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对触发型战斗部反舰导弹质心干扰效果的评估

2013-08-10刘维国徐志强

舰船电子对抗 2013年3期
关键词:质心制导机动

刘维国,徐志强

(解放军91550部队,大连116023)

0 引 言

质心干扰是用来干扰导弹的自导段,其目的是保护舰艇免遭导弹的攻击和破坏。就此而言,评估干扰的有效与无效应以舰艇是否受到威胁为准,对应于干扰效果的参数指标就是在末制导雷达的有效工作时间里干扰所造成的导弹方位偏角的大小。为此,在实际使用舰艇进行质心干扰试验时,评估触发型战斗部导弹质心干扰效果应结合目标的机动,通过设计目标舰的机动达到检验质心干扰效果的目的。

1 质心干扰效果的评估机理

在无干扰的条件下,导弹按预定弹道飞抵目标,由于质心干扰的使用,末制导雷达产生了方位误差角a,致使导弹沿着偏离目标的方向飞行,a越大,导弹偏离目标越远,目标的生存概率越大;反之亦然。因此,对于反舰导弹来说,质心干扰的目的就是造成尽可能大的末制导雷达方位误差角a,使导弹最大限度地偏离目标舰,如图1所示[1]。

图1 导弹飞行弹道示意图

在试验中,由于以雷达机械轴指向目标舰,电轴指向合成能量中心,因而录取的末制导雷达的航向电压所对应的航向偏离ah就等同于图1所示的a。因此,质心干扰效果的评估就是依据所录取的航向电压角的量值为准则,确定舰艇受导弹的威胁程度,从而判定干扰效果的优劣。

2 有效干扰时间的确定

在试验条件下,由于通常采取在岸上架设末制导雷达的方法,末制导雷达与目标的距离基本不动,那么在干扰理想发挥的情况下,一般都会造成一定的末制导航向偏离角。但是考虑到导弹的动态飞行,实际上起干扰效果的ah只是在末制导雷达的有效工作时间内的角度值。因此,确定有效干扰时间对于评估干扰效果具有重要的含义。

设导弹飞行的速度为Vm,末制导雷达开机距离为Rk,导弹失控距离为Rsk,则末制导雷达的有效工作时间为:

那么质心干扰的有效干扰时间就为:

式中:tsg为末制导雷达从开机搜索转入跟踪所用的时间为失控距离所对应的导弹飞行时间的意义是导弹自动瞄准系统只能在导弹与目标之间的距离大于某一数值时才能起作用。

由于导弹的操作惯性,操作系统在执行测角系统的操作指令时,存在着等效延迟时间τ0。在τ0时间以前,由于雷达测得的干扰所造成的偏离值,在导弹与目标相遇时来不及修正,此时所造成的干扰无效。

此外,导弹有最小转弯半径要求的最大允许径向距离,即在导弹与目标相距某一距离的时刻以前已有质心偏离角ahΔ,修正飞行方向时,由于导弹转弯半径的限制,致使导弹转向飞行的弧径和导弹与目标相遇的原始方向上重合或基本重合,导弹还是击中目标或危及目标,此时所造成的干扰亦无效。

trz就是指上述2种时间的综合,即在trz时间内所形成的航向偏角对干扰效果没有意义。评估干扰效果的优劣取决于式(2)所限定的有效干扰时间内干扰所造成的航向偏角ah,大于tzy的任何时刻产生的ah皆认为对干扰效果无贡献。

3 对触发型导弹质心干扰的评估

3.1 假设条件

假设反舰导弹多采用触发式引信,对触发式引信直接杀伤型导弹实施质心干扰效果的评估方法与准则首先作如下假设:

(1)末制导雷达电轴的指向为导弹的飞行方向,且导弹沿该指向直线飞行。

(2)雷达电轴的跟踪点为导弹的瞄准跟踪点,导弹的最终落点中心在瞄准点上。

(3)干扰质心点与舰艇相对于导弹方向的纵向距离为零。

(4)不考虑大目标效应。

3.2 无质心干扰条件下,导弹命中目标的概率[2]

