| 從中國軍艦訪美看中國海軍電戰裝備發展 |
| 送交者: 佚名 2004年06月15日22:20:34 於 [軍事天地] 發送悄悄話 |
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中國海軍近年來頗重視艦用電戰系統的發展,電戰能力較以往增強。 中國海軍軍艦哈爾濱號、珠海號和南倉號,於1997年3月9日至美國夏威夷珍珠港海軍基地作友好訪問。這是繼中國海軍參加在海參威舉行的俄羅斯海軍建軍紀念慶典後,再一次觀賞中國海軍裝備的好機會。 哈爾濱號電戰系統 哈爾濱號飛彈驅逐艦在海參威亮相時,曾讓西方觀察家看見她裝有類似荷蘭電訊公司(HSA)的新式電戰系統。這次在珍珠港拍到的照片顯示,哈爾濱號在前桅頂上的天線外形,的確和HSA公司RAPIDS式ESM系統的截收/探向天線非常相似。以下即對RAPIDS系統作更詳細的介紹。 RAPIDS RAPIDS系統是使用1個美國Anaren公司製造,外形獨特的DESM式截收/探向天線組合。這個天線組合由上、下2組「尖對尖」的「雙錐形」(Bi□conical)天線組成。這2組錐形天線直徑、大小不同,可能是因為分別負責接不同頻率(2~19GHz)的信號,以讓RAPIDS系統進行瞬間頻率測定(IFM)處理;其中,直徑較小的天線組位置是在整個組合的頂部,因此,天線罩基部的直徑比頂部的天線罩直徑是從基部一路縮小,直到接近頂部才變成圖形)。 DESM天線組合重量只有94kg,所以可以裝在桅頂上3600無障礙的位置;DESM天線組合使用1個具32個齒狀單元「齒輪」形陣列,進行3600全向單脈衝、瞬間探向。 據HSA公司提供的資料顯示,RAPIDS系統使用DESM天線組合時,可以達到30的探向準確性;在2~7.5GHz頻率□可以達到60dBm的精敏度,而在7.5~19GHz間,達到的精敏度則為55dBm。 RAPIDS系統使用電腦進行信號處理,可以自動將截收到的信號和系統內存檔的256個不同雷達信號比較,從信號的頻率、脈衝重複率、平均脈衝寬度、掃描率和跳頻率等來辨認信號的來源(雷達型號或使用載台)。 RAPIDS系統的操控台顯示的不是「原始資料」,而是經過處理,由系統電腦產生的資料(其中包括信號來源方向、上述信號參數和系統分析後的結果)。RAPIDS操控台的操作也相當簡單,操作人員可以使用光筆點動螢光幕上的光標來操作系統。RAPIDS系統可以同時追蹤10個信號,並鎖定其中3個同時進行分析,可算是中國海軍最先進的ESM系統。RAPIDS系統的全向瞬間探向能力,讓它可以比老一代使用旋轉天線的ESM系統更坑訕出信號來源方向,?時探向準確度亦比中國舊有系統高出一倍。 原版RAPIDS是使用HAS公司的SMR□MU式24□bit電腦,我國海龍級潛艦上HAS公司所製造的水下作戰系統也是使用同型的電腦。 不過,哈爾濱號的系統是否使用同樣的電腦,或甚至是否是「原版」就不得而知了。 依照中國往常的習慣,從西方引進的系統,絕大部份都會交由其研發單位(如負責研發電戰系統的723研究所),去「研究」和進行逆向工程(ReverseEngineer)來仿造。這些西方系統很少會直接裝到現役的軍艦上使用,因此,哈爾濱號上的ESM系統很可能不是原版RAPIDS,而是仿造品。 RAMSES/彎刀式 從哈爾濱號在海參威所拍的照片看來,她在前桅左、右兩邊裝設的2組ECM天線外形和HAS公司RAMSES或彎刀式(Scimitar)相似。 不過,仔細檢查在珍珠港拍攝的照片後發現,哈爾濱號上的ECM天線和原版天線有一些差別。 原版RAMSES和彎刀式的兩個天線罩差不多是半圓形,而哈爾濱號上的則是圓頂的筒狀。 原版RAMSES有部份型號的天線組合中,下方的發射天線天線罩比上方接收天線罩大,而且兩者的外形也千一樣;哈爾濱號上的2個天線罩的外形和大小都是一致的。RAMSES系統的天線組合中,上方的天線是供追蹤對方雷達信號,下方的天線才是發射干擾信號用。 因此,下方天線發射的干擾信號要和上方接收天線隔絕,以免擾亂上方天線的操作。