劉崇愉,王 俊,楊曉玲

(1.空軍指揮學(xué)院，北京 100097；2.空軍研究院，北京 100085)

在信息化局部戰(zhàn)爭(zhēng)中，奪取制空權(quán)的前提是奪取制信息權(quán)，而制信息權(quán)的核心是制電磁權(quán)。為此，自海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以來，電子戰(zhàn)飛機(jī)在歷次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中都發(fā)揮了舉足輕重的作用。為奪取制空權(quán)，突擊飛機(jī)在突防突擊過程中，需要得到遠(yuǎn)距離支援干擾和隨隊(duì)支援干擾飛機(jī)的有效配合[1]，對(duì)敵防空系統(tǒng)進(jìn)行壓制，使其無法發(fā)揮應(yīng)有的效能[2]，以確保突擊飛機(jī)的安全，達(dá)到預(yù)期的突擊效果。隨隊(duì)支援干擾飛機(jī)由于機(jī)動(dòng)性能好、干擾功率大、頻率覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到各大軍事強(qiáng)國的重視[1]，呈現(xiàn)出武器/裝備可靈活配置、可執(zhí)行多種作戰(zhàn)任務(wù)的發(fā)展趨勢(shì)。例如美軍最先進(jìn)的電子戰(zhàn)飛機(jī)EA-18G，配有AN/ALQ-99大功率干擾吊艙、哈姆反輻射導(dǎo)彈、AIM-120空空導(dǎo)彈、先進(jìn)的電子偵察系統(tǒng)以及對(duì)地攻擊武器等，不僅可以執(zhí)行隨隊(duì)支援干擾任務(wù)，還可以執(zhí)行遠(yuǎn)距離支援干擾、反輻射打擊、空中交戰(zhàn)和常規(guī)攻擊等多種作戰(zhàn)任務(wù)。

由于隨隊(duì)支援干擾通常要隨突擊編隊(duì)進(jìn)入敵地空火力殺傷范圍，隨著敵地防火力射程越來越遠(yuǎn)、地空導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)性能越來越強(qiáng)，隨隊(duì)支援干擾兵力的選擇、戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用，與突擊飛機(jī)的編隊(duì)方式以及作戰(zhàn)協(xié)同等是否合理，變得尤為重要。目前從公開發(fā)表的文獻(xiàn)來看，對(duì)隨隊(duì)支援干擾的研究多集中在干擾目標(biāo)選擇、干擾資源分配、航線優(yōu)化、干擾掩護(hù)區(qū)仿真建模等方面[3-6]，對(duì)隨隊(duì)支援干擾的兵力使用、精確規(guī)劃等方面還有待深入研究。

本文研究了空中突擊隨隊(duì)支援干擾兵力使用規(guī)劃問題，分析了影響隨隊(duì)支援干擾效果的主要因素，提出了隨隊(duì)支援干擾兵力數(shù)量計(jì)算方法，建立了突防階段干撓編隊(duì)間距計(jì)算模型和突擊階段距離計(jì)算模型，并通過仿真算例驗(yàn)證了模型方法的有效性和合理性。可為合理進(jìn)行兵力使用、作戰(zhàn)編組和作戰(zhàn)協(xié)同、科學(xué)規(guī)劃突擊和掩護(hù)航線、優(yōu)化兵力使用方案等提供參考借鑒。

1 隨隊(duì)支援干擾的作戰(zhàn)過程及主要影響因素

在空中進(jìn)攻作戰(zhàn)中，由于遠(yuǎn)程作戰(zhàn)的需要，當(dāng)突擊編隊(duì)的作戰(zhàn)半徑超過了遠(yuǎn)距支援干擾的有效范圍，遠(yuǎn)距支援干擾難以有效掩護(hù)攻擊編隊(duì)突防突擊時(shí)，需要重點(diǎn)利用隨隊(duì)支援干擾力量來掩護(hù)突擊編隊(duì)，以提高突擊編隊(duì)的突防突擊成功率和戰(zhàn)場(chǎng)生存率。通常情況下，干擾飛機(jī)一般要進(jìn)入敵防空火力范圍實(shí)施干擾，與突擊飛機(jī)的作戰(zhàn)協(xié)同尤為重要。

