导弹超视距攻击时的直升机超前探测电磁隐蔽条件分析.pdf

一 2 第1 期 导弹超视距攻击时的 直升机超前探测电 磁隐 蔽条件分析 2 1 导弹超视距攻击时的直升机 超前探测电磁隐蔽条件分析 海军航 空I程学院 ， 烟 台 2 6 4 0 0 1 摘要研 究 j在 电子战 条件 下 ， 反舰 导弹超视 距攻击 时 ， 直升机 中继搜 索、 跟 距 离和交 迭功率 的概 念 ； 给 出 j为避 免敌 E sM 接收机 的截获 ， 中继探 测雷达发射 功 率的取值 范围和扩大隐蔽探测距 离的途径 。 ， ． 主 题 词 兰 磐， 兰 兰 兰 竺 兰 兰 ． _r ／ 一 ／ r 一F 一 一 - 一 I L 一， ‘_ ’ ， 1 问题 的提 出 f ＼二 ／ 现代海战的特点是 电子对 抗与导弹对抗， 反舰导弹已成为 攻击 水面舰船的主要武器 目前 反舰导弹正 在向超 音速 、 超视距 方 向发展 为 了提 高导弹的超视 距攻 击能力 ， 在 无性 能优 良的超 视距探测雷达 的情 况下 ， 采用直 升机超前探 测 ， 通过数 据链把 目 标方位、 距离和直升机的位置数 据 传给 导弹 发射 平 台的方 法是 可取 的， 目前 已有应 用 图 l为 这 种超视距 导弹攻 击的示意 图。 直 ‘、’ 。 j - 弋 6 图 l 直升机中继探测 ， 反舰 导弹超视距攻击 的示意图 舰载直升 机从 母舰上起飞 ， 飞至我舰艇编 队的前沿 ， 对视距 外 的敌方舰船 进行探测 ， 将探 测到的目标位置和自身位置、 运动参数发给导弹发射平台。 导弹发射平台根据直升机传送过来 的 目标位置信 息和直升机 的位置信息 ， 经变换 、 确定 目标的距 离和导弹攻击 的方 向 这样就克 服了视距对 导弹超 视距 攻击 的限制 。 受地球 曲率影 响 ， 海面视 线距 离 收 摘 B期 1 9 9 4 0 7 2 5 维普资讯 2 2 航天电子对抗 1 9 9 6芷 R k m 4 ． 2 √ H √ H 式中 H 为探 测雷达天线 的架设高度 m ； H 为被探测 目标 的高度 m 。 利用直升机作中继探测后， 一方面直升机机载雷达的探测位置高， 另一方面又在攻击舰艇 的前方探测 ， 所 以可以大大提高 导弹攻击 探测 系统 的距 离 ， 实现超视距攻击 但是 ， 在电子战条件下， 敌方舰船都装备有 良好的雷达和电子侦察 E S M 设备与防空武 器系统 。 在 这种情况下 ， “ 谁先发现谁” 的问题是值得重视的重要研究课题 。 为 了保证探测直升 机免受敌舰防空武器和派遣飞机的攻击， 必须在敌舰载雷达作用距离之外完成探测任务， 即实 现直升机机载雷达 的隐蔽探测 。 实现隐蔽探澳 j 与直升机机载雷达的技术参数、 敌舰载雷达 、 E S M 设备的性能和电子干扰 手段有关 。为了提高 导弹 武器 系统 的生存能力和攻 击效能 ， 深入研究最佳 隐蔽探测距离 、 优化 直升机机载雷达 的技术参 数尤为重要 。 2 隐蔽探测 的建模 2 ． 1 无干扰情况下实现隐 蔽探测 的条件 设在超视 距攻击 中， 中继 直升机机 载雷 达与被探测敌舰的距离为 R， 在 不考虑大 气衰减等 因素下， 我机载雷达与敌舰载雷达收到对方的目标回波信号功率分别为 一 ．s 一 生 笠 『 1 、 s 一 筹 ㈦ 式中 尸 P 分别 为直升机 机载雷达与敌舰载雷达 的辐射 功率 f G 分别为直升机机载雷达与敌舰载雷达的天线增益； 、 分 别为直升机机载雷达与敌舰载雷达 的工作波长 ； ， 、 分 别为直 升机和 敌舰船 的雷达有效截 面积 。 