早期的RAMSES天線組合,上、下2組天線是用5塊(3大及2小)金屬片隔開。這些金屬片的邊緣采鋸齒形設計以提高絕緣效果。哈爾濱號上ECM天線組合的2組天線間也裝有5塊金屬片,不過5塊金屬片的大小一致而且沒有鋸齒,因此哈爾濱號上的ECM天線很可能是仿造品。 原版RAMSES和彎刀式都是用電腦控制,可對其所接收到頻率在I/J頻帶(又稱X頻帶,8~16GHz)間的雷達信號,用預先設定的方式進行干擾。RAMSES和彎刀式可以和RAPIDS式ESM系統聯合操作,由RAPIDS提供目標雷達方向和其他信號參數。 RAMSES和彎刀式每組天線都有2具行波管(TWT)發信器,一個負責連續波噪音干擾,另一個負責欺騙式干擾(DeceptionJamming)。 RAMSES和彎刀式使用的欺騙式干擾模式,包括產生假目標、擾亂追蹤雷達的距離閘(Range□gate)、擾亂搜索雷達的目標角度閘(Angle□gate)。每一組天線雖然只能每次干擾1個目標,但每組設有2個控制電腦,在干擾1個目標的同時,可以對RAPIDS系統提供的第二個目標進行分析,並進行干擾的準備。 當對第一個目標的干擾結束後,天線組就可以立刻轉向第二個目標進行鎖定和干擾。 搜索雷達干擾器 哈爾濱號除了裝設類似RAMSES/彎刀式的ECM系統外,在艦橋兩側各裝有1個用圓頂天線罩蓋住的天線,這個天線的底下設有像水管的裝置(管子上甚至有環形的開關),這些管子很可能是為使用這個天線的電子系統提供冷卻用水;高功率的發信器有時候是需要用水協助散熱。因此,這個天線很可能是屬於一個可以發出強力干擾信號的電戰系統。 哈爾濱號既然已經有了RAMSES式,為什麽又要另設一個干擾系統呢?這可能是因為RAMSES式主要負責干擾射控及飛彈導引的I/J頻帶雷達,而艦橋兩側的系統則可能是用作干擾較低頻率(E/F或G/H頻帶)的搜索雷達。這個推斷的證據就在這些天線的位置和它們的大小。 E/F頻帶的干擾天線通常會被放在接近甲板的低位置,以求達到最高的信號傳播距離,這是因為在風平浪靜的情況下,E/F頻帶(2~4GHz)的信號會因為海面的反射,而產生破壞干擾(DestructiveInterference)效應,因而影響信號傳播,將發信器的位置降低到接近海面高度,可以減低這個效應的影響;美國海軍二次大戰的TDY式E/F頻帶電子干擾系統,就是裝在艦體接近甲板的位置。很巧合,TDY天線罩的外形和哈爾濱號的非常相似。 將這個干擾天線裝在這麽低的位置,並將船□伸展到蓋住它的頂部有另外一個好處,那就是把這個系統發出的干擾信號與本艦的搜索雷達隔離,以免干擾到自己。至於在天線大小方面,哈爾濱號船□兩側的天線顯然比RAMSES式大很多,這很可能是因為E/F頻帶的波長(7.5~15cm)比I/J頻帶(l.5~3.5cm) 長,要將這個頻帶的信號聚焦成同樣寬度的波束,1個E/F頻帶的天線就需要比RAMSES式的要大;上述多樣證據都顯示:哈爾濱號艦體兩側的天線是用作干擾較低頻率搜索雷達之用。估計,這些天線也像RAMSES式那樣,可以轉向對準目標發射干擾信號。 干擾火箭發射器 除了主動ECM系統外,哈爾濱號在艦體中央兩側的位置也裝有2套15管的干擾絲火箭發射器。這個出口型號為ERC-l的發射管,安排很像英國海軍的烏鴉式(Corvus)干擾火箭發射器。該發射管分3排,上下兩排分別向前、後發射,而中間一排則朝艦體兩側發射;不過,ERC-l型的發射管數目比烏鴉式多,且火箭口徑比較小。ERC-1型可以發射寬頻帶干擾絲火箭和誘導紅外線導引飛彈的熱□彈火箭;干擾絲火箭引信可以調整,供長程「擾亂」(Distraction)或短程「替鎖」等模式干擾。ERC-l型應該是中國710研究所自1983年開始研發的一種具多種干擾模式的「寬頻無源干擾火箭發射系統」,這個系統具有電腦控制,可以和艦上ESM系統聯合,以高度自動化的模式操作。珠海號電戰裝備 與哈爾濱號同行的珠海號飛彈驅逐艦,也裝有一些相當有趣的電戰系統,這些系統的確實名稱不詳,但從中國公布的資料和對外推銷出口型號的資料,可以推斷有關這些系統的部份性能。