0 引 言 

機載任務電子系統裝備因其高的靈活性和強的任務適應性成為世界各國裝備體系的重要組成部分。與陸基裝備相比,機載任務電子系統具有獲取信息時效性強、準確度高、範圍寬廣深遠、靈活機動等特點,克服了地面設備受地球曲率和地形障礙物對視線的限制,實現了對戰場居高臨下的遠程監視和攻擊。根據任務特點,機載電子任務飛機主要包括預警飛機、雷達監視與多傳感器飛機、心理戰飛機、指揮控制飛機、電子戰飛機、信號情報飛機、反潛飛機等,而其中預警飛機、偵察飛機、電子戰飛機 和反潛飛機又是各軍事強國重點發展的航空裝備。因此,本文重點總結這四類任務飛機的發展現狀,分析其發展趨勢。 

1 外軍典型航空特種平台發展現狀

1.1預警機 

自 1960 年第一種實用化預警機———美國海軍的 E-1B 正式服役以來,世界上已先後研製與生產了 20 余種型號的預警機。按照其發展歷程大致分為三代:第一代為空中雷達站;第二代為空中指揮所;第三代為空中戰場管理中心。其功能從早期的預警探測、指揮引導等單一功能,逐步發展為空海戰場管理、武器控制、無人機操控等滿足體系化作戰 需要的複合功能,並朝着智能化、無人化和網絡 化方向發展,較典型的有 E-2、E-3 等,其中 E-2 是目 前世界上使用時間最長的預警機。

為滿足美國海軍戰略調整和發展的需要,E-2 預警機有 E-2A、E-2B、 E-2C 系列,其中E-2C又分為多個型號,例如 E-2C Group 0、E-2C Group I、E-2C Group II、“鷹眼” 2000 和 E2D“先進鷹眼”等。E-2C 是美國海軍現役的艦載預警與指揮飛機, 1973 年 11 月開始使用,後來經過多次升級改造。目前,E-2C 是唯一能從航空母艦上起降的固定翼預警機,機上乘員為 5 人,分為飛行組和任務系統操作組兩組,飛行組由駕駛員和副駕駛員組成,任務系統操作組由戰鬥情報中心指揮員、空戰指揮引導員和 雷達操作員組成。E-3 是美國空軍現役的預警與指揮飛機。

1977 年至 1984 年美國空軍共接收了 34 架 E-3A,20 世紀 80 年代經過分期分批改進而成為 E-3B 和 E-3C。E3 預警機配有 4 名飛行員,包括正、副駕駛員、導航員和飛行工程師。E-3A 的任務系統操作員為 13 人:1 名戰術指揮官,1 名戰鬥機分派員,2 名兵器控 制員,1 名監視管制員,3 名監視操作員,1 名聯絡管 理員,1 名通信操作員,1 名雷達技師,1 名通信技 師,1 名計算機/顯示器技師。E-3B / C 預警機任務電子系統操作員可增加至 17 人。目前美軍正在積極開展下一代預警機的規劃布局,2019 年《大國競爭時代的美國空軍》 中設想將現有預警機功能廣泛分布於多個平台和武器系統 上,取而代之的是數量更多的情報偵察和戰鬥管理指揮和控制平台。

1.2 偵察機 

偵察機載荷量大,偵察能力強,作用距離遠,作戰範圍廣,是世界各國最重要的航空偵察裝備,主要用於從目標國家輻射的各種電子信號中獲取情報, 收集對象包括通信、雷達、遙測/遙控、導航、敵我識別及其他電子輻射信號,獲取的情報包括有關目標國家的外交、軍事、科技和經濟計劃以及相關事件的數據,也可以提供雷達、飛機和武器系統的特性參數,確定威脅目標位置等。

美軍新一代偵察機的研究突出隱身特性,同時兼具較高的智能化與網絡化水平,向着高速、長航時、偵察兼具一定打擊能力的方向發展。美國陸海空三軍目前擁有超過 200 多架專用的有人偵察機,主要包括海軍的 EP-3E 信號情報偵察機、空軍的 RC-135 信號情報偵察機、陸軍的 RC-12“護欄”偵察機、陸軍的 E-8C“聯合星”偵察 機。

