郭 彪，孔小林，張林銳，郭芝宏，張旭光

(中國華陰兵器試驗(yàn)中心， 陜西 華陰 714200)

陸軍是負(fù)責(zé)地面作戰(zhàn)的主要軍種，各類坦克、裝甲車輛是陸軍面臨的主要威脅，也是陸軍各類反坦克武器、坦克炮、直升機(jī)機(jī)載武器、無人機(jī)等攻擊的主要目標(biāo)?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭中，坦克裝甲車輛作為陸軍的主戰(zhàn)裝備，受到陸地和空中各種智能化反裝甲武器立體攻擊的威脅，傳統(tǒng)裝甲防護(hù)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在不斷提升裝甲車輛火力、機(jī)動性和防護(hù)性能以抵御各種威脅的同時，對已暴露目標(biāo)的坦克裝甲車輛實(shí)施有效的主動防護(hù)已成為增強(qiáng)坦克裝甲車輛防護(hù)能力的重要手段[1]。

靶場作為武器裝備試驗(yàn)和鑒定的主要場所，其靶標(biāo)的建設(shè)水平對于靶場建設(shè)和武器裝備鑒定有著十分重要的地位和意義。美軍高度重視靶標(biāo)特別是具備真實(shí)戰(zhàn)場對抗能力靶標(biāo)裝備的發(fā)展建設(shè)，認(rèn)為靶標(biāo)模擬威脅目標(biāo)的逼真程度，從根本上決定了靶場的試驗(yàn)鑒定水平，決定了靶場效果和戰(zhàn)場效果的一致程度，進(jìn)而決定了武器裝備的最終作戰(zhàn)效能。在武器系統(tǒng)試驗(yàn)中，任何所需靶標(biāo)的缺乏或性能不足，對試驗(yàn)的逼真性和充分性將產(chǎn)生十分不利影響，極大地增加了武器系統(tǒng)日后的作戰(zhàn)使用風(fēng)險[2]。因此，針對我陸軍地面作戰(zhàn)面臨的主要威脅——坦克，通過分析其主要光電對抗手段，構(gòu)建能夠逼真模擬其戰(zhàn)術(shù)對抗特性的靶標(biāo)系統(tǒng)，是當(dāng)前靶場試驗(yàn)鑒定亟需開展的一項(xiàng)工作。

1 主動防護(hù)靶標(biāo)的建設(shè)需求

靶場作為考核武器裝備性能的“直接責(zé)任方”，能否有效考核武器裝備的戰(zhàn)技性能和作戰(zhàn)效能，很大程度上取決于靶標(biāo)模擬真實(shí)目標(biāo)的逼真程度。目前，××靶場建設(shè)有一定量的拖曳式遙控靶車和模擬實(shí)體靶車，能夠從運(yùn)動速度、外形特性、紅外特性、毫米波特性等方面進(jìn)行近似模擬。對于性能試驗(yàn)，各類反坦克導(dǎo)彈、坦克炮、炮射導(dǎo)彈、制導(dǎo)兵器均需在定型試驗(yàn)中考核武器系統(tǒng)抗干擾能力，另外，《GJB4223—2001反坦克導(dǎo)彈武器系統(tǒng)抗干擾定型試驗(yàn)規(guī)程》、《GJB5389—2005炮射導(dǎo)彈試驗(yàn)方法》、《GJB8328—2015直升機(jī)載空地導(dǎo)彈武器系統(tǒng)設(shè)計定型試驗(yàn)規(guī)程》等軍標(biāo)中也明確提出武器系統(tǒng)抗干擾能力考核要求。

對于作戰(zhàn)試驗(yàn)，各類主戰(zhàn)坦克、反坦克武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能的考核也需要通過與近似真實(shí)的敵方坦克目標(biāo)進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)對抗，考核武器系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)效能。對于部隊(duì)合成化訓(xùn)練，目前在××邊界沖突對抗加劇的背景下，外軍現(xiàn)役俄制T-90主戰(zhàn)坦克是我陸軍主要的作戰(zhàn)防御和打擊對象，在部隊(duì)訓(xùn)練中必須對該型坦克的性能特點(diǎn)(特別是光電對抗性能)進(jìn)行研究，敵方坦克主動干擾的戰(zhàn)術(shù)動作場景進(jìn)行設(shè)計，對安裝有“窗簾”光電對抗系統(tǒng)T-90主戰(zhàn)坦克進(jìn)行真實(shí)模擬，建設(shè)具備光電對抗能力的地面坦克靶標(biāo)，通過真實(shí)環(huán)境下的戰(zhàn)場訓(xùn)練，保證在未來可能的軍事行動中充分發(fā)揮我陸軍戰(zhàn)斗力。