珠海號在前桅頂部兩側裝有4組天線,其中內側2組有圓頂形天線罩蓋住,而外側2組則沒有。這2個沒有天線罩的天線組合顯然是ESM,2個天線組分別負責截收來自左、右每邊1800的雷達信號;每個組合分3面,每一面負責600。 天線組合每一面裝有4個大小不同的圖形天線,這4個天線是以上下排列,直徑最大的分別占排列中最高和最低的位置,其餘2個直徑較小的天線則裝在2個大天線之間。 由以往的經驗得知,前蘇聯和中國的艦用ESM系統是將操作頻率□圍(2~18GHz)劃分為4個頻帶,雷達工程師稱為S、C、X和Ku,電戰工程師則將這些頻率分稱為E/F、G/H和I/J頻帶;因此,這些天線組合中4個不同大小的天線,每個應該負責接收1個頻帶的信號。要了解為什麽可以作這些推斷,就要看一下中國海軍艦用ESM系統的發展史。 交通燈式 中國第一個自力生產的ESM系統,是在60年代從前蘇聯引進的潛艦用「雷達偵察機。 這個系統相信就是前蘇聯的馬查塔式(Machta),北約代號為交通燈式(StopLight)。馬查塔式的操作頻率□圍,是劃分為4個頻帶的2~18GHz,而這個系統的天線陣列也是以多組固定天線所構成。馬查塔式總共使用8組天線去兼顧3600,而每組就有4個不同大小的圓形天線,分別負責接收4個不同頻帶的信號;馬查塔式是用機械方式掃描各組天線接收到的信號來進行探向。 據了解,這個固定接收陣列的科技,是前蘇聯在二次大戰結束後從德國擄獲的,中國在1960年代初期引進這個系統後,就由706研究所研究如何仿造。706研究所當初是和漢口無線電廠合作發展,後來改為和四機部924廠合作,在1965年成功將的這個系統定型,自行生產裝配到中國海軍的潛艦上使用。馬查塔式仿製成功後,中國更以這個系統為基礎,發展出一系列艦用「雷逢偵察系統」。 珠海號的系統,也可能是馬查塔式這個「阿公」級系統經過好幾代演變後的「子孫」。 看門狗式當年,前蘇聯海軍也曾經以馬查塔式為基礎,發展出供水面艦艇使用的比索式ESM系統(Bisau),北約代號看門狗(WatchDog)。 比索系統將馬查塔式的天線組合分成2組,l組4排天線負責接收從左邊來的雷達訊號,另一組則負責右邊。相信中國海軍最早期的ESM系統也是仿照這個方式發展。 在1970年代初期,中國旅大級驅逐艦和江滬級巡防艦開始服役的時候,她們的前桅頂部兩個平台上,就裝有2個用筒形天線罩蓋住的ESM天線。相信這就是中國第一代仿效前蘇聯比索系統模式,從馬查塔式發展而來,北約代號罐雙式(JugPair)的ESM系統。不過,由於中國和前蘇聯在1960年代關係惡劣,估計中國發展這些系統時並沒有得到前蘇聯的技術支持。從雙罐式天線罩的高度看來,裹面的天線好像較比索式還要小,中國可能在這個時候已經發展出像珠海號上3面式、天線陣列安排比較緊湊的天線組合。 不過,由於1960年代的科技比較原始,所以馬查塔/比索/雙罐式測定信號頻率和探向的精敏度和速度都比較低。北約估計它們的探向準確性大約只有10~300。前蘇聯和中國分別在1960年代後期、1970年代初期對這些系統進行了改良。 其中前蘇聯海軍在比索系統上加裝了電子信號處理器,用速度快得多的電子掃描方式代替了原有的機械式掃描。改良後的比索式不但探向速度和精敏度提高,同時也具有瞬間頻率測定能力。這個改良型在每組天線上加裝了一個全向天線,所以天線組合比原型的高;更後期改良的比索式尚加裝了保護天線組合的天線罩。改良後的比索式,北約稱為WatchDog-A式,原本的比索式則稱為WatchDog.A式。 RW-23-1型 中國海軍改良他們的系統時,也採取了相同的途徑。在1967年時,中國的723研究所開始自行研發為「雷達偵察系統」分析接收到的雷達脈波參數的「數字分析設備」,和用作探向信號處理的電子處理器。1974年,723研究所和1029研究所、上海交流儀器廠成功試製具備數字分析設備的新一代潛艦用雷達偵察系統,這個新系統的型號可能是923型。 同年,723研究所聯同924廠和1029研究所,開始研發1個具瞬間頻率測定和瞬間探向能力的「組合式艦用雷達偵察設備」。