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電子戰裝備技術發展展望
送交者: 唐成 2002年07月10日17:19:26 於 [軍事天地] 發送悄悄話

隨着電子技術的飛速發展,電子信息技術設備已廣泛滲透到各種作戰裝備和作戰行動當中,從偵察、監視到預警,從通信、指揮到控制,從情報處理到作戰決策,都離不開電子信息技術設備。未來武器系統的先進程度將越來越取決於其電子信息系統的先進程度。未來戰爭中電磁頻譜控制權的鬥爭將會更加激烈,對電磁優勢的爭奪將成為交戰雙方爭奪的制高點。

1未來電子戰裝備技術的發展趨勢

1.1日趨一體化和通用化

  現代戰爭中,戰場上的電磁環境日益複雜,以往那種彼此分立、功能單一的電子戰裝備已遠遠不能適應作戰需要了。一體化和通用化已成為當前電子戰裝備發展的重點和未來電子戰裝備總的發展方向。

  所謂一體化,就是將功能相近、相互關聯的數個設備組合成一個系統,從而簡化系統,實現資源共享,提高電子戰裝備的信息綜合能力和快速反應能力,同時對付多種威脅。如美軍的F-4G"野鼬鼠"電子戰飛機,將雷達告警系統、雙模干擾吊艙、箔條和閃光彈投放系統、反輻射導彈發射系統與機上的雷達、導航、顯示等電子系統組合成一個有機整體,對敵方雷達告警、識別和精確定位,然後酌情施放電子干擾軟殺傷或發射反輻射導彈硬摧毀。

  所謂通用化,是指電子對抗系統的設備普遍採用標準化的模塊結構,通過組建多種作戰平台通用的彈性系統骨架,使不同的系統、設備之間儘可能擁用相同的電子模塊,相互之間可以通用,根據不同的對抗對象快速組裝成功能不盡相同的電子戰裝備。這樣,避免了設備的重複研製,降低了成本造價;減少了設備、器件的種類,簡化了系統的後勤保障和技術維護;並最終有效地提高電子對抗系統的反應速度和作戰效能。例如,美國現裝備使用的電子對抗設備的型號達200多種,這些裝備的設計、生產和維護極為複雜。而目前美軍F-15戰鬥機上所使用的AN/ALQ-135電子干擾系統以及新研製的AN/ALQ-165電子干擾系統,則都遵循了新的模塊化設計原則。法國研製成功的TMV-433電子戰裝備,既可用於艦船、潛艇上,又可用於直升機、巡邏機和海岸上,並能夠根據作戰平台不同,調整系統組件。

1.2自動化程度不斷提高

  為了更有效地對付現代戰爭戰場上複雜多變的電磁威脅,未來新一代的電子對抗設備,將廣泛採用先進的計算機技術,大幅度提高整個系統的自動化程度,以具備更好的實時能力、自適應能力和全功率管理能力。

  所謂功率管理,就是通過一體化和自動化對電子干擾資源實施科學管理,以便使電子戰裝備能以最佳對策形式響應瞬時電磁威脅態勢。功率管理技術的核心是計算機技術和控制技術。典型的功率管理系統由威脅信號接收機、計算機、干擾機、邏輯和控制接口設備等組成。通過採用功率管理技術,電子戰裝備可自動截獲、分析、處理威脅信號,與計算機預先存儲的威脅數據庫比較,排列出優先順序,決定哪些可以暫時不管,那些必須立即採取對抗措施;然後由計算機控制選用有效的干擾樣式和相應的輻射功率,以最佳的干擾調製參數和準確的頻率、準確的方向、準確的時間,對敵方最有威脅的輻射源實施干擾;不斷監視受干擾的輻射源對干擾手段的反應,鑑定干擾效果,效果不佳時可自動改變干擾方式。採用功率管理後,電子戰裝備的效率大大提高,可以同時對付多個威脅目標,多者甚至可同時對付上百個目標。隨着高新技術特別是計算機技術的發展,功率管理的內涵將不斷擴大,並將把各種干擾軟殺傷手段和硬殺傷手段結合為一個有機整體,針對不同的作戰環境、不同的武器系統、不同的威脅輻射源,根據時間的急緩、指揮員的意想,採取最合理的預案、最有效的手段,對敵電子設備、武器系統實施分層次或一次性的壓制和摧毀,使其徹底喪失戰鬥力。如法國目前正在建造的"戴高樂"號核動力航空母艦裝備的代號為"SEHIT-8"電子作戰系統,中央控制室配備8台電腦,24個控制台,通過6台艦載雷達和80對天線,接收和處理來自艦隊的其它艦船、預警飛機、偵察機、偵察衛星的信息,同時跟蹤、辨別1000個不同的可疑目標或可能產生的威脅,指揮艦載戰鬥機、直升機、導彈和干擾系統進行攻擊和防衛,其計算和探察能力比正在服役的航空母艦裝備的電子作戰系統高100倍。美軍近年來裝備的AN/ALO-165、AN/ALQ一131、AN/ALQ-161等電子干擾系統以及正在研製的機載一體化電子戰系統(INEWS),都廣泛採用功率管理技術,具有多種干擾能力,可同時干擾多部雷達。新一代電子戰設備將能夠在微秒以至毫微秒的時間內,精確地測量威脅雷達的頻率,精確地測定其方位,自動調整好發射機,準確地控制干擾波束的寬度和指向,對威脅雷達進行定向干擾或者進行其他相應樣式的干擾;自動對威脅雷達實施脈衝重複頻率跟蹤,進行覆蓋脈衝干擾或同時干擾多部雷達,及時鑑定干擾效果,實時修正干擾參數,確保達到最佳干擾效果。

