箔条干扰弹 :内装箔条丝,能够干扰雷达的弹药

更新时间:2024-09-20 21:40

箔条热诱饵弹(Chaff jamming),又称雷达干扰弹,雷达无源干扰装置,是一种弹膛内装有大量箔条以干扰雷达回波信号的特种弹药。

第二次世界大战期间,箔条已成为一种重要的干扰材料。第四次中东战争中的海战中,箔条干扰在保卫舰船免遭飞航式反舰导弹袭击方面具有十分优越的性能,因而,世界各国的舰艇都迅速装备了各种性能优良的箔条干扰设备。

箔条干扰弹一般由底火、活塞、箔条、封口盖组成。箔条干扰弹通过在空中形成大面积箔条云,人为地改变电磁波的正常传播、改变目标的反射特性及制造散射回波,来破坏或削弱雷达对目标的发现或跟踪。箔条干扰弹原理简单,可行高、费用低,是被广泛应用的电子对抗措施。

发展沿革

箔条是最早使用和使用最广泛的干扰器材。在第二次世界大战期间,箔条已成为一种重要的干扰材料。第四次中东战争中的海战,证明了箔条干扰在保卫舰船免遭飞航式反舰导弹袭击方面具有十分优越的性能,因而,世界各国的舰艇都迅速装备了各种性能优良的箔条干扰设备。

1991年第一次海湾战争中仅美A-10飞机就投放了355381枚箔条弹,同时投放了大量箔片。箔条通常由金属箔切成的条、镀金属的介质或直接由金属丝等制成。由于箔条材料及工艺的进步,投放设备和方法的完善,21世纪的箔条与1945年相比,1kg条所达到的雷达截面约增大了10 倍。

工作原理

由物理学中电磁感应原理可知,如果将导体薄片置于变化的外磁场中,薄片上将产生感应电流,感应电流的磁场会阻碍外磁场的变化,屏蔽照射过来的电磁波。这样,雷达所发射的电磁波就无法照射到金属箔条后面的飞机上,也就无法获得飞机的回波信息;同时,根据波的反射原理,薄片又对电磁波有反射作用。所以,大量的金属箔条形成的云团所反射回来的电磁波就会充满整个雷达荧光屏,从而使雷达无法发现来袭的目标。金属箔条干扰雷达的原理就在于此。

箔条弹在一定高度炸开后抛出箔条块,箔条块随之裂开将箔条散布成云状并低速降落,对敌方雷达信号产生散射,使其不能正常工作。如美国军队“超级箔条星”干扰弹有效频段覆盖8GHz~18GHz范围,最大射程高达4.5km,引爆后能生成大面积的箔条假目标云团,可以对雷达制导的反舰导弹起到迷惑作用。

基本设计

干扰弹结构

箔条干扰弹是一种弹膛内装有大量箔条以干扰雷达回波信号的特种弹药,一般由底火、活塞、箔条、封口盖组成。

当投放系统给出投放箔条干扰弹信号时,底火作用,其发射药气体作用于活塞并通过箔条丝作用于封口盖。当火药气体压力大于封口力时,封口销钉被剪切,将箔条等装填物以要求的初速度射出,飞出弹壳后在飞机产生的湍流、涡流等作用下快速散开,形成具有一定 RCS的箔条云。

发射装置

发射装置的作用是控制发射箔条干扰弹。它接收告警设备提供的威胁信息,进行干扰资源的管理、发射控制、点火分配和发射。发射装置一般由程序器、显控盒、顺序器、发射器组成。

程序器由微处理器和输入输出电路组成,与飞机的告警设备系统有接口,提供自动化威胁信息与自适应发射能力,具有投放程序的现场可编程功能,可根据实际需要现场改变投放程序参数:显控盒作为飞行员操作控制和显示设备,主要功能是进行干扰资源数量、种类显示和发射控制;顺序器主要功能是完成点火分配和热诱饵弹发射;发射器用于装填干扰弹和执行发射操作,由后盖板、弹匣、快卸连接机构等组成,后盖板通过专用螺钉与载机连接固定,箔条干扰弹装在弹匣后通过快卸机构固定在后盖板上。

对于战斗机,箔条发射器一般只有一个发射方向,即向上发射或向下发射或侧向发射。对于大型战略轰炸机战略运输机,箔条发射器一般同时有向下发射和侧向发射。投放箔条干扰走廊的装备一般由控制器、显控盒和发射吊舱组成。飞机一般挂载2个发射吊舱,每个发射吊舱可以装填大量的条热诱饵弹

