国外机载干扰机的发展现状与分析.doc

美国机载自卫/支援干扰的发展现状与分析蔡亚梅 陈利玲（8511所，南京，江苏，210007）摘要 21世纪战场将是陆、海、空、天、信息五维战场，作战空间将向外层空间扩展。随着威胁环境日趋多样化、复杂化、密集化，对实施己方作战飞机的自卫/干扰对抗设备提出了更高的要求。本文论述了美国机载自卫/支援干扰机和系统的发展现状，最后指出支援干扰和自卫干扰的未来发展方向。1.引言近代战争表明，电子战在战场中的作用越来越重要，各国都在为发展其军事力量、提高其在世界的军事地位而努力地发展其电子战装备和技术。作战过程中，为了自卫，攻击机在实施突防作战任务时，都必须加装自卫电子对抗设备。随着威胁环境日趋多样化、复杂化、密集化，对实施突防作战飞机的自卫对抗设备提出了更高的要求：对付频段越来越宽的威胁雷达要求esm、ecm覆盖威胁全频段；对付复杂多样的雷达体制既要求信号处理能分析区别各种复杂信号，又要求干扰机具有有效的干扰样式；雷达平均功率的增高、副瓣电平的减少以及性能的提高要求干扰机具有更高的有效辐射功率。同时满足以上要求的自卫电子对抗设备必定功能复杂、体积庞大而笨重，显然突防飞机不可能携带这样的自卫对抗设备。为解决突防飞机生存率与复杂威胁环境之间的矛盾，战术上借助于机载支援干扰，于是机载支援干扰设备应运而生了。2.机载干扰设备的分类及其特点机载干扰设备的分类有很多种。从干扰方式来看，在航空兵突防作战中，一般有远距支援电子干扰（standoff jamming）、近距支援电子干扰(standforward jamming)、随行电子干扰(escort jamming)和自卫电子干扰(self-protection jamming)四种:远距支援电子干扰：即用电子干扰飞机在作战地域(敌地面防空武器有效射程)以外，对目标附近的主要电子设备和系统施放大功率综合电子干扰，掩护攻击机群的战斗行动。在远距支援干扰时，虽然雷达可以采用频率捷变技术抗干扰，使干扰机不得不采用阻塞式干扰，干扰仍具有较好的效果。近距支援电子干扰：即电子干扰飞机作为攻击机编队的先导机随编队一起突防，并在距目标的一定距离上盘旋飞行，施放电子干扰，掩护攻击飞机遂行作战任务。随行电子干扰：即电子干扰飞机在突防和作战过程中，在编队中施放电子干扰，掩护攻击机群作战。在随队干扰时，即使采用阻塞式干扰，被掩护飞机的等概率探测范围也被极大地压缩。自卫电子干扰：即作战飞机自身携带电子干扰设备和器材，在执行任务中施放电子干扰,保护自身安全。水面舰艇、潜艇作战，偏重于自卫电子干扰。地面部队作战，不论是进攻还是防御，都强调合理配置电子干扰群，干扰压制敌方通信指挥系统。在自卫干扰时，即使采用阻塞式干扰，被掩护飞机的等概率探测范围也被极大地压缩。图1 四种机载干扰方式示意图3.美国机载自卫干扰机的发展现状与关键技术分析 机载自卫电子对抗系统分为内装和外挂两种。新研制的飞机一般内装自卫电子对抗系统，现役飞机一般采用外挂方式增强其自卫电子对抗能力。由于受供电、飞行性能等因素的制约，以及存在占用副油箱或武器系统挂架等不利因素的影响，现役飞机通常只能挂载一个电子干扰吊舱，因此干扰频段覆盖范围较窄，干扰功率较小。自卫干扰对付跟踪雷达，一般采用欺骗式电子干扰技术，其策略是试图破坏雷达的角跟踪锁定状态，而不是用噪声干扰来压制雷达，遮蔽突防飞机的位置。采用欺骗式干扰技术通常是通过雷达主波束来实现，能有效地降低对干扰机的有效辐射功率的要求。3.1机载自卫干扰机的发展现状3.1.1 an/alq-165自卫干扰系统alq-165自卫干扰系统已经装备于f-14、f-16、f/a-18e、av-8b等飞机上，可对雷达末制导导弹及雷达火控系统的威胁进行干扰。噪声干扰及欺骗干扰手段都可使用。alq-165接收机可在信号分布极为密集的战场环境下使用，能处理常规脉冲信号、复杂波形和连续波的传输信号，并进行相应的信号处理和威胁评估，自动完成优先级别的判定。