在越南战场,美国首次在战场上应用了“百舌鸟”反辐射导弹。“百舌鸟”反辐射导弹是沿着雷达天线的主波束,由雷达辐射的信号将导弹导向雷达自身的。所以“百舌鸟”反辐射导弹只能攻击炮瞄雷达和制导雷达,不能攻击警戒搜索雷达。“百舌鸟”反辐射导弹对合作目标的打靶试验中,命中概率很高。但是,在越南战场中,其命中概率不算很高。据资料统计,首次使用攻击炮瞄雷达,发射15 枚,命中2 枚,其命中概率约13%。尽管只命中两枚,当时对雷达操纵员的心理状态造成很大影响。首先在心理上对“百舌鸟”反辐射导弹产生恐惧,不敢用雷达瞄准目标。
用雷达瞄准射击或不用雷达瞄准射击,对命中概率影响很大。据第二次世界大战的统计数据表明,不用炮瞄雷达进行射击时,需平均3 000 发炮弹打下一架飞机,而用炮瞄雷达瞄准射击时,平均83 发炮弹打下一架飞机,使高炮的命中率提高36 倍,这是一个很可观的数据。因此,在炮瞄雷达中,必须设法增加对抗“百舌鸟”反辐射导弹的措施。
炮瞄雷达对抗“百舌鸟”反辐射导弹的措施很多,从战术到技术都有。总的思路:首先发现“百舌鸟”反辐射导弹打过来了,然后在雷达上采取报警,或偏转天线或关发射机,使导弹失去跟踪源,从而增加它的角跟踪误差,降低其命中概率。
1.反“百舌鸟”反辐射导弹雷达的附加器的组成
如图1.27 所示,把它附加在雷达的电路中,当“百舌鸟”反辐射导弹到达一定距离时,电路自动报警或自动切断雷达发射机高压电源,使“百舌鸟”反辐射导弹失去跟踪源,从而产生较大的跟踪误差,降低命中概率。更重要的是,使雷达操纵员心中有底,只要“百舌鸟”反辐射导弹到了某个距离上,操纵员就可以知道,并采取多种对抗手段,确保设备和人员的安全。
图1.27 反“百舌鸟”反辐射导弹雷达附加器组成示意图
在图1.27 中,各标定点的波形图如图1.28 所示。
基准脉冲从原雷达中取出,经延迟电路 (1)延迟τ 后加至门脉冲 (1),产生一个脉冲信号b,一路加至延迟 (2)延迟Δτ 后输出脉冲c,产生门脉冲(2)。门脉冲(2)输出脉冲d,加至与门(1);门脉冲(1)的另一路加至与门(2)。
图1.28 反“百舌鸟”反辐射导弹雷达附加器组成中各主要波形时间关系示意图
a—雷达的基准脉冲;b—基准脉冲延迟τ 后的脉冲;c—基准脉冲延迟τ +Δτ时间后的脉冲;e—单稳态输出的方波;g—与门1 的输出波形;h—目标回波脉冲。
当某目标向雷达方向移动,目标回波移动至门脉冲 (2)时,与“与门(1)”相与,输出单稳脉冲e,单稳脉冲的宽度与Δτ 近似相等。当该目标继续向雷达方向移动时,如果是一个快速目标,移动至门脉冲 (1),回波与“与门 (2)”相与,输出脉冲f。此时,若单稳脉冲尚未消失,则与门 (3)输出g 脉冲,此g 脉冲可以控制告警显示或控制断开发射机高压。如果是一个慢速目标,回波与“与门 (2)”相与,输出脉冲f,此时单稳脉冲已消失,因此与门 (3)无输出,后面告警控制电路不工作,可以消除慢速目标引起的虚警。
2.反“百舌鸟”反辐射导弹雷达附加器的试验
雷达附加器做成之后,如何验证它能够报警或自动断开发射机高压? 试验的组成如图1.29 所示。
试验在某基地进行,炮瞄雷达对130 炮弹可自动跟踪的距离约8 km,调整附加器的τ 和Δτ 延迟时间,使雷达跟踪炮弹后能够在7 km 左右发出警报或断开电源。由于“百舌鸟”反辐射导弹是从远处向雷达方向攻击的,而试验的炮弹是从雷达方向往远处打的,因此,在试验时,将附加器的“d”和“c”换接。试验数发炮弹,确认当炮弹飞到2 km 附近时,雷达自动跟踪炮弹,当炮弹飞到7 km 附近时,附加器自动报警。
图1.29 附加器效果试验组成示意图
A—试验炮瞄雷达;B—反“百舌鸟”反辐射导弹雷达附加器;C—130 大炮。
3.附加器的使用效果
据资料介绍,美国的“百舌鸟”反辐射导弹在实战中命中概率为13%,对它采取对抗措施后,其命概率降为3%~6%。附加器从原理上和实际仿真试验中,都能够起到反“百舌鸟”反辐射导弹的作用。可以推论,只要是从天线主波束进入的反辐射导弹,这种附加器都可以自动报警或自动断开高压,给操纵员提供预警信号,使操纵员可以采取一切对抗措施对“百舌鸟”反辐射导弹进行对抗。
例如,雷达附加器对“百舌鸟”导弹可以预警的距离,按雷达方程的基本公式计算为
式中 Pt——雷达发射机脉冲功率,Pt=200 kW;
Gt——雷达天线增益,Gt=30 dB;
σ——“百舌鸟”导弹的有效反射面,σ=0.1 m2;
λ——雷达工作波长,λ=0.1 m;
Ld——雷达馈线损耗,Ld=0.4;
Pmin——雷达实际工作灵敏度,Pmin=10-12 W。