技术指标

箔条干扰弹的主要技术指标有尺寸、干扰频段、RCS、发射初速度等指标。

尺寸

箔条干扰弹的尺寸是根据被保护目标所需的单发箔条干扰弹的RCS 要求、装填系数和包装密度等参数确定的。箔条干扰弹尺寸大,则相应的RCS大。

干扰频段

箔条干扰弹的干扰频段一般根据被干扰雷达的频段确定,分为单频段箔条干扰弹和宽频段箔条干扰弹。如果预先知道要干扰的雷达频段,可以采用单频段干扰弹,同样尺寸的单频段箱条干扰弹RCS更大,干扰效果更好。如果预先不知道要干扰的雷达频段,可以采用宽频段热诱饵弹,宽频段干扰弹通常按照干扰频段的要求,装载大量的、不同长度的半波长铝箔条或镀铝玻璃丝。

RCS

箔条干扰弹的RCS是箔条干扰弹的主要技术指标,理论上要求箱条干扰弹的 RCS要大于被保护目标的RCS即可,实际设计值一般大几倍。目前干扰新体制雷达要求提供更大的 RCS。

发射初速度

箔条干扰弹的发射初速度是干扰材料出弹膛口的速度,直接关系到箔条干扰散开率、散开面积以及发射安全等。

投放要素

投放参数有齐射数、组弹数、弹间隔、组数、组间隔等。

齐射数

每次同时投放的数量称为齐射数,确定的原则为确保条云在雷达脉冲体积内有足够的压制系数。压制系数一般要求大于2~3,但对多普勒体制雷达导引头实施有效干扰,要求具有更大的压制系数,而一发箔条弹往往达不到要求因此需要一次齐射多发箔条弹。

=(其中,为单发箔条干扰弹形成的箔条云的有效RCS;为飞机的有效RCS,齐射数通常取四舍五入的自然数

组弹数

一组内齐射投放的次数称为组弹数,即一次干扰投放的次数,一般根据雷达导引头的工作体制决定。由于雷达导引头的体制及抗箔条干扰的算法不同、攻击方位和距离的不同,飞机和箔条弹的RCS不同,投放较少数量的箔条干扰弹很难成功干扰雷达导引头,一般要发射多发箔条弹来提高干扰的成功率。

确定组弹数,的一个主要依据是雷达导引头抗箔条干扰的轨迹跟踪算法为了抗箔条干扰,一般雷达导引头会设定跟踪轨迹点数,小于轨迹点数则认为是箱条干扰,大于轨迹点数则认为是目标。因此,条热诱饵弹的组弹数要大于雷达导引头的跟踪轨迹点数。对脉冲多普勒(PD)雷达导引头组弹数要求更大。

弹间隔

两次齐射投放之间的时间间隔称为弹间隔确定原则为保证雷达脉冲体积内总有箔条云。设定过长,在一定时间内雷达脉冲体积内将没有箔条干扰;设定过短,箔条云散开时将彼此遮蔽,无法达到预期的RCS。

箔条弹是利用其对雷达信号的强散射,将雷达导引头对飞机的跟踪吸引到对箔条的跟踪上,因此,在每个脉冲体积内至少投放一发箔条弹.弹间隔7应小于飞机在径向方向通过雷达距离分辨单元所用的时间或在切线方向飞出雷达波束宽度的时间。

箔条干扰是一种无源干扰方式,热诱饵弹发射后,会形成雷达反射截面积数倍于目标飞机的箔条云,随后飞行员通过机动来逃离雷达分辨单元。然而,箔条云的有效持续时间很短,如果投放过早,减速散开的箔条回波会被导引头滤除;如果投放过晚,目标飞机仍处于雷达导引头的视场之内,依然可能被击中。因此,箔条干扰弹在作战运用中存在一定局限性。

组数

组数是指对导弹的干扰次数。多次齐射同一固定间隔的箔条干扰弹为一组,一般情况下投放一组可以满足成功干扰要求。但是,随着导弹技术的发展,导弹在发现被干扰后,会在攻击时间内重新捕获目标飞机,重新捕获的次数是热诱饵弹投放组数确定的基本依据。另外,组数还与导弹攻击距离、方位和速度有关。

组间隔

组间隔是指两组之间的时间间隔,基于雷达导引头重新锁定时间而设定。当雷达导引头被第一组箔条干扰弹干扰而脱锁后,雷达导引头企图重新锁定飞机,若干秒后当雷达导引头重新锁定飞机时,恰巧又投掷出一组箔条干扰弹,造成又一次的脱锁。

目标飞机一旦逃离导引头的脉冲体积单元,导引头内部的测量装置可以发现目标丢失,从跟踪状态转入搜索状态,发现目标飞机后再转入跟踪状态。这段时间是由导引头本身特性决定的,通常为几秒钟。另外,随着导弹攻击方位的不同,导弹再次捕获目标的时间也不同,随着导弹对飞机攻击方位角的增大,导弹从搜索到发现目标的时间也将增大。在飞机被重新捕获后,再次发射一组箔条干扰弹,重新把雷达导引头引开,整个过程所需的时间就是组间隔。

