兵器装备工程学报

基于对抗反舰导弹的箔条质心干扰建模与仿真研究

分类:编辑推荐 发布时间:2019-04-20 16:18 访问量:716

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本文引用格式方良,郝建滨,朱璐,等.基于对抗反舰导弹的箔条质心干扰建模与仿真研究[J].兵器装备工程学报,2019,40(2):59-61.

Citation format:FANG Liang,HAO Jianbin,ZHU Lu,et al.Research on Modeling and Simulation of Chaff Centroid Jamming Combat Base on Resist Anti-Ship Missiles[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2019,40(2):59-61.


作者简介方良(1986—),男,工程师,硕士,主要从事导弹制导控制研究。

基于对抗反舰导弹的箔条质心干扰建模与仿真研究

方 良,郝建滨,朱 璐,巩浩然

(中国人民解放军92941部队, 辽宁 葫芦岛 125000)

摘要为了更好地发挥现代海战中箔条质心干扰的作用,从箔条质心干扰的工作原理出发,建立箔条质心干扰时舰船、导弹跟踪及干扰对抗模型,通过数学仿真,对箔条质心干扰对反舰导弹的干扰效果进行评估,优化了箔条质心干扰下舰艇作战使用原则,具有重要的军事意义。

关键词箔条干扰;质心干扰;作战使用

Research on Modeling and Simulation of Chaff Centroid Jamming Combat Base on Resist Anti-Ship Missiles

FANG Liang, HAO Jianbin, ZHU Lu, GONG Haoran

(The No. 92941st Troop of PLA, Huludao 125000, China)

Abstract: For developing the interference function of chaff centroid jamming better, from the work principle of chaff centroid jamming, the ship moving model, missile moving model, interference model was built. From mathematics simulation, the interference effect of chaff centroid jamming to anti-warship missile was built, and the ship combat principle under the chaff centroid jamming was optimized, having military significance.

Key words: chaff jamming; centroid jamming; combat using

现代海战中,箔条质心干扰是对抗反舰导弹最为有效的手段之一。战场态势对箔条质心干扰成功与否起着决定性的作用,风向风速、箔条发射方向、舰艇机动决策决定了质心干扰效果。

本文从箔条质心干扰的工作原理出发,建立舰船机动模型、箔条运动模型、导弹跟踪模型及质心干扰模型,通过数学仿真,对箔条质心干扰对反舰导弹的干扰效果进行评估,优化了箔条质心干扰下舰艇作战使用原则,具有重要的军事意义。

1 箔条质心干扰工作机理

箔条质心干扰基本原理是在导弹跟踪阶段打出一组质心干扰目标,通过在末制导雷达跟踪范围内形成假目标与舰艇两个目标,诱使导弹跟踪两目标的能量质心,并利用气象条件和舰艇机动使导弹偏离预定目标,对反舰导弹具有较大威胁。

箔条质心干扰时,雷达的空间跟踪点位于其分辨单元的能量中心(即质心)上。当雷达分辨单元内存在1个目标时,雷达跟踪该目标的散射能量中心;当雷达分辨单元存在2个目标时,雷达则跟踪由2个目标共同构成的能量中心,通常把这个能量中心称之为质心。当舰艇受到雷达跟踪时,在舰艇所处的分辨单元里利用箔条布设一雷达诱饵,并使得箔条云的雷达截面积大于舰艇的雷达截面积。箔条云的出现使雷达跟踪点偏离舰艇,舰艇借此迅速驶出该雷达分辨单元,摆脱雷达的跟踪[1-4]

2 箔条质心干扰模型

箔条质心干扰模型包括舰船机动模型、箔条运动模型、导弹运动模型及质心干扰模型。

1) 舰船机动模型

舰艇在发射质心箔条弹后,保持航向或做转向机动。舰艇运动示意图如图1。


图1 舰艇机动示意图

舰艇在机动前,舰艇运动方向为θ,运动模型为:

xsh(tt)=xsh(t)+vj×Δt×cos(θ)

(1)

ysh(tt)=ysh(t)+vj×Δt×sin(θ)

(2)

式中vj为舰艇速度,Δt为仿真步长。

舰艇发射箔条后,舰艇机动方向为θ1,运动模型为:

xsh(tt)=xsh(t)+vj×Δt×cos(θ1)

(3)

ysh(tt)=ysh(t)+vj×Δt×sin(θ1)

(4)