定义在敌雷达参数一 定的条件 下 ， 为实现隐蔽探测 ， 我直 升机机载雷达应具 有最 小辐射功 率为可抗衡辐射功率 ， 记作 ， 则 3 式中 5 S 分 别为直升 机机载雷达 与敌舰载雷达接 收机 的检 测门限 。 显然， 具有可抗衡辐射功率的直升机机载雷达与敌舰载雷达能探测到对方的距离是相等 的 ， 记 作 见 。则 [ 鲁 ] ㈤ R 是敌舰 载雷达能发现 我中继直升机 的最 大距离 ， 也是我 直升 机机 载雷达 在 隐蔽探测条 件下 ， 应具有 的发现敌舰船的最小距离 ， 称作隐蔽探测距离 。 在我机载 雷达辐 射功 率为 P 的情况下 ， 实际探测距离 研 与 R 之 比为 维普资讯 第 1期 导弹超视距攻 击时的直升机超前探测 电磁 隐蔽条件分 析 2 3 瓦 Rs 一 P ㈣ R 一 l 』 ⋯ 它是衡量机载雷达能否实现隐蔽探测的一个参数。当 1 盯， 我先于敌方发现对方， 可实现 隐蔽 探测 ； 当 1时 ， 敌先于 我发现对方 ， 我机 将有受到攻击 的可 能 。 例如 对于“ 海 神 s ” 目标指 示警戒雷达 ， 该雷达装备于 大 中水面 舰船 上 ， s波段 ， 主要 完成 对海空 的警 戒 对于 l m。 的活动 目标 ， 发现距离为 1 7 ． 5 k m 8 0 ％ ， Pj a 1 0 。设 各参数 如 下 P 1 0 k W ， G 一2 5 d B S 一 1 0 0 d B m， 1 2 c m， 5 1 0 m ； P一3 ． 5 k W ， 一 23 d B， sf 一 一 1 0 0 d Bm ， 3 c m ， d f 1 0 mt 则有 P 7 9 W， R 2 9 k m， R ， 7 4 k m 我直升机可在距敌舰 2 9 ～7 4 k m 的范围内进行 隐蔽探测 。 2 ． 2 电子干扰下隐蔽 探剽的条件 2 ． 2 ． 1 与敌 E S M 接 收机 的对抗 对抗敌瞄准式干扰的最好办法是降低敌对我雷达信号的截获概率。在此， 必须保证在 E S M 系统接 收机探测到我 中继直升机机载雷达辐射信号 以前探 测到装载有 自卫 E S M 系统的 敌舰 。 交迭探测距离 足 定义 为我机载 雷达和敌舰载 E S M 接 收机根据一 个假设 的、 但 又计算过 的雷达功率值 P 同时探测到对方所在的距离。只 定义为交迭功率电平 。交迭功率值 P 为 ㈤ 式 中 G 为 E S M 接收 机 的天线增 益 ； s 为 E S M 接 收机 的检测 门 限 ， 定 义 为接 收机检 测 电路 能可靠地识别所需接收信号参数的信号电平。简单地检测到回波信号的存在不能满足这个标 准 从 6 式可知 ， 到底 是我机载雷 达还是 敌 E S M 接 收机 ， 谁能首 先探测到对 方 ， 这取决 于我 机载雷达发射 机的功率 值 以及雷达 和 E S M 接收机检测 电平 间的差 。 如果我机载雷达 的实际发射功 率 P 大于计算 的交迭功 率值 P ， 那 么 E S M 接收 机具有探 测优势 ， 如果 P 小 于 P ， 则机 载雷达 具有探测优势 。而 且 ， 根据 下面的方 程 ， 能够容 易地确定 距离提前 因子 。 RIf ㈣ 式 中 ， R 为 E S M 接收机探测 到机载雷达 的距离 ； R ，为雷达探测到敌舰 的距 离。 