周京杭
(海军驻南京船舶雷达研究所军事代表室，江苏南京210003)
摘要：分析了反舰导弹防御系统对舰载雷达的要求，提出了雷达技术的发展要
南山铝业可转债求，尤其是低空目标和抗饱和攻击对舰载雷达的要求。 关键词：反舰导弹防御系统；舰载雷达；低空目标
中图分类号: TN959172 文献标识码:A 文章编号:100920401 (2002) 0420006204 Role and Develop ment of Ship b o r n e Radar in
Anti2ship Missile Defense System
ZHO U J i n g2hang
( T h e M i l i t a r y Re p r esen t at i v es O f f ice of PL A i n N a n j i n g M a r i ne
R a d a r I nst i t u t e , N a n j i n g210003 , Chi n a)
Abstract :The requirement of t he anti2ship missile defense system fo r t he ship bo r ne radar is ana2 lyzed in t his paper . The devel op ment requirement fo r radar techniques are p ropo sed , especially t h e requirement of t h e l ow2altit u te target and anti2sat u rati o n at t ack fo r t h e shi p b o r n e radar .
K ey w ords :anti2ship missile defense system ; ship b o r n e radar ; l ow2altit u te target
1 引言
孝陵卫反舰导弹已成为水面舰船最主要的威胁，尤其是近期反舰导弹技术的发展，已使舰船反舰导弹防御系统技术水平的提高成为提高舰船生存力的关键。反舰导弹技术水平的提高主要体现在以下几个方面:
(1) 雷达有效反射面积不断缩小，目前在0 . 01～0 . 5 m2 范围内;
(2) 飞行高度降低，在5～25 m 之间，甚至更低，给探测系统带来了困难，增加了打击的隐蔽性;
(3) 飞行速度加快，达2～3Ma ，增强了导弹突防能力;
(4) 射程远，有效射程可达100～200 k m ，便于对水面目标组织同时多方位、多批次打击。
随着反舰导弹技术的提高，反舰导弹的突防能力在不断增强，给舰船反舰导弹防御系统发展也提出了新要求。只有及早发现、精确探测、快速反应、准确制导才能有效地防御反舰导弹的突袭，而舰载雷达对反舰导弹的探测能力是能否有效地防御反舰导弹的关键。 收稿日期:2002211222
作者简介：周京杭(1955 - ) ，男，北京市人，高级工程师，从事雷达总体技术研究。
目前舰载防御武器主要依靠反导导弹和密集阵，密集阵主要用于近程拦截，而反导导弹的拦截范围要远得多，所以反导导弹是防御的主要装备。舰载导弹防御系统生效的前提条件首先是发现目标，并有足够的时间组织有效的措施在反舰导弹到来之前将其摧毁。
传统的导弹拦截过程是由搜索兼目标指示雷达首先探测到来袭导弹，再将该目标传送到作战情报系统，作战情报系统将该目标锁定后分配给专门的制导雷达进行跟踪，跟踪雷达捕获目标后，再通知导弹指挥仪进行射击诸元解算，调整发射架，对准目标后再发射导弹，并完成最终目标指示和导弹制导任务。一部跟踪雷达只能跟踪一个方向上的目标，由于斜射导弹系统发射速度慢，过程复杂，发射时间间隔长,。
由于现代反舰导弹技术的发展，组织多个平台从不同方位，多批次对水面舰艇进行打击已是其基本战
术，饱和攻击已是对付水面舰艇的有效战术手段。而抗饱和攻击则是现代舰艇反舰导弹防御系统必须具备的能力。
为了对付同时多批次反舰导弹的饱和攻击，国际上舰空导弹系统技术的发展趋势是采用垂直发射系统，如美国的27 艘“提康德罗加”级巡洋舰前5 艘中装备的是M k26 斜射系统，从第6 艘“邦克山”号开始全部更换成M k41 垂直发射系统。1991 年开始服役的“阿利伯克”级导弹驱逐舰和最新研制的DD21 舰装备的也是M k41 系统。俄罗斯“利夫”导弹系统、英国海军45 型导弹驱逐舰“紫箢”30 舰空导弹系统、法国“拉斐特”护卫舰上的A S T ER215 导弹发射系统等都使用垂直发射体制。