2) 箔条运动模型

舰艇发现导弹来袭,发射质心箔条弹,发射舷角为φ,发射距离为R,箔条云在风的作用下做匀速运动,其速度和方向由风速和风向决定,假设t时刻风速为vf,方向为φ1,箔条运动示意图见图2,则t时刻箔条云的位置为:


图2 箔条云运动示意图

箔条发射t0时刻初始位置为:

xg(t0)=xsh(t0)+Rcos(φ)

(5)

yg(t0)=ysh(t0)+Rsin(φ)

(6)

箔条运动模型为:

xg(tt)=xg(t)+vf×Δt×cos(φ1)

(7)

yg(tt)=yg(t)+vf×Δt×sin(φ1)

(8)

3) 干扰模型

在没有干扰的情况下,反舰导弹末制导雷达锁定跟踪舰船的能量中心,完成作战目标,实际作战环境中,舰船发射箔条干扰弹,导弹跟踪阶段将分为两个阶段,第一阶段末制导雷达将跟踪舰船与箔条云共同的能量中心(质心点),随着导弹临近及舰船规避和箔条云运动,质心点将向箔条云移动。箔条干扰态势见图3所示。


图3 箔条干扰态势

目标舰与质心箔条都在波束内时,同时受到雷达导引头电磁波的照射,末制导雷达跟踪两者形成的质心[5-6],质心点与舰的偏离角度为θ1

θ1=θσs/(σs+σg)

(9)

质心点与箔条云的偏离角度为θ2

θ2=θσg/(σs+σg)

(10)

式中:σg为干扰等效雷达截面积,σs为舰船等效雷达截面积。

4) 导弹跟踪模型

导弹飞临可分辨距离前,导弹跟踪舰艇和质心干扰的能量质心[7-11]。导弹的跟踪点坐标为:


(11)

(12)

式中:xgyg为箔条干扰的坐标位置,σg为干扰等效雷达截面积,σs为舰船等效雷达截面积。

3 箔条质心干扰仿真分析

仿真场景如下:反舰导弹采用近炸引信,航速300 m/s,杀伤半径60 m;舰艇长205 m,航速25节,舰船初始航向为30°,舰艇雷达截面积为5 000 m2;舰艇在弹目距离6 km时发射质心箔条弹,箔条弹发射距离为120 m,雷达截面积为9 000 m2;风向为右舷145°,风速为8 m/s。当对抗结束时,导弹与舰艇的最小距离大于安全距离(导弹杀伤半径加舰长一半),本次干扰成功。

仿真结果1:舰船发现右舷160°方向有导弹来袭,舰船发射箔条干扰弹进行质心干扰,舰船同时进行规避机动,航向为直航,航速为25节,当箔条弹右舷135°顺风发射时,舰艇60°方向机动时,仿真效果见图4所示。统计箔条弹右舷135°发射,舰艇不同机动方向对抗结束时导弹与舰艇的最小距离见图5所示。

通过仿真分析,可以看出当箔条弹右舷135°顺风发射,舰艇在0°~150°方向机动时,干扰有效。当舰艇200°~320°方向机动时,脱靶量较小,干扰失败。

仿真结果2:舰船发现右舷160°方向有导弹来袭,舰船发射箔条干扰弹进行质心干扰,舰船同时进行规避机动,航向为直航,航速为25节,当箔条弹左舷45°逆风发射时,舰艇120°方向机动时,仿真效果见图6所示。统计箔条左舷45°发射,舰艇不同机动方向对抗结束时导弹与舰艇的最小距离见图7所示。

通过仿真分析,可以看出当箔条弹左舷45°逆风发射时,整体干扰效果比顺风发射时好,其中舰艇在160°~270°方向机动时,脱靶量较小,干扰失败;当舰艇40°~150°及280°~360°方向机动时,脱靶量较大,干扰有效。

综上所述,导弹舰尾方向来袭,舰艇左舷受风时,应该右舷发射干扰弹,舰船向逆风方向实施机动,并全速航行。


图4 舰艇60°方向机动仿真结果


图5 箔条右舷135°发射,舰艇不同机动方向导弹与舰艇的最小距离


图6 舰艇120°方向机动仿真结果


图7 箔条左舷45°发射,舰艇不同机动方向导弹与舰艇的最小距离

4 结论

1) 通过数学仿真,统计干扰对抗结束时弹目最小距离;

2) 对箔条质心干扰对反舰导弹的干扰效果进行了评估;

3) 优化了箔条质心干扰下舰艇作战使用原则,具有重要的军事意义。

参考文献:

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