(其中,为跟踪转入搜索所需的时间;为开始搜索到发现目标所需的最短时间;为发现目标到跟踪目标所需的最短时间;为方位系数。组间隔T通常取四舍五入的自然数

干扰方式

质心式干扰

质心式干扰的条件:当发现目标被雷达制导导弹跟踪时,迅速发射质心式箔条干扰弹,在导弹雷达天线波束内形成真假两个目标,由于假目标的雷达截面积大于目标的雷达截面积,同时目标又按照有利于自己的方向快速机动,使导弹由跟踪目标转向跟踪箔条云。

冲淡式干扰

冲淡式干扰的条件:已知导弹准备发射,但制导雷达尚未开机,这时发射箔条干扰弹,形成一个或多个假目标,在导弹制导雷达开机捕捉目标时,捕捉到假目标。

迷惑式干扰

当发现火控雷达(或目标跟踪雷达)对目标跟踪时,发射箔条干扰弹,形成箔条云,在雷达显示屏上产生多个目标,这样雷达操作手难以分清真假目标,失去战机或降低命中概率。

衰减式干扰

衰减式干扰又称压制式干扰,是在导弹与目标之间散布大片稠密的箔条云,以形成很厚的干扰屏幕,对雷达电磁波产生二次散射衰减,进而降低雷达的作用距离。

转移式干扰

转移式干扰工作方式是与有源干扰联合使用。当发现目标被雷达跟踪时发射转移式箔条干扰弹,使箔条云形成在雷达距离跟踪波门的边缘处,同时利用有源干扰机进行拖引,使雷达跟踪系统转移到箔条云上。

作战场景

在防空导弹的作战过程中,当目标受到来袭导弹跟踪时,目标为了自卫投放箔条干扰弹,使得导弹错误跟踪箔条弹,从而达到保护目标的目的。根据目标的来袭方向以及箔条的投放时机,可以分为迎攻、迎攻机动、尾追和尾追机动4种典型作战场景。

迎攻作战场景

当目标向与导弹接近的方向飞行,目标飞行方向与弹目视线夹角较小,目标速度在弹目视线上的投影较大。箔条弹扩散至较大RCS时,箔条速度快速下降,在导弹箔条连线上的速度投影较小。

迎攻机动作战场景

当目标向与导弹接近的方向飞行,目标飞行方向与弹目视线夹角较大,接近垂直,目标速度在弹目视线上的投影较小,甚至接近于零。箔条弹扩散至较大RCS时,箔条在导弹箔条连线上的速度投影与目标投影速度接近。

尾追作战场景

当目标向与导弹远离的方向飞行,目标飞行方向与弹目视线夹角较小,目标速度在弹目视线上的投影较大。箔条弹扩散至较大RCS时,箔条速度快速下降,在导弹箔条连线上的速度投影较小。

尾追机动作战场景

当目标向与导弹远离的方向飞行,目标飞行方向与弹目视线夹角较大,接近垂直,目标速度在弹目视线上的投影较小,甚至接近于零。箔条弹扩散至较大RCS时,箔条在导弹箔条连线上的速度投影与目标投影速度接近。

应用领域

箔条虽然作用原理简单,已使用多年,但至今仍然是一种可行而费用又低的电子对抗措施。虽然先进的航空武器系统最终可能识别出箔条和目标,但这种武器系统的效能仍会由于箔条的作用而降低,箔条仍会得到广泛应用。

箔条干扰弹是一种无源干扰弹药,用于近程防御系统,可以干扰雷达制导导弹对我方飞机、舰艇、战车等目标的攻击;也适用于远程作战,干扰敌活动目标侦察雷达和炮位侦察雷达,以掩护我方的部队机动及火炮阵地射击,或用于迷惑敌方,配合实施战术佯攻。

发展趋势

由于雷达体制的多样化,干扰样式的多样化,条的发展也必须多样化。在满足箔条平直的条件下,可以超细化;由于要求停空时间长,箔条要轻;一般情况下,都要求条辐射效率高,因此箔条导电性要好。

箔条的应用越来越广泛。箔条技术正朝着散开速度快、留空时间长、干扰频带宽、散射截面大以及具有运动特性等方向发展;箔条干扰仿真技术正在兴起。频率自适应箔条投放器,威胁自适应箔条投放器,与烟幕混合形成多用途吸收、遮挡屏投放器相继投人使用,并以每年一种新型投放器投入使用的速度发展。

参考资料

从澳大利亚声称反潜机遭箔条干扰,科普一下战斗机机载干扰弹.手机凤凰网.2024-07-02

【科普中国军事科技】让反舰导弹致盲的舰载电子战系统如何工作?.科普中国.2024-07-02

对付雷达制导导弹追击 战机是否只能打干扰弹?.光明网.2024-07-02

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