電子戰飛機如何作戰
記:先談談電子戰飛機的種類。
康:電子戰飛機主要有電子偵察飛機和電子干擾飛機兩大類,此外還有專門實施硬摧毀的電子戰飛機,也可算作電子干擾飛機的一部分。
電子偵察機分戰略和戰術型兩種,戰略電子偵察機是平時和戰時不間斷對地面防空系統進行偵察的飛機,像美國海軍的EP-3和空軍的RC-135,都是長時間在偵察對象國境線外飛行,獲取雷達、通信、測控等電磁信號。戰術電子偵察機既可以是專用型號,也可以利用普通戰鬥機、攻擊機進行改裝,加掛電子偵察吊艙後執行電子偵察任務。比如,德國的「狂風」戰鬥機和法國的「幻影」一2000戰鬥機都可以掛載電子偵察吊艙,隨其它飛機一同執行巡邏、訓練等任務,對方很難判斷它的任務屬性,也就難以做到較全面的防範。像美國的U-2(現稱TR-1)高空偵察機既可在平時進行戰略偵察,又可在戰時進行實時戰術偵察,
美國的電子偵察和情報偵察有統一的管理,形成完整的體系,比如1986年4月14日,美國對利比亞發動「黃金峽谷」行動,在前一周,便調集了2架RC-135W和1架RC-135V電子偵察機進駐希臘埃利尼孔空軍基地,與駐塞普勒斯阿克羅蒂里空軍基地的美國空軍U-2R偵察機,以及美國海軍游弋在地中海的航母編隊艦載EA-3B偵察機、駐義大利基地的EP-3電子偵察機協同,共同完成對利比亞防空系統的信號情報偵察。而海灣戰爭期間,執行此類任務的飛機基本不變,只是EA-3B退役。如今,構成這個體系的是美國空軍的RC-135系列電子偵察機、「全球鷹」無人偵察機、「捕食者」偵察打擊一體無人機,以及海軍的EA-18G電子攻擊機(兼負電子偵察任務)、EP-3電子偵察機。
再談電子干擾飛機,這裡面分防區外干擾飛機(如美國空軍的EB-66、蘇聯空軍的圖一16H/J等)和隨隊干擾飛機,美國空軍的EF-111和海軍的EA-6B由於載機平台機動性較高,干擾功率大,既可以實施防區外干擾,又可實施隨隊干擾,蘇聯的蘇24也是這種情況。防區外干擾飛機又分雷達干擾飛機(如上述的EF-111和EA-6B等)和通信干擾飛機(如美國空軍的EC-130「羅盤幽靈」)。當然,很多時候雷達干擾和通信干擾是可以重疊的,如EF-111和EA-6B也具有通信干擾能力,只不過不是它們的主要任務。電子干擾飛機里有一部分可攜帶反輻射導彈實施壓制或摧毀,如EA-6B和EA-18G。美國空軍還有專門的壓制飛機F-4G,對敵方地面雷達的定位精度比普通戰鬥機要高,專門進行硬打擊。F-4G是由戰鬥機改裝的,可以隨攻擊機群進入或最先進入敵防空雷達射程。美國海軍和陸戰隊的電子戰飛機是共用的,為EA-6B,其替代型號是EA-18G,目前兩者共存。空軍用的都是自己的型號陸軍的主要是輕型螺旋槳電子偵察機和UH-60「黑鷹」直升機的電子戰型號,基本不負責空中進攻作戰的電子干擾壓制,只對地面作戰部隊實施干擾支援,壓制敵陸軍部隊的通信、炮位偵察雷達等地面電子設備。
記:對空和對地作戰所用的電子干擾飛機有無區別?
康:電子干擾飛機都是針對地面防空系統的,目前沒有專門干擾戰鬥機的電子干擾飛機,主要是技術代價較大。因為戰鬥機位置變化太快,電子干擾飛機的干擾波束跟不上其變化,難以鎖定它,但電子干擾飛機可以通過干擾敵方地面防空雷達情報網,降低敵感知空中戰場態勢的能力;同時,干擾敵戰鬥機與地面指揮系統之間的聯繫,使之無法得到地面信息支援和指揮引導,這樣,敵戰鬥機失去作戰體系支撐,作戰效能將大幅度下降。
記:戰鬥機的自衛干擾吊艙與防區外干擾飛機和隨隊干擾飛機所掛吊艙有何區別?
