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        反輻射無人機航路規(guī)劃問題研究

        2020-07-20 17:42:29劉培賓盛懷潔
        無人機 2020年1期
        關(guān)鍵詞:導(dǎo)引頭航路視場

        劉培賓 盛懷潔

        反輻射無人機航路規(guī)劃的科學(xué)與否直接關(guān)系其任務(wù)執(zhí)行的成敗。本文首先介紹反輻射無人機的作戰(zhàn)過程,然后基于反輻射無人機航路規(guī)劃要求提出其航路規(guī)劃需要重點注意的問題,對提高反輻射無人機執(zhí)行任務(wù)的成功率具有一定的指導(dǎo)意義。

        國防科技大學(xué)

        反輻射無人機是一種利用敵方雷達輻射的電磁信號,發(fā)現(xiàn)、跟蹤以至最后摧毀雷達的武器系統(tǒng),作為電子進攻硬摧毀的重要武器之一,具有滯空時間長、費效比高、作戰(zhàn)使用靈活等優(yōu)勢,主要執(zhí)行對敵預(yù)警探測、指揮控制、防空體系中雷達的反輻射壓制和攻擊任務(wù)。

        反輻射無人機的飛行航路是指無人機從發(fā)射起飛到俯沖攻擊目標雷達所飛行的軌跡,主要包括導(dǎo)航航路和搜索航路兩部分。航路規(guī)劃完畢后,反輻射無人機將按照預(yù)先規(guī)劃的航路完全自主地執(zhí)行任務(wù),規(guī)劃航路的科學(xué)與否會直接影響無人機能否順利完成任務(wù),它是反輻射無人機作戰(zhàn)使用的核心內(nèi)容,也是作戰(zhàn)指揮員需要重點研究的問題。

        公開發(fā)表的文獻表明,目前針對反輻射無人機的研究大多集中在信號層面,比如對抗雷達關(guān)機技術(shù)的研究、對導(dǎo)引頭測向技術(shù)的研究以及對有源誘騙技術(shù)的研究等,而航路規(guī)劃方面大多是針對導(dǎo)航航路規(guī)劃的研究,缺乏專門針對反輻射無人機搜索航路規(guī)劃的研究。雖然利用遺傳算法對搜索區(qū)域進行航路規(guī)劃,以實現(xiàn)反輻射無人機覆蓋更多的區(qū)域,但是搜索具有一定的盲目性且搜索效率不高。

        針對反輻射無人機任務(wù)規(guī)劃特點,對反輻射無人機航路規(guī)劃進行深入研究,旨在提高作戰(zhàn)指揮員航路規(guī)劃效率,在作戰(zhàn)中充分發(fā)揮反輻射無人機的作戰(zhàn)效能,對敵防空火力系統(tǒng)實施致命打擊。

        反輻射無人機作戰(zhàn)過程

        單架反輻射無人機的任務(wù)規(guī)劃組成如圖2所示。任務(wù)規(guī)劃的要素有導(dǎo)航航路、搜索航路、攻擊區(qū)、擬攻擊的目標輻射源等,它是反輻射無人機發(fā)射后要執(zhí)行的主要任務(wù)。

        反輻射無人機具體任務(wù)執(zhí)行過程為:

        (1)反輻射無人機由火箭助推發(fā)射升空,在機載飛控計算機控制下按照預(yù)設(shè)導(dǎo)航航線飛至攻擊區(qū);

        (2)在攻擊區(qū),反輻射無人機按預(yù)設(shè)的搜索航路飛行,同時被動雷達導(dǎo)引頭(下稱導(dǎo)引頭)根據(jù)目標清單與優(yōu)先級開始搜索目標;

        (3)導(dǎo)引頭搜索到與目標清單相吻合的目標雷達后,立即對目標雷達進行方位測量,并對目標雷達信號進行跟蹤;

        (4)隨著反輻射無人機逐漸逼近目標雷達并到達適當(dāng)位置時,反輻射無人機會調(diào)整飛行姿態(tài),對目標雷達實施俯沖攻擊;

        (5)反輻射無人機在俯沖攻擊過程中,導(dǎo)引頭按照一定的導(dǎo)引方式控制無人機,同時無人機加速沖向目標,完成最后的攻擊;

        (6)在俯沖攻擊過程中,如果導(dǎo)引頭跟蹤信號丟失,而此時反輻射無人機還處于決斷高度(無人機有能力從俯沖攻擊狀態(tài)恢復(fù)到游弋和搜索狀態(tài)的最低高度)以上,則反輻射無人機會重新爬升,恢復(fù)游弋搜索狀態(tài);否則,無人機將按最后的記憶數(shù)據(jù)繼續(xù)執(zhí)行俯沖攻擊任務(wù)。

        反輻射無人機飛行航路

        導(dǎo)航航路

        導(dǎo)航航路是將反輻射無人機從發(fā)射位置引導(dǎo)至攻擊區(qū)的飛行航路,也稱為突防航路,在規(guī)劃時要考慮以下要求。

        (1)突防要求。確保規(guī)劃的航路具備良好的突防能力,盡量避開已知的威脅區(qū):

        (2)無人機性能要求。航路規(guī)劃必須考慮無人機的燃料限制和自身飛行性能約束;

