美军舰载反导电子战系统及其发展∗

2020-10-10 02:44
舰船电子工程 2020年8期
关键词:电子战有源波束

(海军航空大学 烟台 264001)

1 引言

舰载反导电子战系统是现代海军水面舰艇武器的重要组成部分,它主要由电子侦察、有源干扰和无源干扰等部分组成。主要任务是:对敌海军舰载、机载和岸上的雷达、通信系统进行侦察并实施干扰;在进行海战时,对敌舰载、机载和岸基反舰导弹的制导系统实施干扰,掩护己方水面舰艇安全实施海上作战并保护舰艇编队的安全。美军向来十分重视电子战系统的发展,并研发了多种型号的舰载反导电子战系统。早在20世纪70年代,为了给水面舰艇提供自卫和末端威胁防御能力,美国海军研发并部署了AN/SLQ-32(V)电子战系统。经过不断完善和改进,,AN/SLQ-32(V)已成为当前美海军的主战电子战系统,并普遍列装在各型水面舰艇上,也是目前国际上最成熟、最先进、最具代表性的舰载电子战系统。本文将对美军舰载反导电子战系统的历史发展、列装现状与发展走向进行专门介绍。

2 AN/SLQ-32的历史发展

20世纪70年代,美国意识到苏联的反舰导弹对美海军舰艇造成了很大的威胁,决定建造一部舰载反导电子战系统应对。1973年1月美海军采用“定价设计”的新方法提出舰载反导电子战系统的构想和任务要求向全社会招标。6家公司参加,先后有六个设计方案参加了该电子战系统研制合同的招标。最后由雷声公司和休斯公司展开竞标。休斯公司设计方案的系统样机被命名为AN/SLQ-31,它采用移相器组产生一个快速扫描波束覆盖作战空域,接收机为扫描超外差体制。雷声公司设计方案的系统样机被命名为AN/SLQ-32,它是一种透镜馈电的多波束系统,用多个波束同时覆盖作战空域。在1976年1月至9月期间,美海军将这两型系统样机分别安装在CG-16导弹巡洋舰上进行比较试验和系统评估。在试验过程中,美海军用导弹模拟器对装有这两种样机的CG16舰分别进行攻击,雷声公司设计的AN/SLQ-32系统成功地击败了多个同时从海岸和空中攻击的导弹,赢得了这场竞标。在1978年6月首批AN/SLQ-32(V)1(V)2和(V)3交付美国海军。又经过近二十年的研制更新,到20世纪90年代,又研制列装了两种型号AN/SLQ-32(V)4和(V)5。

1996年5月,由于预期到AN/SLQ-32(V)将被AN/SLY-2“先进综合电子战系统”(AIEWS)取代,对AN/SLQ-32(V)的改进工作暂停。1997年12月,美国海军于洛克希德·马丁公司签订AIEWS工程制造研制合同。按照当时的计划,AN/SLY-2将成为美国海军下一代舰载电子战系统,它将取代在役的AN/SLQ-32(V)反导电子战系统。并首先装备阿利·伯克级驱逐舰、提康德罗加级巡洋舰、“企业”号航母等。其设计目标是在未来沿海作战环境中能够对各种监视和干扰行动进行管理和协调。整个系统分两个阶段实施:1)研制开放的系统结构和先进的精确ESM,以增强战情感知和对威胁的检测能力,并提供新型人机接口能力;2)研制射频和红外干扰/电子攻击分系统。合同要求先交付12部小批量初期产品,2001~2004财年将提供40部生产型设备。

2002年4月,美国海军以“开发迟滞和费用增长”的理由取消AIEWS计划。此后,海军着手对AN/SLQ-32(V)进行低风险系列改进的“水面电子战改进计划”(SEWIP)。 AN/SLQ-32(V)的改进工作重新开始,正如一份海军2009财年预算文件中所述,SEWIP将按照综合运用技术进步和增加新功能,以步进式提高的方式完成阶段性(Block)升级,每个阶段和子阶段的开发和合同签订是独立的,然而却是前后连贯和部分重叠的。

SEWIP是一个螺旋式发展计划,它包括以下几个阶段性升级:Block 1A,Block 1B,Block 1C,Block 2,Block 3和Block 4。具体关键时间点如表1。

表1 SEWIP各阶段关键时间点进程表[1]

Block 1阶段包括 Block 1A、Block 1B1、Block 1B2、Block 1B3四个部分,对AN/SLQ-32(V)系统的处理能力和显示器进行升级,尤其增加了辐射源个体识别(SEI)和高增益灵敏度的接收机,使探测精度大大提高,同时解决了关键硬件退化的问题。

Block 2阶段通过应用现代数字技术,极大地改进了系统的性能和架构,并且使系统随着威胁的变化能迅速升级超越威胁,实现模块化、可升级化。SEWIP Block 2的改进体现在硬件和软件两个方面,改进较大的地方是将AN/SLQ-32(V)3/4原本的多个干扰天线和接收阵面改为一个天线阵面。在硬件方面,将旧式接收机与天线替换为砷化镓单片微波集成电路的相控阵功放组件,性能上得到很大提升。另外,为降低系统延迟,将相关组件采用综合通用电子战系统(ICEWS),此改进可将延迟有效降至200ms,并且可在高杂波背景环境中得到更佳的脉冲处理能力,以降低虚警概率。在软件方面,为强化信号的处理能力,改进并使用新的电子战模式,方法是以一个通用战斗系统显控界面来取代原AN/SLQ-32(V)与战斗系统之间的多重界面与各独立组件,在有效提高战斗效能的基础上,也简化了后续的维护与升级。AN/SLQ-32(V)6是(SEWIP)Block 2项目的一部分,用于提供早期预警、威胁警告、分析和对抗来袭反舰导弹,可在濒海地区和公海大洋使用。AN/SLQ-32(V)6己于2016年10月获准开始全速生产。

