1.引言
隨著導(dǎo)彈精確制導(dǎo)技術(shù)的高速發(fā)展,反艦導(dǎo)彈日益成為水面艦艇生存的最大威脅。為了順應(yīng)這種形式,提高水面艦艇的生存能力,西方各國(guó)相繼發(fā)展出了一系列的艦載電子對(duì)抗裝備。艦船電子對(duì)抗系統(tǒng)的主要作用是使用有源、無源干擾來同時(shí)對(duì)抗來自空中或者海上發(fā)射平臺(tái)發(fā)射的多方向、多批次的多種制導(dǎo)方式的反艦導(dǎo)彈的攻擊,從而保護(hù)艦船的安全。
2.反艦導(dǎo)彈制導(dǎo)模式探討
反艦導(dǎo)彈具有體積小,重量輕,掠海飛行、可多平臺(tái)發(fā)射、命中精度高,速度快,射程遠(yuǎn),威力大等特點(diǎn),并且正在向隱身化、智能化、精確化、數(shù)字化、通用化方向發(fā)展。正因?yàn)榉磁瀸?dǎo)彈的這些特點(diǎn),它在近現(xiàn)代的多次海戰(zhàn)中被多次應(yīng)用,并且立下赫赫戰(zhàn)功。如何對(duì)抗反艦導(dǎo)彈的攻擊也成為各國(guó)海軍在保護(hù)己方艦船安全時(shí)面對(duì)的最為頭疼的問題。尤其是進(jìn)入到20世紀(jì)六七十以后,導(dǎo)彈精確制導(dǎo)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。
從各國(guó)研制反艦導(dǎo)彈的發(fā)展趨勢(shì)看,現(xiàn)在和未來一段時(shí)間的反艦導(dǎo)彈基本上是采用雷達(dá)、紅外、激光、電視等多種制導(dǎo)體制。據(jù)統(tǒng)計(jì),在多種導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)中,采用雷達(dá)和紅外制導(dǎo)的反艦導(dǎo)彈仍是主流,其總量基本占到了各國(guó)現(xiàn)有導(dǎo)彈總數(shù)的80%-90%.特別是在導(dǎo)彈末制導(dǎo)環(huán)節(jié),雷達(dá)和紅外制導(dǎo)更是被廣泛的應(yīng)用。而激光和雙(多)模復(fù)合制導(dǎo)也是未來反艦導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展方向。
2.1 雷達(dá)制導(dǎo)
雷達(dá)制導(dǎo)受天氣情況的影響較小,在晴天、雨天都有較好的工作狀態(tài),探測(cè)距離較遠(yuǎn)。一般包括大、中、小三種搜索狀態(tài)。導(dǎo)引頭的搜索范圍會(huì)隨著導(dǎo)彈與艦船目標(biāo)距離的減小而增大。目前反艦導(dǎo)彈的末制導(dǎo)雷達(dá)基本上都是KU,X波段的“頻率捷變”和“單脈沖”雷達(dá)體制。另外,末制導(dǎo)中還包括接近目標(biāo)的偏置比例高低制導(dǎo),使導(dǎo)彈能進(jìn)行突然躍升機(jī)動(dòng)飛行,因而具有良好的抗干擾能力。
合成孔徑雷達(dá)(SAR)是一種高分辨率的二維成像雷達(dá),它在軍事觀察方面有廣泛的應(yīng)用。SAR技術(shù)是雷達(dá)技術(shù)的一個(gè)重大突破,它不但使得雷達(dá)遙感具有全天候、全日時(shí)、高分辨力性能,并且還有多頻段、多極化、多視向和多俯角等優(yōu)點(diǎn),特別適于大面積的地表成像。多頻段、多極化、多視角、InSAR、超寬帶SAR、FM-CW SAR以及動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)等新技術(shù)仍然處于不斷發(fā)展完善之中。可以預(yù)見,將來合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的研究和應(yīng)用必定會(huì)取得更大的突破。
除此之外,雷達(dá)在經(jīng)歷了無線電、微波的發(fā)展階段之后,目前已進(jìn)入光波發(fā)展階段,出現(xiàn)了激光雷達(dá)。激光雷達(dá)是激光技術(shù)和雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,也是未來雷達(dá)制導(dǎo)的發(fā)展方向。
2.2 紅外制導(dǎo)
紅外制導(dǎo)是利用紅外探測(cè)器捕獲目標(biāo)自身的紅外輻射能量來實(shí)現(xiàn)尋的制導(dǎo)。紅外制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展至今從大的方面大致可以分為兩個(gè)時(shí)期:即點(diǎn)源時(shí)期和成像面源時(shí)期,經(jīng)歷過四個(gè)階段。上世紀(jì)60年代中期以前為第一階段,上世紀(jì)60年代中期到70年代為第二階段。這兩個(gè)階段的紅外制導(dǎo)武器主要工作在1-3μm波段,紅外元件大都用PbS和InSb元件,后期曾對(duì)PbS元件運(yùn)用致冷技術(shù),提高它的靈敏度。這兩個(gè)階段紅外制導(dǎo)武器都是采用非成像制導(dǎo)系統(tǒng),都是把被攻擊的目標(biāo)視為點(diǎn)源。這種系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn),在各種軍事裝備上得到了廣泛的應(yīng)用。但是也存在明顯的缺點(diǎn),抗干擾能力比較差,難以應(yīng)對(duì)比較復(fù)雜的背景環(huán)境,也非常容易被干擾。
上世紀(jì)70年代中期以后進(jìn)入到紅外制導(dǎo)技術(shù)的成像面源時(shí)期。通常,紅外成像制導(dǎo)本身又可分為兩個(gè)階段,也就是紅外制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的第三和第四階段。在成像制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展前期,出現(xiàn)了一種特殊方案是,采用雙色(紅外/紫外或雙色紅外)多瓣梅花圖形掃描的成像制導(dǎo)體制。上世紀(jì)80年代后,出現(xiàn)了采用凝視型紅外焦平面陣(IRFPA)探測(cè)器,用電子掃瞄代替機(jī)械掃描的第二代紅外成像制導(dǎo)武器。不但分辨率高、動(dòng)態(tài)范圍大、抗干擾能力強(qiáng),而且具有自主捕獲目標(biāo),在復(fù)雜情況下自動(dòng)決策及比較好的晝夜工作能力。同時(shí)8-14μm的紅外輻射透過能力強(qiáng),作用距離也得到了很大的提高。
2.3 激光制導(dǎo)
激光制導(dǎo)是60年代開始發(fā)展的新技術(shù),以激光為信息載體引導(dǎo)彈頭,實(shí)施跟蹤及精確打擊。激光制導(dǎo)是由彈上或彈外的激光束照射在目標(biāo)上,彈上的激光導(dǎo)引頭等制導(dǎo)裝置利用目標(biāo)漫反射或敏感發(fā)射光束,跟蹤目標(biāo)導(dǎo)引導(dǎo)彈或制導(dǎo)導(dǎo)彈命中目標(biāo)的制導(dǎo)技術(shù)。按工作原理不同,激光制導(dǎo)分為“尋的式”和“視線式”
兩大類,尋的式制導(dǎo)可分為半主動(dòng)式和全主動(dòng)式,視線式制導(dǎo)又分為波束式和指令式。彈上導(dǎo)引頭與激光照射器配置于兩地的激光制導(dǎo)方式被稱為半主動(dòng)式。激光器照射目標(biāo),導(dǎo)引頭接收出射激光或目標(biāo)反射激光,測(cè)量彈的飛行誤差,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,最終使戰(zhàn)斗部擊中目標(biāo)。這種制導(dǎo)方式應(yīng)用的最多,但優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都同樣明顯。全主動(dòng)式將照射器和尋的器集成于彈體內(nèi),彈體發(fā)射激光照射目標(biāo),尋的器自動(dòng)接收目標(biāo)反射光,通過控制系統(tǒng)導(dǎo)引彈頭精確打擊。全主動(dòng)式發(fā)射后不用人工干預(yù),目標(biāo)的激光成像特征裝訂在彈體中,獲得其三維圖像后自動(dòng)識(shí)別型號(hào)和毀傷程度,進(jìn)行選擇性攻擊。
激光制導(dǎo)具有制導(dǎo)精度高、目標(biāo)分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。
但激光光束易受云、霧和煙塵的影響,不能全天候使用,如它與其它制導(dǎo)系統(tǒng)組合,將具有更加廣泛的用途。
2.4 復(fù)合制導(dǎo)
