宋 偉，張璟琿

（電子工程學(xué)院，安徽 合肥230037）

0 引言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，隱身技術(shù)已被應(yīng)用于研制隱身飛機(jī)、隱身導(dǎo)彈、隱身坦克、隱身艦船等各種隱身武器，并投入戰(zhàn)場(chǎng)使用。隨著隱身技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上將出現(xiàn)越來(lái)越多的隱身武器，這將大大提高武器裝備的生存能力、突防能力和作戰(zhàn)效能，打破已形成的攻防平衡，推動(dòng)防御系統(tǒng)中的各種探測(cè)系統(tǒng)發(fā)生重大變革，并促進(jìn)反隱身技術(shù)的發(fā)展［1］。

自1981年美國(guó)總統(tǒng)卡特宣布美國(guó)成功研制F-117隱身飛機(jī)以來(lái)，隱身飛機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中扮演著越來(lái)越重要的角色，在局部戰(zhàn)爭(zhēng)中的使用頻率越來(lái)越高。在1991的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，整個(gè)戰(zhàn)爭(zhēng)持續(xù)42天，F(xiàn)-117飛機(jī)出動(dòng)近1300架次，投彈2000多噸，飛行6900多小時(shí)，95%命中了目標(biāo)。這個(gè)數(shù)字僅占多國(guó)部隊(duì)全部參戰(zhàn)的20余種、40多個(gè)型號(hào)的1740架飛機(jī)總出動(dòng)架次的2%，而其攻擊的戰(zhàn)略目標(biāo)卻占到了攻擊目標(biāo)總數(shù)的40%，且無(wú)一架損失［2］。

1 雷達(dá)空域反隱身原理分析［3-5］

常用的隱身技術(shù)有外形法、吸波與透波法、阻抗加載法、有源抑制法等，實(shí)際上這些隱身技術(shù)并不是萬(wàn)能的，比如通過(guò)外形設(shè)計(jì)隱身，只對(duì)前向雷達(dá)有較好的隱身性能，側(cè)向和后向隱身性能就不一定好，很難兼顧全向雷達(dá)隱身性能；采用涂覆吸波材料隱身，只對(duì)微波雷達(dá)隱身性能好，對(duì)米波和其它波段的雷達(dá)隱身性能并不一定好，很難兼顧全頻段隱身效果。

由于隱身目標(biāo)的隱身效果不是全方位的，只對(duì)前向雷達(dá)有較好的隱身性能，而對(duì)側(cè)向和后向雷達(dá)的隱身效果不好，很難兼顧對(duì)全向雷達(dá)的隱身。目前隱身目標(biāo)的隱身效果主要是減小從正前方（鼻錐）附近（水平±45°、垂直±30°范圍）入射雷達(dá)波的RCS，而對(duì)于其他方向，特別是目標(biāo)的側(cè)向，其RCS并沒(méi)有明顯減小。因此，雷達(dá)只要避開隱身目標(biāo)RCS明顯縮減的方向，而從隱身目標(biāo)的側(cè)向進(jìn)行探測(cè)，就有可能在原有作用距離上實(shí)現(xiàn)對(duì)隱身目標(biāo)的探測(cè)，這就是雷達(dá)空域反隱身的原理，如圖1所示。

由圖1可知，當(dāng)雷達(dá)從隱身飛機(jī)的正前方對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)時(shí)，目標(biāo)的RCS縮減程度較大，而從隱身飛機(jī)的側(cè)翼方向?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行探測(cè)時(shí)，目標(biāo)的RCS縮減程度較小，因此從側(cè)翼方向進(jìn)行探測(cè)能提高雷達(dá)對(duì)隱身目標(biāo)的探測(cè)能力。

圖1 雷達(dá)空域反隱身原理示意圖

2 信噪比改善因子計(jì)算模型

信噪比改善因子是指雷達(dá)對(duì)隱身目標(biāo)（飛機(jī)）從側(cè)向探測(cè)時(shí)（θ方向）的接收信噪比，與正前方探測(cè)時(shí)（0°方向）接收信噪比的比值。雷達(dá)空域反隱身時(shí)空間位置關(guān)系如圖2所示。

圖2 雷達(dá)空域反隱身時(shí)空間位置關(guān)系示意圖

當(dāng)雷達(dá)正向迎頭探測(cè)時(shí)，對(duì)應(yīng)的電磁波入射方位角為0°，此時(shí)雷達(dá)接收的信噪比為［6］：

當(dāng)雷達(dá)側(cè)向探測(cè)時(shí)，假設(shè)對(duì)應(yīng)的電磁波入射方位角為θ，此時(shí)雷達(dá)接收的信噪比為：

所以，信噪比改善因子為：

圖3 入射電磁波頻率為300 和500MHz、HH 極化時(shí)F-117后向RCS隨方位角的變化

圖3為入射電磁波頻率為300和500MHz、 HH極 化 時(shí)，F(xiàn)-117 后 向RCS 與 方 位 角 的 關(guān) 系 示 意 圖［3］。