RC-135 信號情報飛機是美國在和平和戰爭時期最常用的一種戰略偵察飛機,1965 年開始服役, 並同時加入美國戰略空軍司令部的偵察機群,至今仍活躍在世界各熱點地區進行偵察,飛行高度可達 15000 m,飛行距離 6500 km。這種偵察機原來總共有 12 種機型,經過多年的改進以後,目前在役的有 3 種型號,即 RC-135S“眼鏡蛇球” (Cobra Ball)、 RC-135V/ W“聯合聊釘” (Rivet Joint)和 RC-135U “嗅覺戰鬥” (Combat Sent)等。RC-135S 用於偵察彈道導彈遙測數據,機上載有“彈道導彈信號特徵與遙測數據搜集系統”以及一個彈道照相機和一個中等分辨率照相機,可以收集、處理和分析導彈制導的電波頻率及相關信息。RC-135U 是用來偵察輻射源和武器系統 “ 細微” 的技術參數數據; RC - 135V/ W 用於偵察通信信號和雷達信號,裝有三個信號情報偵察系統,即“55000”系統、“85000” 系統和另一稱為快速反應能力 ( Quick Reaction Capability,QRC)的系統。

EP-3E 偵察飛機是美海軍的一種信號偵察飛機,1986 年由美國的P-3C 海上巡邏飛機改裝而成, 飛行高度可達 8500 m,續航時間達 12 h,最大飛行速度為 761 km / h,飛行距離為 6300 km。EP-3E 能提供先進的電子情報和通信情報偵察能力,機上裝 有多用途無線電通信截獲和記錄系統、偵察測向系統、雷達信號收集系統、電子支援接收系統等偵察設 備以及各種告警和干擾設備。EP-3E 能夠截獲雷達、通信電台、手機以及其他軍事設施發出電子信號,也能夠竊取到電子偵察衛星不能獲取的信息。

1.3 電子戰飛機 

電子戰飛機的研製是一個龐大的系統工程,研製難度大,目前僅美國、俄羅斯、中國、以色列等國家具備獨自研發實力。其中美軍最具代表性,在技術和裝備上一直處於領先地位,並在多次局部戰爭中成功地運用,典型裝備包括 EF-111(已退役)、EA6B、EA-18G、EC-130H。

EA-6B“徘徊者”是美國格魯門公司於 1966 年 在 EA-6A 的基礎上研製的艦載電子戰飛機,其主要任務是干擾敵方的雷達和通信系統,保護艦隊水面艦艇和其他作戰飛機。1995 年,美軍的 EF-111“渡 鴉”電子戰飛機退役後,EA-6B 成為當時美軍唯一的電子戰飛機。EA-6B 服役於美國海軍和美國海軍陸戰隊,目前由 EA-18G“咆哮者”代替。EA-18G 是由 F / A-18F“超級大黃蜂”演化而來的,是後者的電子攻擊型,它們有相同的機身、AN/ APG-79 有源電掃雷達以及武器系統,結構上共用部分超過 90% 。EA-18G 擁有 9 個掛點以裝置武器或干擾吊艙,能夠安裝 5 個 ALQ-99 干擾吊艙、2 個 AIM-120 自衛導彈以及 2 個 AGM-88 高速反輻射導彈。增加的電子設備包括位於翼尖上的 AN/ ALQ218V 戰術干擾系統接收機以及 AN/ ALQ-99 高低頻 段戰術雜波干擾系統吊艙等。AN/ ALQ-99 等效輻射功率在 30 kW 左 右, 干 擾 頻 段 為 64 MHz ~ 18 GHz,採用多個噪聲/ 點頻噪聲干擾模式,可以在自動、半自動和手動模式下運行。除了雷達預警和干擾設備,EA-18G 還有通信接收機和干擾系統, 其最大速度為 1900 km / h(高度為 12190 m 時), 飛行距離為 2346 km,作戰半徑為 722 km,最大飛行高度為 15000 m,這使 EA-18G 能夠完成護航干擾和傳統遠程干擾任務, 全程伴隨 F / A-18 執行 任務。

EC-130H 是美國空軍專用於遠距離干擾敵方通信的電子戰飛機,綽號“羅盤呼叫”,1981 年首飛, 1982 年 4 月開始服役,主要用於對敵方無線電通信和指揮系統以及導航等設備實施干擾,對敵方大範圍的進攻性/ 防禦性空戰、近距空中支援、防空系統、 戰場/ 海上語音/ 數據通信鏈路執行電子攻擊和破壞。EC-130H 任務設備正在持續進行基線 3 和基線 4 的升級工作,主要包括研發新型數字信號截獲與分析子系統、數字激勵器子系統、新的通信接收機技術以及衛星導航技術,擴展低頻段干擾能力,轉向開 放式架構,提升軟件無線電能力,全面升級換代現役 EC-130H 飛機,新機型命名為 EC-37B。更換平台後飛行具備更高高度、更快速度、更遠航程性能,目的在於提高通信對抗飛機的快速響應能力,將其打造成介於遠距離干擾機與隨隊干擾機之間的一種新機型,保證作戰時跟得上,遇到危險時跑得掉。

