电子战的历史不是太长,但从一开始就是一个技术上要求极高的作战领域。电子战系统集成在指控系统中,必须在密集的作战环境中采集各种输入信号,并立即做出评估,为迅即反应提供有用的信息。在一个技术进步迅速的时代,完成这一任务意味着不断迎接挑战。本文作者阐释了这一领域的技术难点,结合其它传感器以及平台本身对电子战领域进行审视,最终得出了令人吃惊的结论。正当电子战系统作为直接输入被舰上作战指挥系统接纳时,其自身却遇到了真正的问题。过去,比方说六十年代,雷达波形相对固定,信号由雷达中的管子,如磁控管生成。管子的大小决定了象脉宽和脉冲重复频率之类的参数。测量出这些参数的值便可识别一部雷达。简单地说,当时雷达的种类较少,且很少有类似的参数。再有,脉冲的速率较低,系统不需要一秒钟就可处理来自每部雷达的数千个或者数万个脉冲,因此一次可以探测并识别一种信号。例如,早期英国海军的电子支援措施装置常常是根据信号的音调(对应于脉冲速率)通过耳机进行识别的。
变化中的雷达技术
后来,情况起了变化。许多雷达设计成可以改变频率或脉冲速率,或者两者同时变化(例如,通过频率跳变或重频抖动人出现了脉冲多普勒雷达,每秒钟可以产生数万个脉冲。其后又出现了多功能雷达,可以使用几种不同的波形。雷达使用一种电子器件来生成低功率的信号,又用另一种电子器件(如宽带速调管放大器)来产生最终发射出去的信号。这计是变频雷达,如频率扫描系统的基本结构。而信号生成电路说到底可以由软件来控制。也就是说,雷达通过调整可以生成多种不同的波形,而不是一串预置的波形。况且,调整可由雷达的使用者而不是制造者来完成。第一部这种雷达是美国F/A-18大黄蜂战斗机上的APG-65型雷达,从八十年代开始服役。可以说正是由于这部灵活多变的雷达,加上一部灵活多样的计算机,才使这种飞机成为战斗机与攻击轰炸机相结合的机种。
这一演变的最终结果是,不再可能编制一个非模糊的数据库将波形与特定的雷达对应起来。即随着软件控制雷达的盛行,似乎到一定时候,继续使用电子支援措施作为了解战场态势的手段将会是徒劳的。对此,提出了两种解决方案。一种是辐射源属性识别:比如,搜索雷达使用的波形类别当然不同于火控雷达。另一种是辐射源特性识别(SEI),或称雷达指纹。其根据是,一部特定的雷达,而非一类雷达的物理结构在其无意的脉冲调制(UMOP)中有所反映。这与火炮可以通过炮管膛线在其发射的炮弹上留下的标记来识别的概念没有什么不同。没有哪两套唱片的纹路是完全相同的。没有哪两套天线与波导完全匹配。两种方法都有缺陷。随着计算机功能的不断强大,雷达可以不改变其波形就能转换功能,执行完全不同的任务。最突出的例子是美国海军所做的一次试验,试验改进了一架客机上气象雷达的信号处理和显示,但未改变其波形。改进后的仪器证明完全能够探测并跟踪舰船,从而引导反舰导弹进行瞄准。然而没有任何一部探测装置能够将其与一架商用客机的雷达相区别。
……寻求先进的技术解决方案
同理,随着导弹制导系统变得更加复杂,电子支援措施设备要区分不同的工作模式也就更加困难。原来认为,导弹一旦锁定目标,其可观察到的信号就会改变。电子对抗措施装置会设法破掉雷达的锁定,而其成功的标志就是导弹重新转入搜索模式。遗憾的是,舰船要比导弹慢得多,因此导弹其实没有必要在整个人射阶段使其雷达始终盯住目标。保持在搜索模式会给目标造成一种安全的假象。即使雷达锁住目标,其功率水平可以定制(冥河导弹后期型号的确如此)从而模拟搜索模式。导弹只要有相当好的惯性机构,便可估算出目标的速度和航向,于是甚至可以关掉寻的装置,直到最后一刻再打开。这正是四分之一世纪前的苏制远程导弹加BAZALT(SS-N-21)等所采用的方式。当时是想最大限度地减少目标的预警时间。那时需要庞大制导装置的系统现在显然要求小得多。
……导致更加复杂的电子支援措施设备
