纳尔卡电子诱饵弹建模与控制方法研究

发布时间：2020-08-06 13:23

【摘要】：上世纪八十年代的阿马岛战争中,英国的“谢菲尔德”号驱逐舰被阿根廷的“飞鱼”反舰导弹命中,标志着采用主动雷达寻的末制导的反舰导弹对水面舰艇构成了巨大的威胁,因此各国积极研舰艇导弹防御技术和装备,除了采用硬杀伤手段,例如舰空导弹和末端密集阵火炮等方法,采用电子干扰的软杀伤手段也是各国积极研究和发展的重点。在诸多舷外有源电子软杀伤装备中,由澳大利亚和美国联合研制的“纳尔卡”(Nulka)主动电子诱饵弹是一款具有显著技术特点的海军电子战装备。本论文在情报科技文献检索、归集分析、综合研判的基础上,运用反设计思想和方法,深入研究纳尔卡电子诱饵弹系统工作原理、诱饵弹飞行器总体性能及对抗来袭反舰导弹软杀伤作战运用过程和方式,通过数学建模、参数估计以及对抗仿真的方式对研究结果进行验证。具体的研究内容如下:1)在纳尔卡电子诱饵弹技术特点分析基础上,定义合理的坐标系,给出坐标系转换关系,对纳尔卡电子诱饵弹进行受力分析,建立了纳尔卡电子诱饵弹的动力学与运动学模型。2)对纳尔卡电子诱饵弹的总体参数进行反设计。设计纳尔卡电子诱饵弹的外形及各部分质量,质心,转动惯量随时间变化关系,固体火箭发动机等主要性能参数,对纳尔卡电子诱饵弹的气动特性进行估算。3)对纳尔卡电子诱饵弹的控制系统进行设计。根据纳尔卡电子诱饵弹的弹道形式,设计了基于经典PID控制方法的高度驾驶仪以及基于跟踪微分器、非线性误差反馈和扩张状态观测器的自抗扰高度驾驶仪,并对纳尔卡电子诱饵弹的典型工况进行了数学仿真分析。4)对纳尔卡电子诱饵弹典型飞行轨迹应用所设计的高度驾驶仪进行了六自由度弹道仿真。分析了纳尔卡电子诱饵弹飞行弹道特性,给出了航迹、姿态、控制力矩和掩护效果等方面的仿真结论。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP273;U674.703.5;TJ410
【图文】：

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图 1-1 舷外有源诱饵作战原理示意图舷外有源电子诱饵装备的主要特点[11]包括：a) 工作频带宽，基本覆盖常规反舰导弹末制导雷达工作载频和带宽；采收采样、可以实现转发诱偏信号的相参性，可以灵活实现转发诱偏信号数，模拟多种目标和干扰，一次可以转发模拟批次多个目标；能够有效先进反舰导弹末制导的、频率捷变、相参等新体制导引头。b) 由于不在被保护水面舰艇本体上，因此可以方便实现除距离维以外的骗干扰，即使在被干扰反舰导弹雷达末制导采用反辐射被动跟踪模式下以实现对水面舰艇的有效保护。舷外有源诱饵的干扰方法a) 冲淡干扰冲淡干扰方式是舷外有源诱饵对抗来袭反舰导弹。采用该模式时，通常处于反舰导弹主动雷达搜索阶段，数量上需要在被掩护的目标周围布设有源诱饵，每一个诱饵处于持续转发接收到的末制导雷达信号，从而向

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文干扰是用户干扰反舰导弹末制导的最重要作战应用模式。质心的假目标信号与被掩护水面舰艇处于来袭反舰导弹末制导雷达位内，由于电子干扰机数字储频转发具有系统固有的时间延迟诱饵转发假目标与被掩护目标的时空一致性，需要通过诱饵空时间延迟效应。在方位向诱饵与水面舰载处于导引头相同方位即主波束内；在距离向一般采取超前目标布设，设计延迟欺骗面舰艇处于来袭反舰导弹末制导导引头跟踪的同一个距离波门约束条件，才能保证储频转发的假目标信号与真实水面舰艇目随着弹目距离接近，通过有源电子诱饵与水面舰艇机动，在角用假目标能量强于真目标的情况下，迫使反舰导弹末制导雷达有源电子诱饵假目标，实现有效各种干扰对抗。质心干扰舷外示意图如下图所示。

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外军舷外有源电子诱饵典型装备战斗中使用的舷外主动电子诱饵装备的分类，一般包括控制飞行式，牵引式等。其中 i）控制飞行式一般有固定翼、旋翼和折叠翼无人机等。ii）般包括伞降型、空中悬停型、海上漂浮型；iii）牵引式通常采用小型船只电子诱饵；由于舷外有源电子诱饵工程实现具有一定难度，设计技术领域较多，目制成功并列装的制式装备并不多，比较有影响的包括英国海妖（S有源雷达诱饵（如图 1-3 所示）[10][12]，美国澳大利亚联合研制的纳ulka）悬浮火箭有源电子诱饵[14]。美国澳大利亚联合研制不仅联合研制了型并批量装备以外，美国开展了许多无人机诱饵等验证项目，例如飞标（FLYRT）[15]、急切（Eager）等，2017 年 12 月在科罗加多号滨海LCS4）上开展了网络化舷外小型有源诱饵（NOMAD，Netted Offboard Minve Decoy）[16]试验飞行。

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