alq-165是采用新的电子对抗技术设计的模块化系统，具有将alq-126b及alq-162两种干扰机组装在一起的能力。an/alq-165有两种类型，一种是内装式的，一种是外挂吊舱。f-14d上采用了内装式系统提高尾部天线的干扰信号功率。f/a-18e上装备了内装式自卫干扰系统。av-8b上采用了外挂式吊舱。表1 an/alq-165机载自卫干扰系统的性能指标指标名称性能指标频率覆盖范围0.718ghz反应时间0.1-0.25sec分辨率5mhz瞬时带宽1.44ghz最小脉冲宽度0.1s精确度0.520mhz工作方式脉冲或噪声平均无故障时间(设计)186-257hr平均修复时间30min3.1.2 an/alq-137自卫干扰机是装备美国空军f/fb-111和ef-111飞机的自卫干扰机，对密集电磁环境中的电磁威胁划分优先等级，在战术、战略和支援干扰任务期间提供保护。它是一种功率管理欺骗式干扰机，在接收机上使用了宽带晶体视频设备。有三种工作方式：转发、连续波噪声和应答。这种高功率脉冲/连续波分为3个子波段，覆盖215ghz（e/f、g/h、i/j波段）。脉冲功率输出大于1000w，连续波功率为100w，采用的干扰技术包括距离波门拖引（rgpo）、速度波门拖引（vgpo）和有选择的距离干扰。干扰机的响应时间约为100ns，存储器周期为2.5微秒。an/alq-137、an/alr-62雷达告警接收机、alq-99e构成了ef-111a电子战飞机的战术干扰系统。表2 an/alq-137自卫干扰机的性能指标参数名称指标值工作频段（ghz）215输出功率（w）1000（脉冲）、100（连续波）响应时间约为（ns）100存储器周期为（s）2.5干扰技术距离波门拖引、速度波门拖引、有选择的距离干扰工作方式转发、连续波噪声和应答3.1.3综合电子战系统（iews）装备在f-22和f-35战机上，自动采取有源和无源对抗措施，对来对抗连续波、脉冲、微波和毫米波雷达，以及激光和红外/光电威胁，完全一体化结构。具有雷达告警、信号收集和分析，被动式辐射定位和电子对抗能力，6个低可视度电子战天线。机载自卫系统用于对飞机受到敌雷达照射做出反应并及时通知飞行员，发现导弹的发射，在雷达和红外波段施放消极和积极干扰。在飞机上安装有无线电技术侦察站、红外定位仪、消极干扰（假热目标和偶极子反向体）投放器、积极雷达干扰站等。控制机载自卫系统的是机载数字计算机。自卫干扰的典型干扰覆盖空域为：方位 前向30，后向30；俯仰+20-30。3.2机载自卫干扰关键技术机载自卫式干扰新技术主要有拖曳式诱饵和交叉眼干扰，这是两种有效的角度欺骗干扰方式，具有对抗单脉冲雷达的能力。(1)拖曳式诱饵理论分析和近期战中的实战效果也表明：这种有源诱饵很有效，能欺骗防空武器系统的雷达。另外，有源诱饵使用灵活，造价低廉，是对抗防空导弹武器的消费比最高的方案。因此，现代作战飞机将拖曳式诱饵作为标准对抗大量装备，以对付雷达制导的防空导弹。美国研制的拖曳式诱饵主要分为两代：第一代拖曳式诱饵an/ale-50。这是一种电缆牵引的直接转发式诱饵，可充当有诱惑力的目标，将来袭导弹诱离飞机，并引向诱饵，保护飞机和机组人员免遭雷达制导导弹的袭击。它装备于f-16、f-18e/f、b-1b飞机，以及海军f/a-18和a-6b等飞机上。第二代拖曳式诱饵an/ale-55。这是一种具有可回收的光线拖曳式诱饵，这种有源诱饵主要施放应答式欺骗干扰，又称为“灵巧”诱饵。ale-55诱饵是采用一体化防御电子对抗(idecm)系统的拖曳式诱饵，解决了诱饵安全地从飞机上分离以及诱饵拖曳线和信号线不被飞机产生的高温割断这两个问题。投放时飞机拖曳着诱饵，诱饵通过转发诱骗信号，将射频寻的导弹引离飞机，从而达到保护飞机的目的，计划装备于f-18e/f战机上。