比例导引下的舷外高功率微波平台作战使用仿真研究_翁辉
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比例导引律主 要 是 依 据 导 弹 末 制 导 雷 达、导
航仪器等设备 测 量 得 到 的 导 弹 －目 标 线 转 动 角 速
·
·
度βｍｖ，通过控制导弹速度矢量角速度 Ｋｍ 与其 成
比例变化，从而实 现 导 弹 稳 定 飞 向 目 标 的 一 种 制
导律。其中：
·
·
Ｋｍ ＝ａβｍｖ，
式中：ａ 为比例导引系数。
导弹定高度巡航；④ 不 考 虑 舷 外 高 功 率 微 波 平 台 功能使用所造成的反舰导弹目标跟踪点变化。
２．１ 反 舰 导 弹 运 动 模 型
反舰导弹末制导律是控制导弹飞行目标的基
本规律，能够从质 点 上 描 述 自 寻 的 导 弹 在 攻 击 目
标过程中的基本运动过程。对反舰导弹的运动航
迹 、机 动 过 载 等 均 有 直 接 影 响 ，因 此 在 描 述 反 舰 导
根据目标 －导弹相对运动规律［６］，有：
（１）
·
烄Ｄ ＝－Ｖｍｃｏｓ ｑｍ －Ｖｗｃｏｓ ｑｗ；
·
Ｄ·βｍｖ ＝Ｖｍｓｉｎ ｑｍ ＋Ｖｗｓｉｎ ｑｗ；
烅ｑｍ ＝βｍｗ －βｍ ＋１８０°；
（２）
ｑｗ ＝βｍｖ －βｗ；
·
·
烆Ｋｍ ＝ａ·βｍｖ。
显然，基于比例导 引 的 反 舰 导 弹 运 动 航 迹 方 程 如
１ 舷外高功率微波平台反导过程
反 舰 导 弹 攻 击 过 程 一 般 分 为 助 推 、下 降 、掠 海 飞行、跃升和 俯 冲 等 几 个 阶 段。 反 舰 导 弹 由 平 台 发 射 并 指 向 行 进 中 的 舰 艇 ，至 预 定 开 机 距 离 后 ，末 制 导 雷 达 开 机 ，对 目 标 进 行 搜 索 、捕 获 和 跟 踪 。 从 导引头开启末制导雷达至正确锁定目标为止是导 引头的搜索阶段，导 引 头 对 预 定 区 域 同 时 进 行 角 度和距离上的搜 索，若 波 门 内 判 断 有 目 标 回 波 信 号 时 ，即 被 末 制 导 雷 达 锁 定 ，进 入 跟 踪 阶 段 。
当舰载电子侦察设备探测到有高速逼近的目 标 时 ，根 据 作 战 准 则 ，选 择 合 适 时 机 发 射 舷 外 高 功 率 微 波 平 台 ，当 平 台 飞 行 至 预 定 位 置 后 ，对 反 舰 导 弹进行电磁毁伤。若末制导雷达接收脉冲功率达 到 一 定 强 度 ，将 对 反 舰 导 弹 造 成 电 磁 毁 伤 ；若 末 制 导 雷 达 接 收 功 率 不 够 ，可 降 功 能 使 用 ，形 成 舷 外 大 功率有源干扰诱 饵，导 弹 将 跟 踪 目 标 舰 艇 和 诱 饵 的雷达回波 能 量 中 心 （质 心 点）［５］，从 而 实 现 有 源 诱 饵 质 心 干 扰 （见 图 １）。
图 １ 舷 外 高 功 率 微 波 平 台 保 护 舰 船 示 意 图 Ｆｉｇ．１ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｏｕｔｂｏａｒｄ
ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ｗａｒｓｈｉｐ
２ 作战过程数学模型
为 简 化 问 题 ，本 文 做 如 下 假 设 。 ① 水 面 舰 艇 、 舷外高功 率 微 波 平 台 和 反 舰 导 弹 均 被 看 作 是 质 点 ；② 作 战 过 程 中 水 面 舰 艇 速 率 和 航 向 、洋 流 速 率 和方向以及导弹 在 攻 击 过 程 中 速 率 不 变；③ 反 舰
收 稿 日 期 ：２０１５－０６－２９；修 回 日 期 ：２０１５－０９－２９。 作 者 简 介 ：翁 辉 （１９７５－ ），男 ，副 教 授 ，博 士 生 ，主 要 研 究 方 向 为 武 器 系 统 与 运 用 工 程 。 通 信 作 者 ：翁 辉 ，７９０１２２００２＠ｑｑ．ｃｏｍ。
第２期 翁 辉 等：比例导引下的舷外高功率微波平台作战使用仿真研究 ·８７·
２．Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖ．ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ＨＰＭ ｏｕｔｂｏａｒｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ａｃｔｉｖｅ ｄｅｃｏｙ ｒｏｕｎｄ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｄａｍａｇｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｓ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｓ，ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ａｎｔｉ－ｍｉｓｓｉｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｆｌｏｗ ｏｆ ｏｆｆ－ｂｏａｒｄ ＨＰＭ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅ ａｎｔｉ－ｍｉｓｓｉｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｔｉｍｅ ｉｎ ａｃｔｉｖｅ ｄｅｃｏｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｆｒｏｎｔ－ｄｏｏｒ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｐｕｌｓｅ ｐｏｗｅｒ ｉｎ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｏｐｅｒａ－ ｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｕｔｂｏａｒｄ ＨＰＭ ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｉｖｅｎ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｇｕｉｄａｎｃｅ ａｎｄ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｓｓｉｌｅ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｔｉｍｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉ－ ｂｕｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｄｅｃｏｙ ｍｏｄｅ；ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ－ｄｏｏｒ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｐｕｌｓｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｕｌｄ ａｃｈｉｅｖｅ １ ＭＷ ａｎｄ ｈａｖｅ ｍｕｔａｔｉｏｎａｌ ｓｐｏｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．
平台实现 紧 凑 型 高 功 率 微 波 系 统 受 空 间 约 束 较 少。而弹载高功率微波平台需要在三维空间完成 对 辐 射 方 向 、空 间 位 置 的 控 制 ，其 作 战 效 果 受 到 更 多因素的影 响。 本 文 运 用 数 值 仿 真 分 析，构 建 了 基于比例导引的舷外高功率微波平台反导作战仿 真环境，对影响舷 外 有 源 干 扰 有 效 辐 射 时 间 和 高 功率微波电磁毁伤前门耦合脉冲功率等作战要素 进行了研究。
上述微分方程组 描 述，式 中 各 参 数 具 体 含 义 详 见
参 考 文 献 ［６］所 述 。 因 此 ，弹 道 航 迹 的 计 算 就 是 求
解该微分方程组的解。文中结合比例导引导弹弹
道方程的特点，采用四阶龙格 －库塔法。这种方法 不 仅 精 度 高 ，而 且 容 易 编 程 实 现 。
２．２ 舰 艇 运 动 模 型
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海 军 工 程 大 学 学 报 第 ２８ 卷
２．３ 舷 外 高 功 率 微 波 平 台 运 动 模 型
借鉴现有舷外 有 源 诱 饵 的 基 本 布 设 方 式，舷
外高功率微波平台可以是由舰艇拖拽和投射布设
两种方式。若采 用 舰 艇 拖 拽 方 式 布 设，则 舷 外 高
第 ２８ 卷 第 ２ 期 ２０１６ 年 ４ 月
海军工程大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＡＶＡＬ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｖｏｌ．２８ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１６
ＤＯＩ：１０．７４９５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－３４８６．２０１６．０２．０１８
Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｏｕｔｂｏａｒｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｇｕｉｄａｎｃｅ
ＷＥＮＧ Ｈｕｉ １，２，ＺＨＯＵ Ｘｕ－ｃｈａｎｇ１，ＭＡＯ Ｃｈａｏ２ （１．Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｗｅａｐｏｎｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖ．ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３，Ｃｈｉｎａ；
功率微波平台运 动 方 程 和 我 舰 运 动 方 程 相 同，区
别 是 初 始 位 置 不 同 ；若 采 用 投 射 方 式 布 设 ，则 舷 外
高功率微波平台 在 海 面 稳 定 后，其 运 动 主 要 受 洋
流影响，由于反舰 导 弹 在 视 距 内 攻 击 飞 行 时 间 较
短 ，不 考 虑 洋 流 流 速 及 方 向 的 改 变 对 作 战 的 影 响 。
基本过程，从攻防双 方 不 同 角 度 描 述 了 “后 门”耦 合 进 入 反 舰 导 弹 内 部 腔 体 能 量 特 性 。 文 献 ［３－４］ 则是从作战角度分析了舰载高功率微波武器实现 方 式 ——— 爆 磁 压 缩 电 磁 脉 冲 弹 的 作 战 能 力 。 相 对 于爆磁压缩电磁 脉 冲 弹 采 用 弹 载 实 现 方 式，舷 外
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ；ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｇｕｉｄａｎｃｅ；ａｎｔｉ－ｓｈｉｐ ｍｉｓｓｉｌｅ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ
高功率微波武器利用反舰导弹大量采用微电 子器件的电磁脆弱性，通 过 “前 门”和 “后 门”耦 合 高 功 率 微 波 脉 冲 ，进 入 反 舰 导 弹 内 部 电 子 设 备 ，进 而 毁 伤 和 干 扰 反 舰 导 弹 。 文 献 ［１－２］通 过 数 值 模 拟 仿 真 分 析 了 “后 门 ”耦 合 途 径 进 入 反 舰 导 弹 内 部
