关于机载电子战技术发展的思考

蒋平虎，苏萍贞

(中国电子科技集团公司第五十一研究所，上海 201802)

0 引言

机载电子战设备在现代战争中发挥着越来越重要的作用，对自身平台和作战编队的生存能力都至关重要，各军事强国在电子战装备技术研发上投入了大量的精力，大力推进电子战装备和技术的发展。本文在分析新一代机载电子战系统的发展基础上，对机载电子战技术发展方向作进一步的研究和探讨。

1 新一代机载电子战系统的“顶层设计”考虑

在未来信息化战场条件下的区域性军事冲突中，不论是担负远程奔袭对地、对海攻击任务的攻击机，还是担负空中拦截任务的歼击机，其对抗形式都将从“平台为中心”过渡到“网络为中心”。对战机的性能追求由过去的“高空、高速、大机动”转向为“先视，先射，先命中”。新一代战机要突出三种能力：隐身性，电子攻击能力和远程精密打击能力。而这些能力均与机载电子战系统的性能有关。其中，雷达对抗系统起到特别重要的作用。

战机电子战系统的发展呈现如下趋势：成熟商用产品(COTS)取代定制部件；普遍使用模块化RF部件实现不同平台不同配置的装备通用化；宽带数字化接收机以及相控阵干扰机的结合使用，使现代战机容易地实现了全频谱的“态势感知”和包括自适应有源干扰和反辐射导弹在内的电子攻击能力[1]。

1.1 新一代机载对抗系统传感器应具备的性能[2-3]

新一代战机，不管是攻击机还是歼击机，其综合电子战系统的配置都因其作战使命不同而不同，但就具体的设备而言，应是普遍使用模块化RF部件实现的通用化设备。这些构成不同配置系统的通用化电子战设备，为实现战机的隐身性、电子攻击能力和远程精密打击能力，在平台级数据总线的连接下应具有如下的功能：

1)能快速而精确地探测、识别和跟踪很宽RF范围内的各种威胁源，包括低截获概率雷达信号，对高威胁度辐射源能给出告警信息、敌我属性信息、航行信息、航姿信息、武控信息以及平台电子设备工作状态等信息。

2)对同一方位、同一型号的辐射源能根据其特征信号(signature)进行快速识别，并能对辐射源的微妙变化加以识别，自动更新威胁库，自动调整对抗策略和方法。

3)新一代战机都具备多目标攻击能力，所以机载RF对抗系统本身也担负着繁重的信息处理任务，包括：多目标探测、识别、定位、跟踪。为适应“网络中心战”要求，需要考虑和组网范围内的其它节点平台之间的协同关系问题；也要考虑和机上其它传感器、决策系统以及航空电子系统等的数据融合和交互性问题。

1.2 新一代战机电子战装备与其它系统的协调性

机载电子战系统要为武器平台实现隐身性、电子攻击能力和远程精确打击能力发挥作用，首先要应用数据总线或通信网络将同一平台的分立电子战设备连接起来，进行统一控制与管理，并和同一平台上的其它系统进行协调工作，发挥“平台中心架构”的整体作战效能。例如，美空军为了提高新一代战机对新型防空导弹的电子攻击能力，除了装备第五代雷达(AESA)外，还装备一体化电子战传感器系统，实现了三个技术结合，即全数字化提示接收机和单片定位算法相结合；特定辐射源ID算法和AESA雷达相结合；ALR-67(V)3雷达告警接收机和ALQ-214干扰机相结合，使机载系统具备在大于其他机载武器作用距离上对隐身小目标实施瞬时定位和识别的功能。为有效对付先进的对空监视雷达和诸如AIM-120C空-空导弹，新一代战机应考虑电子战装备与其它系统的协调性。同时，机载“平台中心架构”是“网络中心架构”的前提，要整合好平台级的电子战系统，为下一步的多机网络化做准备。

1.3 机载综合RF隐身干扰技术

国外空军已把“综合RF隐身干扰”作为提升传统非隐身空中飞行器的隐身手段之一，明显提升了战机的突防能力。其中，美空军于2009年进行了技术评估的EB-52机载“远程雷达诱骗机翼下吊舱”，具备对雷达站和导弹阵地实施“综合RF隐身干扰”的功能，实现了对防空雷达进行欺骗从而达成自身的突防隐身目的。机载“综合RF隐身干扰”的内容包括：1)将接收到的雷达信号进行快速分析和调制，再发射出“经改变了的雷达回波”，使雷达得到错误的目标速度、距离和位置；2)产生假目标，使雷达接收到虚假航迹，实现突防飞机的RF隐身；3)部分或全部抵消回波，使雷达接收不到真实的目标回波。法国Rafile战机的“一体化电子生存系统SPECTRA系统”，则采用基于软件的“虚拟隐身技术”，其最关键的传感器是Thales公司的RBE2“无源电扫多模雷达”，采用综合RF隐身干扰技术后，实现了效率仅次于F-22的隐身功能。“机载综合RF隐身干扰”技术是提升传统非隐身飞机的部分隐身功能的可行办法。

