盾和弹之间的那点事(二十六)

2019-07-16 04:15:46 兵器知识2019年7期

涂林峰

假目标诱饵的对抗

前篇曾介绍,对于反辐射导弹的发射载机来说,只要获得了目标的角度信息就足以构成攻击条件。不过事物总是一分为二的,反辐射导弹的这一优点也是它容易被诱骗的一大缺点。正是因为反辐射导弹发射前不需要测定目标的精确坐标,只要知道辐射源的大致方位即可,因此很容易被人工设置的有源假目标诱饵所诱骗。这种有源诱饵通常设置在被保护雷达的附近,并且在空间位置、发射信号特征以及工作时序方面与真实雷达相配合,诱使反辐射导弹的攻击方向偏离真实雷达。可见,对抗反辐射导弹的假目标诱饵也是一种主动电磁波发射装置,无源诱饵一般对反辐射導弹是无效的。有源诱饵的辐射信号参数应该接近于被保护的真实雷达,两者应具有相同的工作频率和相近的发射信号特征,以达到以假乱真的目的。不过受限于现实条件,有源诱饵很难做到与真实雷达完全一样的辐射信号特征,那样的话其制造和使用成本将非常高昂,并不划算,因此往往只能做到尽可能相似的程度。美国研制的用于保护“爱国者”防空导弹系统的一种反辐射导弹诱饵系统,其成本约为真实雷达成本的1/10。

对于陆基雷达、空基雷达和海基雷达来说,由于这三种雷达系统的搭载平台各不相同(车载式、机载式和舰载式),且具有不同的性能特点,因此这三类平台配备的有源诱饵的种类也各不相同。陆基雷达设置有源诱饵较为方便,而且可以设置较多的数量,以达到更好的诱骗效果。比如美军研发的AN/TLQ-32诱饵系统就可以同时设置3个诱铒,可与被保护雷达在空间方位上布置成一个特殊的布局,与真实雷达一同构成了一个有效的诱骗系统。陆上有源诱饵系统可分为机动式和固定式两种。机动式多采取了车载式搭载,可与地面防空系统的雷达配合作战,也属于电子战装备的一种,机动转移与设置非常灵活,电力供应也可以得到保障,并且具备同时保护多种不同体制雷达的能力,但功能的提升也会带来成本的上涨。

车载电子战设备必要时也可作为有源诱饵使用

合理设置有源诱饵可以极大提高陆基雷达的生存力

机载拖曳式诱饵示意图

美国MALD自航式空射诱饵弹

空基平台配备的有源诱饵主要用于战斗机、电子战飞机、预警机、轰炸机等作战飞机的自我防护,可分为自航式和拖曳式两种类型。其中自航式又可分为无动力滑翔式和有动力自主飞行式,前者没有配备独立的动力系统,利用空气浮力在空中滑行,其飞行原理类似于滑翔制导炸弹;后者则带有动力系统,可以在脱离载机后自主飞行,但制造和使用成本更高。自航式诱饵的典型代表是美国MALD微型空射诱饵弹,其外形很像一枚普通导弹,配备了微型涡喷发动机,由GPS和惯性导航控制飞行航迹,最新的改进型MALD-J诱饵弹安装了主动干扰装置,是一种典型的有源假目标诱饵。拖曳式诱饵与自航式诱饵不同的是,它自身没有动力,不具备自主飞行能力,而是由飞机通过线缆进行拖带飞行。拖曳式诱饵的结构相比自航式诱饵要简单的多,说白了就是一个独立于飞机的信号发射天线,电源装置和信号处理系统都放在载机上,因此造价较为便宜,技术复杂程度也不高,效费比较高。但拖曳式诱饵如果用于中轻型战斗机上有可能会影响到战斗机的机动性能,因此它更适合于体型较大的、对机动性要求不高的飞机(如大型预警机、轰炸机)。拖曳式诱饵的典型代表是美国的AN/ALE-55,可用于F/A-18E/F战斗机。