康:自衛干擾吊艙功率小,只能掩護載機本身 電子干擾飛機的吊艙功率較大,可形成較寬的波束,掩護攻擊編隊行動。
記:像EA-6B和EA-LSG都掛載的AN/ALQ-99干擾吊艙,其前面有個螺旋槳,是什麼裝置?
周:吊艙要工作,必須通過發射機產生和發射干擾電磁波,也就是對外輻射能量,AN/ALQ-99干擾吊艙的功率很大,所以在其前面有個小螺旋槳、帶動吊艙內衝壓渦輪發電機,為吊艙提供電力。這個吊艙自帶的發電機也有講究,不是一起飛就能用的,而得等飛機達到一定速度後,才能提供足夠的功率。比如,美軍飛行員手冊就有要求:當EA-18G飛機的速度達到185千米/小時時,衝壓空氣渦輪開始工作;當速度超過356千米/小時,每部AN/ALQ-99干擾吊艙內的前端或後端發射機可以工作:當超過407千米/小時。兩部發射機才能同時工作。
記:這個螺旋槳是否會破壞隱身?
周:電子干擾飛機只要開始工作,一發射電磁波馬上就會被對方被動定位,因此專用電子戰飛機目前看不需要考慮隱身問題。但美國也在用F-35改裝電子戰型,執行隨隊干擾任務,可以隱身靠近敵方陣地時突然開機干擾,能使敵防空雷達效能更降低一些。
記:除AN/ALQ-99之外的很多吊艙前面沒有螺旋槳,它們的電能從哪裡來?
周:由飛機發動機附件機匣附帶的功率提取電機提供。用電池目前看還不可能。這些干擾設備消耗的電力是驚人的,如果想用蓄電池儲存起來,在重量上會非常不合算。
記:外掛吊艙和整合到飛機裡面的干擾機各有何優劣?
周:EF-111的干擾機是整合到飛機下部的 個採取保形設計的平衡木式半埋吊艙,這樣可最大限度降低其飛行阻力,保證在航程上與普通F-111戰鬥轟炸機不至於有大的差異,可以伴隨F-111執行遠程作戰任務。像EC-130H等以大型飛機為平台的電子干擾飛機也可以將干擾天線整合到飛機內部,以減小阻力,降低對飛行性能的影響。但其它戰術飛機就不一定有這樣的條件。大部分戰鬥機的干擾設備是外掛的,像F-16,就通常在機身中線掛架上掛AN/AIQ-131或184自衛干擾吊艙、當然,也有部分體積比較大的重型戰鬥機,如F-15,它的電子戰設備在設計時就採用內置式,平時執行對空任務的標準配製也是採用內置干擾設備,只有F-15E在執行個別任務時,根據需要外掛干擾吊艙,但其頻段是主要對地的。
記:有了專用的電子干擾飛機,每架戰鬥機或攻擊機是否仍需掛自衛干擾吊艙?
康:必須掛,西方空軍都非常重視電子戰能力,如美國軍方規定,如果戰鬥機的電子戰系統出現故障,經降級、降功能處理後喪失基本功能,如雷達告警、自衛干擾等,則不能執行任務,必須列入故障機留在地面排除故障。
記:除了電子戰吊艙外,電子戰飛機在設計上與同型戰鬥機有哪些區別?以EA-18G為例,像機身上的CSS通信對抗系統、長基線干涉儀(LBI)天線、干擾對消系統等都是什麼功能?戰鬥機上是否不需要都裝備?
