应对无人机叨扰，俄罗斯防空系统升级系统技术介绍

从2023年5月以来，俄罗斯不断遭受乌克兰一系列无人机奇袭，尤其对俄占克里米亚首府油库的轰炸，以及不明爆炸装置连续两日导致俄国境内两列货物列车出轨，总之，发生在PU京极为重视的5月9日二战胜利节前几日，莫斯科气氛格外紧张。并有一批无人机突袭了克里姆林宫，因此俄罗斯特别强化了防空武器系统。

1、自卫式干扰能力的提升

目标飞机的雷达反射截面积（RCS）为10平方米。目标飞机上的自卫干扰机发射功率为10w，敌雷达方向的天线增益为6dBi。干扰机有效辐射功率等于发射功率加天线增益。雷达发射功率为100kw，天线主瓣指向增益为30dBi，因此雷达有效辐射功率为110dBm。干扰机有效辐射功率等于发射功率加天线增益，因此干扰机有效辐射功率为56dBm。

目标飞机和自卫干扰机距离敌雷达10，雷达天线主瓣直接指向目标

自卫干扰时的烧穿距离

雷达在干扰条件下刚好可以探测目标时，雷达到目标的距离称为“烧穿距离”。目标接近雷达——这样会使干信比数值减小。因为烧穿发生时干信比随干扰类型变化，所以所需的干信比非常重要。许多情况下，所需的干信比数值为0dB，但是在使用那个数值时，作者发现自己忽略了干信比定义。因此，我们在这个月的题中，使用2dB作为烧穿发生时的干信比数值。

防区外干扰

敌雷达和目标飞机的位置关系和自卫干扰时一样。因为防区外干扰机发射的干扰信号从旁瓣进入雷达天线，所以我们需要定义雷达天线旁瓣电平。通常用旁瓣平均相对强度与雷达天线主瓣指向增益的比值（dB）来表示。旁瓣平均电平比主瓣指向增益低20dB ;

在距敌雷达30Km处对雷达旁瓣进行防区外干扰，天线旁瓣平均增益要比主瓣指向增益低20dB

防区外干扰时的烧穿距离

烧穿距离是指干信比为2dB时对应的雷达到目标的距离。由于防区外干扰时雷达到防区外干扰机的距离保持不变，烧穿距离是一个仅跟雷达到目标距离有关的函数。烧穿发生时，雷达到目标的距离公式定义为：

目标向雷达靠近，而干扰机与雷达距离保持不变。干扰机提供的干信比会随着目标到雷达距离的缩短而减小

防区外干扰和传统搜索雷达

干扰雷达的跟踪锁定比干扰雷达搜索所需的功率大7-10dB。因为干扰机距雷达比较远，且干扰信号通常从旁瓣进入雷达天线，所以防区外干扰机的干扰效能会降低，防区外干扰机通常用来干扰目标搜索雷达或雷达的搜索模式。下面，我们分析传统搜索雷达的防区外干扰问题。

为了实现对提高无人机或导弹防区外探测打击能力，俄罗斯改进探测雷达的灵敏度和抗干扰能力等措施。并在新武器系统的出现对电子战能力也提出了新的需求，以有效应对这些新威胁。

这一系列中的新一代武器系统将包括：远程地空导弹系统(SAMs)、

近程SAMs、雷达制导高射炮(升级到ZSU-23)、反舰导弹、红外导弹等以上系统的升级。

SAM系统的演变

近年来，我们一直在谈论“两位数的SAM”。这是因为北约对SAM的命名以SA-9结束，所以新一代的SAM从SA-10(即两位数)开始命名。

装备Fan Song跟踪雷达的SA-2制导SAM系统和装备Square Pair雷达的SA-5 Gammon SAM系统最初都是在20世纪50年代开发的，这两种系统都是苏联在冷战早期和中期的主要远程防空威胁。随后，从20世纪70年代开始，为了提高远程防空能力，苏联研制了S-300系列武器系统。一般来说，S-300系列中各种雷达和导弹的作用距离远超SA-2，并且雷达性能与早期的两种SAM系统相比都有显著提高。所有的新系统都具有显著的电子防护(EP)能力，包括干扰自动跟踪、旁瓣抑制和旁瓣匿影，以及与脉冲多普勒和脉冲压缩雷达相关的几个功能。

