EA-18G战机升级中频电子战吊舱浅析

刘宾　周凯

2021年3月19日，波音公司宣布首架专门用于Block2升级的美国海军电子战机EA-18G“咆哮者”，正式进入惠德贝岛海军航空站服役。

EA-18G电子战机的本次升级，包括换装更先进的干扰器、电子攻击单元处理器、AN/ALQ-218（V）4电子侦察系统和AN/ALQ-227（V）2通信对抗设备等。其中一项很重要的内容，就是本文介绍的重点：下一代中频干扰吊舱。

雷锡恩公司在一架商用“湾流”飞机上进行吊舱首次通电飞行测试

下一代中频干扰吊舱的研发测试历程

早在2008年，美国海军就启动了下一代电子干扰机（Next Generation Jammer，以下简称NGI）计划，以替换自1971年就开始在美军中服役的AN/ALQ-99电子战吊舱。2017年5月项目进入实质公开阶段，美国海军航空系统司令部空中电子攻击系统计划办公室，在马里兰州帕特逊河海军航空站完成了NGJ计划中的中频干扰吊舱项目（以下简称NGI-MB）的关键设计评审。该项目的全称为：“下一代干扰机-中频段增量1”项目（NGI-MB Inc 1），并被赋予了AN/ALQ-249（V）1的装备型号。2018年9月，美国海军授予雷锡恩公司价值1.834亿美元的NGJ-MB工程与制造研发（EMD）合同。次年8月5日，雷锡恩公司向美国海军交付了首台NGJ-MB吊舱的研发样机，并在同月获得美国海军授予的价值7400万美元的合同，为NGJ-MB目提供“作战前支持”，包括部分工程与制造研发工作，以及开发、测试和评估工作。

2019年9月，雷锡恩向美国海军交付了首个NGJ-MB干扰吊舱。在当季开展的美海军NGJ-MB吊舱飞行许可证的前期低风险适航认证工作中，雷锡恩不但在一架商用“湾流”飞机上开展了首次通电飞行测试，同时还表示将交付6部吊舱用于任务系统测试和鉴定，以及另外4个空气动力学吊舱用于适航认证，EMD合同下的吊舱研制生产总数计划达到28个。同年10月，美海军空中电子攻击系统计划办公室，通过海军航空兵第23空中测试和评估中队的EA-18G“咆哮者”电子战机，进行了NGJ-MB吊舱的首次外挂测试。

2020年1月，雷锡恩公司与美国海军签署了一份价值4.03亿美元的NGJ-MB系统演示与测试（SDTA）合同。当年3月22日，美海军宣布由海军航空兵司令部和雷锡恩公司技术人员在帕特逊河海军航空站完成一架EA-18G电子战机的NGJ-MB的地面挂载和测试，在为期三个月的时间里，共完成了600多个小时的基本功能、电磁环境影响数据收集和性能测试。当年8月7日，NGJ-MB吊舱完成了集成到EA-18G“咆哮者”后的首飞。美国海军则在9月授予波音公司一份2200万美元的修订合同，将先前授出的一份合同进行了修改，为与EA-18G“咆哮者”集成NGJ-MB提供测试和评估支持服务。NGJ-MB仍将交付第23空中测试和评估中队进行飞行测试。2021年3月19日，波音公司正式向美国海军交付第一架完成了包括NJG-MB吊舱在内的Block2升級版EA-18G“咆哮者”电子战机。

AN/ALQ-99发射机吊舱结构图。红圈为前后发射机天线

NGJ-MB吊舱功能模块。左为天线阵列，右为动力系统

NGJ-MB项目从2017年通过关键设计评审到2021年首架交付，历时4年。这不仅仅是该吊舱项目工程研制测试的重大里程碑，也是美国海军对EA-18G进行Block2现代化升级改装的新起点。美海军F/A-18和EA-18G项目办公室负责人表示，全速率的批量改装工作将会从2021年6月开始，计划2022年达到初始作战能力。五年后的2026年，160架EA-18G将全部完成Block2改装，使其电子战技术实力和作战优势继续保持到2040年。

NJG-MB中频吊舱在NGJ项目中的地位

国内部分媒体在报道EA-18G升级的消息时，称美国海军将以1个NGJ-MB吊舱替代EA-18G目前所装备的AN/ALQ-99系统的所有5个干扰吊舱。笔者认为，这种观点不准确。为此，我们对AN/ALQ-99和NGJ-MB电子战发射吊舱AN/ALQ-249（V）1的分类和工作方式分别加以阐述比较。

AN/ALQ-99发射机吊舱的分类和工作方式

首先，AN/ALQ-99战术干扰系统（TJS，Tactical Jamming System），是美国海军和海军陆战队电子战机的主战装备，1971年开始服役，后经数次大的升级改进。完整的AN/ALQ-99（V）系统，包括外挂发射机吊舱（组）、1部系统综合接收机（SIR）子系统、1部系统计算机和2个操作员工作站，因此外部发射吊舱仅是AN/ALQ-99（V）系统的一个组成部分。