垂直发射系统的特点是在雷达探测到目标并指示后，导弹发射系统可以向上直接发射导弹，而不用调整发射架的指向，节省了大量时间，提高了系统反应速度。
导弹的制导方式主要有如下几种: (1) 主动寻的方式。这种方式的导弹带有未制导雷达当舰载搜索雷达发现目标并建立航迹、给出目标的指示后，由导弹指挥仪根据搜索雷达或制导雷达的目标参数，解算射击诸元，装订于反导导弹。导弹发射到预定位置后开启末制导雷达，捕获目标，进行主动寻的拦截; (2) 骑波制导方式。制导雷达的波束始终照射目标，反导导弹进入拦截轨道后自动跟随制导雷达的波束移动而移动，始终骑着制导雷达的波束前行，直至拦截到目标; (3) 照射跟踪方式。该方式仍由制导雷达的波束始终照射目标，追踪目标的反射波进行拦截。制导雷达可以是自动跟踪目标，也可以接受搜
索雷达的目标指示，据此始终照射目标，这时也称之为照射器。导弹发射后照射器一直跟踪照射，高数据率三坐标雷达将被拦截导弹的位置不断传送给照射器，实时引导照射器指向目标。根据发射导弹和被拦截导弹的相对位置，给照射器发射导弹发送运动方向修正指令。导弹根据接收到的指令和来袭导弹反射的照射器信号，逐渐调整前进姿态和方向，直到击中目标。
在拦截反舰导弹的过程中雷达是至关重要的环节。它是反舰导弹防御系统的主要传感器，担负着发现目标、连续给出目标精确的航迹信息、目标指示和制导的任务。同时，在抗饱和
在正常无线电波传播条件下，舰载雷达对低飞目标的发现距离不会超过无线电视距。一般有:
D低目≤kD视
式中, D低目为低飞目标的发现距离, km ; D视为无线电视距, km 。计算公式如下:
D视= 4112 (H雷达+H低目)
式中, H雷达为雷达天线的安装高度( 相对于海面高度, 单位为m) ; H低目为低飞目标的飞的高度( 相对于海面高度, 单位为m) ; k 为小于1 的系数, 该系数随低飞目标的飞行高度下降而减小，当H低目为10～15m 时, k 约为017 。
假设雷达天线安装高度为20 m (在一般驱逐舰、护卫舰上可达到该安装高度) , 目标掠海飞行高度为10 m ，则D视为3115 k m 。若按k 取017 计算，则D低目≤22km 。若反舰导弹的飞行速度是2Ma ，则发现目标后的防御时间最大只有28s 。
3 在反舰导弹的防御中雷达面临的困难
在反舰导弹的防御中, 雷达主要面临两个方面的困难, 一是抗饱和攻击对雷达提出了新的要求，二是低空探测要求大大提高。
传统的制导方式肯定不能满足抗饱和攻击的要求。传统的方式是, 由警戒搜索雷达发现目标, 以目标指示方式向制导雷达传送目标参数, 制导雷达在目标指示的引导下捕获、跟踪目标, 制导反导导弹。在这种方式下, 同时打击目标的能力受制导雷达数量的限制。然而, 在水面舰艇这个平台上不可能安装太多的制导雷达。
有效的做法是采用多功能三坐标雷达，担负警戒搜索及制导的任务，配以少量的制导雷达或照射器，完成最终制导。多功能三坐标雷达应能同时对多批目标给出高数据率、高精度的目标参数，从技术上看，最理想的应是能同时多波束的两维相控阵雷达，如美国的宙斯盾系统。但是, 两维相控阵雷达造价昂贵, 适装性差, 体积庞大, 即使美国也没有大批量装备, 对于一般发展中国家更是难以批量列装。因此, 采用一维电扫多功能三坐标雷达是可行的选择。但是如何解决探测空域、探测精度和高数据率三
镜泊湖的黄昏者之间的矛盾，如何合理分配时间、空间、能量的资源，采用种种技术手段，同时满足反舰导弹防御系统对探测空域、探测精度和高数据率三者要求，是多功能三坐标雷达系统设计中的一个难题。
低飞目标隐藏在强的海杂波背景中，给雷达的信号处理提出了新课题。不论是两坐标还是三坐标雷达，低空探测性能始终是个难点，海杂波的起伏特性与海情、海水成分、海域等因素密切相关, 且海杂波本身就具有相关性和起伏性, 是雷达杂波抑制中的一个难点。同时, 当无线电波在海面上传播时会产生严重的干涉现象, 雷达天线方向图在垂直面上产生分裂, 使舰载雷达对低飞目标的发现距离可能远小于无线电视距。沿海面形成的干涉波瓣方向图的最低波瓣角度ε= λ/ 4 h a (λ为雷达工作波长, h a 为天线架设高度) 。在低目标可能落入雷达干涉波
瓣方向图的最小值角度内，使雷达甚至不能在常规的无线电视距的距离上发现目标。
针灸院盗撮4 反舰导弹防御对雷达系统的要求及技术发展