2 多机组网化的电子战系统考虑

多机组网化电子战系统是实现武器平台隐身性、电子攻击能力和远程精确打击的必要手段。组网化的机载电子战装备，能共享“座舱外”的目标信息，或产生基于TDOA技术的目标数据，隐身地接近作战目标，为武器系统或其他传感器提供“提示”(cue)。随着“平台中心架构”电子战系统的成熟和“网络”环境支撑条件的逐步完善，可以先在数架战机的量级上实现平台相互间的网络化，构成局部网络化的雷达对抗装备。按先易后难原则，先构成多机“态势感知”网络，作为实现“先视，先射，先命中”中的首项。

2.1 实现平台级的一体化[4]

“平台中心架构”是实现“网络中心架构”的前提。只有整合好了平台级的一体化电子战系统和实现了同一平台的电子战装备与其它系统的协调性，才能为下一步的多机网络化做准备。

目前，外军同一平台已实现武器系统、信息系统和指控系统的完全一体化，采用类似美国MIL-STD-155数据总线、标准接口、模块化设备单元和成熟的数据融合技术实现了雷达与电子战系统的组合和不同传感器与攻击单元的组合。这是一项很复杂的工程，例如美国空军20世纪80年代中后期提出的综合化通信、导航和识别航空电子系统(ICNIA)计划、综合电子战系统(INEWS)计划和“宝石柱(Pave Pillar)”计划，均是实现上述目标的基石。

2.2 传感器高速数据链是多机组网的物质基础

传感器高速数据链是实现多机组网的物质基础。美国“目标瞄准网络技术”(TTNT)系统是一种适用于多平台ISR网络的专用数据链，采用了由Collins公司研制的15套连接到“多功能信息风发分发系统(MDS-LVTs)的终端样机后，TTNT系统具有：高的数据通过率(在2μs内和100海里距离上发射2Mbps，并满足10Mbps的网络功能要求)；与Link-16兼容；短的取数时间(5s进入)；高的Dopple性能；基于Internet协议的网络功能，能将来自各种平台的传感器数据进行相关处理，所以能对快速移动目标和“时间敏感目标”快速定位。

2.3 数据融合技术

数据融合技术是实现“平台中心架构”诼步过度到“网络中心架构”的又一关键技术。目前，美国利顿公司有一种称为多频谱传感器监视系统(M4S)的数据融合技术，并将辐射源的“精密定位和识别(PLAID)”系统定为进行数据融合的主要选项。该系统将PLAID输出数据和RWR输出以及干扰机、雷达和红外的输出等进行融合。通过这种数据融合技术，目前飞机上现存的传感器系统能够转换成具有“态势感知”座舱告警系统能力的一体化系统。

Block 40的F/A-22为“全球打击型”和“增强情报，监视和侦察设备”型飞机，发展重点是使飞机能够在完全网络化的环境中作战，具备实时传递数据的能力，改进的重点是第四代计算机处理机，安装卫星通信链路，使飞行人员能够接收头盔安装的态势感知显示器信号，増强了态势感知能力。

3 快速定位能力

外军机载无源快速定位系统的作战使命为：“态势感知”、对其他传感器的“提示”和直接用于武器瞄准。以F-22为例，对SAR雷达进行快速低分辨率“提示”采用“单机定位”数据，对SAR雷达进行高分辨率提示和用于武器制导时，采用“多机定位”数据，例如，美空军主战平台都配备光电/和RF无源快速定位吊舱(HTS吊舱和Sniper 吊舱)。国外战机无源快速定位系统已达到在100km的距离上，用数秒时间对辐射源目标以米的精度量级进行定位的水平。但这种基于TDOA/FDOA技术的快速定位系统都是在功能很强的专用数据链的网络条件支持下才能实现。在高速率专用数据链技术尚不成熟的情况下，应首先重点发展单机无源快速定位系统，如采用“虚拟多普勒测角”等新技术。