隨隊(duì)支援干擾飛機(jī)的作戰(zhàn)過程如圖1[3]所示：

圖1 隨隊(duì)支援干擾飛機(jī)的作戰(zhàn)過程示意圖

在突防階段，電子戰(zhàn)飛機(jī)通常需要與突擊飛機(jī)密集編隊(duì)，且選擇合適的航線和高度，在合適的時(shí)機(jī)實(shí)施干擾，主要壓制敵防空雷達(dá)，使其無法提前發(fā)現(xiàn)來襲目標(biāo)。

在突擊階段，電子戰(zhàn)飛機(jī)視情選擇繼續(xù)隨隊(duì)干擾、區(qū)域外干擾或抵近干擾，主要壓制敵地空導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)，使其無法有效跟蹤或鎖定突擊編隊(duì)，達(dá)到有效掩護(hù)突擊飛機(jī)的目的。

影響隨隊(duì)支援干擾效果和兵力選擇的主要因素有：1)突擊編隊(duì)的規(guī)模大小。通常情況下，隨隊(duì)支援干擾的干擾能量需要從敵雷達(dá)的主瓣進(jìn)入，才能達(dá)到預(yù)期的干擾效果，因此要求干擾飛機(jī)與突擊飛機(jī)密集編隊(duì)，相互間距在數(shù)十米或百米之間，達(dá)成在敵雷達(dá)同一分辨單元內(nèi)，以取得最佳的掩護(hù)效果。因此突擊編隊(duì)的規(guī)模大小，直接影響其合成的RCS和輸出信號(hào)特性，RCS越大，所需的干擾功率越大[7]。2)干擾機(jī)的戰(zhàn)術(shù)/技術(shù)性能。隨隊(duì)支援干擾飛機(jī)所掛載的干擾吊艙，其干擾功率大小、頻率覆蓋范圍大小及頻率跟蹤實(shí)時(shí)性、對(duì)目標(biāo)的偵察定位精度高低、是否具備多目標(biāo)干擾能力、干擾樣式是否先進(jìn)等，直接影響對(duì)電磁目標(biāo)的干擾壓制效果。3)待干擾電磁目標(biāo)的性能、數(shù)量和分布情況。待干擾雷達(dá)的探測(cè)距離遠(yuǎn)近、抗干擾能力高低、組網(wǎng)以及部署情況等，直接影響隨隊(duì)支援掩護(hù)兵力的數(shù)量、掛載干擾吊艙類型以及采取的干擾樣式等選擇。4)突擊編隊(duì)的航線和高度選擇。通常情況下，突擊編隊(duì)會(huì)選擇有利于編隊(duì)突防和突擊的航線和高度，與突擊編隊(duì)同編隊(duì)的隨隊(duì)支援干擾飛機(jī)需要在突防和突擊階段，根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、目標(biāo)情況，結(jié)合航線和高度，選擇合適的干擾時(shí)機(jī)、干擾樣式，既達(dá)到最佳的干擾效果又要防止過早暴露進(jìn)攻方向。

2 隨隊(duì)支援干擾兵力使用規(guī)劃內(nèi)容及方法

1)確定隨隊(duì)支援干擾兵力數(shù)量

計(jì)算隨隊(duì)支援干擾兵力數(shù)量，需要首先掌握待干擾敵防空制導(dǎo)雷達(dá)的參數(shù)和部署位置，待掩護(hù)突擊編隊(duì)的規(guī)模數(shù)量、突防航線及航線剖面、干擾飛機(jī)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能等參數(shù)，以及突擊飛機(jī)的發(fā)射陣位或作戰(zhàn)允許的干擾暴露半徑Ro-min。突擊飛機(jī)和電子戰(zhàn)飛機(jī)在作戰(zhàn)允許干擾暴露半徑之外，不易被敵地空武器制導(dǎo)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)和跟蹤。通常情況下，作戰(zhàn)允許的干擾暴露半徑Ro-min取突擊飛機(jī)的發(fā)射陣位到目標(biāo)的距離。

由干擾方程可知，在干擾條件下，防空制導(dǎo)雷達(dá)對(duì)突擊編隊(duì)的燒穿距離(雷達(dá)在干擾作用下可探測(cè)目標(biāo)的最大距離)，應(yīng)小于Ro-min，才能滿足干擾條件下突擊編隊(duì)不被防空制導(dǎo)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)，即