AN/ALQ-99系统的工作频率覆盖64MHz～18GHz，分为10个频段，每个频段对应一个独立的发射机。由于AN/ALQ-99发射机的每一个吊舱，只包含1个前向发射机和1个后向发射机，因此，一个吊舱最多能覆盖上述10个频段中的2个（频段5和6集成在一起除外）。所以要想完整覆盖64MHz-18GHz的所有10个频段共需要5个吊舱。

发射机吊舱的前部和后部各有1个发射机天线。其中，后部天线已经转向侧面，即指向干扰目标方向，干扰约束角为30°。此外，吊舱头部有27千瓦冲压式涡轮发电机（注意：与美国海军的EA-18G不同，美国空军的EF-111A采用的是AN/ALQ-99E，是内装式干扰机，10部发射机均安装在机内，由两部机内发电机供电），中间位置有用于信号源和功率管理的通用激励器装置（UEU），两个方向可控的高增益发射天线阵XMTR等。

整个AN/ALQ-99吊舱大致呈长方体，外形尺寸约4.7米×0.7米×0.5米，头尾收尖。根据吊舱内采用的不同发射机的组合，重量大约在465～492千克范围内变动。该吊舱持续功率为1千瓦，峰值状态下为20千瓦，可有效干扰160千米外的雷达和其它电子设施。在通常情况下，EA-18G电子战机不会挂载所有5个吊舱，而是根据具体任务需要进行发射机（频段）组合。通常挂载方式是3个发射吊舱、6台发射机，覆盖5～7个波段。2架機就可以挂载所有5个吊舱，全面覆盖64MHz-18GHz，为攻击机群提供150千米半径的安全走廊。一般来说，同时挂载3个AN/ALQ-99吊舱+2枚“哈姆”反辐射导弹+2个副油箱，是EA-18G的标准作战任务载荷配置模式。

NGJ系统及其吊舱的分类和工作方式

如前述，NGJ-MB吊舱项目只是美国海军2008年启动的下一代电子干扰机NGJ计划的一部分。而NGJ计划，有3款不同的电子吊舱——低频、中频和高频吊舱，用于全面覆盖从100MHz-18GHz的不同波段。因此准确地说，NGJ计划的AN/ALQ-249（V）1，是以高中低频3个吊舱替代了AN/ALQ-99的5个吊舱。这3个吊舱相互配合，才能完整执行各种类型的电子干扰作战，而并非如某些报道所称，只要一个吊舱就可以以一敌五，包打天下。

美国海军将这3种吊舱分为三个项目，即前述的“下一代干扰机一中频段增量1”项目（NGI-MB Inc 1），和“下一代干扰机-低频段增量2”项目（NGJ-LB Inc 2），以及“下一代干扰机-高频段增量3”项目（NGI-HB Inc 3）。从这3个吊舱项目的序号中，就可以看出三者之中优先级最高的就是NGJ-MB中频吊舱。

组装测试中的NGJ-MB中频吊舱

而从3个项目的实际进度看，也是如此——NGJ-MB中频吊舱，如前述已经在2020年进入系统演示与测试（SDTA）合同阶段，并在2021年实装战机。NGJ-LB低频吊舱，已经由美海军选定诺·格公司和L3哈里斯技术公司来研制，并在2020年底，进入工程与制造研发阶段合同，预计2025财年第四季度交付作战型原型机。NGJ-HB高频吊舱，进度最慢，目前尚未有其研发进展的具体消息。

笔者分析，在很大程度上，这种优先级是EA-18G作战需求牵引的结果——NGJ-MB中频吊舱覆盖的是2GHz-6GHz范围的频率，覆盖了S波段的全部（2GHz～4GHz），C波段（4GHz～8GHz）的一半，并达到L波段（1GHz～2GHz）的上限。而这个范围，是中远程地空导弹和舰空导弹警戒雷达或搜索雷达的主要工作波段。例如美军“宙斯盾”舰的SPY-1系列警戒雷达是S波段，“爱国者”防空导弹的MPQ-53雷达工作在C波段，俄罗斯S-300防空导弹的64N6E“大鸟”预警和搜索雷达工作在S波段。很多用于地空导弹的对空警戒与中远程引导雷达也工作在S波段。这些S波段和C波段的雷达，大多用于远程警戒，获取广域空情信息并对空中目标进行搜索、检测、跟踪和识别潜在威胁，随后将威胁最大的目标交给探测距离比警戒雷达短得多也更加精确的火控系统（多为C波段或X波段）及目标照射雷达（多为X波段）。由此可见，在面空导弹系统中，处于中频范围的S波段和C波段远程警戒雷达，对战机的探测距离是最远的（L波段雷达有可能更远，但精度相差很大），威胁也是首要的。EA-18G也因此将其作为电子干扰作战的第一目标，从而形成了对NGJ-MB中频吊舱的最高优先需求。同时应该注意，2GHz～6GHz这个范围是用一个中频发射吊舱实现的，而AN/ALQ-99要5和6、7和8共4个频段2个吊舱才能覆盖。从这一点来说，NGJ-MB确实进步不小。

