盾和彈之間的那點事(二十六)

2019-07-16 04:15:46 兵器知識2019年7期

塗林峰

假目標誘餌的對抗

前篇曾介紹,對于反輻射導彈的發射載機來說,只要獲得了目標的角度信息就足以構成攻擊條件。不過事物總是一分爲二的,反輻射導彈的這一優點也是它容易被誘騙的一大缺點。正是因爲反輻射導彈發射前不需要測定目標的精確坐標,只要知道輻射源的大致方位即可,因此很容易被人工設置的有源假目標誘餌所誘騙。這種有源誘餌通常設置在被保護雷達的附近,並且在空間位置、發射信號特征以及工作時序方面與真實雷達相配合,誘使反輻射導彈的攻擊方向偏離真實雷達。可見,對抗反輻射導彈的假目標誘餌也是一種主動電磁波發射裝置,無源誘餌一般對反輻射導彈是無效的。有源誘餌的輻射信號參數應該接近于被保護的真實雷達,兩者應具有相同的工作頻率和相近的發射信號特征,以達到以假亂真的目的。不過受限于現實條件,有源誘餌很難做到與真實雷達完全一樣的輻射信號特征,那樣的話其制造和使用成本將非常高昂,並不劃算,因此往往只能做到盡可能相似的程度。美國研制的用于保護“愛國者”防空導彈系統的一種反輻射導彈誘餌系統,其成本約爲真實雷達成本的1/10。

對于陸基雷達、空基雷達和海基雷達來說,由于這三種雷達系統的搭載平台各不相同(車載式、機載式和艦載式),且具有不同的性能特點,因此這三類平台配備的有源誘餌的種類也各不相同。陸基雷達設置有源誘餌較爲方便,而且可以設置較多的數量,以達到更好的誘騙效果。比如美軍研發的AN/TLQ-32誘餌系統就可以同時設置3個誘铒,可與被保護雷達在空間方位上布置成一個特殊的布局,與真實雷達一同構成了一個有效的誘騙系統。陸上有源誘餌系統可分爲機動式和固定式兩種。機動式多采取了車載式搭載,可與地面防空系統的雷達配合作戰,也屬于電子戰裝備的一種,機動轉移與設置非常靈活,電力供應也可以得到保障,並且具備同時保護多種不同體制雷達的能力,但功能的提升也會帶來成本的上漲。

車載電子戰設備必要時也可作爲有源誘餌使用

合理設置有源誘餌可以極大提高陸基雷達的生存力

機載拖曳式誘餌示意圖

美國MALD自航式空射誘餌彈

空基平台配備的有源誘餌主要用于戰鬥機、電子戰飛機、預警機、轟炸機等作戰飛機的自我防護,可分爲自航式和拖曳式兩種類型。其中自航式又可分爲無動力滑翔式和有動力自主飛行式,前者沒有配備獨立的動力系統,利用空氣浮力在空中滑行,其飛行原理類似于滑翔制導炸彈;後者則帶有動力系統,可以在脫離載機後自主飛行,但制造和使用成本更高。自航式誘餌的典型代表是美國MALD微型空射誘餌彈,其外形很像一枚普通導彈,配備了微型渦噴發動機,由GPS和慣性導航控制飛行航迹,最新的改進型MALD-J誘餌彈安裝了主動幹擾裝置,是一種典型的有源假目標誘餌。拖曳式誘餌與自航式誘餌不同的是,它自身沒有動力,不具備自主飛行能力,而是由飛機通過線纜進行拖帶飛行。拖曳式誘餌的結構相比自航式誘餌要簡單的多,說白了就是一個獨立于飛機的信號發射天線,電源裝置和信號處理系統都放在載機上,因此造價較爲便宜,技術複雜程度也不高,效費比較高。但拖曳式誘餌如果用于中輕型戰鬥機上有可能會影響到戰鬥機的機動性能,因此它更適合于體型較大的、對機動性要求不高的飛機(如大型預警機、轟炸機)。拖曳式誘餌的典型代表是美國的AN/ALE-55,可用于F/A-18E/F戰鬥機。