美軍新一代干擾機 ( Next Generation Jammer, NGJ)用於對抗先進的搜索跟蹤和火控雷達及通信系統,阻止敵方在戰時有效使用電磁頻譜,旨在替換 EA-18G 上的 AN/ ALQ-99 戰術干擾吊艙。其寬帶處理能力和輸出功率均有大幅提升,核心技術包括相 控陣干擾天線、光控波束形成網絡與數字射頻存儲干擾單元,計劃於 2024 年左右完成部署。同時,美軍還積極推進認知電子戰創新技術應用,將人工智 能、機器學習、自主認知等相關技術推廣應用至現役的電子戰飛機上。

1.4 反潛巡邏機 

反潛巡邏機能夠執行內容廣泛的任務,從一般偵察到在防空飛行中進行遠距離監視,直至最後對敵艦或敵潛艇實施攻擊。它裝備有多種雷達及混合作戰武器,有效載重大且續航時間長的優點使其真正成為多用途作戰飛機。反潛巡邏機可以被快速部署到遙遠的地區,為軍事行動提供及時的支援,或對敵方構成直接的威懾。

典型反潛巡邏機包括 P-3C “奧利安” (Orion) 反潛巡邏機以及其替代機 P-8A “海神”海上巡邏機 。P-3C“奧利安”陸基遠程反潛巡邏機,作戰半徑 2 500 km,具備強大的反潛偵察能力。為完成反潛任務,P-3C 安裝了大量先進的潛艇探測傳感器,諸如定位聲吶浮標、磁異常探測器等。P-3C 上還裝備了 APS-137B(V) 5 搜索雷達,兼有合成孔徑雷達 (Synthetic Apture Radar, SAR) 和逆合成孔徑雷達 (Inverse SAR,ISAR)成像模式,最大偵察距離達到 370 km。P-3C 經過多次改進後,增強了在濱海地區的反潛作戰能力。

P-8A 多任務海上巡邏機作為美海軍正在發展的新一代新型多功能海上偵察飛機,具有一定的信號情報偵察能力和 P-3C 反潛偵察機的能力之外, 還具備對海面目標攻擊的能力,從而能夠實時地完成反潛、反艇和實時打擊的任務,成為美海軍未來網絡中心戰系統的關鍵武器裝備之一。P-8A 反潛巡邏機機長 39. 47 m,翼展 35. 69 m,機高 12. 83 m,最大航速 907 km / h,巡邏航速 385 km / h,空中轉場距 離 9 265 km,作戰半徑在陣位活動 4 h,飛行高度 12500 m。P-8A 飛機的偵察傳感器主要有 AN/ APY-10 逆合成孔徑雷達、信號情報偵察系統以及光電偵察系統等;情報傳輸和分發系統主要有數據鏈系統、廣播信息系統和 UHF 保密衛星通信系統等; 電子自衛系統主要有拖曳式誘餌系統、電子支援措 施(Electronic Support Measures,ESM)系統、“復仇女神”定向紅外干擾系統等;其他電子系統還包括有抗干擾 GPS 系統接收機、敵我識別應答機、任務規劃系統以及飛行和存儲管理系統等。 

2 外軍航空特種平台典型使用方式研究 

基於預警機外源平台信息制導的超視距打擊中,預警機扮演了重要的角色,負責連接所有空中作戰平台及編隊艦船,通過多種數據鏈將各種平台的雷達數據進行融合,並及時共享分發至每一個作戰單元。另外,預警機還為近距空中支援的組織實施提供了靈活的空中指揮節點,對近距離空中支援和計劃協調控制和實施負責。協同組網是外軍航空平台慣常使用的作戰運用方式,最為典型的是美軍的“網絡中心協同目標瞄準” (Network Centric Collaborative Targeting NCCT),以 “機器-機器”的方式實現多個傳感器之間快速的互通互聯,將空間、空中和地面的多個偵察平台形成一個情報數據交換網絡(如 E8 對地監視飛機、E3 預警機、RC-135 信號情報飛機和 EC-130H 通信干擾 飛機之間的組網運用),通過將多個偵察平台送來的各種偵察數據進行融合,得到高度準確和實時的 目標情報信息,以產生一幅供各個偵察平台共用的通用戰場目標態勢圖,準確快速地實現對時敏目標的偵察定位,將原來的“數十分鐘”的目標探測識別 時間縮短到“數秒”內,及時為武器打擊系統產生目標指示信息,其概念如圖 1 所示。