(1)

式中，Pt為雷達(dá)發(fā)射機(jī)功率(單位：W)；Gt為雷達(dá)天線增益(單位：倍)；Pj為干擾機(jī)有效功率(單位：W)；Gj為干擾機(jī)天線增益(單位：倍)；Kj為壓制系數(shù)(單位：倍)；γj為極化系數(shù)(因?yàn)楦蓴_電波通常為圓極化或45度線極化，雷達(dá)電波為垂直或水平極化，故取0.5)；σ為突防飛機(jī)在目標(biāo)雷達(dá)上的反射截面積(單位：m2)；Ro-min為作戰(zhàn)允許的最小暴露半徑(單位：km)。

假設(shè)突擊編隊(duì)與干擾機(jī)密集編隊(duì)，配置的干擾飛機(jī)為同種類型，在航線飛行階段可把干擾飛機(jī)與突擊編隊(duì)視為一體；此外，先進(jìn)的隨隊(duì)干擾飛機(jī)通?？梢宰杂山M合配置干擾吊艙，因此式(1)可化為

(2)

這里，m為有效干擾該類目標(biāo)的所需干擾吊艙數(shù)量；pj為單個(gè)干擾吊艙的有效干擾功率。如果干擾吊艙的干擾功率足夠大且具備多目標(biāo)干擾能力和條件，則此處可以規(guī)劃為對(duì)多個(gè)電磁目標(biāo)分配干擾功率后的疊加功率；σn為編隊(duì)的雷達(dá)反射截面積(單位：m2)；n為編隊(duì)內(nèi)飛機(jī)的數(shù)量。由此求出所需干擾吊艙的數(shù)量m為

(3)

式中，「?為向上取整函數(shù)；編隊(duì)的雷達(dá)反射截面積經(jīng)驗(yàn)公式為

(4)

所需隨隊(duì)電子戰(zhàn)飛機(jī)的數(shù)量ne為

(5)

式中，N為該型電子戰(zhàn)飛機(jī)最多掛載所需吊艙的數(shù)量。

2)計(jì)算突防階段編隊(duì)內(nèi)的間距

通常情況下，干擾飛機(jī)的干擾能量從目標(biāo)雷達(dá)的主瓣進(jìn)入，并且突擊飛機(jī)同時(shí)也處于干擾機(jī)對(duì)主瓣壓制范圍之內(nèi)，能取得比較好的掩護(hù)效果。而實(shí)際上，隨著突擊編隊(duì)從遠(yuǎn)處逐漸接近目標(biāo)雷達(dá)，若編隊(duì)間隔保持不變，突擊編隊(duì)航向角與雷達(dá)、干擾機(jī)之間的夾角θ也會(huì)逐漸變大，很容易落入(1/2)θ0.5之外，從而使壓制效果大大降低。為此，需要求出突擊飛機(jī)到達(dá)發(fā)射陣位時(shí)所應(yīng)滿足的與干擾飛機(jī)之間的最小水平間隔。

設(shè)單架干擾機(jī)掩護(hù)的突擊群(突擊編隊(duì))為半徑為r的圓形區(qū)域，如圖2所示，干擾機(jī)位于突擊群的前方，突擊編隊(duì)內(nèi)相對(duì)于雷達(dá)張角θ最大的突擊飛機(jī)，與干擾飛機(jī)的間距為x。

圖2 干擾機(jī)、突擊飛機(jī)和目標(biāo)雷達(dá)相對(duì)方位圖

由干擾方程：

(6)

式中，θ0.5為目標(biāo)雷達(dá)天線半功率點(diǎn)波束寬度(單位：°)；Rj為干擾距離(單位：km)，按預(yù)定干擾陣位距被干擾目標(biāo)雷達(dá)的距離選??；Rt為被掩護(hù)飛機(jī)距被干擾目標(biāo)雷達(dá)的距離(單位：km)；k為轉(zhuǎn)換系數(shù)，對(duì)于高增益銳方向性天線，取0.07～0.10，對(duì)于波束較寬、增益較低的天線，取0.04～0.06。

