尹成义，谭安胜，朱青松

（海军大连舰艇学院，辽宁大连116018）

舰载无人机对敌编队实施电子干扰最优空间配置*

尹成义，谭安胜，朱青松

（海军大连舰艇学院，辽宁大连116018）

针对水面舰艇编队对海攻击时，舰载无人机实施电子干扰掩护反舰导弹突防的问题，从单架舰载无人机对单舰实施电子干扰的压制近界分析入手，以无人机的最优空间配置为目标，构建了舰载无人机单机和多机对舰艇编队各舰雷达有效干扰区分析模型和阵位配置优化模型，并进行了仿真计算，得出了有益结论。

舰载无人机，舰艇编队，电子干扰，阵位配置

0 引言

为了提高反舰导弹的突防能力，对敌编队实施电子干扰是一种有效的战术手段［1］。通过对敌编队舰载雷达进行干扰，可延缓敌编队发现反舰导弹的时间，缩短决策时间和对空武器的拦截距离，减少其有效拦截次数，降低其拦截概率，从而提高反舰导弹的突防概率［2］。而使用舰载无人机挂载雷达干扰载荷对敌进行干扰，无人机可利用自身目标小、不惧伤亡的优势尽量靠近敌编队，可充分发挥电子干扰载荷的功能［3-4］。

1 单架无人机对单舰实施电子干扰的压制近界

当实施对海导弹攻击时，使用舰载无人机携带电子干扰载荷实施电子干扰的主要作用是压制敌舰载搜索雷达、干扰火控雷达，使敌舰无法在较远距离上发现或有效跟踪反舰导弹，使雷达制导防空导弹有效拦截距离缩短或命中率下降，从而达到提高反舰导弹突防概率的目的。

为研究方便，首先假设敌仅有一艘舰艇，并将其为一个点，同时忽略敌舰艇雷达的安装高度；并设反舰导弹沿主突击方向两侧各θ1（θ1>0）角飞向目标；无人机的配置阵位到敌舰艇的水平距离为Dj，飞行高度为Hj，无人机与敌舰艇连线和主突击方向的夹角为θ2（θ2≥0），其水平投影如下页图1所示。则为掩护导弹突防，当敌雷达对2θ1角范围内的目标进行搜索时，无人机应能进行有效干扰，因此，称2θ1角为掩护角。

图1 无人机干扰敌舰艇水平投影图

根据雷达方程［4-5］，敌雷达接收到的目标回波信号功率为：

式中：Pt为敌雷达发射功率；Gt为敌雷达天线主瓣方向上的增益；σ为反舰导弹的有效反射面积；λ为敌雷达工作波长；Rt为敌雷达至反舰导弹的距离。

当单架舰载无人机挂载雷达干扰载荷对敌雷达进行干扰时，进入敌雷达接收机输入端外的干扰信号功率为：

式中：Pj为舰载无人机雷达干扰载荷发射功率；Gj为舰载无人机雷达干扰载荷天线主瓣方向上的增益；Gt'（θ）为敌雷达天线在舰载无人机雷达干扰载荷方向上的增益，按下式计算［6］。

θ0.5为敌机载雷达半功率波束宽度；k为增益系数，这里取k=0.07。

根据式（2）可知，θ角越大，对应的增益越小，在其他条件不变时，进入敌雷达接收机输入端外的干扰信号功率也越小。因此，在掩护角内，进入敌雷达接收机输入端外的最小干扰信号功率为：

要想压制敌雷达，干扰功率和回波信号功率之比必须大于或等于功率准则所要求的压制系数Kj。由式（1）、式（3）得干扰方程的一般表达式为：

其中，压制系数Kj为使敌雷达发现概率Pd降到0.1时，敌雷达接收机输入端通带内最小干扰功率Pjmin和信号回波功率Prs之比。即：

由于反舰导弹在突防过程中，飞行高度通常很低，敌舰艇在没有空中预警手段的情况下，通常无法在视距外发现反舰导弹，因此，无人机的压制区必须在敌舰艇的视距以内方能起到应有作用。但当导弹进入敌舰艇视距后，随着反舰导弹逐步向敌舰艇接近，敌雷达接收到的从反舰导弹上反射的信号强度逐渐增加，无人机干扰效果逐步下降，直到敌舰载雷达能可靠追踪到导弹，干扰效果基本消失，这里将干扰效果消失时反舰导弹距敌舰艇的距离称为压制近界Rtmin。根据式（4）可知，当其他条件不变时，为保证在无人机可靠压制舰载雷达，反舰导弹与敌舰艇的距离Rt应满足：