在情報搜集方面,外軍的情報飛機主要完成戰略與戰術偵察。前者是為軍隊的戰略決策所進行的偵察,後者主要是為某一戰術作戰服務,如發現敵軍機動或通信網絡,以引導打擊和干擾對抗。如平時, RC-135 主要用於對世界範圍內的目標國進行高空 遠程戰略偵察,對對手國家和地區的重要區域和目標進行針對性靠近、突入、侵擾以獲取對方的指揮關係、響應方式、響應速度,為戰略部署提供情報支撐, 為戰術行動提供支撐;戰時,RC-135 大量用於戰區偵察,熱點地區經常有 RC-135 活動。在“沙漠風 暴”行動中,美軍共派出 4 架 RC-135 偵察機對伊拉克進行不間斷的偵察監視,平均每天有 2 架在空中飛行,每架飛機一次偵察時間為12 h。在戰術偵察當中 RC-135 完成的主要任務有兩項:一是掌握敵方的戰場電子序列,查清哪些輻射源正在何處工作, 指示敵方部隊的位置和意圖,對有威脅的活動發出報警;二是通過數據和話音鏈路將最新的目標信息傳輸出去,比如將敵方飛機或地空導彈準備發射的信息直接送往處於危險中的飛機,向 EC-130H、EA6B 等電子干擾飛機通報情況,為戰鬥機提供打擊目標,還嚮導彈部隊與地面指揮員提供情報,以便綜合運用干擾、攻擊和反雷達導彈等手段等進行打擊。另外,有人無人協同使用極大地延伸了有人偵察機的偵察監視範圍,同時也賦予了偵察機在有人無人協同定位、態勢協同感知、察打一體等方面的新的作戰使用方式。在電子進攻方面,目前美軍空中電子攻擊體系已初現規模,其規劃的“聯合空中電子攻擊體系”主要由防區外、緩和隨隊干擾區、滲透隨隊干擾區和防區內四部分內容構成,如圖 2 所示。

美軍空中電子攻擊體系中防區外的電子攻擊任務主要由 EC-130H“羅盤呼叫” 和 B-52 飛機來執行。處於防區外的電子攻擊飛機在距敵方前沿較遠的區域內就能對敵方信息系統實施壓制干擾。執行防區外電子攻擊任務的飛機能在空中滯留,機上搭 載專用電子干擾設備,干擾功率大,能在特定的區域內形成干擾壓制區,掩護己方部隊的突防等作戰任務。EA-18G“咆哮者”電子戰飛機執行隨隊干擾任務,對敵雷達主瓣信號進行干擾,掩護己方作戰飛機突防。抵近干擾則由無人機和干擾誘餌彈實施。

3 發展趨勢 

一是特種平台任務電子系統型譜化獨立發展、相互滲透。美軍特種飛機主要包括以 RC-135、EP3E 為代表的偵察機、以 P-3C、P-8A 為代表的反潛機、以 E-2C、E-2D 為代表的預警機和 EA-18G 和 EC-130H 為代表的電子對抗飛機,其四條線並行發展,形成了系列的裝備,並列為四類航空信息系統平台。從偵察、預警、反潛和干擾四條發展主線來看, 其相互之間存在相互滲透關係,但是仍然以自身的任務特點為主。如偵察機加裝對海搜索監視雷達、反潛機加裝偵察監視功能、預警機加裝偵察監視載 荷、干擾機具有 ESM 能力等,但是各種機型仍然以自己的任務特點為主。以情報偵察和電子干擾為例,情報偵察平時以情報搜集、獲取內涵情報、積累情報數據為主,戰時遂行實時情報支援任務。電子干擾以戰時戰場電磁干擾實施為主,機上配置了為 電子干擾實施服務的電子對抗偵察手段,獲取目標方位、信號參數及波形,引導干擾實施。若在 RC135 上加裝 EC-130H 或 EA-18G 的相關干擾設備, 必將對偵察平台的航程、航時和任務有效性帶來較大的影響,同時發射和接收的相互影響將嚴重影響任務執行效率。