在1979年發展成功的這個系統,型號可能就是923-1型(出口型號RW□23-1型)。 據中國出口宣傳資料,RW-23-1型和馬查塔/雙罐式一樣,是用左右兩組天線,操作頻率也是分4個頻帶(2~18GHz)。不同的是,RW□23-1型的電子記憶單元可以儲存15組不同雷達的參數,讓操作者可以用來辨認出接收到的信號是來自什麽雷達。估計珠海號前桅上的ESM天線應該就是這個923□l/RW-23-1型。 不過,珠海號上的這個裝備應該不是一個獨立的系統,而是屬於一個和艦上其他電子裝備整合的電戰系統中的一部份。在珠海號艦橋和前桅上,就裝有每邊有3個可能是屬於主動干擾器的天線。中國海軍究竟是用個什麽系統將珠海號上的ESM和ECM裝備整合起來,是一個相當有趣的問題。 中國艦用整合式電戰系統 前蘇聯和中國對ESM系統進行的改良,主要是為了應付反艦飛彈的威脅,這些飛彈目標速度快,欲有效應付,就要迅速偵測到和辨認出飛彈尋標器的雷達信號,好讓被攻擊的艦艇可以及時進行反制。因此,ESM系統才這麽需要具有瞬間頻率測定(IFM)能力。 如確定偵測到的信號是來自飛彈尋標器,就要儘快指示反制系統開始進行干擾。如要縮短反應時間,ESM系統和反制系統就要整合在一起以高度自動化操作。 在電子反制系統方面,中國海軍從1978年起就發展一系列的主動干擾系統(ECM,中國稱為有源干擾設備)和干擾絲火箭系統(中國稱為無源干擾設備)。在1980年,中國船舶系統工程部連同924廠、722廠、1053研究所、176廠、701研究所和455廠,合作研發中共海軍第一個整合ESM、噪音干擾器、欺騙式干擾器、干擾絲火箭和系統控制電腦的艦用電戰系統。這個系統在1986年完成岸上測試後,就裝配到中國海軍軍艦上使用。此外中國海軍在1980年代初期,亦從義大利引進一些包括主動雷達干擾器在內的電戰裝備。 1985年,中國723研究所開始將從義大利Elettronica公司引進的牛頓-BETA式電戰系統,和中國自己研發的設備(其中包括一個主動噪音干擾器)整合起來;1986年,這個系統被安裝在中國最新的江滬III級巡防艦黃石號(535)上;不過,這個中、義混合系統在第2艘蕪湖號(536)安裝後,就幾乎再沒有出現在其他中國的軍艦上。顯然,中國已經掌握了整合艦用電戰系統的技術,在新的系統中,差不多所有的裝備都變成國產化;中國用自造的923-1型ESM天線組合代替Elettronica公司的ELT/2ll型ESM探向天線陣列,並用自造的981型ECM天線代替原廠的ELT/828型主動干擾天線。 江滬III級第3艘舟山號(537)及出口給泰國海軍的4艘同型艦,據報都裝有中國研發的整合式電戰系統,但在前桅上就沒有看到這些義大利原廠的天線。估計,珠海號是用以上其中一個系統或其改良型,來整合艦上的電戰裝備。 干擾天線 以上提到的兩種整合式電戰系統,都備有噪音和欺騙式干擾器,所以珠海號上的系統也應該不會例外。現在的珠海號除了RW□23-1型ESM天線外,是裝有3種設有天線罩可能是供ECM干擾用的天線。究竟這些天線是否全部都是ECM干擾用,而個別的功用究竟是什麽,下文就會探討一下。 珠海號應該是噪音、欺騙兩種干擾系統都有。兩者中,應該是用於對付反艦飛彈的I/J頻帶欺騙式干擾器比較重要。這些比較高頻的系統,不受E/F頻帶傳播時出現接收不到信號(Nulls)與信號強度衰弱(Fades)的限制,所以通常都裝在比較高的位置(提高水平線距離)。中國海軍江滬III級巡防艦和出口給泰國海軍的同型艦,都只有1對ECM干擾天線;這個用圓頂形天線罩蓋住的天線,是裝在艦橋的頂部。估計在這位置的天線應該是屬於I/J頻帶欺騙式干擾系統。 珠海號在艦橋大約這個位置上裝有1對具圓筒形天線罩的天線(左、右各一個)。 這些天線的基部裝有很像從發信器傳送信號給發射天線的導波管(WaveGuide),很可能就是用作發射欺騙式干擾信號的ECM天線。 珠海號在艦橋兩側裝有外形像哈爾濱號上用圓頂型天線罩蓋住
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