(2)交叉眼干扰交叉眼干扰是一种有效的角度欺骗干扰方式，通过对单脉冲雷达(导引头)的测角功能进行破坏，使其无法得到正确的目标方位信息。交叉眼干扰机通常由两路独立的干扰机组成。目前自卫能力存在的技术差距有：敌方火力识别；低成本数字雷达告警接收机；轻型低成本定向红外对抗系统（包括成像寻的红外对抗）；激光制导威胁对抗；轻型低成本射频干扰机；在单一封装内集成多频谱传感器等等。图2 交叉眼干扰机4.美国支援干扰机的发展现状与分析支援干扰主要是干扰搜索、截获雷达，不让它们获取突防飞机的距离和方位信息，仅具备主波束噪声干扰的能力是远远不够的。因此，支援干扰应当通过雷达旁瓣施放噪声干扰来实现，且从旁瓣干扰还消除了雷达从干扰扇面中心线判断突防飞机方位的能力。一般雷达的旁瓣电平相对主瓣电平衰减-13-30db（平均旁瓣电平为0-5db），低旁瓣雷达的旁瓣电平相对主瓣电平衰减-30-40db，而超低旁瓣雷达的旁瓣电平相对主瓣电平衰减大于-40db，再加上采用了高性能旁瓣对消技术还可增加抗噪声能力2030db，对于旁瓣噪声干扰要取得足够的压制比，则需要较高的有效噪声辐射功率。一般支援干扰所要求的有效辐射功率为1001000kw量级。另外，对于支援干扰而言，干扰威胁雷达的距离大于被掩护的攻击机距雷达的距离。要使支援干扰能够对付预警、搜索雷达，所设计的esm接收机灵敏度一般需在-55db以上，需处理的信号密度约50100万脉冲/秒。支援干扰分远距离支援干扰、近距离支援干扰两种。图3 远距支援干扰的时间关系示意图4.1 支援干扰飞机支援干扰飞机一般由承载能力强的大型飞机如运输机改装而成，一般仅部署在敌防空系统拦截区域之外（战线己方一侧）执行支援干扰任务。其主要功能是：通过干扰进攻方向上的敌远程警戒雷达，隐蔽进攻企图，降低敌防空预警时间，以达成战役突然性；通过干扰敌预警探测、警戒引导雷达和地空指挥通信系统，在敌空中拦截区域附近形成干扰掩护区，降低敌作战飞机对进攻编队的拦截次数，从而削弱敌空空拦截效能；通过干扰敌远程地空导弹系统的目标指示、分配功能，降低敌地空武器系统拦截效能。这种电子干扰飞机留空时间长，干扰掩护区域大，可为战略、战役规模的作战行动提供支援。4.1.1 ea-6b专用干扰飞机ea-6b的作战使用包括远距离干扰和护航干扰两种方式。其主要装备有：雷达欺骗装置、通讯干扰装置、an/alq-99f战术干扰装置、卡盘式箔片撒布装置等。其中，战术干扰装置在5个干扰吊舱内装10个干扰发射机，每个干扰舱可覆盖7个频段中的一个。由计算机控制自动把干扰天线对向目标，并在5s内完成搜索、向机上人员指示构成威胁的所有目标。该机在进行远距离干扰时，是在地空导弹射程之外实施干扰，支援在目标上空执行任务的己方飞机。在进行护航干扰时，通常是在攻击编队的正前方飞行，用敷撒金属条、红外诱骗弹和积极干扰等手段掩护攻击编队。飞机的垂尾翼尖的天线舱内装有灵敏侦察接收机，可探测远距离的雷达信号。探测、识别、搜索方向、实施干扰这一系列过程可以自动实施，也可在机组人员的控制下实施。表3 ea-6b专用干扰电子战飞机的电子战性能参数名称性能指标频率范围220ghz(an/alq-126b)0.06418ghz(an/alq-99f(v)100500mhz(an/usq-113(v)发送模式)202500mhz(an/usq-113(v)接收模式)干扰波束宽度30(an/alq-99f(9v)60(下倾15)(an/alq-126/126b)天线增益约13db(an/alq-99f(v)发射功率每部发射机有效辐射功率为100kw，总发射功率为1000kw(an/alq-99f(v)1000w(an/alq-126b)400w(an/usq-113(v)3)干扰功率密度1kw/mhz(an/alq-99f(v)平均故障间隔时间620h(an/alq-218(v)重 量234kg(an/alq-218(v)无源干扰物数量an/ale-39干扰物投放器，每具携带箔条弹、红外曳光弹和一次性诱饵30枚(只)，每10个为1组，3种干扰物可以任意组合。