作战舰艇在对抗反辐射导弹时可使用舷外有源诱饵。舷外有源诱饵是一种目前非常被重视的海军反导电子战设备,水面舰艇编队在紧急情况下可以大量投放和部署,形成复杂的战场电磁环境,这将大大增加反辐射导弹对目标定位和跟踪的难度。舷外有源诱饵按布设方式可分为悬停、漂浮和拖曳三种。悬停式的典型代表是英国“警笛”有源假目标干扰系统。其诱饵弹在发射后,用火箭推进到离舰几百米的位置,打开降落伞并在空中长时间悬停,诱饵弹上的雷达干扰机发射干扰信号,引诱来袭导弹偏离目标舰艇而飞向诱饵弹,是一种一次性干扰器材。另一种典型的悬停式有源诱饵是美国Nulka火箭假目标系统。Nulka诱饵弹配备了由微处理器控制的矢量推力喷嘴,由载舰发射出去后,在自动驾驶仪的控制下,弹体以一定的倾角自动悬停在空中,并始终保持与母舰的适当距离,然后主动发射电磁干扰信号用于诱骗来袭导弹。与前者相比,Nulka系统具备了自主机动能力,能伴随水面舰艇进行一定程度的机动飞行,因此使用灵活性和整体干扰/诱骗效果都要优于前者,但技术复杂程度和制造使用成本也比前者高。漂浮式有源诱饵的典型代表是美国AN/SSQ-95有源电子假目标系统。该系统在布放后可浮在水面,并具备了自主工作能力。漂浮式有源诱饵可以起到长时间的诱骗作用,如果条件允许还可以回收后重复使用,是一种性价比较高的布设方式。但它的一大缺点是难以随水面舰艇一同机动,这使其应用受到一定限制。拖曳式有源诱饵的典型代表是英国TOAD假目标系统。它装在一艘小艇上由母舰拖曳行进,可全自动工作,艇上配备的发射机可以向威胁源发射大功率假目标信号。拖曳式有源诱饵的优点是能够以相同速度伴随母舰移动,也可以长时间不间断的诱骗,布设和回收也比较方便,是一种比较理想的布设方式。

美国Nulka悬停火箭诱饵弹

漂浮式有源诱饵及其诱骗反辐射导弹的原理图

水面舰艇配备的拖曳式有源诱饵

有源诱饵诱形成虚假目标以诱骗来袭导弹

水面舰艇发射诱饵弹

由上可见,不管是哪一种有源假目标诱饵系统,在实际使用时的一个基本原则是必须要与被保护的对象拉开一定的距离,以达到诱离反辐射导弹的目的。而平台自带的主动干扰设备往往无法担当此重任,反而还可能会“引火烧身”,成为反辐射导弹跟踪的目标。

单点源和多点源干扰

有源诱饵要想成功诱骗反辐射导弹,一个最简单的方法就是将被保护的真实雷达关机,而有源诱饵则持续开机并发射信号。当战场局部空间内只有假目标一个辐射源时,反辐射导弹就会自动跟踪假目标,从而使被保护雷达免遭打击。这种诱骗方式属于单点源干扰,虽然对反辐射导弹的诱骗成功率很高,实施起来也较为容易,但在实际应用中却可能存在一些问题。因为单点源干扰方式的有源诱饵不可避免地会被反辐射导弹打掉,虽说有源诱饵的成本比真实雷达要低的多,但也很少有人把它当作消耗品来使用(某些空基、海基平台由于限制往往不得不使用一次性诱饵)。有源诱饵由于要尽量模仿真实雷达的信号特征,因此其结构较为复杂,成本也不算低,如果把它当作一次性消耗品来使用的话,也没有几个土豪军队能够承受得起。最关键的是,在战场上这种有源诱饵打掉一个就少一个,少一个也就意味着真实雷达面临的危险也增加一分,敌人即使多消耗一些弹药,只要最终消灭了真实的防空雷达,压制住对手的防空系统,则收获的可能是一场战斗乃至于战役的胜利。而且单点源干扰方式还存在的一个问题是必须要关闭被保护的真实雷达,这意味著其对空探测能力将暂时受到影响。而对方发射反辐射导弹的目的往往就是迫使你的雷达关机,以暂时削弱防空系统的作战效能,从而使对方可以无所顾忌地采取相应的空中作战行动。美军在科索沃战争中为了压制住南联盟军队的防空雷达,曾连续发射大量的“哈姆”反辐射导弹以形成一个“导弹流”,虽然真正能摧毁对方雷达的导弹数量少之又少,但成功压制了南联盟军队的地面防空系统,并保障了己方战斗机顺利完成作战任务。