3.1 提高单机无源快速定位能力

提高单机无源快速定位能力是实现多机组网化无源定位的基础，在网络条件较差的情况下应优先发展单机无源定位技术。

1)基于“虚拟多普勒测角”技术的单机无源快速定位技术

常规的单机定位要对辐射源至少测量2次以上，至少要飞行1min才能完成所要求的测量。如果采用多机定位，就要解决复杂的数据传输、同步等问题。而基于“虚拟多普勒测角”技术的单机无源快速定位技术，在没有复杂的数据传输和同步技术支持的情况下，也能实现快速定位，大大提高了战机对地空导弹发射架的电子攻击能力。

该技术的核心是通过先进的信号处理技术来仿真测向天线的快速移动，使照射到天线阵列上的信号发生虚拟的多普勒频移。所产生的多普勒频移正比于方位余弦(cosine)所测量的信号到达角AOA，经换算后得出快速定位数据。

2) 短基线TDOA/FDOA单机定位技术[5]

以色列战机装备的短基线TDOA/FDOA单机定位系统是一种成熟的技术装备。基本原理是利用分布安装在翼尖、机头、机尾处的天线单元所形成的多根短基线，测出到达基线两头的信号到达时间差和频率差，采用定位算法估算出辐射源位置数据。

3) 采用长/短基线干涉仪相结合技术的相控阵型定位系统[6]

就单机无源快速定位技术来说，欧洲要比美国领先。例如北约用于防空压制的平台“旋风”ECR装备的“快速辐射源定位系统(FELS)”和装备于AGM-88的定位系统的目标数据都能用于精确瞄准。而该FELS系统之所以能在10～15s的时间内精确定出100海里以外的辐射源(C～J波段)位置，是由于在数字接收机的基础上又采用了长/短基线干涉仪相结合技术的相控阵型天线系统，根据信号的相位来快速精确地测出辐射源的方位角。

德国在2005年巴黎航展上也展出了这种全新的单平台快速无源定位系统(FELS)，该系统能在10～15s的时间内精确定出100海里以外的辐射源位置。

FELS的电子战数据重叠显示在液晶显示器上的战术态势图上，也可接入C4I系统。该FELS系统可以用于“旋风”ECR装备的改型，也可用作任何“旋风”飞机改装时的一种通用功能模块。

3.2 实现多机协同快速定位[7-8]

1)美国 “R7配置”或“Sting”(Smart Targeting and Identification via Networked Geolocation)计划

“哈姆瞄准系统(HTS)”计划的几项后续改进计划包括R6、R7、R8等改进计划。其中R7改进计划的内容是将各种平台上的HTS，通过Link-16连成网络，更精确地对防空系统配属辐射源和“时间敏感目标”快速精确定位，实施精确打击。R7配置和以往HTS中的RWR有所不同，R7采用的是FDOA技术，而前者更多地采用TDOA技术。美空军计划，于2006年9月开始部署R7系统，最终改装207套HTS。而R8改进计划的内容是对雷达辐射源进行指纹分析，给出辐射源的特征信息，实现对防空系统的精密打击，但由于经费短缺，目前R8计划尚未实施。

2) 北约的“协同定位概念”[9]

北约C3局(NC3A)在“练锤05”演练期间，首次提出“协同定位概念”。首先建立一个辐射源特性联合数据库，在分发和传输专业网络的支持下，使单机定位系统具有多机联合定位的功能，实现单机的快速定位。

3.3 武器控制对机载ESM的战术要求[10-11]

机载ESM对武器控制的战术要求包括引导精度要求和速度要求。

目前，国外用户对机载无源探测和定位系统提出2个层次的战术精度要求：1)按一定精度要求对潜在的威胁目标定位，并提示高精度成像系统对ES系统转交的不确定性目标区进行详查，综合的侦察结果才是提供给武器系统的目标位置数据；2)直接为武器系统提供高精度的目标瞄准数据，或与雷达(如F-22上的雷达)相结合，实施“窄带交叉式搜索和跟踪”，直接引导JDAM、JSOW或“哈姆”对“时间敏感目标”实施快速和精确的瞄准和攻击。

机载ESM对武器控制的速度要求越来越高。在伦敦召开的“2005年敏感目标快速攻击”年会透露，在反恐战斗中要求战机对“时间敏感目标”的攻击时间，从传感器(不论传感器和射手是否在同一平台)到电子攻击或武器攻击的时间不超过12min[3]，超过了时间，目标就逃离了。如果传感器和射手在同一平台，则从传感器到电子攻击或武器攻击的时间只要数秒钟。目前美国、欧洲和以色列的机载无源定位系统基本上达到在数秒时间内，在50nm距离上的定位精度为数米量级。这已可以满足对时间敏感目标的快速精密打击要求。

