呂明山，王 振

（海軍大連艦艇學(xué)院信息系統(tǒng)系，遼寧 大連 116018）

0 引言

箔條走廊是航空兵對(duì)海、對(duì)岸突擊時(shí)經(jīng)常采用的電子對(duì)抗手段，其目的是使對(duì)方雷達(dá)系統(tǒng)無(wú)法獲取箔條走廊中攻擊飛機(jī)的任何信息。傳統(tǒng)上認(rèn)為只要在雷達(dá)分辨單元內(nèi)的箔條RCS 大于攻擊機(jī)的RCS，則箔條走廊對(duì)雷達(dá)的屏障作用是有效的。但隨著MTI 等相參技術(shù)在雷達(dá)系統(tǒng)中的運(yùn)用，箔條走廊的信號(hào)衰減任務(wù)成為另一個(gè)重要的考慮因素。

為了評(píng)估箔條走廊的作戰(zhàn)效能，目前兩種常用的評(píng)估方法有：一是壓制系數(shù)方法［1-2］，即計(jì)算雷達(dá)接收箔條回波信號(hào)和經(jīng)過(guò)箔條走廊衰減后的目標(biāo)回波信號(hào)的比值。二是雷達(dá)最大距離法［3-4］，即利用雷達(dá)自身參數(shù)和經(jīng)過(guò)箔條走廊衰減后的目標(biāo)回波信號(hào)大小，計(jì)算雷達(dá)的最大作用距離的方法。上述文獻(xiàn)把箔條走廊對(duì)電磁波的衰減能力作為干擾走廊效果評(píng)估的核心，但不足是缺乏對(duì)多基地雷達(dá)威脅、箔條運(yùn)動(dòng)模型以及作戰(zhàn)場(chǎng)景的綜合考慮，從而忽略箔條走廊干擾效果的非均勻和動(dòng)態(tài)的特性。

1 箔條云電磁波衰減模型

箔條云對(duì)雷達(dá)電磁波的衰減是通過(guò)兩次散射完成的：第1 次，當(dāng)雷達(dá)入射波通過(guò)箔條云時(shí)，由于箔條云的散射使電磁波受到衰減，從而照射到目標(biāo)的電磁波減弱；第2 次，目標(biāo)反射的電磁波，再次進(jìn)入箔條云，電磁波輻射功率進(jìn)一步受到了衰減。假設(shè)P0為衰減前的電磁波功率，P 為經(jīng)衰減后的電磁波功率，如定義箔條云對(duì)電磁波的衰減系數(shù)A=P/P0，則A 可表示為［3］：

式中，n 為箔條云密度；x 為雷達(dá)電磁波穿過(guò)箔條走廊的厚度。

2 箔條走廊衰減能力分析

根據(jù)式（1）可知，箔條云對(duì)電磁波的衰減系數(shù)主要取決于箔條云密度和雷達(dá)電磁波穿過(guò)箔條走廊的厚度。在實(shí)際作戰(zhàn)中，箔條走廊面臨不同位置不同性能的多部雷達(dá)威脅、箔條運(yùn)動(dòng)以及不同的作戰(zhàn)場(chǎng)景，因此，箔條云對(duì)電磁波的衰減能力將呈現(xiàn)一定的非均勻和動(dòng)態(tài)的特性。根據(jù)箔條走廊戰(zhàn)術(shù)以及箔條特性［5-8］，現(xiàn)作如下假設(shè)：

1）采用單箔條干擾走廊戰(zhàn)術(shù)，進(jìn)攻目標(biāo)方向?yàn)镽1，箔條走廊從A 到B 點(diǎn)，如圖1 所示，箔條拋撒機(jī)飛行速度為Vpm/s，t0時(shí)刻開(kāi)始拋撒。

2）箔條拋撒機(jī)直線飛行，在ti時(shí)刻Hi高度投放箔條量為Ni根，ti時(shí)刻滿(mǎn)足箔條布設(shè)間隔要求。

3）攻擊機(jī)滯后拋撒機(jī)Tds 進(jìn)入，在箔條走廊上方沿軸線飛行，飛行速度為Vgm/s，攻擊距離Da；

4）拋撒后在短時(shí)間形成橫截面為橢圓的柱體箔條云，其主軸向是與拋撒飛機(jī)的航向平行，箔條云長(zhǎng)度dim，寬度wim，在垂直面上的投影厚度him；具體尺寸要取決于箔條投放器的設(shè)計(jì)、類(lèi)型、發(fā)射箔條飛機(jī)的氣動(dòng)力特性，以及飛機(jī)上的投放點(diǎn)位置。