将上述数据代入式(1.25),得
炮瞄雷达可在14 km 远处对“百舌鸟”导弹进行告警,如果在告警时附加器可自动切断雷达高压,此刻“百舌鸟”导弹将失去被动跟踪源,以惯性制导的偏差向雷达目标打去。(www.xing528.com)
如果惯性制导的误差角可以为0°~2°,则从10 km 进入惯性制导的误差距离为0~340 m。如果导弹的爆炸半径为10 m,则“百舌鸟”导弹的平均命中概率降为3.4%。
由此可见,在抗美援越中,虽然美国使用了“百舌鸟”反辐射导弹,我们采用了反“百舌鸟”导弹的雷达附加器,使“百舌鸟”导弹并没有对我军造成严重威胁。后来反辐射导弹经过改进后,它不从天线主瓣进入,而是从天线的副瓣进入。因此,雷达附加器也失去了它的应用价值。但是,目前相控阵电扫描雷达逐渐兴起,反辐射导弹即便是从副瓣进入,相控阵电扫描也能发现,雷达附加器经过适当改进后,仍可能发挥它的作用。
4.对AGM 反辐射导弹的对抗
继“百舌鸟”反辐射导弹之后,美国研发了四代反辐射导弹AGM 系列,它是从雷达天线的副瓣进行攻击的。针对从副瓣进入的反辐射导弹,必须研发新的对抗设备,采取新的对抗措施。电子对抗的一切新设备和新措施,都是根据对方的电子设备具体应用特点而产生,随其发展而发展,只要世界上还有战争存在,电子战就会不停地发展。
例如,反辐射导弹对警戒雷达的攻击。警戒雷达天线不停地旋转,以搜索目标,反辐射导弹只能从雷达天线的副瓣进入,因此反辐射导弹的接收灵敏度要提高。对于警戒雷达而言,它要对抗反辐射导弹从天线的副瓣进入,也应加一套附加器,提取反辐射导弹的有用信息,进而对反辐射导弹进行逼近告警。
如图1.30 所示,警戒雷达辐射的信号频率为fc+f0,附加器接收的回波信号频率为fc+f0+ fd,经混频器 (2)后,输出频率为f0+ fd。经中放后,输出频率为fd。反辐射导弹是向雷达径向方向打来的,fd=(vd为反辐射导弹的速度,λ 为雷达工作波长)vd= 200~1 000 m/s 滤波器的通频带宽度为4~20 kHz,只要在滤波器带内有信号输入,滤波器就会有输出,就会发出告警。
在此附加器中,反辐射导弹是从雷达的天线副瓣进入的,附加器专门增加一个快速旋转的接收天线增益为Gr,则附加器对反辐射导弹的逼近告警距离为
式中 Pt——雷达发射机输出功率;
Gt(θ)——反辐射导弹对准雷达天线副瓣增益;
σ——反辐射导弹的等效RCS;
λ——雷达工作波长;
Ld——馈线损耗;
Gr——附加天线增益;
Pmin——接收机实际工作灵敏度。
图1.30 警戒雷达对抗反辐射导弹附加器
若Pt=1 MW,将数值代入式(1.26),算得Gt(θ)的数据见表1.12。
表1.12 告警距离与角度的关系
根据表1.12 绘制图1.31,即警戒雷达在0°~360°范围内的告警距离。
图1.31 警戒雷达在360°范围内的告警距离示意图
如果雷达收到告警信号就断开高压,反辐射导弹转入惯性制导,此种情况下反辐射导弹的平均命中概率会降低很多。
如果不增加反辐射导弹雷达附加器,其命中概率为13% 以上。可见增加反辐射导弹雷达附加器后,反辐射导弹的命中概率大为降低。
5.相控阵雷达对抗AGM 系列反辐射导弹的措施
相控阵雷达的搜索时间短,一般情况下,搜索一定空域的周期按500 ms来估算,它可以用天线主瓣发现反辐射导弹。例如,FPS-115 警戒雷达,它的峰值功率为600 kW,天线增益按40 dB 取值,发射平均功率为140 kW,它发现0.1 m2目标的距离按式(1.5)计算,可达1 000 km,如果反辐射导弹向它攻击,在5~10 km 时,反辐射导引头收到雷达信号的能量为
若Pt= 600 kW,Gt= 40 dB,λ= 0.1 m,Ga= 10,τ= 5 ms,R 分别为1 km、2 km、3 km、5 km、10 km 时,可算得数据见表1.13。
表1.13 反辐射导弹接收到FPS-115 雷达信号功率与距离的关系
一般接收机的元器件 (如放大器、检波器等),在10-6~10-4 J 时可以损坏,因此,对大功率相控阵警戒跟踪雷达,它不怕反辐射导弹的攻击。其原因:①它可以在数十千米远发射高脉冲能量发现反辐射导弹;②它可以应用自身具有大功率的特点使反辐射导引头在数千米外损坏,使它失去攻击辐射源的能力。对反辐射导弹要攻击的目标,应采取具体目标具体分析的方法,才能收到更好的效果。另外,雷达还可以增加反辐射诱饵对抗反辐射导弹。
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