“两位数SAM”在多个方面对电子战作战产生了影响：

lSAM更远的射程决定了对其进行的支援干扰必须在明显更远的距离来实施。由于干信比(J/S)与距离的平方成反比，因此干扰效率也大大降低。

l干扰自动跟踪不仅使平台的自卫干扰实际上等同于自杀，还可对远距离支援干扰机实施有效攻击。

l旁瓣抑制和匿影也会影响远距离支援干扰，因为此类干扰机必须将干扰信号发送到目标雷达的旁瓣。

l脉冲多普勒雷达能够区分非相干干扰和箔条干扰，从而能够克服距离拖引干扰和距离拖近干扰。脉冲压缩雷达不仅具有更好的距离分辨能力，而且降低了干扰机带来的J/S的影响。

第四代战斗机(F-15、F-16、F-18、JAS-39、台风和阵风)和防区外干扰机对于早期的SAM系统有许多性能优势，S-300系列的系统正是为了消除这些优势而设计的。S-300系统能够从装弹箱垂直发射导弹，各单元之间通过无线电链路连接，并且具有强大的电子防护(EP)能力抑制敌方干扰。无线电连接使得各系统单元能够分散部署，从而大大提高了对反火炮攻击的生存能力。从装弹箱直接发射则大大缩短了导弹重新装载的时间。这些特点对于支持现代俄罗斯防空作战中常见的“打了就跑”理念是非常重要的。

S-300系列接替了SA-2和SA-5

S-300系列有四类主要的系统：SA-10(S-300P)、SA-12(S-300V)、SA-20(S-300PMU1/2)和SA-23(S-300VM)。这四类主要系统各自又有一些不同的版本。接下来将首先分别介绍这四类系统，包括它们的特点以及它们对电子战的影响。

SA-10

先来看看SA-10 Grumble(S-300P)系列。SA-10系统包括FLAP LID(30N6系列)跟踪雷达、TIN SHILD(36D6系列)监视雷达，通常还包括CLAM SHELL(76N6系列)低空探测雷达。SA-10C系统中5V55R导弹的杀伤半径为90公里，经过升级，它可以攻击高度在25米至30公里的目标。FLAP LID雷达是一种无源相控阵雷达，能够快速捕获大量目标。该系统还包括BIG BIRD(54N6系列)目标指示雷达。

上图是SA-10系统的运输发射车，其密封的装弹箱中携带有四枚导弹。它将发射管直立，用压缩气体发射导弹，也就是所谓的“冷发射”。导弹发射后由跟踪雷达捕获，旋转着飞向目标，然后在目标方向引爆，避免了对发射车造成损坏。跟踪雷达对导弹进行中程制导。当导弹接近目标时，采用末制导技术。也可以通过指令寻的制导（TVM），在这种制导方式下，弹载雷达会将数据发至主跟踪雷达，然后，结合跟踪雷达和导弹的信息，将导弹引导至目标。还有其他几种实用的末制导技术，包括半主动制导和干扰寻的制导或雷达寻的制导。

它通过一个大型相控阵雷达跟踪目标。相控阵的每个单元收到馈源发出的信号后，调整其相位形成波束，然后经由阵列前端将相移后的信号重新发射。将整个天线阵“盖”旋转到期望的方位角，并让波束以某种方向图进行电子扫描，就可以在期望的方位角和俯仰角生成所需的天线方向图。需要注意的是，在天线阵“盖”的四角内置有四个较小的天线，这些天线可以实现其他功能，如电子防护。

上图是TIN SHIELD监视雷达。这种S波段3D雷达为FLAP LID雷达提供目标。

上图是CLAM SHELL雷达。由于其天线杆有30米高，所以它能够捕获地杂波环境中的低空低RCS目标，还能抗有意干扰和箔条干扰。其制造商声称它能探测100公里处0.02平方米的目标。

远程导弹系统升级

S-300PMU系统是SA-10型号的升级版，北约命名为SA-10C Grumble。该系统包括ST-68U“锡盾”以及5N66“贝壳”搜索雷达、30N6E“活动盖”火控雷达，系统的5P85SU运输/起竖/发射一体化车发射5V55型导弹。

S-300PMU-1（SA-20A）“滴水嘴”系统的特征包括锡盾以及贝壳搜索雷达，以及64N6E“大鸟”搜索雷达。SA-20A的48N6E导弹最远可以攻击150公里的目标，该导弹由30N6E1“墓碑”雷达制导。

S-300PMU-2（SA-20B）“骄子”系统如图2所示。该系统使用“墓碑”雷达的升级型（30N6E2）以及锡盾和贝壳搜索雷达。据了解，30N6E2雷达具有更大的有效辐射功率并具有电子防护特性。S-300PMU-2防空系统发射48N6E2型导弹，射程达200公里。

