美军电磁战装备发展研究

合和智库原创

2014年10月,美国海军首先提出电磁机动战(Electromagnetic Maneuver Warfare,EMW)概念,并将电磁机动战定义为:“在电磁战斗管理系统(Electromagnetic Battle Management System,EBMS)的指挥控制下,以被动模式运用各类电磁武器装备搜集敌方信号,并将敌方信号传输至电磁战斗管理系统进行整编、识别、定位,再控制己方电磁辐射来欺骗和干扰对手”。

2015年12月,美国智库战略与预算评估中心(Center For Strategic And Budgetary Assessments,CSBA)发布研究报告《决胜电磁波》,认为美军在电磁频谱领域的发展已不符合作战实际,错误的电磁频谱运用战略与模式将使美军暴露于敌军电磁威胁之下;同时提出了低功率–零功率(low–to–no power)电磁频谱作战概念。研究报告发表后,引起美军高层注意,与先前海军提出的电磁机动战概念整合后,美军开始着手创新新的电磁频谱作战概念。

2017年10月,CSBA智库发布研究报告《决胜灰色地带》,首次提出电磁战概念,并将此作为应对灰色地带挑衅(gray zone confrontation)的有效手段。2019年11月,CSBA智库又发布《决胜隐形战争》,再次对美军提升电磁战能力提出具体建议。上述三份研究报告,对美国国防部电磁频谱政策和作战概念产生关键性影响。2020年5月,美军出版新版电磁频谱战联合条令JP 3–85,以电磁战(electromagnetic warfare,EW)取代以往的电子战(electronic warfare,EW),同时将电子攻击、电子防护、电子支持等都相应地调整为电磁攻击、电磁防护、电磁支持。

在电磁战得到美军高层认可后,美国陆海空三军都发展了相关的作战系统。在空中电磁作战系统方面,美空军将EC–37B电子战飞机用于替换EC–130H飞机,F-35等战斗机也都配备有电磁作战系统,能够对敌方实施电磁感知、防御、进攻。同时,美空军正在研究的作用于高、中、低波段频率的下一代干扰机(NGJ)在2021年达到初始作战能力。在海上电磁作战系统方面,美海军发展了综合桅杆项目(InTop)、水面电磁战改进项目(SEWIP)等用于功能集成、频谱分配等工作。在地面电磁作战系统方面,美陆军发展的综合电磁战系统(IEWS)、地面层系统(TLS)等项目用于提升现有电磁战的攻防能力。

一、美军空中电磁作战系统

创新驱动未来

(一)机载电磁作战系统

1.美空军EC–130H与EC–37B新载机:EC–130H具有优异的信息战能力和电磁攻击能力,能够破坏敌方指挥通信系统并限制其指挥通信活动,在历次军事冲突与作战中保护美军及其盟军作战部队。机上主要侦察干扰设备是AN/ALQ-62侦察告警系统和SPASM干扰系统,干扰频率0.22-1.0千兆赫、平均干扰功率为5千瓦/兆赫,可在目标区120千米以外对敌指挥通讯设备进行干扰。由于它在通信干扰和电子攻击方面的独特能力,使其在阿富汗、伊拉克和叙利亚冲突担任重要角色。该机自1983年形成初始作战能力,现有14架,均隶属于空中作战司令部第55电子战大队,驻扎在亚利桑那戴维斯-蒙森空军基地。随着载机老化导致飞机维持成本不断上升,未来将逐步被新载机替代。新载机EC–37B使用湾流G550商用飞机,主要设备有70%来自EC–130H,30%是新设备;除具有更大的航程、速度、续航力和更高的作战高度,还强化了远程作战与战场生存能力,使美国空军能够在反介入∕区域拒止环境中有效实施电磁攻击行动;新载机计划采购10架,自2018年开始采购逐年采购1–2架,最初2架预计在2023年形成初始作战能力。

