中国指挥与控制学会会刊 
在信息化局部战争中,夺取制空权的前提是夺取制信息权,而制信息权的核心是制电磁权。为此,自海湾战争以来,电子战飞机在历次局部战争中都发挥了举足轻重的作用。为夺取制空权,突击飞机在突防突击过程中,需要得到远距离支援干扰和随队支援干扰飞机的有效配合[1],对敌防空系统进行压制,使其无法发挥应有的效能[2],以确保突击飞机的安全,达到预期的突击效果。随队支援干扰飞机由于机动性能好、干扰功率大、频率覆盖范围广等优点,越来越受到各大军事强国的重视[1],呈现出武器/装备可灵活配置、可执行多种作战任务的发展趋势。例如美军最先进的电子战飞机EA-18G,配有AN/ALQ-99大功率干扰吊舱、哈姆反辐射导弹、AIM-120空空导弹、先进的电子侦察系统以及对地攻击武器等,不仅可以执行随队支援干扰任务,还可以执行远距离支援干扰、反辐射打击、空中交战和常规攻击等多种作战任务。
由于随队支援干扰通常要随突击编队进入敌地空火力杀伤范围,随着敌地防火力射程越来越远、地空导弹制导雷达性能越来越强,随队支援干扰兵力的选择、战术运用,与突击飞机的编队方式以及作战协同等是否合理,变得尤为重要。目前从公开发表的文献来看,对随队支援干扰的研究多集中在干扰目标选择、干扰资源分配、航线优化、干扰掩护区仿真建模等方面[3⇓⇓-6],对随队支援干扰的兵力使用、精确规划等方面还有待深入研究。
本文研究了空中突击随队支援干扰兵力使用规划问题,分析了影响随队支援干扰效果的主要因素,提出了随队支援干扰兵力数量计算方法,建立了突防阶段干挠编队间距计算模型和突击阶段距离计算模型,并通过仿真算例验证了模型方法的有效性和合理性。可为合理进行兵力使用、作战编组和作战协同、科学规划突击和掩护航线、优化兵力使用方案等提供参考借鉴。
1 随队支援干扰的作战过程及主要影响因素
在空中进攻作战中,由于远程作战的需要,当突击编队的作战半径超过了远距支援干扰的有效范围,远距支援干扰难以有效掩护攻击编队突防突击时,需要重点利用随队支援干扰力量来掩护突击编队,以提高突击编队的突防突击成功率和战场生存率。通常情况下,干扰飞机一般要进入敌防空火力范围实施干扰,与突击飞机的作战协同尤为重要。
随队支援干扰飞机的作战过程如图1 [3]所示:
在突防阶段,电子战飞机通常需要与突击飞机密集编队,且选择合适的航线和高度,在合适的时机实施干扰,主要压制敌防空雷达,使其无法提前发现来袭目标。
在突击阶段,电子战飞机视情选择继续随队干扰、区域外干扰或抵近干扰,主要压制敌地空导弹制导雷达,使其无法有效跟踪或锁定突击编队,达到有效掩护突击飞机的目的。
影响随队支援干扰效果和兵力选择的主要因素有:1)突击编队的规模大小。通常情况下,随队支援干扰的干扰能量需要从敌雷达的主瓣进入,才能达到预期的干扰效果,因此要求干扰飞机与突击飞机密集编队,相互间距在数十米或百米之间,达成在敌雷达同一分辨单元内,以取得最佳的掩护效果。因此突击编队的规模大小,直接影响其合成的RCS和输出信号特性,RCS越大,所需的干扰功率越大[7]。2)干扰机的战术/技术性能。随队支援干扰飞机所挂载的干扰吊舱,其干扰功率大小、频率覆盖范围大小及频率跟踪实时性、对目标的侦察定位精度高低、是否具备多目标干扰能力、干扰样式是否先进等,直接影响对电磁目标的干扰压制效果。3)待干扰电磁目标的性能、数量和分布情况。待干扰雷达的探测距离远近、抗干扰能力高低、组网以及部署情况等,直接影响随队支援掩护兵力的数量、挂载干扰吊舱类型以及采取的干扰样式等选择。4)突击编队的航线和高度选择。通常情况下,突击编队会选择有利于编队突防和突击的航线和高度,与突击编队同编队的随队支援干扰飞机需要在突防和突击阶段,根据战场环境、目标情况,结合航线和高度,选择合适的干扰时机、干扰样式,既达到最佳的干扰效果又要防止过早暴露进攻方向。
2 随队支援干扰兵力使用规划内容及方法
1)确定随队支援干扰兵力数量