2 坦克主動防護(hù)系統(tǒng)

主動防護(hù)系統(tǒng)既可以在車輛周圍一定的范圍內(nèi)形成一道防護(hù)圈，在敵方來襲的彈藥擊中車體前將其攔截、摧毀，也可以通過干擾彈或干擾器來干擾敵方武器的制導(dǎo)或瞄準(zhǔn)裝置，或通過降低車輛本身的信號特征及生成假目標(biāo)來干擾制導(dǎo)彈藥。其特點(diǎn)主要是反應(yīng)迅速、全方位防護(hù)、成本適中，在國外主要坦克裝甲車輛上均有裝備，如俄制T-90、阿瑪塔主戰(zhàn)坦克。主動防護(hù)技術(shù)以其有限的增重，通過引入全新的防護(hù)理念，融合成多種防護(hù)技術(shù)，不但增加防護(hù)的深度，而且拓展了防護(hù)空間。

主動防護(hù)系統(tǒng)分為主動(或硬殺傷)型和對抗(或軟殺傷)型兩種。對抗(或軟殺傷)系統(tǒng)則是利用煙幕彈、干擾機(jī)、誘餌及降低特征信號等多種手段迷惑和欺騙來襲的敵方導(dǎo)彈，這種系統(tǒng)并不對導(dǎo)彈造成損傷，系統(tǒng)主要包括光告警接收機(jī)與煙幕彈發(fā)射器、紅外誘騙或干擾機(jī)、激光誘騙機(jī)與激光致盲器。主動(或硬殺傷)系統(tǒng)是一種近距離反導(dǎo)防御系統(tǒng)，系統(tǒng)工作時，在車輛周圍的安全距離上構(gòu)成一道主動火力圈，在敵方導(dǎo)彈或炮彈擊中車輛前對其進(jìn)行攔截和摧毀，破壞或減少其威脅。本文主要研究對抗(或軟殺傷)型主動防護(hù)靶標(biāo)。

有關(guān)資料顯示，主動防護(hù)系統(tǒng)可將坦克在作戰(zhàn)中的生存概率顯著提高。例如，俄羅斯“窗簾”光電干擾系統(tǒng)可將下列武器的命中系數(shù)降低：“陶”、“龍”、“小?！?、“地獄火”和“銅斑蛇”等激光制導(dǎo)導(dǎo)彈命中系數(shù)降低到原來的1/4到1/5；“米蘭”、“霍特”等導(dǎo)彈命中系數(shù)降低到原來的1/3；炮彈和從帶有激光測距儀的坦克上發(fā)射的反坦克彈丸命中系數(shù)降低到原來的1/3[3]。

3 主動防護(hù)靶標(biāo)關(guān)鍵技術(shù)

1) 探測技術(shù)

主動防護(hù)技術(shù)是在探測技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，探測技術(shù)的高低，直接影響主動防護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)效能[4]。考慮到靶標(biāo)本身的特點(diǎn)和所執(zhí)行的試驗(yàn)任務(wù)以及實(shí)戰(zhàn)化的相關(guān)要求，主動防護(hù)系統(tǒng)探測器組由多頻譜光學(xué)探測器、車載微型雷達(dá)等組成。多頻譜光學(xué)探測器主要用來探測對靶車有威脅的光源。主要威脅的光譜為：可見光、近紅外、中紅外及遠(yuǎn)紅外。雷達(dá)探測器要求雷達(dá)體積小、測角和測距精度高，所以一般采用毫米波雷達(dá)。

2) 數(shù)據(jù)融合技術(shù)

主動防護(hù)系統(tǒng)探測器組是由多個探測器(傳感器)組成的，其探測頻譜范圍幾乎可以覆蓋從可見光到毫米波。數(shù)據(jù)融合通過對來自不同傳感器的信息或數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、識別、推理、判斷，綜合各類傳感器的采樣信息及其他信息源提供的信息與有關(guān)實(shí)體的位置、特點(diǎn)及身份的決策或推理做出正確響應(yīng)。

3) 煙幕技術(shù)

煙幕技術(shù)包括熱煙幕、拋射式煙幕等，其頻譜覆蓋范圍也由原來的可見光、近紅外，到現(xiàn)在的可覆蓋可見光、近紅外、中遠(yuǎn)紅外及遠(yuǎn)紅外，通過控制煙幕形成時間、有效作用時間等來控制主動防護(hù)系統(tǒng)的干擾范圍。