在假设条件成立的前提下,对于触发型导弹的干扰效果应以导弹的自导命中概率的降低为评定准则。

设舰艇长为L,宽为W,垂直投影等效为一矩形,又设Y方向为导弹的自导段飞行方向,则目标在垂直于导弹来袭方向水平面的投影如图2所示。导弹瞄准点的投影点为A,在不考虑系统误差及随机误差带来的脱靶的条件下,导弹在横向的最终落点是以A为散布中心的正态分布(在此不考虑导弹落点的高度散布):

图2 舰艇在垂直于导弹来袭方向水平面的投影

则导弹自导命中舰艇的概率为:

式中:Em为自导中间偏差;qm为舰艇的中心轴线与导弹来袭方向的夹角

3.3 质心干扰条件下导弹命中目标的概率

设在导弹末制导雷达开机后的某一时刻tzyi,质心干扰造成雷达电轴偏离目标中心的航向角为ah,在不考虑质心与目标相对于导弹方向的纵向距离的条件下,此时导弹瞄准质心点C,如图3所示。

图3 目标质心相对位置关系

C点到目标中心的距离为rm,rm用下式近似计算:

式中:tzyi应满足tzyi<tzy-tsg。

若不考虑导弹系统误差,导弹的最终落点是以C为散布中心的正态分布,则在此条件下导弹命中舰艇的概率为[3]:

根据以上所述,为了评估质心干扰对触发型导弹的干扰效果,就是要看其对导弹的自导命中概率的降低程度。自导命中概率的损失程度直接表征了干扰效果的优劣,因此,用式(4)除以式(7),则得出导弹自导命中概率的降损比,用Kds表示:

可以看出Pd与舰艇投影到导弹来袭方向上的长度、干扰的形成时间及相应的ah、导弹飞行速度有关。

4 目标机动对质心干扰效果的影响

目标舰的机动与很多因素有关,其机动起始时间决定于箔条云的散开性能、箔条炸点与舰艇的相对位置,机动方向取决于风速、风向、舰艇进入发射点的航向及导弹来袭方向。一般情况下,舰艇沿着垂直于雷达波束的方向机动,则跑出波束的时间最短。但由于正横航行时,舰艇的雷达截面积较大,质心距离在初始段很小,因此,在舰艇正横进入发射点条件下,干扰系统发射箔条弹后,舰艇可适当作转弯机动。在箔条云形成的雷达截面积为舰艇雷达截面积的1.5倍后,再沿垂直于雷达波束方向规避。对于其它的进入方向(舰艇的艏艉向进入除外),舰艇不必作转弯机动,这样对脱离距离和角度波门都能起到作用。

舰艇艏艉向进入发射点的情况比较复杂。对于艉向来说,舰艇与箔条云在距离上拉开比较容易,如果雷达在距离上丢失了目标,则角度信息也会丢失。因此,在艉向条件下,舰艇可以先沿着直线跑,再作转弯机动,这样,不仅使舰艇在距离上摆脱雷达波门,同时也免遭雷达重新搜索时再次捕捉到舰艇。舰艇的速度依风速、风向而确定,逆风航行时,速度不宜快,以防在箔条云雷达截面积不够大时,已出距离波门,影响质心效果;顺风时,速度可适当加快。艏向进入时,其情况与艉向相似。

5 结束语

从以上分析可以看出,对于触发式导弹的质心干扰,Kds越大说明干扰效果越好,以Kds确定其质心干扰的效果具有实际使用意义。在现实使用过程中,目标的合理机动是取得质心干扰效果高成功率的一个重要条件。在试验条件下,舰艇的机动原则是,使舰艇以较小的雷达截面积部位对向雷达,在允许的时间范围内尽快地造成干扰云与舰艇的较大分离。舰艇的机动是一个复杂的战术问题,牵扯到许多随机因素,试验中应不断地根据环境条件灵活变动,并实时记录舰艇的运动轨迹,以便分析干扰效果。

[1]林相平.雷达对抗原理[M].西安:西北电讯工程学院出版社,1985.

[2]刘鼎臣,胡海.主动雷达制导反舰导弹攻击目标计算[J].战术导弹技术,2001(6):18-22.

[3]方有培.反舰导弹及舰艇的干扰、隐身技术[J].航天电子对抗,2000(3):7-10.

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