S-300F“要塞”是一型海基S-300系统，北约命名为“SA-N-6”。该系统发射的5V55RM导弹具有90公里射程，由“顶帆”、“顶舵”、“顶对”或“顶罩”雷达制导。该系统在末制导阶段采用半主动雷达制导，具有对抗掠海飞行的反舰导弹的能力。

S-300F型或称为“SA-N-20”型系统是S-300PMU-1型系统的海基版。该系统发射48N6型导弹，射程达150公里，导弹由“墓碑”雷达制导，并且融合了TVM体制。我们将在下一个专栏介绍TVM体制。该型导弹的高速特性（6马赫）使其具有对抗近程弹道导弹和掠海飞行的反舰导弹的能力。

S-300V“沃斯卡”型系统被北约命名为SA-12“巨人/斗士”。该系统发射射程达75公里的9M83“斗士”导弹，攻击吸气式目标。该系统也可以发射射程100公里的“巨人”导弹，对抗飞机或者导弹目标，最高升限达32公里。两种导弹均由9S32“烧烤盘”雷达制导。图3a以及3b是“烧烤盘”雷达的正视及后视图。图4展示了运输/起竖/发射/雷达一体化车上的四发“斗士”导弹以及半主动制导对应的30米高的目标照射器。图中也展示了运输/起竖/发射一体化车上的两发“巨人”导弹。

S-300VM系统，北约名为SA-23是SA-12的升级，采用杀伤范围达200公里的9M82M导弹以及130公里的9M83M导弹。该系统还有两个升级型，提升了作战半径：具有300公里杀伤范围的S-300VMD系统以及具有400公里杀伤范围的S-300V4系统。

S-400“凯旋”系统，北约名为SA-21“咆哮者”，据称具有400公里作战半径，采用主动雷达制导体制。该系统用以对抗预警机、监视飞机以及EA-6B、EA-18G等防区外干扰机。该型系统具有四种导弹：一种具有230公里作战半径，一种具有400公里作战半径，其余两种作战半径分别为40和120公里，用来进行点防御。

S-500导弹系统目前由“金刚石-安泰 ”防空集团研发，该系统预计具有600公里的反导作战半径以及400公里的防空半径。该系统用以防御高超声速导弹以及对洲际导弹进行中段及末段反导。

导弹特性对防区外干扰效能提升

防区外干扰机是一种高价值低储备的装备，因此它在导弹的杀伤范围外行动。如下面的公式所示，防区外干扰的效能与下列因素有关：雷达与干扰机的距离、雷达与目标的距离、雷达副瓣隔离、目标RCS以及雷达和干扰机的有效辐射功率。让我们考虑被干扰雷达的特性：雷达有效辐射功率以及副瓣隔离。不幸的是，根据网上公开的文献查不到我们要讨论的雷达的参数，所以我们将渐进地研究系统作战半径对于防区外干扰效能的影响。

将作战半径45公里的SA-2作为基准，考虑干扰机在最佳干扰距离实现的干信比（例如：干扰机正处于导弹的作战半径外，实际上，干扰机将稍微远于该距离）。如果其他因素保持不变（雷达到目标的距离，雷达有效功率，干扰机有效功率，副瓣隔离），在45km处干扰SA-2的干信比以及在90km处干扰SA-10的干信比（注意是将距离的平方转化为dB形式）得以提升。

导弹系统	北约命名	杀伤范围	干信比损失
S-300P	SA-10	90km	6dB
S-300PMU	SA-20	195km	12.7dB
S-300F	SA-N-6	90km	6dB
S-300FM	SA-N-20	150km	10.5dB
S-300V	SA-12斗士	75km	4/5dB
	SA-12巨人	100km	6/9dB
S-300VM	SA-23	200km	13dB
S-300VMD		300km	16.5dB
S-300V4		400km	19dB
S-400	SA-21	230km	14.2dB
		400km	19dB
		40km	增加1.1dB
		120km	8.5dB
S-500		600km	22.5dB

近程导弹系统升级

俄罗斯S-125涅瓦/佩乔拉导弹系统，同时又被北约称为SA-3 “果阿”。SA-3的导弹发射器和跟踪雷达如图1所示，四联装的SA-3导弹位于图中前面，SNR-125跟踪雷达在图中位于导弹的后面，它被北约又称为“低吹”，因为它可以跟踪高度很低的目标。

SA-3系统可以集成双导弹或四导弹发射器，系统原本具备15km射程（10000米射高条件），它现在已经升级到最大25km的射程（14000米射高条件）。就像SA-2的扇歌雷达一样，低吹雷达具备利用刘易斯扫描器产生两个正交的扇形扫描波束来实现TWS能力，但是与SA-2扇歌雷达发射/接收天线不同，SA-3扫描天线仅接收信号。因此SA-3是一个仅在接收时扫描的系统。

