箔條熱誘餌彈(Chaff jamming),又稱雷達干擾彈,雷達無源干擾裝置,是一種彈膛內裝有大量箔條以干擾雷達回波信號的特種彈藥。
在第二次世界大戰期間,箔條已成為一種重要的干擾材料。第四次中東戰爭中的海戰中,箔條干擾在保衛艦船免遭飛航式反艦導彈襲擊方面具有十分優越的性能,因而,世界各國的艦艇都迅速裝備了各種性能優良的箔條干擾設備。
箔條干擾彈一般由底火、活塞、箔條、封口蓋組成。箔條干擾彈通過在空中形成大面積箔條云,人為地改變電磁波的正常傳播、改變目標的反射特性及制造散射回波,來破壞或削弱雷達對目標的發現或跟蹤。箔條干擾彈原理簡單,可行高、費用低,是被廣泛應用的電子對抗措施。
發展沿革
箔條是最早使用和使用最廣泛的干擾器材。在第二次世界大戰期間,箔條已成為一種重要的干擾材料。第四次中東戰爭中的海戰,證明了箔條干擾在保衛艦船免遭飛航式反艦導彈襲擊方面具有十分優越的性能,因而,世界各國的艦艇都迅速裝備了各種性能優良的箔條干擾設備。
1991年第一次海灣戰爭中僅美A-10飛機就投放了355381枚箔條彈,同時投放了大量箔片。箔條通常由金屬箔切成的條、鍍金屬的介質或直接由金屬絲等制成。由于箔條材料及工藝的進步,投放設備和方法的完善,21世紀的箔條與1945年相比,1kg條所達到的雷達截面約增大了10 倍。
工作原理
由物理學中電磁感應原理可知,如果將導體薄片置于變化的外磁場中,薄片上將產生感應電流,感應電流的磁場會阻礙外磁場的變化,屏蔽照射過來的電磁波。這樣,雷達所發射的電磁波就無法照射到金屬箔條后面的飛機上,也就無法獲得飛機的回波信息;同時,根據波的反射原理,薄片又對電磁波有反射作用。所以,大量的金屬箔條形成的云團所反射回來的電磁波就會充滿整個雷達熒光屏,從而使雷達無法發現來襲的目標。金屬箔條干擾雷達的原理就在于此。
箔條彈在一定高度炸開后拋出箔條塊,箔條塊隨之裂開將箔條散布成云狀并低速降落,對敵方雷達信號產生散射,使其不能正常工作。如美國軍隊“超級箔條星”干擾彈有效頻段覆蓋8GHz~18GHz范圍,最大射程高達4.5km,引爆后能生成大面積的箔條假目標云團,可以對雷達制導的反艦導彈起到迷惑作用。
基本設計
干擾彈結構
箔條干擾彈是一種彈膛內裝有大量箔條以干擾雷達回波信號的特種彈藥,一般由底火、活塞、箔條、封口蓋組成。
當投放系統給出投放箔條干擾彈信號時,底火作用,其發射藥氣體作用于活塞并通過箔條絲作用于封口蓋。當火藥氣體壓力大于封口力時,封口銷釘被剪切,將箔條等裝填物以要求的初速度射出,飛出彈殼后在飛機產生的湍流、渦流等作用下快速散開,形成具有一定 RCS的箔條云。
發射裝置
發射裝置的作用是控制發射箔條干擾彈。它接收告警設備提供的威脅信息,進行干擾資源的管理、發射控制、點火分配和發射。發射裝置一般由程序器、顯控盒、順序器、發射器組成。
程序器由微處理器和輸入輸出電路組成,與飛機的告警設備系統有接口,提供自動化威脅信息與自適應發射能力,具有投放程序的現場可編程功能,可根據實際需要現場改變投放程序參數:顯控盒作為飛行員操作控制和顯示設備,主要功能是進行干擾資源數量、種類顯示和發射控制;順序器主要功能是完成點火分配和熱誘餌彈發射;發射器用于裝填干擾彈和執行發射操作,由后蓋板、彈匣、快卸連接機構等組成,后蓋板通過專用螺釘與載機連接固定,箔條干擾彈裝在彈匣后通過快卸機構固定在后蓋板上。
對于戰斗機,箔條發射器一般只有一個發射方向,即向上發射或向下發射或側向發射。對于大型戰略轟炸機或戰略運輸機,箔條發射器一般同時有向下發射和側向發射。投放箔條干擾走廊的裝備一般由控制器、顯控盒和發射吊艙組成。飛機一般掛載2個發射吊艙,每個發射吊艙可以裝填大量的條熱誘餌彈。
技術指標
箔條干擾彈的主要技術指標有尺寸、干擾頻段、RCS、發射初速度等指標。
尺寸
箔條干擾彈的尺寸是根據被保護目標所需的單發箔條干擾彈的RCS 要求、裝填系數和包裝密度等參數確定的。箔條干擾彈尺寸大,則相應的RCS大。
