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小型化六点源诱偏系统布站方式研究

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qikan025 发表于 2018-8-30 20:37:40 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 
摘  要:分析了目前国内外有源诱偏抗反辐射导弹的优点和不足,针对其不足,提出了小型化六点源诱偏反辐射导弹的方法,文章在介绍小型化六点源诱偏系统工作原理的基础上,提出其布站设计方案,并通过反辐射导弹的落点分析,对该布站方案进行了验证。
关键词:反辐射导弹;六点源;诱偏系统;布站;

Abstract: The merits and deficiencies of the domestic and overseas active decoying system counteracting ARM were discussed. Aiming at the deficiencies, the method of diminutive six-point sources decoying ARM was presented. Based on the principle of diminutive six-point sources decoying ARM, the embattling and design scheme was presented. Finally, the embattling and design scheme was validated through analyzing point of fall of ARM.
Key words: ARM; six-point sources; beguiling system; embattle;


1  引言
反辐射导弹(ARM)是一种利用雷达辐射电磁波被动导引攻击雷达及其载体的导弹。ARM在战场上的使用,对地面雷达的生存构成了极大的威胁。对抗反辐射导弹措施很多,目前国内外的研究和相应的装备主要采用三诱饵对ARM实施诱偏,诱偏效果较为明显,但亦存在一些不足之处,如体积庞大、系统复杂、机动性能较差、价格昂贵等,针对目前诱饵系统存在的不足,作者在三点源诱偏反辐射导弹的实现基础上,提出了一种新的诱偏反辐射导弹方法即小型化六点源诱偏反辐射导弹方法,该系统主要特点就是体积小、系统简单、造价低,且诱偏效果更好,本文仅对其布站方式进行了深入研究,并提出了一些与前人不同的观点。
2  小型化六点源诱偏系统基本原理
小型化六点源诱偏系统由雷达和6台相同小功率诱饵发射机组成,这里所指的小功率发射机是相对于雷达功率而言的,其基本原理如下:
原理1.文献[1]指出:“在多诱饵系统中,反辐射导弹分辨出的可能并不是一个单一的辐射源,而是多个辐射源所形成的能量中心。因此,要判别此种状态下的临界点就不得不把n点源系统中所有辐射源分成两组,并且要考虑到所有的分组情况,然后计算出每组形成的能量中心点的坐标、在反辐射导弹处的辐射能量值和‘两点辐射源’夹角。当ARM相对于某两个组源最先达到临界角时,反辐射导弹将攻向能量大的那组点源,从而把另外一组点源从ARM的目标区去除掉,然后,对所攻向的那组点源进行重新分组,如此反复下去,直到导弹攻向单一目标。”
原理2.通过实验发现:当两点源发射信号振幅比>1.25时,反辐射导引头(PRS)不再跟踪两点源的功率质心,而是跟踪功率大的辐射源[2];理论分析也证明了PRS采用快速自动增益控制(AGC)跟踪系统后不再跟踪两点源的功率重心,而是跟踪功率大的辐射源[3]。
原理1的提出,为我们如何解决功率问题提供了思路,那就是对各辐射源进行合理布站,利用功率叠加的办法,使诱饵发射机功率降低。同时,通过巧妙布站,使PRS的指向角非常靠近六诱饵源的功率质心而远离雷达。
原理2的提出,为我们如何解决进一步提高雷达生存概率提供了可能,那就是使六诱饵源叠加后的振幅与雷达振幅比>1.25,使得ARM达到某临界位置时,雷达首先脱离其视场,并稳定跟踪六点源诱饵系统,从而进一步提高雷达的生存概率,这样做,可能会牺牲某一个诱饵源,但由于诱饵源功率的下降,其成本大大降低,因而从军事意义上来讲是值得的。
3  小型化六点源诱偏系统布站方式研究
3.1  布站设计方案
据本文原理部分分析,可把诱饵系统设计为圆形,把六个诱饵源均匀置于其圆周上, 为雷达, 、 、 、 、 、 为诱饵源, 为雷达到ARM的距离, 为各诱饵源到ARM的距离, 为圆形阵列半径, 为雷达到圆形阵列中心的距离,具体如图1所示:

图1  诱饵系统圆形布站
3.2  间距的选择
具体算法参照文献[4][5],但作者提出了一些不同观点,本文仅对不同点进行阐述,并对结论进行仿真验证。
3.2.1  两点源间距的选择
由于:
  