Block 3主要是对装备有源干扰型AN/SLQ-32(V)系统的所有大型水面舰艇进行升级,改进电子攻击的能力以及提高对反舰导弹的对抗能力。该系统通过对指定时间的排序和完成资源分派,将有效降低现役海军舰艇综合桅杆上的孔径数量、增大带宽并且解决电磁干扰和兼容性问题。基础技术模块包括:有源电扫阵列和高功率氮化镓放大器。该阶段于2018年夏季进行初始操作测试和评估。AN/SLQ-32(V)7是SEWIP Block 3项目,该型号将引入综合电子进攻能力。

从20世纪70年代意识到反舰导弹威胁到准备研发、竞标、批量生产到80年代列装舰艇,再到1997年启动AIEWS计划,2002年取消该计划开始SEWIP计划,再到SEWIP Block1的展开,SEWIP Block2的竞标、启动,最后到AN/SLQ-32 V(6)的批量生产、AN/SLQ-32(V)7的研制成功。这是美军舰载电子战系统大致发展历程,然而对AN/SLQ-32(V)系统的改进升级仍在进行。

3 AN/SLQ-32的列装现状

在SEWIP计划实施以前,AN/SLQ-32(V)原本有三型,后来又发展了两型,即AN/SLQ-32(V)1~AN/SLQ-32(V)5。

AN/SLQ-32(V)电子战系统从总体上分为ESM系统和ECM系统。

ESM侦查系统的体制为多波束接收+瞬时测频,由多波束接收天线阵、瞬时测频接收机、检波对数视频放大器(DLVA)测向接收机、预处理机、中央计算机、显示控制等组成。

ECM干扰系统分为无源干扰和有源干扰。无源干扰由MK36箔条火箭系统组成。有源干扰主要为多波束干扰发射机,左、右舷共有4个发射阵列天线,每个发射阵列天线覆盖90°方位。有源干扰可施放噪声干扰、欺骗(转发式/应答式)干扰、噪声加欺骗干扰。该系统采用了数字射频存贮器,欺骗干扰的最小延时为51ns。干扰模式分为半自动操作与全自动操作,半自动操作是由操作人员自行启动对某个指定的辐射源进行干扰,全自动操作为由计算机控制进行,即一个威胁目标被系统识别以后,立即自行施放干扰。

在“水面电子战改进计划”实施之后,截止至目前,AN/SLQ-32(V)系统又发展了两种新的型号AN/SLQ-32(V)6和AN/SLQ-32(V)7以进一步提高海上作战舰艇的电子战攻防能力。

表2 AN/SLQ-32(V)在美海军各类水面舰艇的装备情况[3]

表3 AN/SLQ-32(V)主要技战术指标

4 AN/SLQ-32的发展方向

未来美国海军对舰载反导电子战系统的发展着重增强以下几个方面的能力。

1)通过新技术获取更快的信号处理速度[2]

微波光学技术的发展在电子战领域的应用是电子战领域的一项潜在颠覆性技术,它是新一代多功能、超宽带电子战系统的重要技术支撑。微波光子学是利用光子技术完成微波、毫米波、THz波系统中复杂甚至是无法完成的信号产生、处理、传输与控制等功能。相比于传统电子技术,微波光子技术能够提供高频率、多波段的本振源和高精细、大带宽的任意波形产生,基于光真延时的波束形成可克服传统相控阵波束倾斜和孔径渡越等难题,微波光子模数变换在高采样率下仍能保持较高的有效比特数。此外,微波光子技术相对于电技术还具有传输损耗低、质量轻及抗电磁干扰等潜在优势。

2)对有源雷达信号的精确干扰能力以及红外和光电信号的侦察干扰能力

SEWIP Block 3和Block 4计划分别要升级AN/SLQ-32(V)的有源雷达干扰能力和红外干扰能力以对抗反舰导弹采用的雷达和红外两种制导方式。

3)发展一体化综合射频技术以提高对威胁的快速反应能力[4]

当前,美军电子战装备面临的一项重大问题是不能将电子支援数据与其他战斗识别数据快速准确地融合在一起,使之成为决定战场胜负的实时情报。目前,美军着重发展更为高级综合电子战系统,就是为海军引入性能更可靠的电子支援能力,与此同时将它们与大多数舰艇上的战斗系统综合在一起,实现更高水平的一体化。随着AESA、开放式架构和数字处理技术的进步,一体化综合射频技术是未来电子系统的发展趋势。一体化综合射频系统拟采用共用设计,摆脱传统的分散、独立、专用的射频链路设计,将一体化推进至天线及射频前端。基于尽可能少的综合射频模块构建一个兼具态势感知、电子对抗(ECM)、通信、导航、识别等多功能于一体的综合射频系统,通过动态分配系统资源、快速转换系统功能,有效缩短系统反应时间,提升作战能力。

5 结语

伴随科学技术的发展电子战已成为现代战争领域的一个重要部分,先进的电子对抗技术也逐渐成为取得战争胜利的保证。本文以AN/SLQ-32(V)为出发点,阐述了美军舰载反导电子战系统的发展历程、列装现状、参技指标和发展趋势和走向等,从中可以看出,美军十分重视电子战系统的发展,对舰载电子战设备仍在进行不断的改进和升级,未来发展的方向是微博光子新技术、系统的模块化、频谱的广域化以及性能的综合一体化。目的是能在战场中更快抓住战机,掌握战场的主动。而更多尖端技术的应用也会加快电子战设备领域的发展速度,未来在电子战领域的竞争势必将更加激烈。

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