二是大型有人平台繼續提供核心力量,短期內無人平台仍無法替代。近年來無人化裝備得到大力發展,外軍湧現了大量的裝備,如“全球鷹” “死神” “捕食者”、RQ-4N 無人機等,執行偵察監視、通信中繼、精確打擊等任務。但綜合來看,在今後較長的時間內大型有人特種平台仍然是各國空軍重點發展的核心力量,短期內無人平台仍無法完全替代。主要原因在於無人平台載荷能力有限,在天線孔徑布設、多任務傳感器綜合、計算存儲、通信傳輸等方面與大型有人平台存在較大差距;有人平台靈活性更好,適應能力更強,可與無人平台搭配使用,形成能力互補;在平台安全風險方面,有人平台的安全性較無人平台高,抗干擾/反控制能力強;從任務執行效率來看,有人平台飛行性能良好,反應能力敏捷,能夠根據需要快速調整任務,任務靈活性更好。縱觀外軍無人系統的發展,一定時期內,仍需有人機、無人機並存,各有側重,共同組成完整的航空裝備體系。

三是注重分布式組網與協同作戰能力。從美機載電子偵察裝備發展看,除不斷追求瞬時寬帶偵收、低截獲概率目標探測、更高精度的參數測量、測向和定位等基本功能外,在現役裝備升級和新系統開發中更加注重提升協同目標定位、多傳感器信息融合、 多平台情報融合能力。通過組網協同作戰,可有效擴大監視區域,提升對時敏目標的探測能力,提高情報準確度,實時分發和共享戰場態勢,縮短打擊周期。以 RC-12 偵察機為例,通過幾次戰爭實踐,美軍不斷提升其組網協同定位能力,目前三機組網協 同可近實時完成輻射源定位。採用組網協同方式, 除顯著縮短定位時間、有助於應對時敏目標外,其定位精度亦明顯提高———美國軍方認為,單機定位 “只能將敵信號源確定在約一個城市大小範圍內”, 雙機協同定位“可以將敵發射機信號源定位在像白宮大小區域內”,三機協同定位“可將敵信號源定位在白宮東廳大小區域內”。此外,除同平台組網協同外,美軍同樣注重異類平台間的組網協同作戰。分析美近年來戰例可知,其 RC-135V/ W 電子偵察 機同 EC-130H 通信干擾機以及 E-3 預警機之間已具備了一定的協同作戰能力。美國空軍戰時對 RC-135 使用的慣例是與 E-3 預警機和 E-8“ 聯合 星”聯手,提供實時的戰鬥管理情報。E-3 預警雷達的畫面傳給 RC-135,由它識別出未知目標後傳回, 再由 E-3 將整個空戰畫面傳給戰鬥機或攻擊機,提 升對地面戰場目標、空中飛行目標、電子信號目標的協同偵察能力。

四是配置多類型傳感器,各類型相互滲透,手段向綜合化發展。從國外軍事強國現役和在研大中型多乘員特種飛機發展來看,充分利用平台負載,加裝多類型傳感器,綜合運用有源和無源傳感器完成偵察任務是一個重要發展趨勢。以美 P-8A 為例,該機即加裝了無源電子偵察、光電成像和有源雷達成像等多類型傳感器。又如,美 EP-3E 偵察機同樣加裝了無源電子偵察設備和有源對海監視雷達。在2007年美海軍發布的 EP-3E 後繼機 EP-X 基本能力需求中,同樣強調了除無源電子偵收能力外,要提高有源傳感器在完成偵察監視任務中的作用,並應具有多源情報偵察及融合能力。事實上,偵察平台 加裝多類型傳感器後,一方面可拓展偵察手段,提高偵察效率及抗干擾、抗靜默等對抗能力;另一方面電子偵察、成像偵察等情報可相互印證,可有效提高綜合情報效益。

4 結束語 

縱觀美軍特種任務飛機的發展現狀和趨勢,以及在現代戰場上的使用方式,結合國內發展現狀,面向未來裝備的網絡化、一體化、軟件化和智能化的需求,有以下三點建議:

一是建議相關部門制定統一的任務電子飛機裝備建設標準,按層次進行系統裝備的一體化建設,為各類飛機的互聯、互通、互操作建 立交互基礎;

二是綜合考慮聯合跨域作戰運用模式, 打造一體化偵察、干擾、預警、反潛力量體系,理清裝備序列,強化協同機制,推動任務電子飛機裝備體系的高效有序發展;

三是統籌建設實時化、寬帶化、智能化的通信傳輸鏈路,推行統一的技術體制和標準 規範,滿足各類使用需求。