烟幕弹对毫米波末制导雷达的有效遮蔽区域研究

高志扬,祝 利,韩书键

(电子工程学院,合肥 230037)



烟幕弹对毫米波末制导雷达的有效遮蔽区域研究

高志扬,祝 利,韩书键

(电子工程学院,合肥 230037)

为形象表达烟幕弹的威力范围,提出了烟幕有效遮蔽区域的概念,通过计算烟幕弹的烟幕面密度、烟幕弹对毫米波末制导雷达的遮蔽面密度,得到烟幕弹对毫米波末制导雷达有效遮蔽区域的计算模型,通过实例仿真后,分析了不同条件下有效遮蔽区域的变化规律,从而得到单发烟幕弹的最大遮蔽方向在目标与烟幕弹连线方向等一系列结论,同时验证了用有效遮蔽区域表示烟幕弹威力范围的正确性。

毫米波,烟幕,仿真

0 引言

毫米波末制导雷达具有波束窄、跟踪精度高、多目标鉴别能力强等诸多优点,因此各主要军事强国均装备了毫米波末制导武器,这无疑对我重要的军事目标构成了严重的威胁[1-2,4]。烟幕弹无源干扰是对抗毫米波末制导雷达的一种有效方式,但烟幕弹的威力却极难直观地进行表达。为破解这一难题,文中提出烟幕有效遮蔽区域的概念,研究了烟幕弹对毫米波末制导雷达有效遮蔽区域的计算模型,并进行了仿真分析。

1 烟幕弹的烟幕面密度计算

烟幕弹面密度是指沿视线方向单位截面积内烟幕粒子的总质量,可表示为[3]:

(1)

烟幕弹属于瞬时体源,瞬时体源的烟幕浓度分布模式有莱赫特曼模式和高斯分布模式等,文中采用由原苏联科学家莱赫特曼建立的莱赫特曼模式,假设烟幕弹在原点处爆炸,则t时刻点(x,y,z)处的烟幕浓度可以表示为[6]:

(2)

假设毫米波导弹、烟幕弹和被保护目标及它们的运动均在同一平面内,建立以目标为中心的二维坐标系XOZ,如图1所示。将式(2)沿图1中导弹至目标的连线l积分,即得出烟幕弹沿雷达视线方向的烟幕面密度Ml:

(3)

由于假设烟幕弹、导弹、目标均在同一平面内,可取y=0。并且式(3)是以爆炸点为坐标原点建立的坐标系,而在图1所示的坐标系中,烟幕弹爆炸点为(xs,zs),因此要进行坐标转换。那么,烟幕弹沿雷达视线方向的面密度Ml可以表示为[3]:

(4)

图1 导弹、烟幕、目标、发射车位置示意图

2 烟幕弹对毫米波末制导雷达的遮蔽面密度计算

遮蔽面密度是指烟幕恰好能够对毫米波末制导雷达形成遮蔽时的面密度,用Mb表示。

如图1所示,当来袭导弹为毫米波主动制导时,毫米波信号要经过A→B,B→A烟幕的双程衰减,末制导雷达接收端的信噪比可以表示为:

(5)

因此,毫米波末制导雷达恰好能够发现目标时烟幕的遮蔽面密度为:

(6)

当Ml≥Mb时,即可视为烟幕可以对导弹形成有效遮蔽。

3 烟幕弹有效遮蔽区域计算

由上面分析可知,当末制导雷达在Ml≥Mb的位置时烟幕可以对导弹形成有效遮蔽,所有Ml≥Mb的区域即为烟幕弹有效遮蔽区域。而末制导雷达在Ml

4 烟幕弹有效遮蔽区域仿真分析

仿真的主要初始参数设定为:单发烟幕弹遮蔽面积为200 m2,烟幕持续时间为30 s。Pt=10 W,Gt=30 dB,λ=3 mm,σ=100 m2,δ=2 dB/km,u1=1 m/s,方向为X轴逆向。

1)单发烟幕弹仿真

单发烟幕弹仿真结果如图2所示。

图2 单发烟幕弹的有效遮蔽区

比较图2(a)、图2(b)可知:

①烟幕干扰时,有效遮蔽区域是烟幕上方的斜线区域,目标暴露区域是目标与烟幕爆点两侧山丘形状的阴影区域。

②单发烟幕弹的最大遮蔽方向(即末制导雷达最小探测距离位置与目标连线的方向)在目标与烟幕弹连线方向。

2)两发烟幕弹仿真

两发烟幕弹的遮蔽区域如图3所示。

图3 两发烟幕弹的有效遮蔽区

由图3可以看出:

①2发烟幕弹比单发烟幕弹形成的有效遮蔽区域大,可对目标形成较为全面的防护(60°～120°)。

②当仿真进行到31 s时,烟幕浓度减小,有效遮蔽区域减小,在31 s时已有“漏洞”,对保护目标极为不利。

③为增加烟幕的有效遮蔽时间,一种有效方法就是发射多发烟幕弹并减小烟幕弹的间隔,使烟幕的有效遮蔽时间较长。

3)多发烟幕弹水平布设仿真

多发烟幕弹不同时刻的有效遮蔽区域如图4所示。

图4 多发烟幕弹有效遮蔽区

由图4可以看出:

①多发烟幕弹初始遮蔽区域更大,可以对目标周围30°～150°范围内形成遮蔽,如图4(a)、图4(c)。

②在一段时间以后,有效遮蔽区域减小,但比单发有效遮蔽区域大。

③最大遮蔽方向与烟幕弹连线垂直。

综合以上对烟幕有效遮蔽区域的仿真分析,得到以下结论:

①多发烟幕弹初始有效遮蔽区域更大,遮蔽时间更长,可以对目标形成较为全面的防护。

②多发烟幕弹布设需紧密,防止出现“漏洞”。

③单发烟幕弹的最大遮蔽方向在目标与烟幕弹连线方向,多发烟幕弹的最大遮蔽方向在烟幕弹连线的垂直中线方向。

5 结束语

烟幕弹的有效遮蔽区域形象表达了烟幕弹的作用范围,为分析无源遮蔽干扰提供了一种新的方法。文中给出烟幕弹对毫米波末制导雷达的有效遮蔽区域的计算模型,并进行了仿真分析,得到烟幕弹的最大遮蔽方向在烟幕弹连线的垂直中线方向等结论,当然运用类似的方法也可对光电制导武器等的无源干扰进行分析。

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[6] 姚禄玫, 高钧麟. 烟幕理论与测试技术 [M]. 北京: 国防工业出版社, 2004: 71-88.

Research of Effectively Obscuring Region Posed by Smoke Screen for Millimeter-wave Terminal Guided Radar

GAO Zhiyang,ZHU Li,HAN Shujian

(Electronic Engineering Institute of PLA, Hefei 230037, China)

In order to embody effective range of smoke bomb, the concept of effectively obscuring region(EOR)of smoke-screen was proposed, and the calculation model of the EOR posed by smoke screen for millimeter-wave terminal guided radar(MMWTGR) was present by means of calculation of smoke surface density and obscured surface density of MMWTGR posed by smoke bomb. The VC++ simulation was used to analyze changing rule of the EWR under different conditions so as to obtain some useful characteristics of smoke bomb obscuring. Several conclusions have been reached, for example, the maximum obscuring direction of the smoke-screen is the direction of the line from target to the smoke bomb. At the same time, correctness of expressing effective range of smoke bomb by EOR was verified.

millimeter-wave; smoke-screen; simulation

2015-09-23

高志扬(1991-),男,山东泰安人,硕士研究生,研究方向:军事运筹。

TN972.4

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