无源干扰物投放方式程序控制，an/ale-39可以同时投放多种干扰物或同时发射多枚单种干扰物。4.1.2 b-52j远距离干扰飞机为了承担防区外干扰任务，确保防区外干扰的需要，美空军将b-52h改装成新一代防区外电子干扰飞机。b-52j电子战飞机是在b-52h两个机翼外侧副油箱的位置，安装上电子干扰吊舱，改装后的b-52j具有非常突出的特点：首先是干扰功率大，其干扰能量大约是ea-6b的6倍。其次是航程远，作战使用时可以远程奔袭，既能够在防区外实施干扰，也可以长时间在空中巡逻，在执行防区外干扰任务时还可以携带大量的武器，择机攻击敌防空系统和时敏目标。此计划分两阶段实施,首先装备低频带干扰机,第二阶段通过增加高频带干扰发射机扩展吊舱的干扰能力。b-52j的干扰发射机为相控阵列,只能对雷达实施更精确的大功率窄波束干扰,由于不再向四面辐射干扰能量,避免了“射频自杀”。b-52j对敌防空的欺骗和摧毁功能:欺骗是由机上携带的微型空射诱饵(mald,重113kg)实施的。b-52j的干扰机将是一种精确、方向性很强的远距离干扰机，b-52j的干扰吊舱悬挂在机翼外侧挂架，是一个2040英尺长的装置。基本型b-52j干扰飞机预计20092011年完成，b-52j基本型外，美国空军还将开发反应性干扰型b-52j。反应性干扰特性将使b-52j干扰飞机具有威胁监听和仅在特定雷达频率上用较大的功率进行干扰的能力。反应性干扰型b-52j干扰飞机将于20122014年部署。4.1.3 美国的大型电子干扰机ec-130飞行速度低，但干扰功率强，多在防空火力圈外实施远距干扰。ec-130h“罗盘呼叫”/“铆钉火力”电子对抗系统由低/中/高频段大功率通信干扰机、高级计算机控制的各类接收机、测向机和多副天线组成。大型刀型天线安装在机翼下部和垂直尾翼上部，两副小型水平刀型天线安装在后机身两侧，机翼外侧和尾翼上部的容器内装有几百英尺的拖曳天线。飞机前部的天线用来收集信号，而干扰信号则由后部设置的偶极子天线发出。系统干扰信号是多种特殊噪声干扰信号。该系统为避免干扰已方通信采用了特殊滤波器。表4 ec-130的电子战性能参数名称性能指标频率范围220ghz(an/alr-62(v)；201000mhz(“罗盘呼叫”电子对抗系统，可扩展到60100ghz)干扰功率510kw(“罗盘呼叫”电子对抗系统)干扰调制信号各种特殊噪声干扰样式阻塞干扰，点频干扰，欺骗干扰波 束4个独立控制的干扰波束(spear吊舱相控阵天线)波束宽度20(方位角)，6090(高低角)(其它天线)天线类型刀型天线、对数周期天线、拖曳天线相控阵列(spear吊舱)144个阵元(一组为48(412)个；另一组为96(812)个ec-130h“罗盘呼叫”通信干扰飞机可与ea-6b“徘徊者”雷达干扰飞机、携带“哈姆”导弹的f-16cj战斗机协同作战，构成瘫痪敌防空系统的主要力量。ec-130h负责干扰关键通信设施，使地域分离的综合防空系统的各个防空部门(指挥部、作战中心、雷达基地和地空导弹连)无法作为一个统一的系统进行作战。一旦综合防空体系被打破，各地空导弹连、飞机、指挥控制节点就不得不单独行动，从而暴露其位置并使其更易受干扰。当某个导弹连被孤立并受到干扰后，可派遣携带反辐射导弹的f-16战斗机或携带精确打击武器的轰炸机突破敌防空，将其摧毁，为打击战略或政治上的重要目标扫清道路。可以有效干扰敌军飞机通信，即干扰敌机之间，敌机与前线空中控制台、目视观察哨、战机指示哨或地面控制截击领航员之间的通信。“罗盘呼叫”采用高级信息战技术(“舒特”计划项目)可入侵敌方通信网络以及计算机系统，尤其是那些与综合防空系统有关的系统。