5）橢圓體形箔條云整體下降速度為V0m/s，該速度由布設(shè)高度、空氣密度、氣壓等因素決定。

6）水平擴(kuò)散速度為VWm/s，上層箔條下降的速度Vu、下層箔條下降速度Vd。

2.1 箔條拋撒間隔

很多文獻(xiàn)在仿真計(jì)算時(shí)都采用了等速投放箔條的假設(shè)，這有可能造成箔條的浪費(fèi)或不足。一種合適的箔條走廊布撒策略是在徑向即距離方向上，以分隔最小的雷達(dá)立體分辨單元的距離逐一投放箔條彈，這能夠保證航路上每個(gè)雷達(dá)分辨單元都含有一個(gè)最初投放的初始箔條包。但是箔條拋撤飛機(jī)面臨的是多部不同位置不同性能的雷達(dá)，因此，間隔的考慮必須進(jìn)一步分析計(jì)算。

為了分析一般情況，以R1為原點(diǎn)建立如圖2 坐標(biāo)系，分析該態(tài)勢(shì)下箔條拋撒機(jī)相對(duì)雷達(dá)Ri的箔條拋撒間隔的要求。

圖1 箔條走廊布設(shè)示意圖

圖2 箔條拋撒間隔需求示意圖

根據(jù)箔條拋撒機(jī)的位置，雷達(dá)天線的俯仰角可表示為：

箔條走廊徑向相對(duì)于攻擊機(jī)Pj與雷達(dá)Ri連線的夾角為：

雷達(dá)Ri相對(duì)于攻擊機(jī)Pj的距離為：

通過(guò)分析可以看出，投放間隔EF 是雷達(dá)分辨單元ABCD 的函數(shù)，拋撒機(jī)相對(duì)雷達(dá)Ri箔條拋撒間隔可表示為：

當(dāng)拋撒機(jī)同時(shí)面臨n 部雷達(dá)時(shí)，其拋撒間隔可表是為：

如圖1 所示，AB 段航路的拋撒間隔取決R1雷達(dá)的性能參數(shù)以及位置，而B(niǎo)C 段航路的拋撒間隔，則需要共同考慮R1，Ri雷達(dá)性能參數(shù)以及位置。

2.2 攻擊機(jī)飛行至T 時(shí)刻時(shí)的箔條走廊密度

當(dāng)攻擊機(jī)飛行至T 時(shí)刻時(shí)，根據(jù)上述假設(shè)，可以得到該處拋撒機(jī)拋撒箔條的時(shí)刻ti和數(shù)量Ni：

根據(jù)假設(shè)，當(dāng)箔條走廊形成后，其形體基本可看成是橫截面為橢圓的錐體。為了便于分析，可把某一段認(rèn)為是橫截面為橢圓的柱體，因此，ti時(shí)刻拋撒形成的箔條云體積為：

式中，WT表示T 時(shí)刻箔條云的寬度，hT表示T 時(shí)刻箔條云的厚度，dT表示T 時(shí)刻箔條云的長(zhǎng)度，并分別表示為：

此時(shí)此處箔條云的密度為：

2.3 攻擊機(jī)飛行至T 時(shí)刻時(shí)的雷達(dá)電磁波穿越走廊的厚度

與式（8）相同，為了便于分析，把某一段箔條云體認(rèn)為是橫截面為橢圓的柱體，如圖3 所示。Ri雷達(dá)電磁波從B 點(diǎn)穿入箔條云照射飛機(jī)，即A 點(diǎn)，因此，雷達(dá)電磁波穿過(guò)箔條云的厚度為AB。由圖可見(jiàn)，其厚度是隨著飛機(jī)位置的變化、箔條云體積的變化而變化的。即AB 長(zhǎng)度是T 時(shí)刻箔條云高度HT，箔條云厚度hT、寬度WT及γ，β 的函數(shù)。

圖3 箔條云厚度示意圖

根據(jù)橢圓特點(diǎn)及幾何關(guān)系，可知：

根據(jù)上面公式，進(jìn)一步得到電磁波穿過(guò)箔條走廊的厚度為：

3 仿真分析

3.1 場(chǎng)景及參數(shù)設(shè)定

以圖1 為基本態(tài)勢(shì)，采用單干擾走廊戰(zhàn)術(shù)；箔條拋撒機(jī)飛行速度為200 m/s，拋撒高度12 000 m，在徑向方向上以分隔最小的雷達(dá)立體分辨單元的距離逐一投放箔條，數(shù)量為5 000 000 根；拋撒后箔條云初始寬度為10 m，厚度為2 m，整體下降速度為0.5 m/s，上層箔條云下降速度為0.3 m/s，下層箔條云下降速度為0.7 m/s，橫向擴(kuò)散速度為0.5 m/s；攻擊飛機(jī)以不同的飛行速度、不同的滯后時(shí)間進(jìn)入走廊，其武器有效作用距離為80 km。攻擊航路上雷達(dá)的位置和參數(shù)如表1 所示。