        (3)時間限制。為滿足作戰(zhàn)需要,反輻射無人機往往需要在特定時間到達指定區(qū)域上空,這要求規(guī)劃的突防航路要嚴格滿足戰(zhàn)術(shù)時間要求。

        搜索航路

        搜索航路是無人機搜索目標輻射源時,在攻擊區(qū)上空來回飛行的一條閉合飛行航線。其規(guī)劃的要求為:

        (1)安全性。不僅要避開已知威脅區(qū)域和高山等地形障礙區(qū),還要滿足無人機基本飛行性能約束條件,比如最大轉(zhuǎn)彎角、最小轉(zhuǎn)彎半徑等;

        (2)規(guī)范性。各點及航線都在攻擊區(qū)內(nèi),且與導(dǎo)航航路相連;

        (3)履蓋性。保證無人機導(dǎo)引頭的搜索波束在地面上的投影盡可能長時間地覆蓋目標雷達;

        (4)高效性。在滿足需要的前提下,盡可能減少航線設(shè)置的數(shù)量和長度,即航路規(guī)劃空間盡可能地小,防止影響我方其它部隊使用相關(guān)空域。

        需要重點注意的問題

        基于反輻射無人機航路規(guī)劃要求,反輻射無人機航路規(guī)劃需要重點注意以下問題:

        (1)合理規(guī)劃導(dǎo)航航路,提高突防概率。

        反輻射無人機雷達截面積小,難以被雷達探測發(fā)現(xiàn)。但如果無人機飛行航線固定,飛行規(guī)律被敵方掌握,而此時敵方在我無人機航線上部署偵察裝備,將可能發(fā)現(xiàn)執(zhí)行任務(wù)的無人機。一旦發(fā)現(xiàn),敵方可以通過軍用直升機或地面高炮將無人機擊落,這就極大降低了我方無人機執(zhí)行任務(wù)的成功率。

        指揮員在規(guī)劃導(dǎo)航航路時,首先要盡量避開已知威脅區(qū),其次要設(shè)計多條備用航線,一旦主航線被敵掌握,立即啟用備用航線,盡量減少后續(xù)反輻射無人機的損失,以此提高無人機的突防率;

        (2)斛學(xué)規(guī)劃搜索航路,提高視場覆蓋率。

        反輻射無人機沿搜索航路飛行時,導(dǎo)引頭會根據(jù)提前加載的目標清單以及優(yōu)先級搜索目標,然而導(dǎo)引頭的搜索視場具有范圍約束,即只有當(dāng)目標雷達位于導(dǎo)引頭搜索視場范圍內(nèi),導(dǎo)引頭才會對目標雷達信號進行截獲、定位和跟蹤。所以在規(guī)劃反輻射無人機搜索航路時,除了考慮航路安全性等必要條件外,還必須充分考慮導(dǎo)引頭視場的覆蓋性,在航路規(guī)劃空間大小確定的前提下,無人機沿搜索航路飛行時,目標雷達應(yīng)盡可能處于無人機導(dǎo)引頭的搜索視場內(nèi),即無人機導(dǎo)引頭對目標雷達的視場覆蓋率盡可能高,增大搜索截獲目標雷達信號的概率。

        還應(yīng)當(dāng)注意,單架反輻射無人機由于視場覆蓋范圍有限,在沿搜索航路飛行時無法在任意時刻都實現(xiàn)對目標雷達的視場覆蓋,敵方雷達操作人員可以通過合理設(shè)置雷達的開關(guān)機時間來規(guī)避我方反輻射無人機的搜索,此時需要兩架甚至多架反輻射無人機對目標雷達實施協(xié)同搜索壓制,迫使其不敢開機工作。

        (3)精確計算飛行時間,與友軍實現(xiàn)時間協(xié)同。

        反輻射無人機作戰(zhàn)中需要與航空兵部隊、地導(dǎo)部隊等實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)。若無人機的飛行時間與預(yù)計規(guī)定時間有偏差,攻擊時間過早,則容易暴露我方作戰(zhàn)企圖;攻擊過晚,則會給我航空兵部隊和地導(dǎo)部隊的突防造成重大損失。所以要根據(jù)協(xié)同作戰(zhàn)時間精心設(shè)計無人機飛行航路,精確計算飛行時間,與友軍實現(xiàn)時間協(xié)同。 (4)協(xié)調(diào)使用飛行空域,嚴格遵守協(xié)同規(guī)定要求。

        反輻射無人機未來的作戰(zhàn)樣式必然是參戰(zhàn)力量多元化、作戰(zhàn)空間擁擠的聯(lián)合作戰(zhàn),反輻射無人機作為參戰(zhàn)力量的一分子,在航路規(guī)劃時必須要認真考慮空域使用問題,既要達成作戰(zhàn)企圖,又要嚴格遵守協(xié)同規(guī)定要求。

        (5)針對不同作戰(zhàn)樣式,設(shè)計不同搜索航路。

        為整體壓制敵防空系統(tǒng)中的雷達網(wǎng),反輻射無人機往往采用多種作戰(zhàn)樣式。目前包括單機壓制單部雷達、多機壓制單部雷達、多機隨機游獵、多機壓制多部雷達等。針對每種作戰(zhàn)樣式,設(shè)計對應(yīng)的搜索航路,統(tǒng)籌兼顧無人機導(dǎo)引頭對目標雷達的視場覆蓋率和目標截獲概率的需要,以獲得最佳作戰(zhàn)效能。

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