2.F–35联合攻击战斗机:该机配有AN∕ASQ–239电磁战系统,该系统可同时跟踪多架飞机进行高增益电子攻击。AN/ASQ-239对于射频信号被动探测有效作用范围可达482.80千米(超过了F-22A的AN/ALQ-94),并可在217.26千米的距离上对敌方射频传感器进行精确定位,其坐标定位精度足以引导HARM高速反辐射导弹对敌方射频信号辐射源进行攻击。AN/ASQ-239电磁战系统与有源电扫描阵列(AESA)雷达AN/APG-81配合工作,能在保证F-35隐身状态的前提下,显著提高探测效果。首先AN/ASQ-239捕捉到敌方电磁辐射源,并对其进行识别跟踪、确定工作模式、并精确测定其雷达主波束入射方位角和俯仰角,以对其空间位置坐标定位,为F-35上的AN/APG-81提供敌机的精确方位指示。然后,AN/APG-81采用针状窄波束对所指示的方向进行精确扫描。这样既减小了被截获概率(LPI)又提高了雷达的主动搜索效率。洛克希德公司宣称其干扰能力是传统飞机干扰能力的10倍。由于拥有强大电磁战能力,因而不需要专用电磁攻击飞机为其提供支持,这将减轻电磁攻击飞机的负担,使其可专注于保护非隐身飞机。

3.下一代干扰机(Next Generation Jammer,NGJ):EA-18G电子战飞机是战术干扰机,2009年形成初始作战能力。EA-18G使用的AN/ALQ-99吊舱是20世纪60年代设计的产品,由于AN/ALQ-99使用模拟器件,已经越来越不能适应日益复杂多变的电磁环境。2013年,美国海军开始下一代干扰机(Next Generation Jammer,NGJ)项目的研发。NGJ研发的三个阶段:①Increment I:中波段干扰能力,主要用于干扰地面防空系统作战雷达,这是最主要的威胁源。②Increment II:低波段干扰能力,主要应对监视雷达。③Increment III:高波段干扰能力,这将为美国海军提供应对来自敌方飞机的空对空威胁的能力,这是AN/ALQ-99所不具备的。AN∕ALQ–249运用氮化稼宽带技术,干扰信号强度数倍于上一代AN/ALQ-99吊舱,使EA-18G电子战飞机的作战范围显著增大。未来NGJ-LB低频和NGJ-HB高频电子吊舱实装后,EA-18G Block2战机可一机挂载3吊舱,实现对100MHz-18GHz的全覆盖。而AN/ALQ-99吊舱实现同样覆盖,至少需要2架EA-18G,作战效率实现倍增。多余的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。

(二)反辐射导弹(Anti–Radiation Missile,ARM):AGM-88反辐射导弹是美国海军和空军共同研制的一种空面反辐射导弹,也是美国第三代反辐射导弹。最新的AGM–88E先进反辐射导引导弹(AGM–88E Advanced Anti–Radiation Guided Missile,AARGM),采用全球定位系统(Global Positioning System,GPS)∕惯性导航系统(Inertial navigation system,INS)导引,换装主被动雷达双模导引头,在中段飞行时采用曲线路径,在靠近目标时会启动雷达导引,在末端飞行自动识别目标并攻击。该弹飞控系统还安装了数字式自动驾驶仪和机电控制舵机,即便目标雷达关机也能计算飞行弹道,继续向目标飞行。目前部署在F∕A–18战斗机和EA–18G电子战飞机上,未来配置于F–35战斗机。2019年3月,美国海军投入3.2亿多美元,用于研发AGM-88G“增程型先进反辐射导弹”(AARGM-ER)以及新的配套固体火箭发动机,射程将达到300公里,研制工作预计在2023年12月之前完成。此外美国还计划以AGM-88E反辐射导弹为基础,研发地面发射型(SLAARGM)视距外超声速反辐射攻击武器。