干擾頻段
箔條干擾彈的干擾頻段一般根據被干擾雷達的頻段確定,分為單頻段箔條干擾彈和寬頻段箔條干擾彈。如果預先知道要干擾的雷達頻段,可以采用單頻段干擾彈,同樣尺寸的單頻段箱條干擾彈RCS更大,干擾效果更好。如果預先不知道要干擾的雷達頻段,可以采用寬頻段熱誘餌彈,寬頻段干擾彈通常按照干擾頻段的要求,裝載大量的、不同長度的半波長鋁箔條或鍍鋁玻璃絲。
RCS
箔條干擾彈的RCS是箔條干擾彈的主要技術指標,理論上要求箱條干擾彈的 RCS要大于被保護目標的RCS即可,實際設計值一般大幾倍。目前干擾新體制雷達要求提供更大的 RCS。
發射初速度
箔條干擾彈的發射初速度是干擾材料出彈膛口的速度,直接關系到箔條干擾散開率、散開面積以及發射安全等。
投放要素
投放參數有齊射數、組彈數、彈間隔、組數、組間隔等。
齊射數
每次同時投放的數量稱為齊射數,確定的原則為確保條云在雷達脈沖體積內有足夠的壓制系數。壓制系數一般要求大于2~3,但對多普勒體制雷達導引頭實施有效干擾,要求具有更大的壓制系數,而一發箔條彈往往達不到要求因此需要一次齊射多發箔條彈。
=(其中,為單發箔條干擾彈形成的箔條云的有效RCS;為飛機的有效RCS,齊射數通常取四舍五入的自然數)
組彈數
一組內齊射投放的次數稱為組彈數,即一次干擾投放的次數,一般根據雷達導引頭的工作體制決定。由于雷達導引頭的體制及抗箔條干擾的算法不同、攻擊方位和距離的不同,飛機和箔條彈的RCS不同,投放較少數量的箔條干擾彈很難成功干擾雷達導引頭,一般要發射多發箔條彈來提高干擾的成功率。
確定組彈數,的一個主要依據是雷達導引頭抗箔條干擾的軌跡跟蹤算法為了抗箔條干擾,一般雷達導引頭會設定跟蹤軌跡點數,小于軌跡點數則認為是箱條干擾,大于軌跡點數則認為是目標。因此,條熱誘餌彈的組彈數要大于雷達導引頭的跟蹤軌跡點數。對脈沖多普勒(PD)雷達導引頭組彈數要求更大。
彈間隔
兩次齊射投放之間的時間間隔稱為彈間隔確定原則為保證雷達脈沖體積內總有箔條云。設定過長,在一定時間內雷達脈沖體積內將沒有箔條干擾;設定過短,箔條云散開時將彼此遮蔽,無法達到預期的RCS。
箔條彈是利用其對雷達信號的強散射,將雷達導引頭對飛機的跟蹤吸引到對箔條的跟蹤上,因此,在每個脈沖體積內至少投放一發箔條彈.彈間隔7應小于飛機在徑向方向通過雷達距離分辨單元所用的時間或在切線方向飛出雷達波束寬度的時間。
箔條干擾是一種無源干擾方式,熱誘餌彈發射后,會形成雷達反射截面積數倍于目標飛機的箔條云,隨后飛行員通過機動來逃離雷達分辨單元。然而,箔條云的有效持續時間很短,如果投放過早,減速散開的箔條回波會被導引頭濾除;如果投放過晚,目標飛機仍處于雷達導引頭的視場之內,依然可能被擊中。因此,箔條干擾彈在作戰運用中存在一定局限性。
組數
組數是指對導彈的干擾次數。多次齊射同一固定間隔的箔條干擾彈為一組,一般情況下投放一組可以滿足成功干擾要求。但是,隨著導彈技術的發展,導彈在發現被干擾后,會在攻擊時間內重新捕獲目標飛機,重新捕獲的次數是熱誘餌彈投放組數確定的基本依據。另外,組數還與導彈攻擊距離、方位和速度有關。
組間隔
組間隔是指兩組之間的時間間隔,基于雷達導引頭重新鎖定時間而設定。當雷達導引頭被第一組箔條干擾彈干擾而脫鎖后,雷達導引頭企圖重新鎖定飛機,若干秒后當雷達導引頭重新鎖定飛機時,恰巧又投擲出一組箔條干擾彈,造成又一次的脫鎖。
目標飛機一旦逃離導引頭的脈沖體積單元,導引頭內部的測量裝置可以發現目標丟失,從跟蹤狀態轉入搜索狀態,發現目標飛機后再轉入跟蹤狀態。這段時間是由導引頭本身特性決定的,通常為幾秒鐘。另外,隨著導彈攻擊方位的不同,導彈再次捕獲目標的時間也不同,隨著導彈對飛機攻擊方位角的增大,導彈從搜索到發現目標的時間也將增大。在飛機被重新捕獲后,再次發射一組箔條干擾彈,重新把雷達導引頭引開,整個過程所需的時間就是組間隔。