以入射頻率為500MHz為例，由圖3可以看出，當(dāng) 入 射 方 位 角 為0°時(shí)，F(xiàn)-117 后 向 RCS 約 為-15dBsm，假設(shè)θ＝90°，則σθ≈-5dBsm，則信噪比改善因子為：

由此可見，從90°方向探測(cè)時(shí)，雷達(dá)接收信噪比提高了10倍。

3 雷達(dá)作用距離增大程度計(jì)算模型

雷達(dá)作用距離計(jì)算模型為［6］：

可見，雷達(dá)作用距離雷達(dá)散射截面積的四次方根成正比，所以有：

下面以入射波頻率為500MHz為例，說(shuō)明正側(cè)向彈探測(cè)時(shí)，雷達(dá)作用距離的增大程度。由上節(jié)信噪比改善因子的計(jì)算可以看出：

可見，正側(cè)向探測(cè)時(shí)，雷達(dá)作用距離約增加了1.7783倍。

圖4為仿真得到的米波雷達(dá)和C 波段雷達(dá)對(duì)隱身飛機(jī)F-117的探測(cè)范圍示意圖。

達(dá)和C波段雷達(dá)對(duì)F-117的探測(cè)范圍示意圖

由圖4 可以看出，不管是米波雷達(dá)，還是C 波段雷達(dá)，對(duì)F-117隱身飛機(jī)的探測(cè)距離，均是從迎頭探測(cè)和從尾部探測(cè)時(shí)最小，而側(cè)面探測(cè)時(shí)，雷達(dá)的作用距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)增大，這說(shuō)明雷達(dá)從隱身飛機(jī)側(cè)翼進(jìn)行探測(cè)時(shí)，能夠有效增大雷達(dá)對(duì)隱身目標(biāo)的探測(cè)距離，從而實(shí)現(xiàn)反隱身的目的。

另外，由圖4可以看出，當(dāng)入射角在60°～120°之間，尤其是在80°左右時(shí)，雷達(dá)作用距離達(dá)到最大，因此，在雷達(dá)反隱身布站時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行合理的優(yōu)化布站。

4 雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率增大程度計(jì)算模型

雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率的計(jì)算模型為［6］：

式中，SN為系統(tǒng)接收到的信噪比，n為脈沖積累數(shù)。

由信噪比改善因子的計(jì)算，可以得到：

所以，雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率的增大程度為：

以入射電磁波頻率為500MHz為例，脈沖積累數(shù)n設(shè)為1，可以得到雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率與正面迎頭探測(cè)時(shí)雷達(dá)接收信噪比的關(guān)系，如圖5所示。

圖5 雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率與0°方向雷達(dá)接收信噪比的關(guān)系示意圖

由圖5 可見，從側(cè)向90°方向探測(cè)時(shí)，雷達(dá)對(duì)F-117的發(fā)現(xiàn)概率要遠(yuǎn)大于從0°方向探測(cè)時(shí)的發(fā)現(xiàn)概率。假設(shè)發(fā)現(xiàn)概率小于0.4 雷達(dá)就不能有效發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，則當(dāng)從0°方向雷達(dá)尚未發(fā)現(xiàn)F-117時(shí)，從側(cè)向90°方向雷達(dá)就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了F-117，這說(shuō)明了雷達(dá)空域反隱身的有效性。

5 結(jié)束語(yǔ)

雷達(dá)空域反隱身，是一種有效的反隱身戰(zhàn)術(shù)措施，在實(shí)際作戰(zhàn)中，可以通過(guò)雷達(dá)機(jī)動(dòng)、部署雙／多基地雷達(dá)、組建雷達(dá)網(wǎng)等方法來(lái)具體實(shí)現(xiàn)空域反隱身的目的。本文對(duì)空域反隱身的原理及效能進(jìn)行了分析，對(duì)于空域反隱身的作戰(zhàn)運(yùn)用研究，有一定的借鑒意義?！?/p>

［1］趙培聰.20l0年隱身與反隱身技術(shù)發(fā)展情況［J］.現(xiàn)代雷達(dá)，2011，33（4）：9-12.

［2］鐘華，李自立.隱身技術(shù)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999.

［3］莫錦軍.隱身目標(biāo)低頻寬帶電磁散射特性研究［D］.長(zhǎng)沙：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2004.

［4］傅文斌，劉捷，胡林華.雷達(dá)的頻域和空域反隱身技術(shù)［J］.吉首大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1999，20（1）：55-59.

［5］韋笑，殷紅成，黃培康，等.F117A 隱身飛機(jī)的電磁散射特性研 究［J］.系 統(tǒng) 工 程 與 電 子 技 術(shù)，2006，28（4）：492-494.

［6］邵國(guó)培.電子對(duì)抗作戰(zhàn)效能分析原理［M］.北京：軍事科學(xué)出版社，2013.