由式(6)可推出

(7)

式中，R0可由下式求出

(8)

這里，Pj為干擾吊艙的實(shí)際發(fā)射功率，若需m個(gè)同型干擾吊艙，則該數(shù)值為mpj，其他參數(shù)說明見式(1)。

由式(7)，可計(jì)算出r，則編隊(duì)內(nèi)與干擾機(jī)間距最遠(yuǎn)的突擊飛機(jī)的水平間距x，可由下式求出

(9)

實(shí)際編隊(duì)，要求間距最大突擊飛機(jī)2、3號(hào)機(jī)與干擾飛機(jī)的間距要小于此間距x，才能不易被敵制導(dǎo)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)跟蹤，達(dá)到掩護(hù)目的。此外，為達(dá)到較好的掩護(hù)效果，4號(hào)突擊飛機(jī)的飛行高度要高于干擾飛機(jī)。

3)計(jì)算突擊階段支援干擾距離和角度

根據(jù)戰(zhàn)術(shù)要求，如果在突擊階段，電子戰(zhàn)飛機(jī)繼續(xù)隨隊(duì)支援干擾，則編隊(duì)內(nèi)間距計(jì)算方法同小節(jié)2)；如果電子戰(zhàn)飛機(jī)選擇區(qū)域外遠(yuǎn)距離干擾或抵近干擾(電子飛機(jī)安全的前提下)，則電子戰(zhàn)飛機(jī)與突擊飛機(jī)之間的間距、相對(duì)方位需要滿足一定的條件才能達(dá)到掩護(hù)要求，即突擊飛機(jī)與目標(biāo)雷達(dá)的距離Rt至少要大于作戰(zhàn)允許的干擾暴露半徑Ro-min，此時(shí)計(jì)算出電子戰(zhàn)飛機(jī)干擾距離陣位Rj和偏角θ應(yīng)滿足的條件。電子戰(zhàn)飛機(jī)部署在其自身對(duì)目標(biāo)的燒穿距離和最大干擾距離之間，對(duì)目標(biāo)雷達(dá)進(jìn)行干擾，才能達(dá)到預(yù)期的干擾效果。

由式(1)和式(6)，可得Rt的計(jì)算模型為

(10)

式中，參數(shù)說明同式(1)和式(6)。當(dāng)未嚴(yán)格達(dá)成“三點(diǎn)一線”壓制時(shí)，電子戰(zhàn)飛機(jī)應(yīng)滿足的偏角θ可由式(10)反推出來。

3 仿真算例驗(yàn)證

1)仿真參數(shù)設(shè)置

突擊具有重大威脅的敵某地下堅(jiān)固目標(biāo)，需要4架突擊飛機(jī)對(duì)其進(jìn)行臨空精確打擊，但是該目標(biāo)附近部署有機(jī)動(dòng)地空導(dǎo)彈陣地，需要隨隊(duì)支援干擾的電子戰(zhàn)飛機(jī)對(duì)其制導(dǎo)雷達(dá)進(jìn)行干擾壓制。

敵方：敵地空導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)天線高度18 m，作用距離100 km，工作頻率12 GHz，發(fā)射功率Pt為7 kW，天線增益為25 dB，半功率角θ0.5為2°，天線增益k取0.08；己方：我突擊飛機(jī)的武器發(fā)射陣位為10 km，其雷達(dá)反射截面積σ為20 m2；電子戰(zhàn)飛機(jī)攜帶的單個(gè)干擾吊艙的干擾功率pj為20 kW，單機(jī)最多可配置2個(gè)同型干擾吊艙，其天線增益Gj為20 dB。

需要計(jì)算隨隊(duì)支援掩護(hù)的電子戰(zhàn)飛機(jī)的數(shù)量、突防階段編隊(duì)內(nèi)最大允許間隔以及突擊階段電子戰(zhàn)飛機(jī)應(yīng)滿足的干擾距離和突擊飛機(jī)最大允許偏離角。

2)計(jì)算結(jié)果及分析

根據(jù)文中的計(jì)算流程、方法和設(shè)置的仿真參數(shù)，計(jì)算得到需要隨隊(duì)干擾的電子戰(zhàn)飛機(jī)數(shù)量為1架。