   (1)
最后可得:
  (2)
3.2.2  两点源间距上下限的选择
在两点源间距上下限选择上,作者只在一处提出了不同的观点:
                          (3)
案例仿真分析:以HARM为诱偏对象,设其典型参数为:分辨角 °,过载系数 ,最大俯冲速度 ,杀伤半径 ,诱饵安全工作半径 , , ,仿真时入射角步长选为1°,则入射角/间距仿真图如下:

图2  点源间距随入射角变化图
通过仿真图可得出:
(1)两点源间距的选择具有对称性;
(2)在( )内,入射角 越大,间距 的取值越小;
仿真图与理论相吻合,因此也说明了该模型是正确的。
现假设HRAM导弹为中高空发射 ,末端直线飞行距离为 ,则可计算出入射角 °,代入仿真图可得:
                            (4)
由于 选择的距离太大,因此各辐射源间难以控制协同工作,而且当辐射源数目大于2时,除了考虑各两个辐射源之间的距离外,还有考虑整体的诱偏效果,再者距离太大,各辐射源天线波束可能不是同时指向ARM导引头,这样就达不到诱偏的目的,故将各参数代入两点源间距上下限选择公式,可得:
                          (5)
又因为点源间距离也不能太小,当给定出ARM性能参数后,从式(5)结论可知,最小间距约为 ,综合考虑之后,取六点源诱饵系统相邻各辐射源之间的距离 。
4  小型化六点源诱偏系统布站方式的验证
如图1所示,以A为原点建立坐标系,A的坐标分别为(0,0,0),则 、 、D、 、 的坐标分别为(100,-173,0)、(300,-173,0)、(400,0,0)、(300,173,0)、(100,173,0)。
由文献[6][7]知道单脉冲的ARM导引头跟踪的是电磁场波阵面的法线方向,即ARM导引头的瞄准方向总是指向ARM天线处合成电场强度的等相位面的法线方向。所以,ARM导引头的瞄准轴线方向即为ARM导引头处合成电场强度等相位面的法线方程从而可得ARM导引头在多点源作用下指向高度 的平面的位置坐标为:
                (6)
                (7)
根据原理部分分析,可假设:               (8)
             ,
,         (9)
式中, 是第 个辐射源辐射电磁波的电场峰值; 是第 个辐射源的角频率; 是第 个辐射源电场强度的初始相位,假设雷达的初始相位为0, 为波长。
当ARM较远时, ,因此(6)(7)两式可简化为:
                      (10)
                      (11)
取6点源中两点源A,D为参照,为了研究简便,只考虑二维空间的情况。设A位于 ,D的位置为 ,如图3所示:

图3  二维空间示意图
由图可得,ARM在远场时
                                   (12)
式中:     为反辐射导弹末端直线飞行的入射角
把点源B、C、E、F向X轴作个投影,同理可得:
               
                             
                             
                             
                             
                     
                                   (13)
对该模型进行三维修正,则:
                     (14)
仍以HARM为诱偏对象,取入射角 °, , ,经计算可得ARM的落点坐标为(200,0,0),即ARM攻击的是圆形阵列的中心,因此落点到各诱饵源的距离大于ARM的杀伤半径与诱饵安全工作半径之和,故取圆形布站、相邻诱饵间距取 的布站方式是合乎要求的。
5  结束语
本文主要是在前人分析两点源间距的基础上,提出了一些自己的观点,并对其进行了仿真分析,证明了观点的正确性。另外,本文还对六点源布站方案进行了合理性验证,为诱偏系统抗反辐射导弹布站方式的研究提供了一定的参考。


参考文献:
[1]郑木生.有源诱偏抗反辐射导弹技、战术及布站方式研究[D].国防科学技术大学硕士学位论文,2005
[2]司锡才,查玉峰.两点源抗ARM诱偏技术[J].航空学报,1989,10(6)
[3]司锡才.反辐射导弹防御技术导论[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,1997
[4]柳书高.抗反辐射导弹技术研究及仿真[D].哈尔滨工程大学硕士学位论文,2006
[5]郑木生.有源诱偏抗反辐射导弹技、战术及布站方式研究[D].国防科学技术大学硕士学位论文,2005
[6]顾尔顺.对反辐射导弹进行有源诱偏的原理[J].现代防御技术,1992(3):40~57
[7]花良发,李侠,张向兵.抗ARM系统的诱饵与雷达配置间距分析及其仿真[J].航天电子对抗,2001(1):17~20




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