1.3工作頻段不斷拓寬

  毫米波技術和光電技術的發展,使現代電子戰裝備的工作頻率不斷向更寬的頻段發展。第一次世界大戰時,電子戰僅體現在通信對抗,在電磁波頻譜中處於無線電波頻段;第二次世界大戰時,電子戰除了包括通信對抗外,還有雷達對抗、導航對抗等,也處於無線電波頻段。通信對抗、雷達對抗、導航對抗等又統稱為射頻對抗。當前的電子戰,除了包括上述的射頻對抗外,還有紅外對抗、激光對抗、水聲對抗等。其中的紅外對抗和激光對抗等又統稱為光電對抗。在電磁波頻譜中,紅外對抗覆蓋了紅外頻段;激光對抗則由於有紅外激光、可見光激光、紫外激光和X射線激光之分,覆蓋了更多的頻段。從整體上看,未來電子戰裝備的工作範圍必將擴展到整個電磁波頻譜。

  各種紅外、激光探測、制導、火控系統的廣泛使用,極大地提高了武器系統的抗干擾能力和作戰效能。這些光電設備,在武器裝備中所占的比例很大。在空對空導彈中,紅外製導的導彈約占總數的60%,在航空機載武器中,激光制導、電視制導導彈的數量還在增加。美國空軍已將電磁對抗研究的重點,由射頻領域轉到光電領域,今後將會更加強調光電對抗研究,除繼續完善和發展原有的投擲式紅外干擾器材以外,還將發展各種機載紅外干擾吊艙,以及機內安裝的紅外干擾機,如美國空軍研製的AN/ALQ-144、AN/ALQ-147、AN/ALQ-157機載紅外干擾系統等。在激光領域的對抗方面,美軍已經研製出AN/AVR-2型激光告警接收機,同時還在研製其改進型AN/ALQ-191激光告警接收機。在激光干擾設備方面,正在研製激光干擾箔條、激光干擾氣溶膠和激光有源干擾機等。其中,激光有源干擾機,是利用高能激光束,照射攻擊武器的導引頭,以及探測系統的光電敏感元件,使其飽和甚至燃毀。這種激光有源干擾機,將成為對抗紅外、電視、激光制導導彈以及光電探測系統的有效裝備。

  另外,僅就射頻對抗而言,其工作頻率範圍也越來越寬,幾乎覆蓋了整個無線電波頻段。80年代研製使用的電子偵察裝備的工作頻率為0.5~18吉赫範圍;90年代研製使用的電子偵察裝備工作頻率範圍將擴展到40吉赫;預計到21世紀初,電子偵察裝備的工作頻率範圍可達到0.05~140吉赫。