411 雷达对低空目标的探测能力
412 雷达对低空高威胁目标的提前告警和快速建航能力
美国在1990 年左右就开始研究利用目标回波的多卜勒特征进行目标径向速度的提取，因为无论何种形式的反舰导弹，其多普勒速度都是较大的，而除导弹外海面其它目标速度都很低。如果在一定的相关
脉冲重复周期能大概估算出目标的径向速度，就可以判断目标威胁等级，无论是哪种形式的相控阵雷达都可以集中一定的时间能量资源对推算的重点方位进行加密扫描，提高目标检测能力。
413 雷达对多批低空目标的稳定跟踪和目标指示能力
舰载垂直发射导弹系统可以同时对不同方位多批目标进行攻击，具有拦截反舰导弹饱和攻击的能力，前提是雷达能够提供多批目标的精确指示。常规体制的跟踪雷达不能满足对同时多个目标探测和跟踪的要求，为此必须使用方位上高速旋转体制的雷达或相控阵雷达，这两种体制目前西方国家舰艇上都采用。从效果上讲，四面或三面固定的相控协雷达最佳，它可以在搜索到目标后自适应进行时间能量管理，使雷达有限的时间能量资源得到充分利用。该体制在美国舰艇上广泛采用，缺点是价格昂贵。西欧国家选用一维旋转两维相扫相控阵雷达，优点是时间能量资源可以得到优化使用，缺点是天线系统复杂，重量大，转速很难提高，即使转速高了，其资源优化的效果也会下降，该雷达成本也不低，技术难度比固定相控阵更大。俄罗斯舰载防空雷达采用一维电扫体制，优点是成本低、天线重量轻且容易实现高转速，缺点是波束在方位上只能机械扫描。
前面已经说过，由于受反射电磁波影响，对低空目标探测会有盲区。根据盲区位置与雷达架设高度、雷达波长等的关系，可以使用两个波段的雷达或两个不同架设高度的雷达实现低空补盲。当两个雷达盲区不重合时，将两个或两个以上雷达的数据进行融合处理，可以有效提高对低空目标的稳定跟踪能力。要实现低空目标稳定跟踪还要建立适应低空高速目标建航的算法。
一部高数据率多功能三坐标雷达可以探测和跟踪多批低空和空中、水面目标，带动多个照射器，同时完成对多枚导弹的引导和目标指示功能，与垂直发射系统相配合，一个垂直发射系统可以同时完成对多批目标的拦截攻击任务，是舰空导弹系统的发展方向。
当头炮对屏风马5 结束语
由于受舰上空间、电磁兼容、经费等多种因素的制约，舰载雷达向多功能发展已成为必然趋势。现代舰载作战系统要求舰载主战雷达同时具有搜索、跟踪等多种功能，以满足垂直发射导弹防御系统要求。如美国21 世纪新型DD21 驱逐舰装备的X 波段M F R 雷达，英国45 型导弹驱逐舰上即将装备的“大力神”多功能雷达，法国“拉斐特”型护卫舰上的A R AB EL 雷达，雷
( 3) 公法线长度偏差产生的齿隙 1 1 均值 M w 1 =
2
( E w s 1 + E w i 1 ) = 2 ( 72 + 36) = 54 1 M w 2 = 2 ( E w s 2 + E w i 2
) = 170 1 1 2 2 方差 D w 1 = [ 6 ( E w s 1 - E w s 2 ) ] = [ 6 ( 72 - 36) ]
= 36 1 2 D w 2 = [ 6
( E w s 2 - E w s 2 ) ] = 0 ( 4) 齿轮副的齿隙范围 均值 方差
均方差 M j = M w 1 + M w 2 = 54 + 170 = 224
D j = D a + D r 1 + D r 2 + D w 1 = 67 + 21 + 520 + 36 = 644 σj =
D j = 644 = 25 齿轮副的齿隙 J n = M j ±3σj = 224 ±
3 ×25 = 22
4 ±7
5 = 149～299 由此可见 , 该齿轮副的最小齿隙大于 149 , 显然偏大 , 为了避免镀层厚度太厚 , 应该适当调 整齿轮副的中心距 。
( 5) 调整中心距
探头板
J n
149 Δa = 2sin α= 2sin20°
= 218 取中心距 a = 20012 , 则Δ a = 200 间隙减少 ΔJ n = 2
Δ a sin α= 137 调整后的法向间隙 J ′= J - ΔJ = ( 224 ±75) - 137 = 87 ±75 = 12～162
n n n 由此可知 ，中心距调整后 ，齿轮副的最小齿隙实际上大于 12
μm ，则只要对小齿轮进行化 学镀镍处理 ，镀层厚度大于 6
μm ，便可达到预想的目的 。 参考文献 :
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