双点源干扰可以形成一个虚假的“能量质心”,使反辐射导弹瞄准这个“质心”发动攻击

正是因为单点源干扰在实际应用中存在着一定的问题,因此各国纷纷选择发展双点源或多点源干扰等有源干扰方式。对于反辐射导弹来说,单点源与双点源/多点源干扰之间的区别就相当于“诱惑”与“迷惑”的区别。单点源干扰是以假目标来引诱反辐射导弹,以“牺牲”自己而保护真实雷达不受攻击;双点源/多点源干扰则是彻底把反辐射导弹搞的晕头转向,将其制导引入歧途。在双点源和多点源干扰系统中,真实雷达和有源假目标诱饵共同构成了多个辐射源,有源诱饵在空间位置、信号特性以及工作时序等方面能与真实雷达配合工作,共同组成多点源干扰/诱骗系统。值得一提的是,双点源/多点源干扰方式作为一种实现难度更高的干扰技术,不仅可以诱骗干扰反辐射导弹,也可以对付其它类型雷达制导武器(如主动雷达制导导弹),甚至能对抗对方的跟踪雷达系统,使其雷达产生角度误差。双点源/多点源干扰的原理是:当反辐射导弹对单目标进行跟踪时,瞄准点是对准目标辐射源最强的一个点,也就是目标自身。而如果在反辐射导弹的被动雷达导引头视野范围内存在多个相距很近的辐射源时,其瞄准点会自动对准几个辐射源中间的平衡点。双点源/多点源干扰利用两个或多个点状干扰源形成一个虚假的“能量质心”,使反辐射导弹瞄准这个“质心”发动攻击,从而起到诱骗的作用。通俗点解释就是,当反辐射导弹的视野内出现多个距离相隔很近且非常相似的辐射源时,它将无法单独区分出这几个辐射源,而会将它们看作是一个“大辐射源”,然后瞄准这个“大辐射源”的“能量质心”发动攻击,而这个“能量质心”往往是空无一物的,反辐射导弹最终只能扑个空。

造成这种现象的原因在于反辐射导弹由于弹径受限,天线孔径尺寸较小,导致其被动雷达导引头的角分辨率较差,测角精度低。角分辨率是指导引头有差别的区分两个相邻物体最小间距的能力,导引头的角分辨率越高,则越有利于区分开两个相距较近的物体。这种现象与我们生活中近视患者看物体时的情况非常相像,近视患者并不是看不见物体的存在,而是在远距离外难以分辨物体或多个物体之间的具体细节。对于导弹导引头的分辨率来说也是一样的道理。角分辨率较差的导弹在用于攻击单个“点”状目标时的问题不大,因为它是能“看”到目标存在的,虽然“看”不清具体细节,但并不妨碍导弹对“点”状目标的打击。但如果在导弹的视野内同时存在多个不同目标时,这时导弹的“近视”问题就会凸显出来了,导弹将很难对距离相隔很近的多个不同目标进行分辨与识别,从而影响到制导精度和打击效果。一般来说,对方雷达的工作频率越低,波长越长,反辐射导弹导引头角分辨率差的缺陷就体现的越明显。也就是说反辐射导弹在用于对付类似远程搜索/警戒雷达时,要比对付中近程的制导/火控雷达更难以实现精确定向,对目标的识别能力较差,更难区分真假目标。

我们可以用场景剧来解释一下双点源有源干扰系统是如何诱骗反辐射导弹的。当士兵(反辐射导弹)在一片漆黑的野外寻找目标(雷达)时,远处有两个光源(双点源干扰系统)在相隔很近的距离上以同样的亮度同时发光,士兵区分不了两个光源,而把它误认为是一个模糊的大光源,那么他会以两个光源连线的中心作为目标而继续前进,实际上那里什么都没有。当士兵前进到离目标很近的距离,近到足以区分开两个不同的光源时,这时往往两个光源都已经脱离了士兵的视野范围,士兵会从两个光源的中心穿过去,不会损害其中任何一个目标。或者出现另一种情况,士兵前进到离目标很近的距离,可以区分两个不同光源时,那么即使士兵此时可以锁定其中的一个目标,但已经来不及转向了(对应反辐射导弹的最大过载),士兵还是会从两个光源之间穿过去,最终一无所获。由上可见,双点源干扰的一大特点就是既保护了雷达又保护了有源假目标诱饵,反辐射导弹会击中雷达和有源诱饵之间的空地。这种干扰方式可在己方没有任何损失的情况下诱骗反辐射导弹,而且雷达仍然可以开机工作,因为雷达本身就是双点源干扰系统中的一个“点源”。双点源干扰方式避免了单点源干扰的主要缺点,是一种更为理想的反辐射导弹干扰/诱骗方式。不过出于保护真实雷达的目的,双点源干扰系统往往使假目标干扰源的辐射功率更大,这是因为当其中的一个光源比另一个光源更亮时,则士兵的前进路线自然会偏向更亮的那个光源,即假目标干扰源。如此一来虽然假目标被攻击的风险会增加,但这转移了真实雷达被攻击的风险。当然,如果从回收诱饵的角度出发,可以选择雷达和诱饵两者辐射功率相同的方式,如何取合就看操作人员的考量了。