1.4處理能力和發射功率不斷提高

  高技術戰爭對電子戰裝備性能不斷提出新的要求。隨着戰場上電子設備密度的增加,戰場上電磁信號的密度大大增加。以空中雷達信號為例,70年代空中雷達信號密度是4萬脈衝/秒,80年代劇增至100萬脈衝/秒,90年代則達到100-200萬脈衝/秒,而未來戰爭還將更高。每秒100萬脈衝意味着什麼?它相當於一架空中飛行的飛機,要同時受到1000多部雷達的照射。面對這樣的電磁環境,現代作戰飛機上的電子戰裝備必須有很強的接收、分析、處理電磁信號能力,迅速地區分出哪些是己方雷達,哪些是敵方雷達,並要區分敵方雷達的威脅性質和等級,以採取相應的對抗措施,否則飛機將很快被擊落,根本談不上執行作戰任務。另外,在現代戰爭中,從敵方系統輻射制導電磁信號到武器擊中目標的反應時間很短,有的甚至只有幾秒到幾十秒,如空空導彈一般只有3-4秒;地空導彈稍長些,"空中衛士"5.7秒、"響尾蛇"6.5秒、"斯伯達"7秒、"羅蘭特"8秒、"長劍"8秒、"海標槍"13秒、"薩姆-6"30秒;反艦"飛魚"導彈,從末制導雷達開機到擊中目標是29秒;反坦克導彈的飛行時間一般為20-25秒;等等。因此,要求電子戰裝備的反應速度必須非常快,必須能迅速採取有效的對抗措施,以免遭敵方高技術兵器的攻擊。

  另外,現代戰爭也要求電子戰設備的功率不斷提高。解決這個問題,一是要提高單管的發射功率,將目前的單管連續波功率幾千瓦,提高到今後的10千瓦左右;二是採用多波束干擾技術,該技術對單管發射功率要求不高,並且能做到360度全方位覆蓋,也有利於實現方向和波束的功率管理;三是採用固態功率源,這樣可以減小干擾發射機的體積、重量和耗電量,為建造大功率的干擾發射機奠定基礎。

2未來電子戰裝備技術的發展重點

2.1隱身技術與反隱身技術

  隱身技術是電子戰的產物,又稱目標特徵控制技術,是為防止武器和平台被探測設備發現所採取的綜合措施。隱身技術綜合了材料學、電子學、光學、聲學、氣動力學等多學科知識,通過採用吸波材料、隱身外形設計、冷卻、消聲等技術,以降低飛機、導彈、艦船、戰車等武器系統被探測的概率。當前隱身技術的應用已有了突破性進展,F-117A隱身戰鬥機、B-2隱身轟炸機已投入使用,預計未來服役的新一代轟炸機、戰鬥機、預警機、巡航導彈、艦船、戰車大多將具有隱身能力。

  隱身技術的發展和應用,給雷達的探測帶來了新的威脅和挑戰。目前國外發展的反隱身技術主要還是在雷達技術方面,如發展米波和毫米波雷達、雙基地雷達、超視距雷達,激光雷達、諧波雷達、機載預警雷達、被動雷達和光電探測系統等,同時提高雷達的威力,採用先進的信號處理方法,改善信噪比。此外,還將大力發展能摧毀隱身飛行器的導彈和電磁微波武器。隨着反隱身技術的提高,隱身技術也將不斷發展,如採用高性能的新型吸波材料,採用"探測-記憶"雷達和低截獲率雷達等。用於電子戰的隱身與反隱身技術的發展將是未來具有戰略意義的技術領域。

2.2反輻射導彈

  反輻射導彈是當前及今後一段時間內電子戰的主要"硬殺傷"手段。未來反輻射導彈的發展方向主要是:採用新微波技術和數字信號處理技術,擴大頻率覆蓋範圍,提高導引頭對信號的貯存、分析、識別和記憶能力,增強在複雜電磁信號環境中攻擊目標的能力;提高反應速度、飛行速度,延長留空時間,研製可以自動搜索、跟蹤目標的小型巡航式反輻射導彈,給敵方以持續的威脅。目前美國正在研究論證AN/APR-38雷達尋的,以及警戒系統後繼型號AN/APR-47,可為反輻射"硬摧毀"實時提供更精確的目標方位。

2.3電子戰飛機

  電子戰飛機具有高度的靈活性,可擔負隨隊支援和遠程支援干擾任務,因此在未來作戰中的地位和作用將會更加突出。美國對EA-6B電子戰飛機的改進計劃代表了電子戰飛機的發展趨勢,美軍正着手用這種飛機替換EF-111A電子戰飛機,作為其電子戰主戰飛機。目前,EA-6B的雷達對抗能力與EF-111相當,並具備通信干擾能力和發射高速反輻射導彈的能力;EA-6B"徘徊者"電子戰飛機能從航母起降,具有較大的作戰靈活性。美軍正在擴展其雷達干擾頻段,改進通信干擾能力,並加裝AN/USQ-113通信干擾機,增加波段1、波段2低端和波段9高端發射機;空軍使用的EA-6B還將增加波段10發射機。EA-6B將具有實時精密瞄準能力,並首次具有實時威脅處理能力。干擾系統的接收機和處理器的改進使其能夠更精確地對敵防空系統進行測距,並向其它飛機提供目標信息。