“辐射源特性识别”当然有用,至少能对付主要的海军雷达,因为它们基本上是定制的。对于批量生产的商用搜索雷达或导航雷达来说,其作用就不那么明显了。此外,确实还有一个类别划分的问题。“辐射源特性识别”预示着一种识别方式,对于现在非常普遍的所谓模糊条件下的识别特别具有吸引力。但要实施这种方式,用户需要一本世界范围的雷达目录,包括搭载平台和使用者。问题是小型商用雷达可以很容易地从一个平台换到另一个平台,而平台又可以出售或者租用。如果上述气象雷达的例子没错,就很容易设想出这样的情形:一架真正的客机,装有一部真正的气象雷达,被征用成为导弹的载机。于是,知道一架具体的空中客车属于一个伊拉克航空公司而非法国公司自然会有所不同——但是航空运输业流动性很大,搞错的后果会是灾难性的。尽管这么说,“辐射源特性识别”目前仍然有着令人感兴趣的应用。这项技术最初的工作不过是用雷达波形的细节来刻画这部雷达,而刻画出的特性由几个参数来表示,显然是可以发送的。目前,许多海军参加或者即将参加禁运行动,许多国家的海岸警卫队也有类似任务。在这些行动中,能够识别一个具体的商船,并将这一信息传递给其它部队采取行动,比方说,进行拦截,是极有价值的。这种情况下,“辐射源特性识别”所得到的目标特性可以标记具体的船只。这一可能性说明了为什么美国海岸警卫队保 留着老式的WLR一互型电子支援措施设备。这种设备可对截获的脉冲形状给出极好的描述。
未来的挑战催生新型高质雷达
末来并不那么吸引人。因为不清楚一部有源阵列雷达是否基本上也是这样易于给出特性,而它将由可互换的.基本发射机馁收机元件进行组装。的确,元件装配时小的缺陷可能是可以测量的,但这大概要比目前的命题难得多。最终,这些雷达可能会极为便宜,因为批量生产大概会降低其元件的成本。如此,它们就会以难以想象的速度变得非常普遍。
如何截获低截获概率雷达?
还有低截获概率雷达的问题,最著名的是荷兰的“侦察兵”和瑞典的“领航员”Mk 2型,而很多不过是常规的脉冲压缩雷达应该也是相当难以截获的。不管哪种情况,都是把雷达脉冲在时间上展宽,以便保持足够的输出总功率,而其峰值功率可能相当低(雷达探测距离不取决于峰值功率,而取决于功率与脉冲持续时间的乘积入但电子支援措施系统探测的是峰值功率,故目前形式的电子支援措施不大可能探测出这种雷达。也许使用具有很宽带宽和相应的脉冲压缩电路的接收机才行。大概这种雷达正是全新的电子支援措施系统被描绘成能够处理非传统波形时才出现。但一些脉冲压缩系统用的是相位编码,而非频率变化,因此使用基于频率变化的脉冲压缩接收机进行探测反而更加困难。因此,情况变得复杂了。再有,原始的低截获概率雷达的频率变化是平稳一致的,这意味着有一个物理装置可生成和探测脉冲。然而,数控辐射源可以多多少少以随机的方式改变频率,这就使探出辐射源更加困难(不用说识别了)。且不说这些,单单注意一下便会发现,越来越多的通信系统也用雷达频率工作。由于它们是数字的,其工作模式完全可与雷达类似,因而进一步使辐射源的识别与跟踪复杂化。因此,结论似乎是,正当电子支援措施终于被看作了解态势的主要手段之时,它在二至三十年内让位似乎也是不可避免的。
电子对抗成为反导能力的主角
除了了解态势以外,电子对抗被看作是防御反舰导弹的主要手段。由于已述原因,判断一个具体的干扰或欺骗信号是否具有所期的效果会很困难或不可能。的确,导弹甚至没有必要直接飞向目标,而似乎可以突然转离航向以应对对抗措施,同时保持着目标位置的准确信息。法国的“飞鱼”二代已经能在飞向目标时做规避机动,尽管这一性能可能只是由于寻的无线非常灵敏,而非专门的避开而不丢失目标坐标的能力。老式苏制导弹可以在飞向目标时关闭寻的头,其至少在理论上更加接近于未来的高规避性能导弹(仍然需要在最后一刻锁住目标并有一段直线未段航程)。此外,电子欺骗需要深入了解导弹的寻的方式。这很可能相当难以保证,特别鉴于目前现有的导弹种类繁多,且有些客户会选择对其所购武器进行现代化改装。于是,似乎可以不无道理地说,成功的欺骗需要物理形式的诱饵来引离导弹。多年以来,较受欢迎的组合一直是欺骗干扰器和箔条。