作戰艦艇在對抗反輻射導彈時可使用舷外有源誘餌。舷外有源誘餌是一種目前非常被重視的海軍反導電子戰設備,水面艦艇編隊在緊急情況下可以大量投放和部署,形成複雜的戰場電磁環境,這將大大增加反輻射導彈對目標定位和跟蹤的難度。舷外有源誘餌按布設方式可分爲懸停、漂浮和拖曳三種。懸停式的典型代表是英國“警笛”有源假目標幹擾系統。其誘餌彈在發射後,用火箭推進到離艦幾百米的位置,打開降落傘並在空中長時間懸停,誘餌彈上的雷達幹擾機發射幹擾信號,引誘來襲導彈偏離目標艦艇而飛向誘餌彈,是一種一次性幹擾器材。另一種典型的懸停式有源誘餌是美國Nulka火箭假目標系統。Nulka誘餌彈配備了由微處理器控制的矢量推力噴嘴,由載艦發射出去後,在自動駕駛儀的控制下,彈體以一定的傾角自動懸停在空中,並始終保持與母艦的適當距離,然後主動發射電磁幹擾信號用于誘騙來襲導彈。與前者相比,Nulka系統具備了自主機動能力,能伴隨水面艦艇進行一定程度的機動飛行,因此使用靈活性和整體幹擾/誘騙效果都要優于前者,但技術複雜程度和制造使用成本也比前者高。漂浮式有源誘餌的典型代表是美國AN/SSQ-95有源電子假目標系統。該系統在布放後可浮在水面,並具備了自主工作能力。漂浮式有源誘餌可以起到長時間的誘騙作用,如果條件允許還可以回收後重複使用,是一種性價比較高的布設方式。但它的一大缺點是難以隨水面艦艇一同機動,這使其應用受到一定限制。拖曳式有源誘餌的典型代表是英國TOAD假目標系統。它裝在一艘小艇上由母艦拖曳行進,可全自動工作,艇上配備的發射機可以向威脅源發射大功率假目標信號。拖曳式有源誘餌的優點是能夠以相同速度伴隨母艦移動,也可以長時間不間斷的誘騙,布設和回收也比較方便,是一種比較理想的布設方式。

美國Nulka懸停火箭誘餌彈

漂浮式有源誘餌及其誘騙反輻射導彈的原理圖

水面艦艇配備的拖曳式有源誘餌

有源誘餌誘形成虛假目標以誘騙來襲導彈

水面艦艇發射誘餌彈

由上可見,不管是哪一種有源假目標誘餌系統,在實際使用時的一個基本原則是必須要與被保護的對象拉開一定的距離,以達到誘離反輻射導彈的目的。而平台自帶的主動幹擾設備往往無法擔當此重任,反而還可能會“引火燒身”,成爲反輻射導彈跟蹤的目標。

單點源和多點源幹擾

有源誘餌要想成功誘騙反輻射導彈,一個最簡單的方法就是將被保護的真實雷達關機,而有源誘餌則持續開機並發射信號。當戰場局部空間內只有假目標一個輻射源時,反輻射導彈就會自動跟蹤假目標,從而使被保護雷達免遭打擊。這種誘騙方式屬于單點源幹擾,雖然對反輻射導彈的誘騙成功率很高,實施起來也較爲容易,但在實際應用中卻可能存在一些問題。因爲單點源幹擾方式的有源誘餌不可避免地會被反輻射導彈打掉,雖說有源誘餌的成本比真實雷達要低的多,但也很少有人把它當作消耗品來使用(某些空基、海基平台由于限制往往不得不使用一次性誘餌)。有源誘餌由于要盡量模仿真實雷達的信號特征,因此其結構較爲複雜,成本也不算低,如果把它當作一次性消耗品來使用的話,也沒有幾個土豪軍隊能夠承受得起。最關鍵的是,在戰場上這種有源誘餌打掉一個就少一個,少一個也就意味著真實雷達面臨的危險也增加一分,敵人即使多消耗一些彈藥,只要最終消滅了真實的防空雷達,壓制住對手的防空系統,則收獲的可能是一場戰鬥乃至于戰役的勝利。而且單點源幹擾方式還存在的一個問題是必須要關閉被保護的真實雷達,這意味著其對空探測能力將暫時受到影響。而對方發射反輻射導彈的目的往往就是迫使你的雷達關機,以暫時削弱防空系統的作戰效能,從而使對方可以無所顧忌地采取相應的空中作戰行動。美軍在科索沃戰爭中爲了壓制住南聯盟軍隊的防空雷達,曾連續發射大量的“哈姆”反輻射導彈以形成一個“導彈流”,雖然真正能摧毀對方雷達的導彈數量少之又少,但成功壓制了南聯盟軍隊的地面防空系統,並保障了己方戰鬥機順利完成作戰任務。

