的干擾站數(shù)量為

(15)

2) 干擾站在干擾雷達副瓣時能實施有效壓制情況下的兵力需求計算

圖6中,J為干擾站,線段OJ所在軸為極軸,與壓制區(qū)暴露區(qū)邊界相交且半徑為Drmin的圓為來襲飛機攻擊目標的最小投彈圓,Drmin為其最小投彈距離。設Dr(α)為被掩護目標中心與來襲飛機的投影距離隨角度變化的函數(shù),利用Dr(α)=Drmin時對應的α值可求得掩護角的大小。圖6所示是Dr(α)=Drmin時在[0,180°]中可求得兩個α值的情景,這時存在兩個干擾掩護角β1,β2,總的掩護角為

αj=β1+β2(°)

(16)

圖6 典型掩護地面重要目標時干擾壓制區(qū)的計算機模擬圖

β1為靠近干擾站一側形成的掩護角,β2為另一側形成的掩護角。在進行副瓣干擾時能實施有效壓制的情況下,總有αj>0。當dj>Drmin時,β1可能為0;當dj

(1)當β1≈β2時,認為β1、β2對稱

壓制從角度Ω(單位:°,一般0<Ω<180°)范圍內來襲的飛機時,從β1、β2中任取其一作為有效掩護角,此時所需干擾站數(shù)量為

(17)

壓制所有方向來襲飛機時,β1、β2均作為有效的掩護角,此時所需干擾站數(shù)量為

(18)

(2)當β1、β2數(shù)值差距較大時

壓制從角度Ω(單位:°,一般0<Ω<180°)范圍內來襲的飛機時,取β1、β2中較大的角作為有效的掩護角,此時所需干擾站數(shù)量為

(19)

壓制所有方向來襲飛機時,比較β1、β2中較大的角與較小的角的二倍值,取其大,作為有效的掩護角,此時所需干擾站數(shù)量為

(20)

式中β大=max(β1,β2),β小=min(β1,β2)。

3) 單個干擾站壓制無效時的兵力需求輔助決策

如圖7中所示,機載雷達在最小壓制距離(最小投彈距離Drmin)上對保護目標區(qū)域的張角為

(21)

圖7 兩干擾站拼湊有效干擾扇角示意圖

單個干擾站對飛機形成的有效干擾扇角θjE分不同情況由前面的討論中得出。當ψ>θjE時,就是單個干擾站不能有效壓制任何方向來襲飛機的情況。用J1、J2兩個干擾站共同壓制干擾A點的機載雷達,使得兩個干擾站對來襲飛機的有效干擾扇角相鄰,且不重合,則需滿足

(22)

在dj≥r時,可近似解出

(23)

設欲環(huán)繞被保護目標部署的干擾站距目標中心的平均距離為d0(單位:km),代入式(23)求得相鄰兩干擾站對目標中心的平均張角為φ0(單位:°)。

壓制從角度Ω(單位:°,一般0°<Ω<180°)范圍內來襲的飛機所需干擾站數(shù)量為

(24)

壓制所有方向來襲飛機所需干擾站數(shù)量為

(25)

4 結語

本文討論了雷達干擾站在掩護地面重要目標時的兵力需求戰(zhàn)術計算方法。分析了單個干擾站在掩護小型目標和大型目標時能夠有效壓制一個方向來襲敵機的條件,分別給出了掩護地面重要目標時單個干擾站只在進行主瓣干擾時有效、單站進行副瓣干擾時有效、單站干擾無效三種情況下的地對空雷達干擾站面臨一定威脅時所需的雷達干擾兵力計算公式。需要指出的是,所有討論都僅限于同一時間應付某個特定方向的來襲飛機,針對多方向同時實施空中打擊的情況還需要另作研究。

[1] 王汝群,王寧,劉華建.城市反空襲作戰(zhàn)電子防空[C]//合肥:《電子對抗學術》編輯部,2004:3-8.

[2] 桑美家,劉俊,黃夫祥.要地防空中電子對抗技術需求與應用分析[J].電子對抗,2004,95(2):19-23.

[3] 邵國培,等.電子對抗作戰(zhàn)效能分析[M].北京:解放軍出版社,1998:133-135.

[4] 侯沛科,等.信息化條件下防空作戰(zhàn)兵力需求分析[J].兵工自動化,2007,26(5):18-19.

[5] 高英魁,胡雙喜.電子防空理論綜述[J].地面防空武器,2005(4):47-50.

[6] 邵國培.電子對抗戰(zhàn)術計算方法[M].北京:解放軍出版社,2011:65-71.

[7] 王瑜.要地防空中目標威脅的未確知測度評價[J].軍事運籌與系統(tǒng)工程,2002(2):56-58.

[8] 王巨海,等.要地防空群對敵主攻方向確定度分析[J].指揮控制與仿真,2006,28(4):53-54.

[9] 杜克新,等.地對空雷達干擾在要地防空中的作戰(zhàn)運用研究[J].現(xiàn)代雷達,2009,31(2):8-11.

[10] 張錫祥,劉永堅,王國宏.電子戰(zhàn)技術與應用——雷達對抗篇[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.

Military Strength Demand of Radar Jamming in Defending Ground Target Combat

HUANG Liang1LI Jianping2SHAN Jian1ZANG Jialiang1

(1. Headquarters of South China Sea Fleet, Zhanjiang 524000) (2. Shijiazhuang Army and Command Academy, Shijiazhuang 050084)

By analyzing and calculating radar jamming efficiency in defending ground target combat, this paper gets the condition of effectively defending the target. On this basis, this paper gives the tactical computation methods and formulas in three different conditions when radar jamming system defends ground target through reasonable assumptions and calculations.

defend ground target, radar jamming, military strength demand

2014年5月3日,

2014年6月29日 作者簡介:黃亮,男,工程師,研究方向:雷達情報目標處理。李建平,男,博士,講師,研究方向:信息作戰(zhàn)研究。單劍,男,碩士,助理工程師,研究方向:信息系統(tǒng)建模與仿真。臧家亮,男,工程師,研究方向:雷達情報目標處理。

TN97

10.3969/j.issn1672-9730.2014.11.008