因此，根据压制近界的含义可知

若敌防空武器的发射区近界为Dfmin，则为使敌防空武器无法有效抗击反舰导弹，压制近界应满足：

若无人机的电子载荷性能及配置位置能够满足式（7），则根据式（4）可知，在整个掩护角范围内都能满足，即无人机可掩护反舰导弹在整个掩护角内突防。

因此，根据敌舰载雷达和无人机电子干扰载荷的性能、反舰导弹雷达反射面积及所需的压制近界，即可确定无人机距敌舰艇的距离。

2 单架无人机对舰艇编队实施电子干扰的最优空间配置

在实际的对海作战中，通常都是使用多枚导弹向由多艘舰艇组成的敌编队实施突击。此时，敌编队各舰艇可能分布在较大的海域内，并通过不同舰艇在不同方位上对目标的探测来提高发现目标概率及抗干扰能力。因此，为掩护导弹突防，舰载无人机应能压制敌编队内处于不同位置的所有舰艇的对空搜索雷达。

2.1 最大配置距离计算模型

假设敌编队舰艇配置在宽度为W的海域内，同时忽略敌编队各舰雷达的安装高度，并设反舰导弹沿主突击方向两侧各θ1角飞向目标；无人机的配置阵位到距敌编队中心的水平距离为Dj，飞行高度为Hj，无人机与敌编队中心连线和主突击方向的夹角为θ2（θ2≥0），无人机干扰载荷的干扰方向为敌编队中心，其水平投影如图2所示。

图2 单架无人机对敌编队实施干扰水平投影示意图

若要求的压制近界为Rtmin，则敌编队中受干扰程度最低的应为位于编队两端边缘的舰艇，其舰载雷达在整个导弹攻击扇面内搜索时，在压制近界与反舰导弹主突击方向夹角的最大值为β1，由图2可知，其大小应为：

由于无人机雷达干扰机的瞄准位置是编队中心，而不是某艘舰艇的搜索雷达，当无人机与敌编队中心连线和主突击方向的夹角为θ2时，其与敌编队边缘舰艇连线与反舰导弹主突击方向的夹角β2为：

因此，由图2可知，无人机和敌编队边缘舰艇连线与该舰搜索压制近界目标时的雷达主瓣方向的最大夹角θmax为：

根据式（4）可知，要满足对敌整个编队的压制近界要求，当使用一架无人机时，其配置距离Rj应满足：

式（11）中，θmax由式（10）计算，Rj由下式计算：

2.2 仿真计算与分析

为分析单架无人机对舰艇编队的压制效果，假设敌舰艇编队的配置宽度W分别为5 km、10 km和20 km，θ1分别为5°和15°，要求的压制近界Rtmin分别为20 km和30 km，θ2=0°，并假设敌舰载对空搜索雷达均相同，其功率为Pt=24.8 kW，半功率宽度θ0.5=1°，增益Gt=38.5dB，极化损失γj=0.5。我反舰导弹的雷达截面积σ=0.5m2，无人机飞行高度Hj=2000m，携带的干扰载荷功率Pj=100 W，增益Gj=12 dB，要求压制系数Kj=2。根据式（8）～式（12）采用迭代计算方法计算相应的最大配置距离Djmax，计算结果如表1。

