劉躍龍, 李心潔, 陸長平, 李煒昕

(1.上海無線電設(shè)備研究所,上海201109;2.空裝駐上海地區(qū)第一軍代室,上海201109;3.上海市目標(biāo)識別與環(huán)境感知工程技術(shù)研究中心,上海201109)

0 引言

目前普遍裝備的電子戰(zhàn)系統(tǒng)、光電對抗系統(tǒng)、無源干擾系統(tǒng),對導(dǎo)彈近炸引信構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅[1]。盡管無線電、激光等近炸引信從頻段、體制、工作模式、信號處理等方面采取了抗干擾措施,但在復(fù)雜的戰(zhàn)場干擾環(huán)境和自然干擾環(huán)境下,單一模式的近炸引信仍難以獲得足夠的有效啟動(dòng)概率。采用多模復(fù)合引信抗干擾已得到各方重視。多模復(fù)合引信種類很多,比較典型的有無線電/激光復(fù)合引信、毫米波主/被動(dòng)復(fù)合引信、無線電/靜電復(fù)合引信、激光/靜電復(fù)合引信、無線電/被動(dòng)紅外復(fù)合引信、主動(dòng)無線電/被動(dòng)紅外/靜電三模復(fù)合引信等。本文給出了典型多模復(fù)合引信抗干擾性能的定性分析和比較。

1 單模近炸引信的特點(diǎn)

單模引信指單一體制的近炸引信,如脈沖多普勒引信。目前,比較成熟且得到廣泛應(yīng)用的近炸引信主要是無線電引信和激光引信。紅外引信也有一些應(yīng)用。靜電引信在目標(biāo)方位識別和抗干擾方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。

無線電引信是最成熟和應(yīng)用最廣泛的近炸引信,地空、艦空、空空、便攜式導(dǎo)彈引信等多為無線電引信。根據(jù)不同需求,可采用不同頻段和體制的無線電引信。未來戰(zhàn)場對無線電引信抗電磁干擾的要求越來越高,迫使引信在提高工作頻率、增大發(fā)射功率和改進(jìn)信號處理等方面采取了許多措施,也取得了良好效果。與此同時(shí),干擾技術(shù)也在迅速發(fā)展,無線電引信抗電磁干擾能力仍顯不足。由于提高了工作頻段,無線電引信抗雨雪等自然環(huán)境干擾的能力反而下降。此外,抗箔條等無源干擾能力不足,一直是無線電引信的一個(gè)弱點(diǎn)。

激光引信不但在空空導(dǎo)彈中大量應(yīng)用,而且還用于地空、艦空和便攜式導(dǎo)彈。激光引信的一個(gè)重要特性就是具有很強(qiáng)的抗無線電干擾的能力,在電子對抗中優(yōu)勢明顯。但激光引信抗陽光、云霧、雨雪等環(huán)境干擾能力較弱,抗箔條等無源干擾能力也不強(qiáng)。

紅外引信分主動(dòng)紅外引信和被動(dòng)紅外引信,主動(dòng)紅外引信性能與激光引信相似。被動(dòng)紅外引信靠探測目標(biāo)的紅外輻射能量工作,紅外引信一般均指被動(dòng)紅外引信。云霧、雨雪、煙塵等自然環(huán)境不影響被動(dòng)紅外引信工作,箔條等無源干擾也不能干擾它,但陽光干擾對其工作有影響。在尾追攻擊時(shí),目標(biāo)的噴氣流和尾噴口輻射的紅外能量很強(qiáng),易被紅外引信探測,而在迎頭攻擊時(shí),紅外引信要適時(shí)啟動(dòng)只能探測目標(biāo)蒙皮比較適合尾追攻擊,而迎頭攻擊作用距離有限。此外還存在無法獲得距離信息、地面試驗(yàn)不方便等缺點(diǎn)。

靜電引信在方位識別和抗干擾方面優(yōu)勢突出,但無法獲得距離信息,作用距離散布和啟動(dòng)角散布比較大,不利于引戰(zhàn)配合。靜電引信一般不單獨(dú)使用,適合與無線電引信或激光引信等復(fù)合使用。

2 主動(dòng)無線電/激光復(fù)合引信抗干擾性能

主動(dòng)無線電引信和激光引信是當(dāng)今技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的兩種引信。采用主動(dòng)無線電/激光復(fù)合引信是提高抗干擾能力的有效措施。

相對于單一的主動(dòng)無線電引信或激光引信,主動(dòng)無線電/激光復(fù)合引信充分利用主動(dòng)無線電模式抗光學(xué)干擾能力和自然環(huán)境干擾能力較強(qiáng),以及激光模式抗無線電干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢,采用串聯(lián)工作模式,即兩種模式同時(shí)啟動(dòng)時(shí)復(fù)合引信才啟動(dòng),可顯著提高引信抗單獨(dú)無線電干擾、單獨(dú)光學(xué)干擾以及陽光和云霧干擾的性能。無線電/激光復(fù)合引信還可以采用更復(fù)雜的信息融合的復(fù)合模式,可根據(jù)具體的引信參數(shù)和抗干擾要求靈活選用。

主動(dòng)無線電/激光復(fù)合引信還可綜合利用主動(dòng)無線電引信的頻譜識別功能、激光引信的脈寬識別和方位識別功能,對箔條干擾和雨雪干擾進(jìn)行識別,提高抗箔條干擾和抗雨雪干擾的能力。

3 毫米波主/被動(dòng)復(fù)合引信抗干擾性能

毫米波主被動(dòng)復(fù)合引信由主動(dòng)毫米波模式和基于全功率輻射計(jì)的毫米波被動(dòng)模式復(fù)合組成。

主動(dòng)毫米波模式原理成熟,且本身已擁有較強(qiáng)的抗干擾能力。

基于全功率輻射計(jì)的毫米波被動(dòng)模式通過接收目標(biāo)反射或輻射的毫米波能量,與接收的天空或地面輻射的毫米波能量進(jìn)行比較,當(dāng)滿足一定的能量差和能量變化率時(shí),就能判斷目標(biāo)的存在并產(chǎn)生啟動(dòng)信號[2]。

對于較大的目標(biāo),若導(dǎo)彈處于目標(biāo)上方或下方,毫米波被動(dòng)模式的作用距離可達(dá)20 m以上,若設(shè)計(jì)精良,其作用距離甚至可達(dá)30 m以上。若導(dǎo)彈處于目標(biāo)側(cè)方,不同方位條件下目標(biāo)相對背景的對比溫度會有不同程度的下降,作用距離會有所降低。毫米波被動(dòng)模式還適合對付隱身目標(biāo),對于采用幾何隱身的目標(biāo),對毫米波被動(dòng)模式來說隱身與非隱身是一樣的;對于采用吸波材料隱身的目標(biāo),毫米波被動(dòng)模式可以直接接收目標(biāo)輻射能量進(jìn)行工作。毫米波被動(dòng)模式還可用于攻擊艦艇和大型地面雷達(dá)。對于幾何尺寸很小的目標(biāo)如巡航導(dǎo)彈等,毫米波被動(dòng)模式的作用距離有限,只能用于制導(dǎo)精度高的導(dǎo)彈。

毫米波被動(dòng)模式一般采用比毫米波主動(dòng)模式更高的頻率,具有頻段高和無源偵察等抗電磁干擾優(yōu)勢。對光學(xué)干擾不敏感,在云霧雨雪等自然環(huán)境中工作不受影響。因此,毫米波被動(dòng)模式具有非常好的抗干擾能力。毫米波主/被動(dòng)復(fù)合引信攻擊尺寸較大的目標(biāo),如一般飛機(jī)、隱身飛機(jī)、艦艇和大型地面雷達(dá)時(shí)可采用串聯(lián)工作模式,即兩種模式同時(shí)啟動(dòng)時(shí)復(fù)合引信才啟動(dòng)。若目標(biāo)為巡航導(dǎo)彈等小尺寸目標(biāo),在制導(dǎo)精度高時(shí)可采用串聯(lián)工作模式,在制導(dǎo)精度不高、作用距離要求較大時(shí),可采用毫米波主動(dòng)模式工作而被動(dòng)模式不工作的復(fù)合模式。

4 主動(dòng)無線電/靜電復(fù)合引信抗干擾性能

飛機(jī)、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)在高速運(yùn)動(dòng)過程中,都會因?yàn)榕c大氣粒子摩擦、燃燒排放等離子氣體、Lenard效應(yīng)等許多原因而帶上靜電。靜電探測就是通過檢測帶靜電目標(biāo)靜電場中的特性而獲得所需信息的探測方法[3]。采用陣列探測技術(shù)可以獲取飛機(jī)等目標(biāo)的方位信息。靜電引信因其獨(dú)特的探測原理,具有隱蔽性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)、對大多數(shù)環(huán)境干擾不敏感、反隱身效果好等特點(diǎn)。

無線電與靜電陣列復(fù)合探測技術(shù)同時(shí)具有無線電探測技術(shù)和靜電探測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),在獲得目標(biāo)啟動(dòng)角信息的同時(shí)可獲得目標(biāo)的脫靶方位信息,實(shí)現(xiàn)定向起爆性能,且具有優(yōu)良的抗干擾性能[4]。主動(dòng)無線電與靜電復(fù)合引信可用于多種導(dǎo)彈引信。

靜電引信對一般無線電干擾、光學(xué)干擾、箔條干擾等不敏感,除帶電云外,對霧、雨、雪、煙、塵、陽光等自然環(huán)境干擾也不敏感。若與無線電引信采用串聯(lián)工作模式工作,只有當(dāng)無線電模式產(chǎn)生啟動(dòng)信號,同時(shí)靜電模式探測到靜電場并給出方位信息時(shí),復(fù)合引信才啟動(dòng),可有效提高引信抗人為干擾和多種自然環(huán)境干擾的性能。

5 激光/靜電復(fù)合引信抗干擾性能

在激光/靜電復(fù)合引信中,激光模式與靜電模式一般采用串聯(lián)工作模式工作。只有定角啟動(dòng)精度高的激光模式給出啟動(dòng)信號,同時(shí)靜電模式探測到靜電場并給出方位信息時(shí),復(fù)合引信才啟動(dòng)。

若無干擾,彈目交會時(shí)復(fù)合引信可獲得定角啟動(dòng)信息和方位信息。

若有無線電干擾,對兩種引信均無影響,彈目交會時(shí)可獲得定角啟動(dòng)信息和方位信息。

若有人為主動(dòng)光學(xué)干擾或陽光干擾,即使激光模式受干擾啟動(dòng),但靜電模式無信號輸出,復(fù)合引信不會啟動(dòng),因而不會虛警。若在接近目標(biāo)過程中遇到曳光彈干擾,即使激光模式受干擾啟動(dòng),但靜電模式無信號輸出,復(fù)合引信不會啟動(dòng),也不會虛警。

若遇上云、霧、雨、雪,激光模式可能受干擾啟動(dòng),但靜電模式無信號輸出,復(fù)合引信不會啟動(dòng),因而不會虛警。但此時(shí)若靜電模式探測到目標(biāo)靜電場,而激光引信波束尚未照射到目標(biāo)但因干擾而啟動(dòng),則復(fù)合引信會提前于最佳啟動(dòng)時(shí)機(jī)啟動(dòng),可能造成引戰(zhàn)配合效率下降。

若在解封后遇到帶電之云,激光引信與靜電引信有可能虛警。

綜上所述,除了在解封后遇帶電云外,激光/靜電復(fù)合引信不會虛警,但在某些干擾條件下可能提前于最佳啟動(dòng)時(shí)機(jī)啟動(dòng),造成引戰(zhàn)配合效率下降。

6 主動(dòng)無線電/被動(dòng)紅外復(fù)合引信抗干擾性能

主動(dòng)無線電模式對紅外干擾、陽光等自然環(huán)境干擾不敏感,作用距離能保證,截止特性好,引信啟動(dòng)角精確,引戰(zhàn)配合好。被動(dòng)紅外模式抗無線電干擾、抗箔條和角反射器等無源干擾的能力強(qiáng),但常用的短波和中波段紅外引信不適合迎頭攻擊。主動(dòng)無線電模式與被動(dòng)紅外模式復(fù)合可采用如下方式進(jìn)行：當(dāng)迎頭攻擊時(shí),無線電模式工作而紅外模式不工作,復(fù)合引信性能只取決于主動(dòng)無線電模式的性能;尾后攻擊時(shí),主動(dòng)無線電模式與被動(dòng)紅外模式采用串聯(lián)工作模式。