康:實際上,由同型戰鬥機改進為電子戰飛機相當於重新設計一架飛機,當初美國空軍提出將EA-6B的AN/AI,Q-99干擾吊艙移植到F-111A上,成為一種專用電子戰飛機時,連承包商都換了、F-111A是由通用動力公司研製的,但EF-111A的研製和改裝工作卻交給了格魯曼公司,原因就是格魯曼公司才具備設計專用電子戰飛機的技術實力、即便如此,格魯曼公司一開始也認為該項目是不可行的,經反覆研究,最後於1976年才完成研製不管外形如何,EF-111A的改裝也相當於重新製造:對機腹彈艙進行大量改造,配置AN/ALQ-99干擾設備的干擾設備艙和平衡木式天線罩:垂尾頂端增加偵察接收機天線及其橄欖球式整流罩,側面增加威脅信號接收機天線和整流罩:原來的武器控制軍官操控台改進為電子戰軍官操控台,面板布局和布線都進行了重新設計和安裝;重新調整了機載任務計算機系統,增加了存儲器容量,提高了運算速度:重新設計了環境控制系統,以滿足電子干擾任務系統散發的巨大熱量:重新設計了功率提取發電機,比原來的功率增加了50%。這些工作完成後,EF-111A的飛行員操作手冊和地勤維護手冊也隨之重編了。同樣的,從F/A-18F到EA-18G,也面臨類似的改進,只不過由於美國海軍在F/A-18E/F研製之初,就考慮了用其替換EA-6B,因此在設計時留有一定裕量,而EA-18G的工程設計、開發和試驗工作早在1993年下半年就已開始,主要進行航空電子設備和飛機的概念設計、工程分析、高速和低速風洞測試、電磁干擾/兼容性測試、天線範圍測試和大量的人~機介面開發等。這些工作做得比較及時,比較充分,改動量可能會略小些。
由於電子戰飛機執行任務的特殊性,會多出很多任務系統附帶的子系統,都是普通戰鬥機不需要,或說裝備不起的,這也是專用電子戰飛機特別昂貴的原因。比如CSS通信對抗系統,是用於干擾敵方通信頻段的,主要是擾亂敵人防空體系的指揮控制,使地面或預警機等信息源無法向戰鬥機提供戰場態勢,降低敵戰鬥機的態勢感知能力。長基線干涉儀(LRI)天線是偵察接收機的專用天線,利用長基線干涉原理,測量敵電磁信號特徵,可以精確測量敵方輻射源的脈衝或連續波特性(振幅、方向角、到達時間、頻率、脈衝寬度、調製方式等),並轉換為數字信號。此外,與之配合的還有存儲有大量美軍平時搜集到的輻射源信息的干擾計算機,它能根據偵察接收機輸入的數字信號分辨出敵方輻射源的具體類型,並判斷當前照射EA-18G的究竟是警戒雷達、制導雷達、機載火控雷達還是地空/空空導彈的主動導引頭。干擾對消系統也是EA-18G特有的,因為ALQ-99干擾吊艙所輻射的寬頻能量也可能干擾EA-18G自身的通信和數據鏈電台,以前的解決辦法是要通信時關閉干擾,現在增加對消系統後可以生成與干擾信號反相的對消信號,使干擾信號與對消信號近實時匯合從而相互抵消,留下要接收的話音信號,確保可以邊干擾、邊通信。這些設備,普通戰鬥機也可以裝備,但除非經費允許,通常都是其簡化版。
記:電子戰飛機的相控陣雷達與同型戰鬥機有無區別?如EA-18G的相控陣雷達是改進過的,可否作為接收機和干擾機?
周:目前還沒有什麼本質的區別。同型戰鬥機的雷達改進軟體和供電系統後,應該也能具備這一能力,但會增加成本。
記:像EA-18G掛了4個ALQ-99干擾吊艙,分別為低波段和高波段干擾吊艙,這兩種吊艙是否在設計上就有區別?其對象都是什麼?掛4個是為戰損備份還是需要同時開機干擾?