计算随队支援干扰兵力数量,需要首先掌握待干扰敌防空制导雷达的参数和部署位置,待掩护突击编队的规模数量、突防航线及航线剖面、干扰飞机战术技术性能等参数,以及突击飞机的发射阵位或作战允许的干扰暴露半径Ro-min。突击飞机和电子战飞机在作战允许干扰暴露半径之外,不易被敌地空武器制导雷达发现和跟踪。通常情况下,作战允许的干扰暴露半径Ro-min取突击飞机的发射阵位到目标的距离。
由干扰方程可知,在干扰条件下,防空制导雷达对突击编队的烧穿距离(雷达在干扰作用下可探测目标的最大距离),应小于Ro-min,才能满足干扰条件下突击编队不被防空制导雷达发现,即
≤
式中,Pt为雷达发射机功率(单位:W);Gt为雷达天线增益(单位:倍);Pj为干扰机有效功率(单位:W);Gj为干扰机天线增益(单位:倍);Kj为压制系数(单位:倍);γj为极化系数(因为干扰电波通常为圆极化或45度线极化,雷达电波为垂直或水平极化,故取0.5);σ为突防飞机在目标雷达上的反射截面积(单位:m2);Ro-min为作战允许的最小暴露半径(单位:km)。
假设突击编队与干扰机密集编队,配置的干扰飞机为同种类型,在航线飞行阶段可把干扰飞机与突击编队视为一体;此外,先进的随队干扰飞机通常可以自由组合配置干扰吊舱,因此式(1)可化为
≤
这里,m为有效干扰该类目标的所需干扰吊舱数量;pj为单个干扰吊舱的有效干扰功率。如果干扰吊舱的干扰功率足够大且具备多目标干扰能力和条件,则此处可以规划为对多个电磁目标分配干扰功率后的叠加功率;σn为编队的雷达反射截面积(单位:m2);n为编队内飞机的数量。由此求出所需干扰吊舱的数量m为
m= · ·
式中,「⌉为向上取整函数;编队的雷达反射截面积经验公式为
σn=
所需随队电子战飞机的数量ne为
ne=
式中,N为该型电子战飞机最多挂载所需吊舱的数量。
2)计算突防阶段编队内的间距
通常情况下,干扰飞机的干扰能量从目标雷达的主瓣进入,并且突击飞机同时也处于干扰机对主瓣压制范围之内,能取得比较好的掩护效果。而实际上,随着突击编队从远处逐渐接近目标雷达,若编队间隔保持不变,突击编队航向角与雷达、干扰机之间的夹角θ也会逐渐变大,很容易落入(1/2)θ0.5之外,从而使压制效果大大降低。为此,需要求出突击飞机到达发射阵位时所应满足的与干扰飞机之间的最小水平间隔。
设单架干扰机掩护的突击群(突击编队)为半径为r的圆形区域,如图2 所示,干扰机位于突击群的前方,突击编队内相对于雷达张角θ最大的突击飞机,与干扰飞机的间距为x。
由干扰方程:
·k ≥ ·
式中,θ0.5为目标雷达天线半功率点波束宽度(单位:°);Rj为干扰距离(单位:km),按预定干扰阵位距被干扰目标雷达的距离选取;Rt为被掩护飞机距被干扰目标雷达的距离(单位:km);k为转换系数,对于高增益锐方向性天线,取0.07~0.10,对于波束较宽、增益较低的天线,取0.04~0.06。
由式(6)可推出
· · = ·R0
式中,R0可由下式求出
R0=
这里,Pj为干扰吊舱的实际发射功率,若需m个同型干扰吊舱,则该数值为mpj,其他参数说明见式(1)。
由式(7),可计算出r,则编队内与干扰机间距最远的突击飞机的水平间距x,可由下式求出
x=rcos
实际编队,要求间距最大突击飞机2、3号机与干扰飞机的间距要小于此间距x,才能不易被敌制导雷达发现跟踪,达到掩护目的。此外,为达到较好的掩护效果,4号突击飞机的飞行高度要高于干扰飞机。
3)计算突击阶段支援干扰距离和角度
根据战术要求,如果在突击阶段,电子战飞机继续随队支援干扰,则编队内间距计算方法同小节2);如果电子战飞机选择区域外远距离干扰或抵近干扰(电子飞机安全的前提下),则电子战飞机与突击飞机之间的间距、相对方位需要满足一定的条件才能达到掩护要求,即突击飞机与目标雷达的距离Rt至少要大于作战允许的干扰暴露半径Ro-min,此时计算出电子战飞机干扰距离阵位Rj和偏角θ应满足的条件。电子战飞机部署在其自身对目标的烧穿距离和最大干扰距离之间,对目标雷达进行干扰,才能达到预期的干扰效果。
由式(1)和式(6),可得Rt的计算模型为
Rt=