它不但能监测敌方防空雷达的探测结果，而且能以系统管理员的身份控制敌方防空网络并操纵其传感器，使其雷达不能监测到美方的突袭飞机，还可在敌方防空网络中植入假目标以便进行军事欺骗，并增加了入侵敌方时敏目标链路的能力，这些时敏目标包括战场弹道导弹发射装置或地空导弹发射装置等。4.1.4 美国未来的ea-18g远距支援干扰飞机未来将取代现役的ea-6b电子战飞机，其上装备的电子战装备有：alq-99高波段干扰吊舱、alq-218，携带aim-120 amraam导弹、agm-88 harm导弹。其性能包括：采用“反应即优先干扰”（reactive and pre-emptive jamming）方法能够压制敌方空中防御；能高效地执行传统的远距离干扰任务，如果有了“超大黄蜂”的速度和敏捷性，还能有效地执行随队干扰任务；由于其上装有先进的电扫描雷达、数字式数据链、空空导弹，提供自卫功能和时间关键攻击支援；大大增强了态势感知能力和不间断通信能力。4.2远距离支援干扰系统本节仅对几个典型远距支援干扰系统的发展现状进行论述，并对其发展趋势进行分析。4.2.1 an/alq-99干扰系统该系统是一种大型先进的机载战术噪声干扰系统,具有瞄准式干扰、双频干扰、扫频干扰和噪声干扰等多种干扰样式。频率范围为6418000mhz；每部发射机的连续波功率为12kw；每部发射机的有效辐射功率为100kw；干扰功率密度1kw/mhz；干扰波束宽度30；杂波干扰功率密度1kw/mhz。alq-99系统有三种可能的工作方式：在自动方式下，由计算机完成信号分选，引导干扰来对付威胁，两名操作员监控系统的工作；在半自动方式下，计算机识别威胁，由操作员选择电子干扰；在人工方式下，由操作员搜索各自负责的频段，识别频段，并让干扰系统对付威胁。该系统已经经过多次改进，有a、b、c、d、e、f型。4.2.2 an/alq-176（v）雷达干扰吊舱是为满足飞机的电子对抗支援、远距离干扰、战斗评估和训练等任务要求而研制的。频率范围：80015500mhz（电压调谐磁控管发射机），1000mhz（固态发射机）；功率输出：150400w（连续波，每个电压调谐磁控管）；干扰样式：噪声干扰；吊舱长度：1.98m（an/alq-176(v)-1），2.59m（an/alq-176(v)-2），吊舱最大直径0.25m，发射机重量12.25km，安装平台是f-5e“虎”ii战斗机。在执行远距离支援干扰时，为了实现有效干扰，需要侦察或通过情报渠道了解敌方雷达的工作参数、己方支援干扰机和被保护目标的技术性能和特征，具体分析对付各种各样的远程搜索雷达，应该在什么距离上、需要几部干扰机才能达到战术需要的干扰效果，也就是说，只有十分了解干扰设备及所处的电磁环境，才能达到远距离干扰效果。通过远距离支援干扰降低警戒雷达的作用距离，就能为突破敌防空防线建立起安全走廊，使战斗机从雷达降低了的威力范围的空隙之间穿过。在远距支援干扰时，雷达一般采用频率捷变技术抗干扰，支援干扰机应采用阻塞式干扰，有较好的效果。总的来说，新一代机载支援干扰系统具有以下特点：具有数字接收机和目标瞄准能力；采用有源相控阵发射机/功率管理；自动/半自动处理；可以采用吊舱/舱内装载方式；智能技术/相参波形/数字射频存储；高功率主/副/栅瓣攻击；不暴露来袭到达方向/接近射频水平作用。新一代远距离支援干扰机能够和智能化数字联合对敌防空压制飞机、有硬杀伤对敌防空压制/摧毁敌防空系统能力的飞机、用于网络中心战的信号情报/空中预警飞机以及为攻击机设计的新一代数字式电子战系统一起组成完善的机载支援队，提供实时数字式电子支援/电子情报/目标瞄准能力、破坏敌防空网能力和在近距离对选定的目标实施对敌防空压制/摧毁敌防空系统的能力，能够为友军平台提供更坚强的保护，为作战提供多种可选的战略/