装备NGJ-MB等电子战组件的新一代EA-18G Block2“咆哮者”

对于覆盖100MHz～2GHz的NGJ-LB低频吊舱，大致覆盖了米波和部分分米波波段，处于探测距离远，具有反隐身效果的米波和部分L波段雷达的工作范围。尤其是俄罗斯等国构建的反隐身体系中，类似雷达已经形成战斗力，对美军隐身战机的威胁非常突出。加强对米波分米波雷达的干扰，成为NGJ项目的又一个需求牵引重点。因此2019年，美国海军要求L3哈里斯和诺·格这两个主要的NGJ-LB吊舱承包商，“改进实验性低频战术射频干扰机的组件”，努力确保EA-18G能够“对抗敌方反隐身雷达系统”。同年，美国海军授予美国康讯易达（Comtech）公司数百万美元的合同，为NGJ-LB提供固态大功率射频放大器。

至于覆盖6GHz～18GHz的NJG-HB高频吊舱，涵盖了C波段的上半段和X波段和Ku波段的全部。这些频段波长相对较短，传输距离相对较近，在地空防御早期预警体系中应用相对较少，对攻击机群的威胁相对较小。或许是这个原因，目前尚未看到美军确定研发承包商并授予EMD研发合同的公开报道。

NGJ-MB吊舱的技术性能优势

根据公开报道，NGJ-MB发射吊舱配备了2部有源相控阵发射天线，采用了第三代半导体材料之一的氮化镓材料。笔者认为，这一新材料的采用，对NGJ-MB吊舱的性能改善大有裨益。

首先，天线的辐射功率对性能的发挥有很大影响，例如雷达最大作用距离的四次方与雷达功率成正比。而要提高最大输出功率，就要提高工作电压。然而，有源相控阵天线的发射机电路是集成在半导体衬底之上的，衬底的耐受电压有一定的范围，超过击穿电压，雷达器件就会损坏。所以，器件的击穿电压越大，天线最大输出功率才更大。

同时，击穿电压增高，电路开关的响应速率也就更快，发射器件的工作频率就可以更高。而工作频率向高频段的有效拓展，可以让一副天线工作在更宽的频段上，从而减少发射机的数量。

过去的大功率半导体器件普遍采用砷化镓。但是随着对雷达功率和频率的进一步要求，使得砷化镓已经支撑乏力。而氮化镓击穿电压是砷化镓的12.5倍，对高频信号响应更好。在加热状况下，氮化镓晶体管的射频组件尺寸不增，其射频功放功率却可以达到砷化镓器件的5倍。而且，氮化镓材料散热性能比砷化镓更好，配套散热器的体积可以更小。这对于空间和重量要求严苛的NGJ-MB机载干扰吊舱，是再合适不过了。得益于此，装备了有源相控阵天线的NGJ-MB吊舱，其干扰信号强度数倍于上一代AN/ALQ-99吊舱，使EA-18G“咆哮者”的作战范围明显增大。

除了功率大、频带宽、尺寸小这些优势外，NGJ-MB吊舱的有源相控阵天线还和全数字智能化的雷达后端高度结合，在多方面提高了干扰吊舱的运行性能、日常维护和功能拓展能力。如：增强干扰频带分配的精确化，最大限度地减少了附带干扰;增强干扰频带分配的敏捷化，针对各种频率发射机构成的大范围电子威胁，快速锁定电子威胁的频带，并进行针对性干扰覆盖，多目标攻击能力显著增强;增强干扰频带分配的智能化，干扰频带之间可以进行互操作、自动增加带宽容量，从简单的功率干扰转变为智能干扰;架构模块化，通过模块化、开放式系统架构，快速更新升级目标信号特征库，在实战中迅速判别敌方新型电子设备的型号等。NGJ-MB还可以在外形上伪装成副油箱，让“咆哮者”与“超级大黄蜂”外形上更加相近，增加对敌方的迷惑性。

最后，按照美国海军的项目规划，未来NGJ-LB低频和NGJ-HB高频电子吊舱陆续实装后，EA-18G Block2战机可一机挂载3吊舱，实现对100MHz-18GHz的全覆盖。这比AN/ALQ-99吊舱实现同样覆盖，至少需要2架的作战效率将实现倍增。另一方面，如果用2架EA-18G Block2，分别挂2个和1个吊舱实现全频道覆盖，那么多余的3个挂架就可以大幅增加反辐射导弹的挂载量，从而提高对防空设施的硬打击能力。

综上所述，装备NGJ-MB等电子战组件的新一代EA018G Block2“咆哮者”将大幅度提高电子攻击能力，从而在未来的电磁频谱战中，更加有效的应对中频段电子威胁，在防区外干扰一体化防空系统作战进程中起到不可忽视的重要作用。这一方面要求各國针对性地加强对电子攻击平台的防御能力，另一方面也应该借鉴新一代电子对抗技术的发展，尽快研发出适合各自作战需求的新型陆基和空基电子对抗系统，以适应更加严峻的战场电磁环境。 [编辑/行健]