4) 紅外干擾技術(shù)

紅外干擾技術(shù)最早在空軍應(yīng)用，其基本原理是：利用寬譜紅外光源發(fā)射帶有編碼信息的紅外光，誘使敵方主動或半主動制導(dǎo)導(dǎo)彈偏離目標(biāo)，從而達(dá)到保護(hù)自己的目的。俄羅斯的“窗簾”主動防護(hù)系統(tǒng)就是這一技術(shù)的典型代表[5]。

5) 激光干擾/誘偏技術(shù)

激光干擾/誘偏技術(shù)是通過對接收到的激光告警脈沖進(jìn)行識別和預(yù)測，再控制激光誘餌機(jī)產(chǎn)生激光脈沖來欺騙敵方激光制導(dǎo)設(shè)備，使其攻擊到其他方向，達(dá)到誘偏的目的。其主要關(guān)鍵技術(shù)包括威脅脈沖碼識別技術(shù)和干擾/誘偏激光同步技術(shù)。激光誘偏系統(tǒng)要能夠?qū)⑹盏降募す馔{脈沖進(jìn)行信號處理，以識別出敵方的激光制導(dǎo)脈沖的特征，從而發(fā)射出預(yù)測后的誘偏脈沖，達(dá)到干擾的目的；激光誘偏系統(tǒng)對整個系統(tǒng)的時鐘要求非常嚴(yán)格，在處理過程中，要求系統(tǒng)各部分的時間能夠嚴(yán)格同步，才能夠?qū)撤降牟ㄩT技術(shù)及波門錄取技術(shù)等進(jìn)行有效干擾。

6) 系統(tǒng)總體集成技術(shù)

系統(tǒng)總體集成技術(shù)也可稱為系統(tǒng)總體優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，主動防護(hù)系統(tǒng)包含有多個分系統(tǒng)，所采用的技術(shù)措施也很廣很復(fù)雜，必須采取總體集成技術(shù)，采用模塊化設(shè)計思想，充分利用已有的主動防護(hù)手段，根據(jù)不同類型試驗(yàn)任務(wù)對新型靶標(biāo)的不同要求，采用合適的主動防護(hù)技術(shù)。

4 模擬“窗簾”主動防護(hù)系統(tǒng)靶標(biāo)

各類資料顯示，外軍裝備的各型T-90主戰(zhàn)坦克是當(dāng)前外軍陸軍作戰(zhàn)的主要裝備，目前外軍擁有(包括原裝引進(jìn)和本土組裝)約2000輛T-90坦克(包括500輛配備有“窗簾-1”型光電防護(hù)系統(tǒng)的T-90MS坦克)，另外，外軍還不斷希望俄羅斯能為其舊版T-90坦克提供升級服務(wù)，加裝“窗簾”光電對抗系統(tǒng)等現(xiàn)代化的光電設(shè)備，增強(qiáng)其戰(zhàn)場生存能力和作戰(zhàn)能力[6]。由此，T-90坦克將是我陸軍地面作戰(zhàn)面臨的主要威脅，也是我陸軍在××戰(zhàn)爭沖突中面臨的主要作戰(zhàn)對象之一，如圖1所示。針對“窗簾”主動防護(hù)系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、工作原理、性能參數(shù)等開展模擬研究，是開展真實(shí)作戰(zhàn)環(huán)境下戰(zhàn)場環(huán)境構(gòu)建一項(xiàng)重要工作。

圖1 安裝有“窗簾”主動防護(hù)系統(tǒng)的T90坦克

4.1 “窗簾”主動防護(hù)系統(tǒng)