周:吊艙的外形是不一樣的,主要是根據頻段不同,天線的尺寸不同,內部布局會略有不同,也就影響到了外形。AN/ALQ-99吊艙研製已經很久了,在最初設計時,受電子技術限制,只能做成不同頻段的,低頻段主要針對通信頻段和警戒雷達,高頻段主要針對目標指示和火控雷達。掛4個吊艙是因為當時它的自動化和集成程度不高,必須帶4個吊艙,針對不同的頻段,戰時根據實際情況,或者同時工作、或者分別開機干擾。現在AN/ALQ-99吊艙經過多次改進,集成度已顯著提高,可以在不改變外形的情況下提高干擾功率,增加同時干擾目標的數量,也就是增加了干擾資源。
記:在對地攻擊作戰中,電子干擾飛機和攻擊機群在空中的編隊順序是什麼?
康:美軍如果組織空中進攻作戰,通常是隱身飛機在最前面,其後是攻擊機群和隨隊干擾飛機,防區外干擾飛機同時或稍微提前一點出動,因為防區外干擾飛機,尤其是通信干擾飛機是基於運輸機平台,飛行速度比噴氣戰鬥機慢,必須提前出發才能保證與攻擊機群同時到達。但第一波開干擾的肯定是防區外干擾飛機,它將前面的機群送到靠近敵方防空體系一定距離,然後隨隊干擾飛機像接力一樣再開機干擾,同時可能還會釋放箔條等無源干擾物,鋪設一條幹擾走廊,和釋放的電子干擾疊加在一起,形成多路徑反射,使敵防空預警情報雷達更難以分辨 它將攻擊機群再往前送一段距離,等攻擊機群開始攻擊了,就要靠戰鬥機自己的自衛干擾吊艙了。此時,防區外干擾飛機和隨隊干擾飛機要在原地盤旋,繼續干擾。如果防區外干擾飛機和隨隊干擾飛機停止干擾,則攻擊機群此時的風險會驟然增大。
記:全頻段干擾(阻塞式干擾)是否為電子干擾飛機的主要手段?
康:這要看對方的情況。如果像蘇聯那樣的防空系統,縱深又大頻率又全,就要同時實施全頻段干擾、掃頻干擾和瞄準干擾。這些干擾都屬於雜訊干擾,主要目的是降低敵雷達的信噪比,削弱其信號處理能力。全頻段干擾在每個頻段上的干擾能量必然較弱,比如干擾功率是10千瓦,除以頻段寬度1000兆赫茲,對敵人雷達每兆赫茲帶寬,干擾能量才能攤到0.01千瓦如果能把10千瓦攤到10兆赫茲的頻段上,那每兆赫茲干擾能量就能達到1千瓦。因此最好是定頻瞄準式干擾。此外,除了實施雜訊干擾,還要採取欺騙式干擾,就是把對方發射的雷達信號,進行複製後略加延遲,再發還給它,使其難以辨識真假。也就是說,如果能形成組合干擾,是效率最高的。
早期的EA-6B在執行電子干擾任務時,只能發射較寬頻率範圍的電子信號來覆蓋敵方雷達可能的工作頻段。經過I-CAP Ⅲ性能提升改進後,則能在捕捉到敵方雷達信號後,針對該雷達的特定頻率進行有選擇的集中干擾:如果被干擾雷達企圖快速改變工作頻率來躲避干擾,還可以隨之改變干擾頻率,使干擾更為有效。
記:電子戰飛機用定頻干擾瞄準的是否為敵防空雷達的副瓣?由於雙方的雷達波束都在隨時變動,瞄準主瓣恐很難但干擾信號如果從副瓣進入防空雷達,是否效果較差?