为 了确定实际的探测距 离 ， 必须确定 同时探测到对方 的距 离 足 吉 囊 ㈣ 实际探测距离 和交 迭距 离 间的关 系 如下 R J R √ } 9 维普资讯 2 4 航天电子对抗 1 9 9 6正 R，一 R 1 0 假设我机 载雷达 的各参数 如下 P 一l O k w， G 一2 3 d B， 3 c m， 5 一一] 0 0 d B m； 敌 ES M 接收机参数如 下 G 一2 0 d B， S 一--4 0 d B m。假设 一5 1 0 m 。 根据 6 式 ， 得 到 Pc 一6 8 ． 4 d B m 6 ． 9 8 k W 。 而且 ， R ／ R， 一1 ． 0 9 4 所 以 ， ES M 接收机 的探 测距离是雷达接收 机的 1 ． 0 9 4倍 。交迭 距离 R 8 9 ． 2 k m 则 根据 9 、 1 。 式 ， R 1 0 6 ． 8 k m； R， 一9 7 ． 6 k m 根据 这 些条 件 ， 机 载 雷达探 测距离 是 9 7 ． 6 k m， 而 E S M 接收 机 的探 测距 离是 1 0 6 ． 8 k m 。 如果改变我机载雷达 的发射功率为 3 ． 5 k W， 则 P 一6 ． 9 8 k W， R 8 9 ． 2 k m， 一0 ． 8 4 ， R r 一7 5 ． 1 k m 因此 ， 雷达 减小发射功率 ， 可使先探测到 的一方从 ES M 接收机转 向机载雷 达一方 。 这时 ， 两者 同时 探测到对 方的距离小于计 算 的交迭 距离 ， 这是 因为我方 降低 了发射功率 电平 ， 从而 限制 了雷达探 测距离 的缘故 。 在导弹武器系统的应用中， 为降低 E S M 接收机对我机载雷达信号的截获概率， 必须根据 实际情况选定机载 雷达辐射 功率的上限 。 2 ． 2 ． 2 阻塞式干扰下 的隐蔽探测 如果敌舰在可 能受攻击 的方 向上利用其舰载干扰设备施放 阻塞式干扰 。 则可知 ， 干扰信号 与 目标 回波信号之 比 l， ，P G ，4a R r 1I、 S I 一 式 中 ， 、 s ， 分 别 为我机载雷达接 收到的干扰 信号和 回波信号 ； ， 分别 为敌干扰设备的发 射功率和天线增益 。 从上式可 以看 出 ， l ， ， ／ s ， 值 随直升机到敌舰距离的减小而 减小 。当 l， ， ， 一t时 ， 所对 应的 距离称为干扰 交叉距 离 。 此时 ， 操 作员在视频显示器上能鉴别 出 目标信号和 噪声干扰机 的噪声 信号 。有时也 用烧 穿距 离来 定义雷达 操作员或雷达 电路能够 在干扰信号上可 靠地 发现 真实信 号的 l， ， ／ s ， 值 。这一发现 烧穿 距离可能 因情况不 同差 别很 大 ， 一般 在 1 0 ～一1 O d B之 间。 可知 ， 当 l ， ， ／ s ， 值 给定 时的烧 穿距离 R 为 R L PI ， ,G j Jf 鸶 ] 1 2 式 中 B 、 B， 分 别 为干扰 带宽和我机载雷达接 收机 的检 测带宽 。 在实际探 测中 ， 欲 减弱敌干扰效果 ， 需 RR 即实际探测 距离应小于烧穿距离 。同时考 虑到 隐蔽探测的要 求 ， R 必 须大于隐蔽探测距 离 R 。 定义 ， 为在保证 隐蔽探测 的情 况下 ， 我机 载雷达 在有源干扰 噪声 中能可靠发现 敌舰的最 小发射功率 令 BJ I ／ s ， ， 则 笳 百1 1 3 因此 ， 我 机载雷达 的实际 发射功率必 须大于 ， 才 能保证 在敌 舰载雷达 发现我机之前 ， 在敌阻 塞式干扰 噪声 中可 靠地 发 现敌舰 。 3 实现 隐蔽探测 与超视距攻击 的条件分析 综上数理分析 ， 可 得到 如下结论 维普资讯 第 1 期 导弹超视距攻击时的直升机超前探测电磁隐蔽条件分析 2 5 1 实 现 隐蔽探 测 的首要条 件是 我直 升机机 载雷达 的辐射 功率 应 大于 可抗 衡 辐射 功率 ， ， 只有满足此条件 ， 直升机机载雷达才能先敌发现对 方 。 