“窗簾”是一種軟殺傷型主動防護(hù)系統(tǒng)，用于干擾敵方半自動瞄準(zhǔn)線指令反坦克導(dǎo)彈、激光測距儀和目標(biāo)指示器。該系統(tǒng)主要由紅外照射干擾系統(tǒng)(包括兩部照射儀、兩個調(diào)制器、一個控制盒)和寬頻帶激光全向告警及煙幕彈發(fā)射系統(tǒng)(包括兩個概略定位激光探頭及四個精確定位激光探頭、煙幕彈發(fā)射控制盒及12個發(fā)射筒、一個電子控制器、一個系統(tǒng)控制面板、一個輔加顯示面板)，變流機(jī)PT-800(交流、36 V、400 MHz)，3D17煙幕彈(多功能氣溶膠型)或3D6煙幕彈(煙幕型)組成。根據(jù)公開文獻(xiàn)，“窗簾”主要技術(shù)指標(biāo)有：激光告警系統(tǒng)能夠?qū)φ丈鋪淼募す膺M(jìn)行判定，確定激光束是用于測距、照射還是制導(dǎo)，確定入射激光的角度和方位，控制發(fā)射煙幕彈，從而在威脅方向距坦克50～80 m的距離上，在1.5～3 s內(nèi)快速建立一道寬20 m、高15 m的煙幕，能有效阻擋可見光和0.4～1.4 μm的紅外光。車載紅外干擾機(jī)工作波段位0.7～2.5 μm；單個發(fā)射器沿軸向的光強(qiáng)高于2×105cd，調(diào)制頻率5 kHz，可覆蓋20°方位×4°俯仰的角空域，并且可以在目標(biāo)識別后2s內(nèi)做出反應(yīng)[7-8]。

4.2 靶標(biāo)系統(tǒng)組成

模擬“窗簾”的TAPS靶標(biāo)基于現(xiàn)有地面靶車平臺，通過在現(xiàn)有靶車(包括實(shí)裝改造靶車、三維仿形靶車等)平臺上搭載靶載主動防護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對俄軍“窗簾”主動防護(hù)系統(tǒng)的逼真模擬。靶標(biāo)通過激光告警、煙幕干擾、紅外干擾等功能，構(gòu)建車載光電主/被動干擾環(huán)境，檢驗(yàn)激光半主動制導(dǎo)、光學(xué)指令制導(dǎo)導(dǎo)彈/炮彈的抗干擾能力，從而對其打擊有效性和實(shí)際作戰(zhàn)效能進(jìn)行評估。

靶標(biāo)主要由靶標(biāo)平臺、激光告警設(shè)備、煙幕發(fā)射設(shè)備、紅外干擾設(shè)備及綜控設(shè)備組成，如圖2所示。

圖2 靶標(biāo)系統(tǒng)組成

靶標(biāo)平臺：用于模擬外軍M1A2、T90等主戰(zhàn)坦克的目標(biāo)特性和機(jī)動能力，能夠搭載靶載主動防護(hù)系統(tǒng)，主要分為拖曳式遙控靶車、實(shí)裝改造靶車和三維仿形靶車，其中三維仿形靶車如圖3所示。

圖3 T90坦克三維仿形靶車

激光告警設(shè)備：激光告警設(shè)備可探測1.06 μm、1.54 μm、1.57 μm三個波段，對來襲單脈沖測距激光、連續(xù)照射激光進(jìn)行告警，并進(jìn)行激光方位、激光重頻和編碼識別。激光告警設(shè)備由四個激光探測模塊和一個信息處理單元組成，四個探測模塊分別安裝在模擬作戰(zhàn)平臺左前、右前、左后和右后四個位置處，如圖4所示。單個探測模塊含3路激光探測傳感器通道。每路激光探測通道包括：光學(xué)(濾光片、小孔光闌、光纖)、光電檢測(含探測器)模塊、預(yù)處理模塊。信號處理單元可根據(jù)激光告警模塊激光獲取的信號頻率、脈寬等信息量進(jìn)行抗干擾、目標(biāo)批次、方位等處理，并將處理結(jié)果發(fā)送到綜合處理器進(jìn)行解析。

圖4 激光告警設(shè)備安裝示意圖

煙幕發(fā)射設(shè)備：煙幕發(fā)射設(shè)備由綜控設(shè)備接收到告警信息后，再經(jīng)威脅等級判斷后控制發(fā)射，在離防護(hù)目標(biāo)50～70 m處形成15 m×20 m的煙幕遮蔽墻。煙幕發(fā)射設(shè)備主要由發(fā)射筒和煙幕彈組成，如圖5所示。

紅外干擾設(shè)備：紅外干擾設(shè)備主要由紅外發(fā)射源、高頻大功率電源、光學(xué)單元等幾部分組成，由綜控設(shè)備接收到告警信息后控制發(fā)射0.7～2.5 μm波段非相干紅外光，用以干擾光學(xué)指令制導(dǎo)導(dǎo)彈/炮彈。紅外干擾源為紅外干擾信號產(chǎn)生器，選用高壓短弧氙燈，用以產(chǎn)生紅外干擾信號；高頻大功率脈沖調(diào)制電源的作用是將紅外干擾源發(fā)出的信號調(diào)制成所需要的方式和強(qiáng)度；光學(xué)系統(tǒng)的作用是將干擾信號發(fā)送到所需要的空域。紅外干擾設(shè)備組成框圖如圖6。