低吹雷达的发射天线是一个位于雷达组件顶部中心的方形天线，接收天线位于发射天线的一侧。目标飞机上的雷达告警接收机，接收到连续的脉冲流，机组人员就能听到特有的“嘎嘎”声，而这就是来自于SA-3的雷达信号。

还有海军版的S-125被称为“Volna”家族系统，北约称之为SA-N-1，它集成了ZIF-102双导弹发射器。SA-N-1在俄罗斯海军和印度海军服役。

9K33 “黄蜂”导弹系统，北约又称之为SA-8 “壁虎”（如下图所示）。它是一种高度机动和完全两栖的武器系统，用于在行军或机动作战中保护部队，它还可用于防御战略目标避免来自空中的打击。SA-8是安装在六轮BAZ-5937底盘上的完整单车辆系统，每辆车都是一辆集运输、安装、发射功能于一体的雷达车（TELAR），它包括多个雷达来独立地探测、跟踪和攻击目标。它也可以与团（级）指挥的警戒雷达一起工作，大多数系统还包括敌我识别（IFF）功能，每个TELAR雷达车都有6枚随时可以发射的导弹。

SA-8的9M33导弹射程已从最初的12km升级扩展到15km，系统可以打击的目标高度从50米至5000米。

顶部的小天线用于敌我识别功能。下面是水平搜索和目标指示雷达天线，在车辆前部的中心是相控阵目标跟踪雷达。在雷达的两侧有两个抛物面碟形天线来跟踪发射的导弹。

在半主动制导体制中，通常由照射器输出相对宽的信号波束，以覆盖空中的一个区域，处于照射区域的目标会产生反射信号，它能够被位于导弹上的接收机捕获，从而引导导弹拦截目标。

近程导弹的升级它们在功能上取代了2K12 Kub（SA-6 Gainful）导弹系统。第一个是9K37“buk”（SA-11牛虻）。SA-11设计于20世纪70年代，用以改进SA-6的所有性能参数。第二个系统是9K317M1-2（被称为buk-ml-2，或者在北约组织中被称为SA-17灰熊），是在SA-11投入使用时开发的。它具有通常预期的性能改进，还包括不同的平台，以提高系统的操作灵活性。

SA-11的北约代号为“牛虻”，GRAU代号为9K37。俄语名称（英语化）是Buk。该系统包括（GRAU）9M38导弹、一套运输/升降/发射/雷达车（TELAR）和一个被称为“管臂”（GRAU 9S18）的目标指示雷达，该雷达后来由“吹雪”（GRAU 9S18M1-1）取代。该系统还可与早期系统互操作；例如它可以接管SA-6的“直接冲洗”雷达获取的目标。

9S18M1-1“吹雪”目标搜索雷达取代了早期的“管臂”搜索雷达，它有一个平面相控阵天线，相控阵上方有一个IFF天线。

下图显示了SA-11 TELAR，包含火穹（Fire Dome）雷达并装有4枚9M38导弹。火穹是一种单脉冲雷达，带有机械扫描卡塞格伦天线。单脉冲雷达不易受到某些电子对抗的影响（如前EW101专栏所述）。卡塞格伦天线设计使得在较小的天线罩操内对天线的操作更有效。事实上，每个SA-11 TELAR都有一部火控雷达和待发送的导弹，这使得SA-11营在攻击大量机动目标时有很大的灵活性。

SA-11的9A310M1-2 TELAR载有4枚待发射导弹和火穹跟踪雷达。

SA-11的有效杀伤范围是32公里，它可以攻击15米到22公里高度的目标。火穹雷达具有电子保护（ECCM）功能，这使得它与早期的SA-6系统相比，具有显著的操作改进。

SA-11采用上个月所述的半主动制导，在其作战终端部分采用主动制导。

有一个海军版的SA-11（GRAU 3S90/M-22）命名为乌拉甘（Uragan）。它同样使用9M38/9M38M1导弹，但发射器和跟踪雷达被改为舰载部件。

第二个SA-6替代系统是9K317M1（SA-17灰熊）。仍保留Buk这一名称：SA-17描述了Buk-M1和后续系统Buk-M1-2。SA-17的两个版本都使用了升级后的9M317导弹，与SA-11相比具有显著的设计改进。这包括电子保护（EP）功能的升级以及区分威胁目标和非威胁商业目标的能力，两者使用了交互式敌我识别（IFF）、喷气发动机调制（JEM）和其他小规模接收信号特征直接分析。这种导弹系统可以发射各种导弹，其中效果最好的导弹射程为50公里。