雙點源幹擾可以形成一個虛假的“能量質心”,使反輻射導彈瞄准這個“質心”發動攻擊

正是因爲單點源幹擾在實際應用中存在著一定的問題,因此各國紛紛選擇發展雙點源或多點源幹擾等有源幹擾方式。對于反輻射導彈來說,單點源與雙點源/多點源幹擾之間的區別就相當于“誘惑”與“迷惑”的區別。單點源幹擾是以假目標來引誘反輻射導彈,以“犧牲”自己而保護真實雷達不受攻擊;雙點源/多點源幹擾則是徹底把反輻射導彈搞的暈頭轉向,將其制導引入歧途。在雙點源和多點源幹擾系統中,真實雷達和有源假目標誘餌共同構成了多個輻射源,有源誘餌在空間位置、信號特性以及工作時序等方面能與真實雷達配合工作,共同組成多點源幹擾/誘騙系統。值得一提的是,雙點源/多點源幹擾方式作爲一種實現難度更高的幹擾技術,不僅可以誘騙幹擾反輻射導彈,也可以對付其它類型雷達制導武器(如主動雷達制導導彈),甚至能對抗對方的跟蹤雷達系統,使其雷達産生角度誤差。雙點源/多點源幹擾的原理是:當反輻射導彈對單目標進行跟蹤時,瞄准點是對准目標輻射源最強的一個點,也就是目標自身。而如果在反輻射導彈的被動雷達導引頭視野範圍內存在多個相距很近的輻射源時,其瞄准點會自動對准幾個輻射源中間的平衡點。雙點源/多點源幹擾利用兩個或多個點狀幹擾源形成一個虛假的“能量質心”,使反輻射導彈瞄准這個“質心”發動攻擊,從而起到誘騙的作用。通俗點解釋就是,當反輻射導彈的視野內出現多個距離相隔很近且非常相似的輻射源時,它將無法單獨區分出這幾個輻射源,而會將它們看作是一個“大輻射源”,然後瞄准這個“大輻射源”的“能量質心”發動攻擊,而這個“能量質心”往往是空無一物的,反輻射導彈最終只能撲個空。

造成這種現象的原因在于反輻射導彈由于彈徑受限,天線孔徑尺寸較小,導致其被動雷達導引頭的角分辨率較差,測角精度低。角分辨率是指導引頭有差別的區分兩個相鄰物體最小間距的能力,導引頭的角分辨率越高,則越有利于區分開兩個相距較近的物體。這種現象與我們生活中近視患者看物體時的情況非常相像,近視患者並不是看不見物體的存在,而是在遠距離外難以分辨物體或多個物體之間的具體細節。對于導彈導引頭的分辨率來說也是一樣的道理。角分辨率較差的導彈在用于攻擊單個“點”狀目標時的問題不大,因爲它是能“看”到目標存在的,雖然“看”不清具體細節,但並不妨礙導彈對“點”狀目標的打擊。但如果在導彈的視野內同時存在多個不同目標時,這時導彈的“近視”問題就會凸顯出來了,導彈將很難對距離相隔很近的多個不同目標進行分辨與識別,從而影響到制導精度和打擊效果。一般來說,對方雷達的工作頻率越低,波長越長,反輻射導彈導引頭角分辨率差的缺陷就體現的越明顯。也就是說反輻射導彈在用于對付類似遠程搜索/警戒雷達時,要比對付中近程的制導/火控雷達更難以實現精確定向,對目標的識別能力較差,更難區分真假目標。

我們可以用場景劇來解釋一下雙點源有源幹擾系統是如何誘騙反輻射導彈的。當士兵(反輻射導彈)在一片漆黑的野外尋找目標(雷達)時,遠處有兩個光源(雙點源幹擾系統)在相隔很近的距離上以同樣的亮度同時發光,士兵區分不了兩個光源,而把它誤認爲是一個模糊的大光源,那麽他會以兩個光源連線的中心作爲目標而繼續前進,實際上那裏什麽都沒有。當士兵前進到離目標很近的距離,近到足以區分開兩個不同的光源時,這時往往兩個光源都已經脫離了士兵的視野範圍,士兵會從兩個光源的中心穿過去,不會損害其中任何一個目標。或者出現另一種情況,士兵前進到離目標很近的距離,可以區分兩個不同光源時,那麽即使士兵此時可以鎖定其中的一個目標,但已經來不及轉向了(對應反輻射導彈的最大過載),士兵還是會從兩個光源之間穿過去,最終一無所獲。由上可見,雙點源幹擾的一大特點就是既保護了雷達又保護了有源假目標誘餌,反輻射導彈會擊中雷達和有源誘餌之間的空地。這種幹擾方式可在己方沒有任何損失的情況下誘騙反輻射導彈,而且雷達仍然可以開機工作,因爲雷達本身就是雙點源幹擾系統中的一個“點源”。雙點源幹擾方式避免了單點源幹擾的主要缺點,是一種更爲理想的反輻射導彈幹擾/誘騙方式。不過出于保護真實雷達的目的,雙點源幹擾系統往往使假目標幹擾源的輻射功率更大,這是因爲當其中的一個光源比另一個光源更亮時,則士兵的前進路線自然會偏向更亮的那個光源,即假目標幹擾源。如此一來雖然假目標被攻擊的風險會增加,但這轉移了真實雷達被攻擊的風險。當然,如果從回收誘餌的角度出發,可以選擇雷達和誘餌兩者輻射功率相同的方式,如何取合就看操作人員的考量了。