康:這個問題也得分所干擾雷達型號。如果是警戒雷達和目標指示雷達,干擾信號既可以從主瓣進入,也可以從副瓣進入,因為這類雷達工作時,天線將作360°環形掃描、主瓣掃到空中目標,就形成雷達回波信號,同時電子干擾飛機的干擾信號也隨著雷達回波信號一同進入接收機:主瓣轉過去後,就是副瓣和尾瓣區域,電子干擾飛機的干擾也就從副瓣和尾瓣進入。在一個干擾周期內,干擾是持續釋放的,所以,對這類雷達的干擾不分主副瓣。對於制導雷達,由於其主瓣波束很窄,通常情況下不容易找到主瓣進行干擾,除非對方跟蹤了電子干擾飛機,也就是將主瓣對準了電子干擾飛機,此時干擾波束就能從主瓣進入雷達接收機,但這種情況很少,因為制導雷達通常不會輕易開天線輻射,如果警戒雷達已經發現遭受干擾,通過交叉定位,可以確定電子干擾飛機的位置,提前通告制導雷達,在這個方位和高度上設置禁止輻射扇區,那主瓣波束是可以避開電子干擾飛機的。因此,絕大部分情況下,對制導雷達的干擾還是以從副瓣和尾瓣進入為主。自然的,由於雷達在設計時也考慮到這一特性,對副瓣和尾瓣也會加以保護或隱蔽,還有干擾對消等手段,干擾能量肯定會受到損失。效果上,對於老式雷達還是不錯的,如果只對單部先進雷達,集中所有的干擾資源,雜訊和欺騙等各種手段齊用,效果也很好。而對整個防空體系,那就用體系對抗的辦法了。
記:干擾周期是什麼意思?
康:不管實施哪一類雜訊干擾,干擾的過程都一樣:電子干擾飛機施放干擾,使敵雷達接收機信噪比大幅度降低,有用的雷達回波無法被分檢和處理,相當於使雷達回波淹沒在干擾信號里,這樣達到了干擾目的。但電子干擾飛機上的偵察設備也無法得知敵防空雷達的反應。如果敵雷達實施頻率捷變等手段,改變信號特徵,電子干擾飛機的干擾就失去了針對性;而要知道信號特徵,就得進行偵察,那就得中斷干擾,讓偵察接收機「傾聽」一下敵雷達的工作因此干擾和偵察一直無法兼得直到EA-18G上的ALQ-218吊艙才能同時做到這點。
記:EA-18G上的ALQ-218偵察接收機的工作模式有兩種:「隨動跟蹤」和「記憶跟蹤」,前者是引導ALQ-99干擾吊艙,只對正在發射信號的信號源的當前頻率進行干擾,而後者引導ALQ-99干擾吊艙既干擾當前頻率也干擾記憶的上一次工作頻率。這樣看,「記憶跟蹤」模式能否取代「隨動跟蹤」模式?
康:不能完全取代。「記憶跟蹤」模式最大的好處是可以有效地抑制敵方雷達實施的突然跳頻等反干擾措施。但缺點是需要干擾的頻段多了,每個頻段能分配到的干擾能量就小了,對干擾效果是有影響的,二者應該結合起來使用。
記:電子干擾飛機的飛行速度對作戰效能是否有影響?
康:對實施干擾沒有什麼影響。但速度快了可以跟隨攻擊機群一起行動,也就是隨隊干擾,對攻擊機群的掩護效果更好,戰術運用上更靈活。EA-18G就有這個優勢,EF-111也是這樣。但冷戰結束後,一方面因為EF-111已老化,維護費用高,另一方面F-117A等隱身飛機性能經過實戰檢驗,美國空軍分別於1996年和1998年將F-4G和EF-111兩種電子戰飛機退役,電子戰任務重心轉移到海軍的EA-6B身上,所以美國空軍一直想恢復自己的電子干擾能力。2004年,美國空軍和海軍制定了一項共同分擔機載電子攻擊任務的計劃,把機載電子攻擊任務分為防區外干擾、隨隊干擾、自衛干擾及假目標干擾等4個領域其中,防區外干擾由空軍承擔,隨隊干擾分配給海軍。美空軍在一架13-52H的機翼外側原來安裝副油箱的位置安裝上電子干擾吊艙,改裝成新一代防區外電子干擾飛機,稱為B-52SOJ。它的干擾功率極大,因為翼下掛載的電子干擾吊艙重量和尺寸要求很寬鬆,每個重量達到2 268千克,長度達到12米,艙內電子干擾裝置的功率大約是EA-6B的6倍。但由於缺乏資金,最終還是停止了這一項目。
記:電子干擾飛機的作戰效能是否受氣象及地形的影響?