表1 雷達(dá)位置與參數(shù)表

3.2 仿真輸出

下頁(yè)圖4 表示隨著箔條拋撒機(jī)接近攻擊目標(biāo)R1時(shí)，其箔條拋撒間隔要求的變化情況。圖5 表示當(dāng)攻擊機(jī)以不同飛行速度、不同滯后時(shí)間進(jìn)入走廊條件下，不同距離下箔條走廊密度分布情況。圖6表示當(dāng)攻擊機(jī)以不同飛行速度、不同滯后時(shí)間進(jìn)入走廊條件下，不同距離下的R2雷達(dá)電磁波穿過(guò)箔條走廊的長(zhǎng)度情況；圖7 表示當(dāng)攻擊機(jī)以不同飛行速度、不同滯后時(shí)間進(jìn)入走廊條件下，不同距離下的箔條走廊對(duì)R2雷達(dá)的衰減系數(shù)變化情況。

圖4 箔條拋撒間隔要求示意圖

圖5 箔條密度變化示意圖

圖6 相對(duì)雷達(dá)R2 的厚度變化示意圖

圖7 相對(duì)雷達(dá)R2 箔條衰減系數(shù)變化示意圖

3.3 建議

1）對(duì)多基地雷達(dá)來(lái)講，箔條布設(shè)間隔具有不同的要求。圖5 的AB 段僅僅考慮對(duì)雷達(dá)R2的要求，隨著箔條拋撒機(jī)與R1雷達(dá)距離的接近，間隔要求越來(lái)越大；BC 段則同時(shí)考慮了R1、R2雷達(dá)的要求，不僅出現(xiàn)間隔要求的突然變小，而且隨著與R1雷達(dá)距離的接近，間隔要求越來(lái)越小。

2）從整個(gè)作戰(zhàn)過(guò)程來(lái)看，在拋撒量一定的前提下，箔條密度主要還是取決于箔條擴(kuò)散特性和擴(kuò)散時(shí)間。圖5 中，攻擊機(jī)延遲拋撒機(jī)900 s 以200 m/s 速度進(jìn)入箔條走廊，箔條走廊的密度已基本趨于穩(wěn)定。

3）在多基地雷達(dá)背景下，箔條走廊的寬度必須得到保證。隨著攻擊機(jī)接近攻擊目標(biāo)，對(duì)于在非箔條走廊徑向上的雷達(dá)，其電磁波穿過(guò)箔條走廊的厚度是影響衰減效果的重要因素，圖6 曲線遞增和圖7 曲線遞減正好說(shuō)明了上述現(xiàn)象。

4）攻擊機(jī)的飛行速度往往比拋撒機(jī)更快，攻擊機(jī)進(jìn)入箔條走廊的延遲時(shí)間必須與攻擊飛行速度、箔條走廊部署長(zhǎng)度統(tǒng)一考慮。在圖6、圖7 中，攻擊機(jī)延遲拋撒機(jī)300 s 以250 m/s 速度進(jìn)入箔條走廊，當(dāng)其距R1雷達(dá)170 000 m 處時(shí)，無(wú)仿真數(shù)據(jù)出現(xiàn)，其原因是箔條走廊尚未布設(shè)完成；而攻擊機(jī)延遲拋撒機(jī)900 s 以200 m/s 速度進(jìn)入箔條走廊時(shí)，箔條走廊相對(duì)雷達(dá)R2的衰減能力已大大下降。

4 結(jié)論

在多部雷達(dá)、箔條運(yùn)動(dòng)以及不同作戰(zhàn)場(chǎng)景下，干擾走廊的效能都是非均勻的、動(dòng)態(tài)的。因此，勻速、等量的拋撒箔條并非是合理的布設(shè)方法。而相對(duì)箔條走廊長(zhǎng)度，寬度更是需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)戰(zhàn)術(shù)問(wèn)題，它不僅和攻擊機(jī)隊(duì)形有關(guān)，也與敵方雷達(dá)的布設(shè)位置、性能相關(guān)。另外，攻擊機(jī)速度、滯后箔條拋撒機(jī)進(jìn)入走廊的時(shí)機(jī)都是影響走廊效能的因素，在作戰(zhàn)籌劃時(shí)必須統(tǒng)一考慮分析。