与SA-11一样，SA-17的主要组成部分是搜索雷达和TELAR，但还有一个带起重桅杆（GRAU 9S36）的目标搜索雷达（TAR）和运输/起竖/发射装置（TEL）。系统中还有更多车辆用于支持指挥，重载和维护功能。

下图显示了SA-17 灰熊的TE LAR（GRAU 9A317E）。它可以安装在轮式或履带式车辆上，机械式Fire Dome雷达已被（GRAU）9S36E被动式电子扫描阵列（PESA）雷达取代。PESA雷达具有单一高功率发射机，可驱动一系列无源移相器。移相器中的延迟被协调以形成可以瞄准任何期望方向的波束。

SA-17还有一部独立的跟踪雷达称为目标搜索雷达（TAR）。这种车有一个伸缩式升降臂，可以将雷达升高到21米，以便更好地进行低海拔目标跟踪。升降臂阻碍了导弹在该车辆上的安装。

它的探测范围为140公里，可以捕获60米至25公里高度的目标。SA-17有多种海军版本。国内的变种是带有9M317导弹的（GRAU）3S90 Ezh（SA-N-7B / SA-N-12）和带有9M317M导弹的3S90M Smerch。与海军版SA-11一样，这些系统包含适用于舰船上操作的发射和制导组件。

主动末制导用于SA-11和SA-17。主动制导需要导弹中有一部完整的雷达，如图4所示。它在导弹末端攻击阶段提供了重要的作战优势，因为导弹比主跟踪雷达更接近目标。

防空高炮升级

防空炮通常又称为雷达制导高炮（AAA），其目的是保护地对空导弹基地和正在移动的陆军。因此，击败这些武器是整个电子战策略的重要部分。雷达制导高炮基地比地空导弹基地要多得多。虽然雷达制导高炮比导弹的射程短很多，但是它们对能交战范围里的飞机造成致命伤害。

上图为ZSU-23-4，即越南战争中出现的最重要的防空炮。“23”指的是23毫米的炮弹口径，“4”指的是4个独立发射的水冷炮。它已广泛出口应用在多个国家的多起冲突中，并且现在仍有应用。其高度的机动性（陆地50公里/小时，越野30公里/小时）、快速的射击速度（每分钟4000发子弹）以及巨大的弹药容量（通常携弹3000发）使其具有致命的攻击能力。

虽然ZSU-23-4主要是对空，它也能用来对付轻型装甲车。它不能穿透重型装甲，但是可以摧毁坦克的武器瞄准器，从而达到有效对抗。

据称ZSU-23-4的倾斜范围是3000米，但大多数文献描述其有效射程为2500米。虽然有效射高与目标以及交战的性质有关，但是ZSU-23-4的有效射高通常被记为1500米。

ZSU-23-4的制导雷达是RPK-2雷达，北约称之为“炮盘”。它有一个直径为一米、工作在J波段的碟形天线，其增益为41.2dBi，3dB带宽为1.4°，一些文献将其工作频率记在15 GHz附近，即J波段的中间。它可以捕获20公里以内的目标。公开文献表明，“炮盘”雷达的有效辐射功率约为10lew（+70 dBm），此参数与捕获范围为20公里相一致。

升级版ZSU-23-4

ZSU-23有很多种升级和出口的版本。这种武器的主要缺点是射程短，所以大多数升级版本都增加了多个红外寻导弹，如上图，在ZSU-23外部安装了应用广泛的肩射便携式防空导弹，导弹从武器内部发射。虽然早期一些系统使用了红外导弹，但是后期更多使用了GRAU 9K310 IGLA-1或GRAU 9K38 IGLA防空导弹，北约分别称其为SA-16“手钻”，SA-18“松鸡”。

SA-16对接近目标的有效射程为4.5公里，对后退目标的有效射程为5.2公里，对喷气式飞机的致命高度为2500米，对直升机和亚音速飞机的致命高度为3500米。当其中一个导弹在致命窗内向飞机开炮，它就会捕获目标，并引导自己击中目标——采用比例制导，避免了高G机动终端的需求。热寻导弹有接触式或掠射式接触引信，通常会直接击中目标，所以其交叉距离误差随着与目标距离的减小而减小。

SA-18的作战范围为5.2km，射高为3.5km。SA-18有两个红外探测器，一个是氮冷却的铟锑化合物探测器，用于探测和跟踪目标；一个是免冷却的铅硫化合物，用于探测作为诱饵以使导弹偏离目标的曳光弹。