周:絕大多數的電磁信號傳播時會受大氣中漂浮微粒的影響,中雨會使得I頻段(8~10G赫茲)的電磁信號每千米衰減0.1分貝毫瓦,因此,距離每增加90千米,信號強度會比在乾燥空氣中衰減7/8。至於地形的影響,例如,電子偵察機在21000米高度上可以接收到315千米外海平面上的一個輻射信號源,而當飛機降低到8000米高度上時,就只能收到195千米外的信號而且這種情況還僅出現在非常平坦的地帶或海上,如果出現起伏地形,探測距離還要進一步縮短,甚至要降到視距以內。而如果電子干擾飛機被山脈等地形遮擋而無法干擾敵方,那麼敵方也看不見己方的攻擊機群。但如果己方攻擊機群越過了山脈,會突然暴露在敵防空系統面前,而己方的電子干擾飛機遠在後方,仍會受制于山脈阻擋而無法干擾,這時已方攻擊機群的風險就很大。比如在1999年美國對南聯盟發動的空襲中,就計劃重點消滅位於塞爾維亞共和國中部克拉古傑維科河谷中的奧布維阿機場。但該機場東、北、西三方都被高高的山脊包圍,要想搜尋並確定從這裡發出的信號,從幾百千米以外的空中難以實現。直到戰爭結束,美國空軍也沒有確定出此地到底部署了幾個SA-6導彈營,因此更不敢對其輕舉妄動,該機場也成為整個「聯盟力量」中唯一沒有被毀壞的南聯盟主要機場。
記:電子干擾飛機如何應對敵方反輻射導彈?
康:對於隨隊干擾的電子干擾飛機,不光要面臨你說的這類威脅,還可能被敵方的常規防空導彈、戰鬥機等攻擊實際上,先進的大型、遠程防空導彈都可以攻擊電子干擾飛機,只要開干擾,電子干擾飛機就會在雷達上形成明顯的干擾標誌,單脈衝雷達通過能量中心測角的方法,測量干擾信號源頭所在的角度,可以得到電子干擾飛機的方位和高度信息,但由於距離通道被干擾,往往難以確定電子干擾飛機距離制導雷達的遠近,也就無法確定能否發射導彈攻擊。但如果隨隊干擾的電子干擾飛機突入敵方防空體系之內,對方可以通過多部雷達交叉定位的方式推算其距離一方位一高度,引導不同陣地上的導彈攻擊。這種情況下,必須在制定任務規劃時就充分考慮威脅,盡量對主要攻擊地域內的各防空導彈和骨幹雷達網都要壓制,同時注意監視敵方雷達,尤其是制導雷達的波形、頻率變化情況,一旦發現對方轉入鎖定狀態或制導狀態,就採取相應的機動、調整干擾功率等措施但總的來說,隨隊干擾的電子干擾飛機在敵方一側活動,終究是危險的。
防區外工作的電子干擾飛機,由於距離遠,只會遇到敵方專門研製的地對空反輻射導彈攻擊。實際上,也就是蘇聯曾專門研製過專用地對空反輻射導彈,主要型號是由SA-5遠程防空導彈改進而來的,因為當時(70年代)只有它才有足夠的體積和空間容納下反輻射導引頭,還要保留指令控制系統,而西方崇尚攻勢防空,沒有研製專用的地對空反輻射導彈此外,打這種防區外電子干擾飛機的反輻射防空導彈射程至少要250~300千米以上。80年代以來,西方新研製和裝備的遠程防空導彈就只有「愛國者」種,射程沒那麼遠,因此這兩方面因素決定了西方至今還沒有這類系統但從美軍冷戰時期的研究情況看,對蘇聯防區外電子干擾飛機,主要是採用F-15等飛機、在支援掩護下進行襲擊。至於遠程地對空反輻射導彈的攻擊,1986年美國空襲利比亞時,利方曾向EA-6B發射過。
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