(其中,為跟蹤轉入搜索所需的時間;為開始搜索到發現目標所需的最短時間;為發現目標到跟蹤目標所需的最短時間;為方位系數。組間隔T通常取四舍五入的自然數)
干擾方式
質心式干擾
質心式干擾的條件:當發現目標被雷達制導導彈跟蹤時,迅速發射質心式箔條干擾彈,在導彈雷達天線波束內形成真假兩個目標,由于假目標的雷達截面積大于目標的雷達截面積,同時目標又按照有利于自己的方向快速機動,使導彈由跟蹤目標轉向跟蹤箔條云。
沖淡式干擾
沖淡式干擾的條件:已知導彈準備發射,但制導雷達尚未開機,這時發射箔條干擾彈,形成一個或多個假目標,在導彈制導雷達開機捕捉目標時,捕捉到假目標。
迷惑式干擾
當發現火控雷達(或目標跟蹤雷達)對目標跟蹤時,發射箔條干擾彈,形成箔條云,在雷達顯示屏上產生多個目標,這樣雷達操作手難以分清真假目標,失去戰機或降低命中概率。
衰減式干擾
衰減式干擾又稱壓制式干擾,是在導彈與目標之間散布大片稠密的箔條云,以形成很厚的干擾屏幕,對雷達電磁波產生二次散射衰減,進而降低雷達的作用距離。
轉移式干擾
轉移式干擾工作方式是與有源干擾聯合使用。當發現目標被雷達跟蹤時發射轉移式箔條干擾彈,使箔條云形成在雷達距離跟蹤波門的邊緣處,同時利用有源干擾機進行拖引,使雷達跟蹤系統轉移到箔條云上。
作戰場景
在防空導彈的作戰過程中,當目標受到來襲導彈跟蹤時,目標為了自衛投放箔條干擾彈,使得導彈錯誤跟蹤箔條彈,從而達到保護目標的目的。根據目標的來襲方向以及箔條的投放時機,可以分為迎攻、迎攻機動、尾追和尾追機動4種典型作戰場景。
迎攻作戰場景
當目標向與導彈接近的方向飛行,目標飛行方向與彈目視線夾角較小,目標速度在彈目視線上的投影較大。箔條彈擴散至較大RCS時,箔條速度快速下降,在導彈箔條連線上的速度投影較小。
迎攻機動作戰場景
當目標向與導彈接近的方向飛行,目標飛行方向與彈目視線夾角較大,接近垂直,目標速度在彈目視線上的投影較小,甚至接近于零。箔條彈擴散至較大RCS時,箔條在導彈箔條連線上的速度投影與目標投影速度接近。
尾追作戰場景
當目標向與導彈遠離的方向飛行,目標飛行方向與彈目視線夾角較小,目標速度在彈目視線上的投影較大。箔條彈擴散至較大RCS時,箔條速度快速下降,在導彈箔條連線上的速度投影較小。
尾追機動作戰場景
當目標向與導彈遠離的方向飛行,目標飛行方向與彈目視線夾角較大,接近垂直,目標速度在彈目視線上的投影較小,甚至接近于零。箔條彈擴散至較大RCS時,箔條在導彈箔條連線上的速度投影與目標投影速度接近。
應用領域
箔條雖然作用原理簡單,已使用多年,但至今仍然是一種可行而費用又低的電子對抗措施。雖然先進的航空武器系統最終可能識別出箔條和目標,但這種武器系統的效能仍會由于箔條的作用而降低,箔條仍會得到廣泛應用。
箔條干擾彈是一種無源干擾彈藥,用于近程防御系統,可以干擾雷達制導導彈對我方飛機、艦艇、戰車等目標的攻擊;也適用于遠程作戰,干擾敵活動目標偵察雷達和炮位偵察雷達,以掩護我方的部隊機動及火炮陣地射擊,或用于迷惑敵方,配合實施戰術佯攻。
發展趨勢
由于雷達體制的多樣化,干擾樣式的多樣化,條的發展也必須多樣化。在滿足箔條平直的條件下,可以超細化;由于要求停空時間長,箔條要輕;一般情況下,都要求條輻射效率高,因此箔條導電性要好。
箔條的應用越來越廣泛。箔條技術正朝著散開速度快、留空時間長、干擾頻帶寬、散射截面大以及具有運動特性等方向發展;箔條干擾仿真技術正在興起。頻率自適應箔條投放器,威脅自適應箔條投放器,與煙幕混合形成多用途吸收、遮擋屏投放器相繼投人使用,并以每年一種新型投放器投入使用的速度發展。
參考資料 >
從澳大利亞聲稱反潛機遭箔條干擾,科普一下戰斗機機載干擾彈.手機鳳凰網.2024-07-02
【科普中國軍事科技】讓反艦導彈致盲的艦載電子戰系統如何工作?.科普中國.2024-07-02
對付雷達制導導彈追擊 戰機是否只能打干擾彈?.光明網.2024-07-02