圖5 煙幕發(fā)射設(shè)備連接組成圖

圖6 紅外干擾設(shè)備組成框圖

綜控設(shè)備：綜控設(shè)備接收告警設(shè)備的激光威脅等級、告警方位信息、重頻信息及碼型信息，進(jìn)行分析、決策，控制相應(yīng)干擾設(shè)備實(shí)施干擾。綜控設(shè)備由綜合控制硬件及運(yùn)行在硬件上的軟件組成。綜合控制硬件包括濾波器、組合電源模塊、綜合控制電路和各分機(jī)接口等組成。綜控設(shè)備硬件組成框圖如圖7。

圖7 綜控設(shè)備硬件組成框圖

系統(tǒng)有3種工作模式：

模式1：手動工作模式。各分機(jī)均可單獨(dú)安放于試驗(yàn)平臺上，單獨(dú)開機(jī)，獨(dú)立完成作戰(zhàn)功能與分機(jī)戰(zhàn)技指標(biāo)。

模式2：激光告警聯(lián)動煙幕干擾。當(dāng)系統(tǒng)中的激光告警設(shè)備收到敵方激光威脅信號后，對來襲單脈沖測距激光、連續(xù)照射激光進(jìn)行告警和方位識別，并將信息送至綜控設(shè)備。如果激光源在前方，則電子控制器會自動確定與該方向最適合的一個或三個煙幕彈發(fā)射筒(數(shù)量取決于煙幕彈發(fā)射數(shù)量選擇開關(guān))，并檢測其中是否有彈及發(fā)射電路是否正常，如果有彈且電路正常，則會使該發(fā)射筒單元發(fā)射煙幕彈。如果最合適的位置無彈或電路不正常，則該電子控制器會選擇并擊發(fā)與該發(fā)射筒相鄰且靠近目標(biāo)一側(cè)的發(fā)射筒，以此類推。煙幕彈飛行3 s后在距離靶標(biāo)為50～80 m處起爆，3 s內(nèi)形成約15 m×20 m的濃密氣溶膠云，并維持30 s以上。

模式3：激光告警聯(lián)動紅外干擾設(shè)備。當(dāng)系統(tǒng)中的激光告警設(shè)備收到敵方激光威脅信號后，對來襲單脈沖測距激光、連續(xù)照射激光進(jìn)行告警和方位識別，并將信息送至綜控設(shè)備。綜控設(shè)備指令紅外干擾設(shè)備工作，向威脅源方向發(fā)射紅外強(qiáng)光，對紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈進(jìn)行干擾。需要注意的是，由于紅外干擾設(shè)備的注入電功率達(dá)上千瓦，干擾源存在一定的電光轉(zhuǎn)換效率，持續(xù)工作時，其發(fā)熱量會增加，因此，紅外干擾裝置的干擾時間和干擾強(qiáng)度需進(jìn)行一定閾值設(shè)計，并采取“壓制”和“照射”兩種工作模式的切換來到達(dá)干擾效果。

通過系統(tǒng)的開發(fā)和研制，能夠?qū)ξ淦飨到y(tǒng)反應(yīng)時間、分系統(tǒng)反應(yīng)時間、紅外抗干擾能力、煙幕抗干擾能力等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行考核[9-10]，并能在貼近實(shí)戰(zhàn)的復(fù)雜背景條件下考核武器系統(tǒng)的整體作戰(zhàn)效能。

通過系統(tǒng)的開發(fā)和研制，能夠考核坦克分隊(duì)、反坦克分隊(duì)對裝備有“窗簾”主動防護(hù)系統(tǒng)T-90坦克的攻擊和防御的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用，參訓(xùn)官兵能夠通過合理制訂火力實(shí)施計劃、開展交叉射擊、降級使用火控系統(tǒng)和快速射擊等方式，對射擊中克服該光電系統(tǒng)的干擾[11]，以保證在未來可能的軍事行動中，充分發(fā)揮我地面部隊(duì)的戰(zhàn)斗力。

5 結(jié)論

本文提出了一種能夠模擬外軍主動防護(hù)系統(tǒng)的靶標(biāo)，能夠?yàn)橄嚓P(guān)設(shè)備建設(shè)和試驗(yàn)開展提供思路。