其中，突防階段電子戰(zhàn)飛機(jī)與突擊飛機(jī)的編隊(duì)內(nèi)最大允許間隔計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 突防階段編隊(duì)內(nèi)最大允許間隔

突擊階段，電子戰(zhàn)飛機(jī)在突擊編隊(duì)外執(zhí)行干擾任務(wù)，其最遠(yuǎn)干擾陣位(距離目標(biāo)雷達(dá))的計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 突擊階段電子戰(zhàn)飛機(jī)干擾陣位設(shè)置

從計(jì)算結(jié)果可以看出，在編隊(duì)突防階段，隨著距離目標(biāo)雷達(dá)越來越近，為了達(dá)到預(yù)期的干擾壓制掩護(hù)效果，編隊(duì)內(nèi)最大允許間隔急劇下降，從100 km外的26.61 km最大允許間隔，到發(fā)射陣位10 km時(shí)最大允許間隔僅為205 m；在突防階段，突擊飛機(jī)在武器發(fā)射陣位進(jìn)行投彈，電子戰(zhàn)飛機(jī)在干擾陣位的距離設(shè)置、與突擊飛機(jī)和目標(biāo)雷達(dá)的偏角需要滿足一定的要求，才能達(dá)到預(yù)期的干擾壓制掩護(hù)效果，如果電子戰(zhàn)飛機(jī)、突擊飛機(jī)和目標(biāo)雷達(dá)嚴(yán)格的“三點(diǎn)一線”，則電子戰(zhàn)飛機(jī)與目標(biāo)雷達(dá)最遠(yuǎn)距離為20.13 km，最近不能近于電子戰(zhàn)飛機(jī)對(duì)目標(biāo)雷達(dá)的“燒穿距離”；如果未達(dá)到嚴(yán)格的“三點(diǎn)一線”壓制，則電子戰(zhàn)飛機(jī)的干擾陣位要設(shè)在“燒穿距離”和最遠(yuǎn)干擾距離11.39 km之間，在最遠(yuǎn)干擾距離時(shí)，目標(biāo)雷達(dá)、突擊飛機(jī)和電子戰(zhàn)飛機(jī)的偏角不能超過1.139°。

4 結(jié)束語

本文研究了空中突擊隨隊(duì)支援干擾兵力使用規(guī)劃問題，分析了影響隨隊(duì)支援干擾效果的主要因素，提出了隨隊(duì)支援掩護(hù)兵力數(shù)量的計(jì)算方法，建立了突防和突擊階段編隊(duì)內(nèi)的間距計(jì)算模型、最遠(yuǎn)干擾距離和偏角計(jì)算方法，并通過仿真算例驗(yàn)證了模型方法的合理性和有效性。本模型方法和流程可為作戰(zhàn)、演習(xí)和訓(xùn)練中，對(duì)電子戰(zhàn)兵力使用進(jìn)行合理的兵力需求分析、科學(xué)動(dòng)態(tài)規(guī)劃突擊編隊(duì)和電子戰(zhàn)飛機(jī)的突防航線、編隊(duì)間距、設(shè)置合理的掩護(hù)陣位、編隊(duì)內(nèi)電子戰(zhàn)飛機(jī)與突防突擊飛機(jī)進(jìn)行合理作戰(zhàn)協(xié)同，以及優(yōu)化兵力使用方案等提供參考借鑒；也可為評(píng)估電子戰(zhàn)飛機(jī)是否達(dá)到應(yīng)有的掩護(hù)效果提供量化的科學(xué)依據(jù)，為尋找作戰(zhàn)協(xié)同中的短板和弱項(xiàng)提供參考借鑒。

值得指出的是，在實(shí)際作戰(zhàn)過程中，需要綜合考慮敵地空導(dǎo)彈的性能、部署位置和數(shù)量、地導(dǎo)制導(dǎo)雷達(dá)的性能和參數(shù)，可能采取的對(duì)抗手段措施和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)敵我雙方兵器使用的影響，以及己方的突擊飛機(jī)和武器性能、電子戰(zhàn)飛機(jī)性能參數(shù)等各種因素，以便得出滿足實(shí)戰(zhàn)需求的計(jì)算結(jié)果。