由表1中数据可以看出：

表1 不同条件下无人机的最大配置距离

（1）无人机对敌舰艇编队实施压制干扰时，其最大配置距离随要求的压制近界的减小而减小，随敌编队宽度的增大而减小，随反舰导弹攻击范围角的增大而减小；

（2）无人机对敌舰艇编队实施压制干扰时，与对单舰干扰相比，其干扰效果明显下降，最大配置距离过近，将危急无人机自身的安全；

（3）在干扰功率不变的情况下，为提高对敌舰艇编队的干扰效果，可减小反舰导弹攻击范围角，但这样可能会提高敌对反舰导弹的抗击效果，因此，应综合考虑。

3 多架无人机对舰艇编队实施电子干扰的最优空间配置

综上分析，受无人机雷达干扰载荷功率等的制约，单架无人机难以完成对由多艘舰艇组成的编队的压制干扰。为提高干扰效果，除可采用增加干扰功率的途径外，另一种有效的方法是同时使用多架无人机实施干扰，下页图3是采用两架无人机对敌编队实施电子干扰的示意图。当采用多架无人机干扰时，可集中配置和分散配置两种方法。所谓集中配置就是在保证飞行安全的情况下，将多架无人机都配置在以某点为中心的较小范围内，其干扰效果近似于加大干扰功率的单架无人机；分散配置是将多架无人机以近似相等的间距配置在干扰方向上，如图3中两架无人机的配置。

图3 两架无人机对敌编队实施干扰水平投影示意图

3.1 配置方式的比较

为比较两种配置方法的优劣，现假设共由n架无人机实施压制干扰，采用集中配置，并假设配置点位于反舰导弹主攻击方向上，即θ2=0°，则根据上述分析可知，敌编队边缘舰艇搜索雷达在压制区近界接收到的最小干扰功率Ptjn1为

由于θ2=0°，因此，式（16）中，θmax由下式计算

Pj由下式计算

当多架无人机采用分散配置时，并假设各无人机沿反舰导弹主攻击方向对称配置，则敌编队边缘舰艇搜索雷达在压制区近界接收到的最小干扰功率Ptjn2为：

式中Rji由下式计算θmaxi由下式计算

3.2 仿真计算与分析

为了对比集中配置与分散配置的优劣，现假设无人机的数量n=3，无人机配置水平距离Dj分别为30 km和50 km，采用相对比值即k21=Ptjn2/Ptjn1为指标，进行仿真，仿真结果见表2所示。

由仿真结果可以看出，集中配置与分散配置相比对敌编队的干扰效果基本相同，差别不到1%，因此，多架无人机实施压制干扰时，可针对无人机的安全性、战术的灵活性及无人机操纵的方便性等因素确定采用集中配置或分散配置。

表2 不同情况下集中配置与分散配置的比较

4 结束语

使用无人机对单舰实施电子干扰时，可抵近目标实施，干扰效果较好。但由于无人机体积通常相对较小，挂载的雷达干扰载荷功率相对不足，因此，对水面舰艇编队尤其是部署相对分散的水面舰艇编队的干扰效果有限，为此，在没有专用电子战飞机的情况下，可使用多架无人机配合实施干扰，以达成作战目的。

［1］肖霞.无人机的电子战运用及对未来电子战的影响［J］.现代防御技术，2005，12（6）：32-36.

［2］杨军，赵锋，宫颖.舰载无人机雷达对抗的建模研究［J］.系统仿真学报，2007，19（5）：949-951.

［3］金鑫，成蓉华.电子干扰无人机干扰优势分析［J］.电子信息对抗技术，2011，26（3）：66-69.

［4］谭安胜，贺凯.舰载无人机干扰敌编队指挥通信最优空间配置［J］.军事运筹与系统工程，2012，26（1）：48-54.

［5］周武，董文峰.无人机掩护突防时对雷达的分布式干扰策略［J］.电子信息对抗技术，2013，28（6）：63-67.

［6］赵国庆.雷达对抗原理［M］.西安：西安电子科技大学出版社，1999.

Research on Optimized Spacial Deploying of Shipborne UAV Interfering Surface ship Formation

YIN Cheng-yi，TAN An-sheng，ZHU Qing-song
（DaLian Naval Academy，DaLian 116018，China）

Aimting at the problem on shipborne UAV conducting electronic interference to cover anti-ship missiles penetrate warship formation in sea warfare，start from analyzing close finitude of single shipborne UAV interference against single warship，aim at optimizing position deploy of shipborne UAV，the effective interference area analysis model and position deploy optimized model of shipborne UAV single and multi machines towards warship formation are constructed，the simulation calculation is conducted，the valuable result is yielded.

shipborne UAV，warship formation，electronic interfere，position deploy

E911

A

1002-0640（2015）12-0070-04

2014-12-08

2015-01-26

军事类研究生基金资助项目（2013JY446）

尹成义（1977-），男，辽宁铁岭人，博士。研究方向：作战指挥、水面舰艇编队作战运筹分析。