隨著電子戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境越來越復(fù)雜和各種電子對(duì)抗裝備的完善發(fā)展,采用單一制導(dǎo)模式的反艦導(dǎo)彈已經(jīng)很難適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)的需要,因而出現(xiàn)了雙模和多模復(fù)合尋的制導(dǎo)技術(shù),并且越來越受到各國(guó)的高度重視。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來,得到了迅速的發(fā)展。目前,在世界上的一些國(guó)家中,已有多種雙模制導(dǎo)導(dǎo)彈裝備部隊(duì),還有一些正在研制和發(fā)展之中。它們主要是基于紅外的雙模復(fù)合制導(dǎo),其中有:紫外/紅外、可見光/紅外、激光/紅外、雷達(dá)/紅外、毫米波/紅外等。另外還有激光/激光雷達(dá)等雙模制導(dǎo)。隨著光電技術(shù)、微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成技術(shù)的發(fā)展,復(fù)合尋的制導(dǎo)將向更多模式的復(fù)合形式發(fā)展。例如日本三菱公司正在研制的中程地空導(dǎo)彈,就是采用雷達(dá)/毫米波/紅外3種模式相結(jié)合的制導(dǎo)導(dǎo)彈。雙模和多模尋的制導(dǎo)發(fā)揮了各單一模式制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn),取長(zhǎng)補(bǔ)短,具有綜合優(yōu)勢(shì),因而具有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展前途。
3.新型電子對(duì)抗裝備的發(fā)展需求
艦載電子對(duì)抗裝備與精確制導(dǎo)的反艦導(dǎo)彈本身就是矛與盾的關(guān)系。它們相互制約,同時(shí)又互相推動(dòng)著彼此向前發(fā)展。例如,面源型紅外誘餌彈、寬頻箔條彈、復(fù)合型干擾彈、雷達(dá)有源誘餌彈、角反射器、激光誘餌彈等。
1)面源型紅外干擾彈
早期的點(diǎn)源型紅外干擾彈對(duì)現(xiàn)今正在推廣使用的紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈尚無較有效的干擾對(duì)抗效果。因此,發(fā)展一種面源型紅外干擾彈,在中波和長(zhǎng)波兩個(gè)波段模擬艦船的成像輻射特性會(huì)大大提高艦船在面對(duì)面源型紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈時(shí)的生存能力。
2)寬頻段箔條干擾彈
隨著制導(dǎo)雷達(dá)的覆蓋波段由7~18GHz的厘米波段向處于毫米波段的35GHz和94GHz這兩個(gè)大氣窗口延伸。早期的厘米波箔條彈和毫米波箔條彈都已經(jīng)不能單獨(dú)完成作戰(zhàn)任務(wù),實(shí)現(xiàn)對(duì)寬頻段制導(dǎo)雷達(dá)的干擾。而且從作戰(zhàn)使用的需要和提高發(fā)射裝置利用效率的角度考慮,用單發(fā)的寬頻段箔條彈代替原有的厘米波箔條彈和毫米波箔條彈,從而在厘米和毫米兩個(gè)波段對(duì)多頻段制導(dǎo)雷達(dá)實(shí)施干擾,提高艦船的生存能力。
3)復(fù)合型干擾彈
反艦導(dǎo)彈由單一模式制導(dǎo)向復(fù)合型雙(多)模制導(dǎo)發(fā)展已經(jīng)是大勢(shì)所趨。在多國(guó)海軍的現(xiàn)役裝備中已經(jīng)出現(xiàn)了雙(多)模制導(dǎo)的反艦導(dǎo)彈,同時(shí)還有一些正在研制過程中。對(duì)抗單一制導(dǎo)模式的干擾彈已經(jīng)很難適應(yīng)未來電子戰(zhàn)的需要。在美國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了采用激光/紅外探測(cè)器的雙模制導(dǎo)導(dǎo)彈,采用雙波段毫米波/紅外光纖制導(dǎo)導(dǎo)彈,雙模式雷達(dá)/紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈,雙模式半主動(dòng)激光/激光雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈的相關(guān)專利文獻(xiàn)。針對(duì)這些新形式,我們只有及時(shí)有針對(duì)性的開展相關(guān)光電對(duì)抗裝備即復(fù)合型干擾彈的研發(fā)才能在未來的戰(zhàn)場(chǎng)上立于不敗之地。
4)雷達(dá)有源誘餌彈
隨著新型反艦導(dǎo)彈的出現(xiàn)和發(fā)展,傳統(tǒng)的防御反艦導(dǎo)彈電子戰(zhàn)方法的有效性大大降低。