干扰器破开导弹对真实目标的锁定;箔条发射出去,使导弹对它锁定。主要问题是,如果干扰器漏掉导弹波形或逻辑的一些关键参数,欺骗可能会失败。特别是,干扰器研制者发现很难针对最有可能的威胁来测试干扰器。另一个问题是导弹会利用饵的运动学参数来识别出它。由此诱饵研制进入第二代,出现了带有舰上复示器的活动诱饵。澳大利亚的“纳而卡”系统就是一个典型例子。其火箭使诱饵以舰速飞离,系统电路放大并重收到的寻的信号,使其(对于来袭导弹来说)似乎是真正的目标。也许这一装置的主要缺点是寿命有限(因而它不能对付一个以上的导弹或一次以上的密集齐射)以及它的不可回收性(舰上不可能带很多)。美国海军研究实验室几年来一直在试验用小型飞机和直升机装载‘哟而卡”型干扰弹,从而把长续航力与可回收性结合起来。可即使这些装置也不一定管用。有些导弹使用红外制导头,有些用红外和雷达混合制导头。没有一部目前的有源诱饵可提供红外特征。此外还有光电制导头。美国海军已经试验了实际上可在光电装置中插入假目标信号的激光器,据推测会在利顿公司正在研制的下一代SLY一回系统中出现。可是问题在于导弹总体来说很难探测。过去认为,舰艇在很大程度上可使用无源探@M访御系统,先用电子支援系统找出导弹制导的射源,或者,甚至运气好的话,找出瞄准雷达。这一识别可用于激活对抗措施,且其非模糊性使得有理由使用扩展装置(几乎不会有虚警)。然而很快导弹可能就会使用低截获概率制导头,使其很难探测,更别说识别了。这还不包括光电导弹,如挪威的“企鹅”导弹以及“冥河”导弹的某些型号。它们少有,或根本没有可探测的雷达辐射源。
隐形会改变电子支援措施的意义吗?
有人或许认为,电子支援措施毕竟只是舰上许多探测器中的一种。然而,随着对隐形的不断重视,似乎越来越愿意舍弃大多数有源探测器而仅使用电子支援措施和被动光电装置的组合。这就使电子支援措施能否成功发挥作用更加重要,这一点的确也说明了为什么电子支援措施日益集成在作战系统中(另一原因是需要非常迅速的对抗反应措施)。于是人们会想,再过几年如果电子支援措施的作用大为贬值会怎么样?
……考虑舰艇防护和生存能力
应该寻求不同的方法来提高全舰防护和生存能力。许多,即使不是大多数,现代水面舰艇是按照不能许被任何导弹击中,被击中就致命的默任设想设计的。因而对末段防御,的确也对电子支援措施和诱饵系统提出了很高的要求。但是,完全有理由认为这种设想从来就不太现实,而且只是在安装的作战系统高度集中并且相对脆弱时才站得住脚。电子设备几乎不再那么脆弱(如果你的家用电脑摔了,你会看到它仍可继续工作),也没有必要如此集中,击中一次全舰的作战力量便被消灭。如此分析,结论便是,电子支援和干扰装置可能会衰落。这样就只剩下硬杀伤了,但目前条件下的交战方式使其难以采用。许多情况下,除非进攻的平台被摧毁,否则几乎没有时间启动硬杀伤系统,而许多潜在平台中只有几个是真正的攻击者。大多数情况下平台只能提供进攻的零预警。即,现代海上搜索雷达从来就不锁定目标,边扫边眼就足够了。不久,导弹本身在发射前就锁定目标的方式也会显得陈旧;而且,即使它就是锁定了,也会是从非常近的距离发射的,从而提供不了什么有用警告。这不是什么新问题:看看英国海军“谢费尔德”号和美国海军“斯塔克”号的遭遇就知道了。
……电子战的作用不可估计过高
当今世界,西方海军可能更多地用于部署而非作战,因此,能够幸免于类似“斯塔克”号所遭遇的突然袭击是至关重要的。这一点是可以做到的,代价是增加舰的总尺度。由于造船用的钢材从根本上讲很便宜,尺度不应成为问题,但现在确实成了问题,部分原因是海军未能意识到尺度的经济性,或者未能向最终出钱的政治家说明这一现实。认为钢材昂贵而不用,相反,真正昂贵却无效的电子装置被认为很值得用,西方海军若是因此而遭受严重损失,那才是
很不经济的。反过来讲,舰艇的生存能力越强,电子支援措施就越是可以接受并越有用);它们有助于指挥系统掌握态势,但不要指望起主要作用。
(译自:[德]《海军》2000年5月号)