大型远程预警雷达

那么,要实现有效的双点源干扰需要具备什么条件呢?首先,有源假目标诱饵的发射信号特征应与被保护的真实雷达相近。这就好比你如果在野外看到一红一绿两盏灯同时亮着,那么你将很难把两盏灯看作是同一盏。有源假目标诱饵还应该具备较大的发射功率。在双点源干扰中反辐射导弹会被诱偏到辐射功率偏高的一侧,因此假目标诱饵出于保护真实雷达的目的,其发射功率至少不能比真实雷达低,并且还应具备长时间不间断的发射能力。其次,如何设置两个干扰源之间的距离。如果距离过大,反辐射导弹能将两个干扰源区分开来,并锁定其中的一个发动攻击。如果距离过小,虽然诱骗成功率可以大幅上升,但当反辐射导弹在两者之间的空地上爆炸时,其杀伤半径有可能会危及到真实雷达,而且机动过载较大的反辐射导弹在最后关头仍有翻盘的可能。设置多大的距离还与被保护雷达的工作波长有关。波长较长的雷达如远程预警雷达可以设置更大的距离,而波长较短的雷达如火控雷达则必须设置为较近的距离。远程预警雷达就好比大型探照灯,雷达波束非常宽,可以覆盖很大的范围,就算与有源诱饵之间的距离相隔较远,反辐射导弹也难以对两者进行区分。火控雷达则相当于高亮度手电筒,雷达波束很窄且指向性很强,因此在设置双点源/多点源干扰系统时,多个干扰源相互之间必须靠得很近才能有效的欺骗反辐射导弹。

干扰源与来袭导弹之间的夹角也是很重要的因素

美国研制的光纤拖曳式诱饵

双点源、多点源干扰在对付新一代先进反辐射导弹时,将很难保证诱骗成功的概率

最后,双点源干扰系统的诱骗成功率还与两个干扰源与导弹来袭路线之间的夹角有关系。理想的夹角当然是两个干扰源一左一右都处在来袭导弹的视野内,两个干扰源之间的连线与导弹来袭路线呈一直角。如果两个干扰源的连线与导弹来袭路线正好处于同一直线内时,那恐怕就不妙了。这种情况尤其多见于空基平台如战斗机实施的双点源干扰(如机载有源拖曳式诱饵),因为战斗机面临的导弹攻击可能来自于四面八方。当战斗机拖带着有源拖曳诱饵实施双点源干扰时,无论对方导弹从机头方向还是机尾方向来袭,双点源干扰都无法起到有效的干扰/诱骗作用,因为这时两个“点源”在导弹的眼里是重合的,等同于一个“点源”。此时战斗机必须通过机动動作改变与来袭导弹之间的夹角,才能使双点源干扰重新生效。此外,前文基本上都是以双点源干扰的原理进行讲解的,多点源干扰的原理其实与双点源干扰基本相同,只不过多点源干扰由于设置了更多的干扰源,因此对反辐射导弹的诱骗成功率更高,当然这种干扰方式的成本也更高,设置也更复杂。

不过,双点源/多点源干扰也不是万能的。这种诱骗方式存在着不可预知的失败风险,理想情况下当然应该是反辐射导弹正好击中两个辐射源中间的空地,雷达和有源假目标诱饵都安然无恙。但在实际操作中由于种种因素的制约,反辐射导弹指向的往往不是两个辐射源的中间,其中一个干扰源被命中的概率仍然偏高。双点源/多点源干扰系统对多个干扰源间的距离、角度的设置要求非常严格,这直接关系到诱骗成功概率。而且,诱骗效果还取决于对方反辐射导弹的性能水平。对方反辐射导弹的导引头视场、分辨率以及导弹的最大机动过载等性能指标也是重要的决定因素。因此,在对反辐射导弹的诱骗过程中,任何一个环节出现疏漏都有可能导致诱骗失败,雷达被毁。

[编辑/山水]

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