式中,参数说明同式(1)和式(6)。当未严格达成“三点一线”压制时,电子战飞机应满足的偏角θ可由式(10)反推出来。
3 仿真算例验证
1)仿真参数设置
突击具有重大威胁的敌某地下坚固目标,需要4架突击飞机对其进行临空精确打击,但是该目标附近部署有机动地空导弹阵地,需要随队支援干扰的电子战飞机对其制导雷达进行干扰压制。
敌方:敌地空导弹制导雷达天线高度18 m,作用距离100 km,工作频率12 GHz,发射功率Pt为7 kW,天线增益为25 dB,半功率角θ0.5为2°,天线增益k取0.08;己方:我突击飞机的武器发射阵位为10 km,其雷达反射截面积σ为20 m2;电子战飞机携带的单个干扰吊舱的干扰功率pj为20 kW,单机最多可配置2个同型干扰吊舱,其天线增益Gj为20 dB。
需要计算随队支援掩护的电子战飞机的数量、突防阶段编队内最大允许间隔以及突击阶段电子战飞机应满足的干扰距离和突击飞机最大允许偏离角。
2)计算结果及分析
根据文中的计算流程、方法和设置的仿真参数,计算得到需要随队干扰的电子战飞机数量为1架。
其中,突防阶段电子战飞机与突击飞机的编队内最大允许间隔计算结果如表1 所示。
表1 突防阶段编队内最大允许间隔 |
| 与目标雷达距离/km | 编队内最大允许间隔/km | |
|---|---|---|
| r | x | |
| 100 | 26.61 | |
| 80 | 15.68 | 15.31 |
| 50 | 5.59 | 5.552 |
| 30 | 1.91 | 1.906 |
| 20 | 0.832 | 0.831 |
| 10 | 0.205 | 0.205 |
突击阶段,电子战飞机在突击编队外执行干扰任务,其最远干扰阵位(距离目标雷达)的计算结果如表2 所示。
表2 突击阶段电子战飞机干扰阵位设置 |
| 电子飞机最远干扰阵位(距目标雷达)/km | ||
|---|---|---|
| 严格“三点 一线”压制 | 未严格达成“三点一线”压制 | |
| 20.13 km | 偏角在 (1°,1.139°] | 干扰阵位距离取 (11.39,10]km |
从计算结果可以看出,在编队突防阶段,随着距离目标雷达越来越近,为了达到预期的干扰压制掩护效果,编队内最大允许间隔急剧下降,从100 km外的26.61 km最大允许间隔,到发射阵位10 km时最大允许间隔仅为205 m;在突防阶段,突击飞机在武器发射阵位进行投弹,电子战飞机在干扰阵位的距离设置、与突击飞机和目标雷达的偏角需要满足一定的要求,才能达到预期的干扰压制掩护效果,如果电子战飞机、突击飞机和目标雷达严格的“三点一线”,则电子战飞机与目标雷达最远距离为20.13 km,最近不能近于电子战飞机对目标雷达的“烧穿距离”;如果未达到严格的“三点一线”压制,则电子战飞机的干扰阵位要设在“烧穿距离”和最远干扰距离11.39 km之间,在最远干扰距离时,目标雷达、突击飞机和电子战飞机的偏角不能超过1.139°。
4 结束语
本文研究了空中突击随队支援干扰兵力使用规划问题,分析了影响随队支援干扰效果的主要因素,提出了随队支援掩护兵力数量的计算方法,建立了突防和突击阶段编队内的间距计算模型、最远干扰距离和偏角计算方法,并通过仿真算例验证了模型方法的合理性和有效性。本模型方法和流程可为作战、演习和训练中,对电子战兵力使用进行合理的兵力需求分析、科学动态规划突击编队和电子战飞机的突防航线、编队间距、设置合理的掩护阵位、编队内电子战飞机与突防突击飞机进行合理作战协同,以及优化兵力使用方案等提供参考借鉴;也可为评估电子战飞机是否达到应有的掩护效果提供量化的科学依据,为寻找作战协同中的短板和弱项提供参考借鉴。
值得指出的是,在实际作战过程中,需要综合考虑敌地空导弹的性能、部署位置和数量、地导制导雷达的性能和参数,可能采取的对抗手段措施和战场环境对敌我双方兵器使用的影响,以及己方的突击飞机和武器性能、电子战飞机性能参数等各种因素,以便得出满足实战需求的计算结果。