(三)微型空射诱饵(Miniature Air Launched Decoy,MALD):MALD主要任务是先制摧毁、反应式压制、诱骗迷惑与饱和干扰。该弹采用防区外发射方式。发射之前,飞行员选择诱饵弹工作模式,确定模拟战机的类型。飞行途中,诱饵弹靠其内置式GPS+惯性制导系统沿指定路线机动,无须继续接受载机指令。该弹可模拟母机飞行路线和类似的无线电频率,诱使敌军防空导弹制导雷达开机。MALD最初是于1995年开发,其航程约为900多公里,现已生产了2000多枚。最新开发的MALD-X可通过机载数据链实时重新分配任务,并能低空穿越敌领空,以便在实施电子战前成功抵达目标区域。数据链的作用非常重要,它完全改变了MALD任务的性质,使其从预先规划好的飞行诱饵成为可在飞行中适应不断变化电子战斗序列的动态诱饵。由于MALD-X能够欺骗、迷惑、致盲各种雷达和防空节点,因此B-2等隐身作战飞机对MALD和电子战的依赖也越来越强。从本质上讲,隐身飞机可能会被低频雷达发现,且隐身作战飞机能够飞抵EA-18G无法到达的地方,电子战和诱饵的作用将越来越重要,MALD已成为美军总体空战计划的关键组成部分。

二、美军海上电磁作战系统

创新驱动未来

(一)综合桅杆系统(Integrated Topside,InTop):于2009年启动,致力于开发一系列可升级的多功能孔径和配套的电子系统,以创新的电磁频谱使用方式来实现雷达、电磁战、信息战和通信功能。运用系统模块化综合概念,采用开放式射频构架,可持续针对软、硬件实施升级、改装及同步,以强化射频功能的能力,并有效降低电磁干扰和满足电磁兼容问题。系统将多种射频功能整合,以释放舰上的空间及重量、减轻后勤维护保养的工作量。相对于将多个分立的系统组合起来的传统方式,部署这种综合系统可以降低舰船的建造成本、人员规模、工程量和维护成本,此外还提升了系统用频段范围的灵活性,使美海军能够遂行电磁机动战。

(二)水面电磁战改进项目(Surface Electronic Warfare Improvement Program,SEWIP):SEWIP使用渐进式采购策略进行增量升级,提供先进的电磁支持和电磁攻击功能,旨在通过模块化、开放式的体系方法来升级AN/SLQ–32电磁战系统,最终实现针对反舰导弹的预警检测、分析、威胁告警和防护的功能。SEWIP项目分为4个阶段进行改进研究:BlockⅠ主要是快速地开发和部署低风险的升级产品(主要是硬体),以增强当前AN/SLQ-32的作战能力,同时淘汰系统中的过时组件,解决生产商消失等后勤维护问题。BlockⅡ对原来的AN/SLQ-32进行了更实质的改进,包括扩展了工作频率覆盖范围、提高灵敏度、提供更高精确度的到达角测量,同时搭建新的系统架构,以简化未来的升级。整体而言,Block II在软硬件上都有极大幅度的改良,可以称为全新的系统。BlockⅢ(AN/SLQ-32(V)7)是在现有AN/SLQ-32(V)6/Block II的系统架构中,引进一个先进的电磁攻击系统,为AN∕SLQ–32提供系统强大的电磁攻击能力,使其能够对敌方通信网络、数据链路、雷达系统或其他电磁资源进行攻击。Block IV是未来计划升级,将为系统提供下一代先进的光电与红外对抗能力。

(三)水下电磁战系统:潜艇电磁战支持系统AN/BLQ–10,用于探测、分类、定位和识别接收到的所有雷达和通信信号。AN/BLQ–10具有开放系统架构,其硬件和软件每两年更新一次。系统初次升级是TI–08,用于改进雷达信号的拦截。TI–10则对雷达频带和测向系统的升级以及对信号收集的改进。TI–12则整合TI–10的功能及网络安全系统。TI–14更新了处理器和显示器,也为电磁支持系统提供增强的态势感知能力。未来TI–22、TI–24工作将持续改进以符合未来水下电磁战需求。

三、美军地面电磁作战系统

创新驱动未来

(一)综合电子战系统(Integrated Electronic Warfare System,IEWS):IEWS系统包括多功能电磁战系统(Multi–Function EW,MFEW)、电磁战规划与管理工具(EW Planning & