顧小港 李仙茂 甘厚吉 高金龍

（1.海軍工程大學(xué)學(xué)員二大隊5隊 武漢 430033）（2.海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院 武漢 430033）

1 引言

未來戰(zhàn)爭是高度信息化的戰(zhàn)爭，“非對稱、非接觸、非線性”是未來戰(zhàn)爭的主要特點，空襲尤其是遠距離奔襲已成為主要戰(zhàn)術(shù)手段，在海上作戰(zhàn)中更占據(jù)著不可替代的位置［1］。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，電子戰(zhàn)飛機正發(fā)揮著越來越重要的作用。電子戰(zhàn)飛機的干擾方式有伴隨干擾和遠距離支援干擾兩種，但以伴隨干擾為主要作戰(zhàn)方式。伴隨干擾一般用于電子戰(zhàn)飛機在伴隨突擊兵力進入對方火力打擊圈的情況下，對對方雷達實施有源壓制干擾，掩護已方作戰(zhàn)兵力實施武器打擊［2～3］。本文主要研究了隨隊干擾和遠距離支援干擾配合運用的方法，考慮到在對艦艇攻擊完畢后轉(zhuǎn)彎撤回時對方艦艇會處于己方干擾盲區(qū)內(nèi)導(dǎo)致己方有被對方攻擊的危險，故分兩批次飛機相互配合來完成任務(wù)。第二批飛機次會在第一批次飛機轉(zhuǎn)彎時對對方艦艇實施干擾以達到掩護第一批次飛機的目的，并通過仿真得出了第二批次飛機的最優(yōu)飛行路線。

2 電子戰(zhàn)飛機作戰(zhàn)過程和隊形

電子戰(zhàn)飛機的作戰(zhàn)過程分為抵近進攻、機動轉(zhuǎn)彎和迅速撤回三個階段。第一階段，第一批次飛機向?qū)Ψ脚炌У纸w行并發(fā)射導(dǎo)彈；第二階段，第一批次飛機發(fā)射導(dǎo)彈后立即在第二批次飛機電子干擾的掩護下進行轉(zhuǎn)彎撤離；最后階段，第一批次飛機以最快的速度撤離。

電子戰(zhàn)飛機在遂行隨隊干擾時，通常采用一架電子戰(zhàn)飛機和兩架對海戰(zhàn)斗機相配合的組織形式，必要時還可加入一至兩架擔(dān)任空中掩護的戰(zhàn)斗機，以應(yīng)對對方可能派出的攔截機［5］。隊形一般可采用電子戰(zhàn)飛機在戰(zhàn)斗機前約兩公里的位置，兩架戰(zhàn)斗機分別在其兩側(cè)。這樣在一定程度上可避免對己方飛機的誤擾。

3 電子戰(zhàn)飛機路徑規(guī)劃

3.1 干擾和撤退的路徑規(guī)劃

電子戰(zhàn)飛機進行伴隨干擾時應(yīng)注意將被掩護戰(zhàn)斗機時刻置于干擾扇面內(nèi)［6］，在以混合編隊進行作戰(zhàn)時，可以兩批次為一行動小組進行對海攻擊。第一批次由電子戰(zhàn)飛機與戰(zhàn)斗機組成攻擊梯隊，第二批次可只配備一架電子戰(zhàn)飛機負責(zé)掩護撤退。兩批次飛機之間有一定間隔。第一批次的戰(zhàn)斗機在電子戰(zhàn)飛機的伴隨掩護下以近似半橢圓的軌跡對對方軍艦發(fā)起攻擊，具體如圖1所示。其中第一批次戰(zhàn)斗機在進入導(dǎo)彈射程后對對方軍艦發(fā)起導(dǎo)彈攻擊，并立即以最小轉(zhuǎn)彎半徑進行轉(zhuǎn)彎撤退［7～8］。并且第一批次飛機轉(zhuǎn)彎之前的軌跡方向需朝向?qū)Ψ脚炌?，目的是使電子?zhàn)飛機的干擾波束主瓣對準對方艦艇進行干擾。同樣的道理，轉(zhuǎn)彎后的直線飛行也應(yīng)盡量保持機尾對準對方軍艦，以便其尾部干擾波束繼續(xù)對準對方雷達干擾。

圖1 發(fā)射導(dǎo)彈前兩批次飛機示意圖

當?shù)谝慌纬吠藭r，隨著飛機的機動轉(zhuǎn)彎會使對方雷達位于飛機的干擾盲區(qū)內(nèi)，致使對方軍艦有了發(fā)現(xiàn)并攻擊已方第一批次飛機的可能，所謂干擾盲區(qū)是指電子戰(zhàn)飛機的干擾吊艙在首尾各存在大約60°的干擾角度范圍，而在其他方向則無法進行干擾。為避免這種情況，第二批次電子戰(zhàn)飛機的機頭仍保持對準對方軍艦進行電子干擾來掩護第一批次飛機。兩批次之間的距離應(yīng)滿足在第一批次飛機轉(zhuǎn)彎全過程中第二批次飛機始終對著對方軍艦進行干擾［9］。設(shè)開始時兩批次之間的距離最小為L1，轉(zhuǎn)彎半徑為R1，如圖1所示，假設(shè)轉(zhuǎn)彎時軌跡近似為θ0的圓弧，則有轉(zhuǎn)彎時間：

式中，v1是飛機轉(zhuǎn)彎時的速度。

式中，v2是電子戰(zhàn)飛機直線飛行時的速度。

圖2 第二批次飛機飛行軌跡示意圖

圖3 轉(zhuǎn)彎時的雷達主瓣角度變化示意圖

從t0起，tn時刻的

由余弦定理可得第一批次飛機與雷達的距離：

由正弦定理得：

以上討論了在彎道的前半部分θ2隨時間的變化情況，后半部分以同樣的原理作對稱處理即可。因此，需使第二批次飛機對雷達的干擾扇面隨時間的變化滿足θ2隨時間的變化。本文的目的是得到第二批次飛機的飛行軌跡，因此，需通過仿真求出圖2所示以點畫線為基準線與第二批次飛機軌跡夾角θ3的最優(yōu)值。

3.2 干擾時的注意事項

1）干擾波束指向范圍因素

在進行干擾時還應(yīng)注意電子戰(zhàn)飛機存在干擾角度范圍，即約60°的波束指向范圍。要達到干擾效果則必須使對方雷達處于己方干擾波束指向范圍內(nèi)。如圖4所示雷達在干擾角度內(nèi)，雷達會受到有效干擾；如圖5所示雷達未在干擾角度內(nèi)，則無法對雷達形成有效干擾。在仿真過程中，考慮到存在60°干擾張角范圍，當?shù)诙物w機的飛行軌跡與基準線的夾角在0°～180°之間變化時會有對方雷達未能進入第二批次飛機的干擾張角范圍的情況，因此仿真中得到了圖2中所示第二批次飛機軌跡和第二批次飛機與雷達連線夾角θ4隨第二批次飛機的飛行角度θ3變化。θ4應(yīng)滿足在 -30°～+30°的范圍內(nèi)。但是-30°～0°的部分不滿足作戰(zhàn)要求，因此仿真未考慮θ4在-30°～0°的情況。除此之外，還應(yīng)注意合理高效地分配雷達干擾資源以提升作戰(zhàn)效能［10］。

圖4 雷達主瓣在干擾角度內(nèi)

圖5 雷達主瓣未在干擾角度內(nèi)

2）干信比因素

在本文的仿真中，通過干信比來反映干擾效果。當干信比大于Kj時干擾有效。

干信比為

其中Pj為干擾機發(fā)射功率，Gj為干擾發(fā)射天線增益，γ0.5為極化失配損失系數(shù)，Pt為雷達發(fā)射功率，天線增益為Gt，σ為目標的雷達截面積，Rj（單位：m）為雷達與干擾機之間的距離，Rt（單位：m）為雷達與目標之間的距離，為雷達天線在干擾方向的增益，其取值滿足如下關(guān)系：

其中θ0.5為雷達主辦寬度，θ為圖6所示干擾機偏離雷達波束主軸的偏角［11～12］。

圖6 干擾機偏離雷達波束主軸的偏角θ

4 仿真分析

4.1 參數(shù)設(shè)置

干擾機發(fā)射功率Pj=1kW，干擾發(fā)射天線增益Gj=20dB，極化失配損失系數(shù)γj=0.5，雷達發(fā)射功率Pt=250kW，天線增益Gt=40dB，采用式（9）的取值方法，其中θ0.5取2.5°，目標的雷達截面積σ=5m2，第一批次飛機的轉(zhuǎn)彎半徑取1km，對方雷達距轉(zhuǎn)彎軌跡的圓心為50km。第一批次飛機飛行速度取1馬赫，第二批次飛機飛行速度取1.5馬赫。

在仿真中，將轉(zhuǎn)彎軌跡近似為圓形軌跡，以其圓心為坐標原點建立模型，得到的仿真結(jié)果如下所示。

圖7是第二批次飛機軌跡和第二批次飛機與雷達連線夾角θ4隨飛行角度θ3變化的示意圖。

根據(jù)上圖仿真結(jié)果可得當?shù)诙物w機的飛行角度取30°時，對方雷達剛好處于干擾范圍的邊界，因此，在對干信比和相對波束張角進行仿真時要限制θ3的取值范圍。為嚴謹起見，將θ3的取值范圍作適當擴大。結(jié)果如圖8、圖9所示。

圖7 θ4隨飛行角度的變化關(guān)系

圖8 干信比隨時間和飛行角度的變化

圖9 θ隨時間和飛行角度的變化

4.2 結(jié)果分析

結(jié)合圖7～圖9所示仿真結(jié)果分析可知當θ3在0°～25°時，可以看到圖8的干信比存在一個明顯的陡降情況，干信比較其他區(qū)域明顯變小，比較圖9后不難發(fā)現(xiàn)在圖8的干信比極小部分對應(yīng)的區(qū)域剛好在圖9中是角度差θ超過半波束寬度θ0.5的區(qū)域。表明當θ小于25°時，第二批次飛機存在大約5s的時間無法干擾到對方雷達主瓣，而只能干擾到副瓣，導(dǎo)致干信比急劇下降，干擾效果無法滿足作戰(zhàn)需求［13］。又由于存在干擾張角范圍，根據(jù)圖7可以看出，飛行角度θ3不能超過30°，否則會出現(xiàn)對方雷達未在干擾張角內(nèi)的情況。所以最優(yōu)飛行角度應(yīng)在25°～30°之間取值。通過計算機分析圖8中干信比的變化趨勢并計算25°～30°范圍內(nèi)每個角度的干信比平均值可得出：在 25°～30°范圍內(nèi)，θ3越大，干擾效果越好。所以綜上所述可以總結(jié)成以下幾點：

1）干信比需不小于Kj。

3）夾角θ4不應(yīng)超過 30°。

可得最優(yōu)飛行角度應(yīng)取27°或者說盡量接近30°為好。

5 結(jié)語

通過對作戰(zhàn)過程的設(shè)計和仿真分析，可知分兩批次的電子戰(zhàn)飛機互相配合，可以很好地保證電子戰(zhàn)飛機撤退過程中的電子戰(zhàn)飛機和受掩護飛機編隊的安全，避免短時間出現(xiàn)安全盲區(qū)造成受對方導(dǎo)彈攻擊的危險。實際運用中要根據(jù)具體裝備和飛機特性，合理計算和設(shè)計兩批次飛機的飛行路徑。