值是该导弹武器 系统生存 能力 和隐蔽探 测能 力的重要 标志 。 2 为避免敌 舰载 ES M 接 收机 对我探 测雷 达辐射 信号的截 获 ， 直升 机机载 雷达 发射功 率 应小 于交 迭功 率 P ， 则辐射功率必须满足 P P P 。当 P P ， 即 s 一f 、 妞S | E S E r 时， 直升机无法在隐蔽探测条件下， 避免敌 E S M 接收机的探测 。 3 在敌实施阻塞式电子干扰情况下 ， 为避免 E S M 接收机对直升机机载雷达信号的截获， 机载雷达 的发射功率 应满足 P P P 武器 系统在 超视距攻 击时 ， 直升机 机载雷达 隐蔽探 测时离敌舰 的距 离应满足 R R ， 矾 4 综上看出， 增大隐蔽探测窗 口的途径是减小直升机的雷达有效截面积、 提高直升机机载 雷 达接收机 的灵敏 度和 天线的发射增 益 ， 而不是提高 机载 雷达的辐射功率 。 4 结 束语 构成 一个 武器系统 除考虑战术技术要求外 ， 必 须认 真研 究在 电子战 条件下 的最佳 使用条 件和生存能力等 问题 。 目前利用直升机 中继探测实现 反舰 导弹超视距攻击的武器 系统 ， 欲达到 战术 目的 ， 必 须保证 直升 机在 隐蔽条件 下 的探 测 ， 即机 载雷达 的辐 射功 率应 满 足 尸 ； 探测距 离应满足 R R， 凰 。该导 弹武 器系统 的整体生 存能 力也是值 得研 究的重要 课 题 ， 它除了直升机系统外， 还应包括导弹驱逐舰的生存能力， 导弹的突防和生存能力等。■ 参 考 文 献 1 刘隆和 ．雷达 抗 干抗 原理及 其应用 ．海军 航空工 程学院1 9 8 7 ． 2 Chr z a n ows ki EJ ．Ra da r Act i v e Cou nt e r me a s nr e s ．Ar t e c h Ho u s e，I n c ． 1 9 90 ． 3 韩培尧 ． 雷达抗干扰技术 ． 国防工业出版社 ． 1 9 8 0 ． 泰国的防空和海防动 向 We s t i n g h o u s e电子公 司等了将近 2年 才于 1 9 9 5年 年 中得到 泰国 空军 的 1 ． 8亿美元 合 同， 在该国南部地区安装防空系统。 这项为期 4 年的皇家泰防空系统第 3 阶段 R T AD SⅢ 计 划， 要求交付 3 部 w一2 1 0 0型L频段远程雷达， 显示和数据处理系统及光钎通信。 泰国北部地 区的防空现代化属于第 2阶段 R T A D SⅡ 。 为 了实现 直升机海上巡 逻计 划 ， 泰 国共 签订 2项合 同计 0 ． 3 6亿 美元 ， ① 要求美 S i k o r s k y 飞机公司于 1 9 9 6 年 3 月前提供 6 架 s 一7 6 H型直升机 ， 以陆地为基地 ； ②提供 6架 s 一7 O B 一 7型直 升机 ， 部 署在皇 家泰 国海 军 第一 艘航 母上 。这 艘航 母 目前正 在西 班牙 建造 ， 合 同值 1 ． 0 7亿美元 ， 包 括提 供训 练 ， 支援设备和后勤 支援 等 。 交付 日期为 2 0 0 2年 。 这些 飞机类似 于台 湾 的 1 0架 海军 s 一7 0 C直升机 。上 述合同不包 括反水面 或反水 下战设备 ， 飞机 须留有空 间以 装备这些 系统 ， 但合同要 求安装类 似于美海军直 升机上 的雷达 系统 。 维普资讯