舷外有源誘餌通過放大和轉(zhuǎn)發(fā)敵方雷達(dá)的信號(hào),與水面艦艇的真實(shí)回波信號(hào)共同作用來完成對(duì)反艦導(dǎo)彈的誘騙。與箔條云相比,有源誘餌具有多方面的優(yōu)勢(shì):反射截面更大、欺騙性更強(qiáng)、不存在天線波束切割箔條云的現(xiàn)象、可以很容易的生成具有多種不同調(diào)制波形的假目標(biāo),具有反輻射導(dǎo)彈的能力等等。同時(shí),相關(guān)研究表明,使用有源干擾和無源干擾相結(jié)合,配合一定的戰(zhàn)術(shù)方法可以使箔條云的有效反射面積提高很多倍。
5)角反射器
隨著電子技術(shù)的發(fā)展,采用新型雷達(dá)制導(dǎo)的導(dǎo)彈(如:毫米波雷達(dá)制導(dǎo)、抗箔條雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈)智能化程度在不斷提高,使得靠布放箔條形成箔條云假目標(biāo)的傳統(tǒng)無源對(duì)抗技術(shù),已不能完全滿足未來艦艇對(duì)抗新體制雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈的需求,特別是在對(duì)抗象毫米波這樣角分辨率高的雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈中,由于毫米波雷達(dá)波束窄,雷達(dá)分辨單元小,在質(zhì)心干擾作戰(zhàn)時(shí),大面積布放箔條,箔條云極易出毫米波雷達(dá)的波束角,達(dá)不到預(yù)期的干擾效果,若采用角反射器干擾技術(shù),則可彌補(bǔ)箔條干擾的不足。角反射器體積小、反射頻段寬、雷達(dá)反射截面積大、有效干擾持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),在進(jìn)行無源干擾作戰(zhàn)時(shí)頻率的適應(yīng)性好,能夠?qū)Ω缎骂l段、新體制雷達(dá),具有同時(shí)干擾不同頻率、不同方式工作的多部雷達(dá)的能力;方向適應(yīng)性強(qiáng),角反射器可做成全向的,以適應(yīng)不同方位雷達(dá)的搜索;幾何尺寸小,同時(shí)具有較大的雷達(dá)截面,可適合對(duì)抗窄波束雷達(dá)的要求;目標(biāo)特性好,由于角反射器布放后其目標(biāo)特性(極化特性、RCS變化規(guī)律)與艦船相近,制導(dǎo)雷達(dá)難以識(shí)別。另外,角反射器在重要目標(biāo)的區(qū)域防護(hù)和演習(xí)過程中可以作為海上或地面假目標(biāo)使用,發(fā)揮重要作用。
6)激光誘餌彈
激光技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域后,激光探測(cè)及激光制導(dǎo)技術(shù)得到了飛速發(fā)展,未來海戰(zhàn)中激光制導(dǎo)武器對(duì)艦船將形成嚴(yán)重威脅。如美國(guó)的“海爾法”、“幼畜”AGM-65C/E、法國(guó)的AS-30L都采用了激光制導(dǎo)的方法。現(xiàn)在較常規(guī)的對(duì)付激光制導(dǎo)導(dǎo)彈的方法是在制導(dǎo)導(dǎo)彈和被保護(hù)艦船之間布放煙幕干擾彈,以使激光的反射和散射被遮蔽和消弱,從而達(dá)到保護(hù)艦船的目的。彈煙幕干擾受風(fēng)影響較大,干擾效果十分有限。而有源激光干擾技術(shù)復(fù)雜,設(shè)備昂貴,核心解碼技術(shù)一時(shí)難以掌握,且解碼后的假目標(biāo)反射特征易失真,干擾成功率有限。激光誘餌彈直接反射激光目標(biāo)指示器的入射激光,不改變激光的特征(編碼、相位等),假目標(biāo)特征好。對(duì)激光的反射率比艦船高得多,在進(jìn)行激光引偏質(zhì)心干擾時(shí),易引偏激光制導(dǎo)武器,作戰(zhàn)使用成功率高。成本低,干擾作戰(zhàn)時(shí)使用方法靈活,武器效費(fèi)比高。因此,激光誘餌彈是未來我們?cè)趹?yīng)對(duì)激光制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈時(shí)的最佳選擇。
4.結(jié)語
反艦導(dǎo)彈的威脅日益嚴(yán)重,但它并不是不可戰(zhàn)勝的。只要我們認(rèn)真研究最新的導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展方向,并及時(shí)的采取相應(yīng)的干擾對(duì)抗措施,開發(fā)與之相適應(yīng)的電子對(duì)抗裝備。在未來海戰(zhàn)中,艦船的反導(dǎo)自我保護(hù)能力一定會(huì)大大提高。
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