  另外,以往美軍使用"哈姆"(HARM)高速反輻射導彈攻擊敵方雷達後,敵軍很快就會替換雷達。經過改進的EA-6B將可利用精密攻擊武器,如聯合直接攻擊彈藥或遠距離導彈執行壓制敵防空任務,這些武器不僅可摧毀雷達,而且可摧毀與之相連的指揮和控制設施,使敵人防空系統的重建工作更加困難。EA-6B在導彈攻擊目標的同時,可根據該目標是否還在工作判斷目標損壞的情況,並可將目標的坐標數據傳給E-8飛機,利用該飛機攝取的目標區圖像證實目標是否被破壞。在干擾方面,EA-6B還將具有"選擇反應式"干擾能力,即飛機可將干擾聚焦在敵方系統上實施干擾。目前的EA-6B可在敵方系統工作的所有頻段上實施大範圍覆蓋式干擾,但對某些頻率上工作的敵方系統的干擾效率會降低。新的接收機可使EA-6B極準確地確定敵方雷達工作的頻率,並發出相應的非常強大有效的信號干擾。這種精密干擾能力可使EA-6B同時處理更多的威脅。預計,改進的EA-6B電子戰飛機將於2004年具有初始作戰能力。

2.4遙控飛行器或無人駕駛電子戰飛機

  遙控飛行器具有機動靈活、體積小、不易被發現、造價低且不需要付出生命代價等優點。由於具備這些優長,它可以深入敵方縱深執行電子偵察任務,既能偵察到一些發射功率不大的敵方輻射源信號,又能誘使敵方重要的電子設備開機,從而偵察到一些平時很難發現的敵方輻射源信號。此外,遙控飛行器還可以在距離敵方雷達較近的地區施放干擾,或為有人駕駛的飛行器提供電子干擾掩護,因此能以較小的干擾功率取得較強的干擾效果。因此,發達國家都在大力進行研製和改進。預計未來遙控飛行器將會有較大的發展,某些甚至會具有一定隱身性能。

2.5投擲式干擾機

  投擲式干擾機是近幾年發展起來的一種電子對抗設備,通過飛機(無人飛機)或火炮等工具投放到目標上空,用來對敵方電磁環境進行監視、控制和電子干擾,具有實時截獲、信息傳遞及時準確、干擾時間長、不易被發現等優點。因此,越來越受到人們的重視。

2.6計算機病毒

  計算機病毒具有種類多、繁殖感染力強、傳播快、危害大等特點,因此特別受到電子戰專家的廣泛重視,已成為電子戰研究的新"熱點"。各國都在努力探尋計算機病毒的"放毒"途徑和"解毒"、"防毒"辦法。目前,計算機病毒對抗還處於研究、發展、完善階段,但是可以預計,計算機病毒的出現將推動電子戰向更新、更寬的領域發展。對抗計算機病毒的基本方法有:建立自己的集成電路生產工業,實現計算機的完全國產化;改造引進的計算機系統,建立安全入口;研究病毒檢測方法,提高抗病毒能力;加固電子信息系統等。

2.7一些新型、特殊的電子戰技術裝備

  主要包括目前正在積極研製和探索的一些"新概念"武器裝備。如用於反衛星的激光武器、高能粒子束武器,以及流星余跡通信、中微子通信等等。如中微子通信,是一種採用中微子束來代替電磁波傳遞信息的無線通信方式。中微子是質子或中子發生衰變時的產物,其體積比電子的質量還要小近年10個數量級,因此在傳播過程中幾乎不發生反射、折射和散射現象,幾乎不產生傳輸衰減。據計算,中微子束穿越地球時其能量僅衰減一百億分之一。這種奇特而且相對穩定的粒子克服了普通電磁波不能鑽地、入海的缺陷,可直接穿透地層、進入深海進行直線傳輸,並且不容易受到偵察和干擾,保密性很強,具有廣闊的發展前景。美國華盛頓海軍研究所於1978首次成功地進行了以中微子為信息載體的通信試驗,距離為6.4公里。後來又進行了長達2700公里的地下通信試驗。1986年,又與前蘇聯合作,進行了中微子穿透地球的試驗,獲得了許多寶貴的數據。可以預見,隨着高技術研究的不斷深入,以中微子通信為代表這類"新概念"電子戰裝備會越來越多,並將更廣泛地其應用於實戰。(李銳 摘自數字化期刊電子世界)



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