大型遠程預警雷達

那麽,要實現有效的雙點源幹擾需要具備什麽條件呢?首先,有源假目標誘餌的發射信號特征應與被保護的真實雷達相近。這就好比你如果在野外看到一紅一綠兩盞燈同時亮著,那麽你將很難把兩盞燈看作是同一盞。有源假目標誘餌還應該具備較大的發射功率。在雙點源幹擾中反輻射導彈會被誘偏到輻射功率偏高的一側,因此假目標誘餌出于保護真實雷達的目的,其發射功率至少不能比真實雷達低,並且還應具備長時間不間斷的發射能力。其次,如何設置兩個幹擾源之間的距離。如果距離過大,反輻射導彈能將兩個幹擾源區分開來,並鎖定其中的一個發動攻擊。如果距離過小,雖然誘騙成功率可以大幅上升,但當反輻射導彈在兩者之間的空地上爆炸時,其殺傷半徑有可能會危及到真實雷達,而且機動過載較大的反輻射導彈在最後關頭仍有翻盤的可能。設置多大的距離還與被保護雷達的工作波長有關。波長較長的雷達如遠程預警雷達可以設置更大的距離,而波長較短的雷達如火控雷達則必須設置爲較近的距離。遠程預警雷達就好比大型探照燈,雷達波束非常寬,可以覆蓋很大的範圍,就算與有源誘餌之間的距離相隔較遠,反輻射導彈也難以對兩者進行區分。火控雷達則相當于高亮度手電筒,雷達波束很窄且指向性很強,因此在設置雙點源/多點源幹擾系統時,多個幹擾源相互之間必須靠得很近才能有效的欺騙反輻射導彈。

幹擾源與來襲導彈之間的夾角也是很重要的因素

美國研制的光纖拖曳式誘餌

雙點源、多點源幹擾在對付新一代先進反輻射導彈時,將很難保證誘騙成功的概率

最後,雙點源幹擾系統的誘騙成功率還與兩個幹擾源與導彈來襲路線之間的夾角有關系。理想的夾角當然是兩個幹擾源一左一右都處在來襲導彈的視野內,兩個幹擾源之間的連線與導彈來襲路線呈一直角。如果兩個幹擾源的連線與導彈來襲路線正好處于同一直線內時,那恐怕就不妙了。這種情況尤其多見于空基平台如戰鬥機實施的雙點源幹擾(如機載有源拖曳式誘餌),因爲戰鬥機面臨的導彈攻擊可能來自于四面八方。當戰鬥機拖帶著有源拖曳誘餌實施雙點源幹擾時,無論對方導彈從機頭方向還是機尾方向來襲,雙點源幹擾都無法起到有效的幹擾/誘騙作用,因爲這時兩個“點源”在導彈的眼裏是重合的,等同于一個“點源”。此時戰鬥機必須通過機動動作改變與來襲導彈之間的夾角,才能使雙點源幹擾重新生效。此外,前文基本上都是以雙點源幹擾的原理進行講解的,多點源幹擾的原理其實與雙點源幹擾基本相同,只不過多點源幹擾由于設置了更多的幹擾源,因此對反輻射導彈的誘騙成功率更高,當然這種幹擾方式的成本也更高,設置也更複雜。

不過,雙點源/多點源幹擾也不是萬能的。這種誘騙方式存在著不可預知的失敗風險,理想情況下當然應該是反輻射導彈正好擊中兩個輻射源中間的空地,雷達和有源假目標誘餌都安然無恙。但在實際操作中由于種種因素的制約,反輻射導彈指向的往往不是兩個輻射源的中間,其中一個幹擾源被命中的概率仍然偏高。雙點源/多點源幹擾系統對多個幹擾源間的距離、角度的設置要求非常嚴格,這直接關系到誘騙成功概率。而且,誘騙效果還取決于對方反輻射導彈的性能水平。對方反輻射導彈的導引頭視場、分辨率以及導彈的最大機動過載等性能指標也是重要的決定因素。因此,在對反輻射導彈的誘騙過程中,任何一個環節出現疏漏都有可能導致誘騙失敗,雷達被毀。

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