以上復(fù)合方式紅外模式僅作為輔助模式,即僅在尾后攻擊時(shí),彌補(bǔ)主動(dòng)無線電模式抗箔條干擾和雨雪干擾的能力。

長波紅外引信利用目標(biāo)蒙皮的氣動(dòng)熱啟動(dòng),可用于迎頭和尾后全向探測目標(biāo),但作用距離有限,引信成本較高,抗陽光和紅外干擾能力有限。如果長波紅外模式能滿足引信作用距離要求,長波紅外模式與主動(dòng)無線電模式可采用串聯(lián)工作模式復(fù)合,可以全方位探測目標(biāo)。

7 主動(dòng)無線電/被動(dòng)紅外/靜電三模復(fù)合引信抗干擾性能

前面5種復(fù)合引信已具有相當(dāng)好的抗干擾能力,如果采用主動(dòng)無線電/被動(dòng)紅外/靜電三模復(fù)合引信,則在更復(fù)雜嚴(yán)苛的干擾環(huán)境下仍能有效工作。

主動(dòng)無線電模式對光學(xué)干擾、陽光、云霧等自然環(huán)境干擾不敏感,作用距離能保證,截止特性好,引信啟動(dòng)角精確,引戰(zhàn)配合好,能夠彌補(bǔ)被動(dòng)紅外模式的不足。此外對帶靜電的云層也不敏感,能彌補(bǔ)靜電模式不足。

被動(dòng)紅外模式抗無線電干擾、雨雪干擾、箔條和角反射器等無源干擾的能力強(qiáng),能夠彌補(bǔ)主動(dòng)無線電模式的不足。且對帶靜電的云層也不敏感,能彌補(bǔ)靜電模式的不足。

靜電模式則對無線電、光學(xué)、箔條等人為干擾不敏感,也不受霧、雨、雪、煙、塵、陽光等自然環(huán)境的干擾,能夠彌補(bǔ)主動(dòng)無線電模式和被動(dòng)紅外模式的不足。

三種模式互補(bǔ),每種模式能彌補(bǔ)另外兩種模式,因而具有極強(qiáng)的抗干擾能力。若采用短波和中波段紅外模式,則采取迎頭攻擊時(shí)由無線電模式和靜電模式串聯(lián)工作而紅外模式不工作;尾后攻擊則采取三種模式串聯(lián)工作。若采用長波紅外模式,可直接采用三種模式串聯(lián)工作。

8 六種典型的復(fù)合引信抗干擾性能對比

單模引信有多種,每種引信又有多種形式,而復(fù)合引信的組合就更多。如果進(jìn)行各種引信抗干擾性能的定量對比,工作量較大也很困難,只能進(jìn)行定性的分析比較。表1對6種典型的復(fù)合引信抗干擾性能(選擇了6種常見干擾模式)進(jìn)行了宏觀和定性的對比。定性對比具有相對性,例如主動(dòng)無線電引信具有一定的抗無線電干擾的能力,但總體效果不如激光引信;激光引信雖采取了多種措施對抗煙霧干擾,但抗煙霧干擾的性能總體上弱于無線電引信。表1中性能分“好”“較好”“一般”“不好”四檔進(jìn)行對比。

表1 6種復(fù)合引信抗干擾性能對比表

由表1可知,復(fù)合引信具有良好的抗多種干擾的能力,主動(dòng)無線電/被動(dòng)紅外/靜電三模復(fù)合引信具有較好的抗干擾能力。

9 結(jié)論

無線電、激光、被動(dòng)紅外和靜電等單模引信要么在作用距離或啟動(dòng)特性方面存在缺陷,要么抗人為干擾或環(huán)境干擾方面存在不足,難以在未來復(fù)雜的自然環(huán)境和人為干擾環(huán)境下滿足作戰(zhàn)性能要求。采用雙模甚至三模復(fù)合引信能有效提高引信抗多種干擾的性能,可作為引信抗干擾的一條有效途徑。