4 战机电子攻击能力和末端防御系统

新一代战斗机作战能力要突出三种能力：隐身性，电子攻击能力和远程精密打击能力。其中电子攻击能力的形式呈多样性，包括自适应干扰、隐身干扰、空射诱饵和反辐射攻击等，而末端防御系统则是提高战机生存能力的必备系统。

4.1 战机的电子攻击能力[12]

1) 有限的电子攻击能力

作为新一代战机，除了必备的自卫干扰外，还应具备适度有限的电子攻击能力，即不必具备象EA-6B那样的“防区外干扰(SOJ)”能力，而一般只具备“防区内干扰(SIJ)”和自卫干扰能力。美空军提出的“通用核心干扰机(CCJ)”的作战功能被严格限制在仅用于轰炸机和战斗机对敌防空系统的突防使命，这对开发适合攻击机使命的电子战系统有一定的参考意义。

2) 电子攻击能力的提升

美国防部批准的机载电子战能力计划之一是给新一代战机装备微型空射诱饵(MALD)。这是新一代战机加强空中电子攻击能力的一种重要手段。空射诱饵发射后能自主飞行，要完成2项作战使命：一是实施假目标航迹和雷达截面欺骗，诱发对方防空雷达开机；在空射诱饵上装有一个“信号扩张子系统(SAS)”，能模拟任何飞机的雷达截面(RCS)，这种“拨号式的特征信号扩张子系统”工作在VHF、UHF和微波频段上，在发射前或在飞行过程中都能设定。根据美国空军“联合无人空战系统(JUCAS)”计划，到2010—2012年间MLAD将携带高能微波弹，用于攻击以计算机为核心来集成功能的防空系统。

4.2 战机的末端防御能力

1) 美国战机末端防御能力[13]

美国战机的末端防御一般采用机载自卫干扰机和拖曳式诱饵系统。但F-22却没有装备专门的干扰机。

F/A-22飞机没有专门的ECM系统，其干扰主要是通过利用APG-77(V)雷达的AESA天线阵列部分T/R模块形成的笔形干扰波束来完成的(有人称APG-77为“托尔”干扰机)。例如，其第一组波束用于检测和定位空中或地面目标，引导第二组波束对敌实施干扰；第三组波束则可与己方资源通信，将过去的雷达、电子战和通信三种天线合而为一。APG-77(V)雷达在AN/ALR-94(V)的引导下，用很窄的可控波束对准雷达频率，大大提高了干扰密度。近来，国外战机还广泛使用有源、无源或拖曳式诱饵来破坏导弹对目标的锁定。

F-22的自适应干扰响应是通过雷达技术，而对抗和反对抗技术在追赶式发展的同时，还呈互相利用和一体化方向发展趋势。例如，雷达可以利用敌方干扰信号反过来对干扰机进行角度跟踪，采用机动测距法，测出干扰机的距离等。F-22上的雷达采用宽带T/R组件，使雷达同时具有雷达功能、机载RWR和ECM功能。

2) 欧洲“台风”战斗机的“交叉眼”干扰机[14]

欧洲“台风”战斗机原主要装备拖曳式雷达诱饵来对抗单脉冲雷达。但意大利的电子公司极力推荐“交叉眼”干扰机，认为，CW和PD雷达因距离分辨率低，所以才会被拖曳式雷达诱饵诱惑，而“交叉眼”干扰技术是对抗单脉冲雷达最有效的方法。在意大利演示的结果表明，利用现有的技术就能实现“交叉眼”干扰技术，并获得所期待的性能。可以预言，在不久的将来会有更多的欧洲“台风”战斗机装备“交叉眼”干扰机。

5 结束语

新一代战机雷达对抗系统的“顶层设计”，应立足于对未来空战可能面临的敌方威胁的正确预测；权衡性采纳国外先进战机的电子战系统配置；对国外尚未有定论的新概念技术，不能盲目追随，但要跟踪、研究和吸收。■

参考文献：

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[12] Fulgmum DA. EW plans for the Air Force may have a disappearing capability[J].AW/ST，2006(10)：38.

[13] Glenn W, Goodman JR.Airborne EA, struggling to fly?[J]． JED,2006(9).

[14] 付孝龙，白渭雄，孙博. 单脉冲主动雷达导引头角度欺骗干扰技术[J].飞航导弹，2014(1)：72-76.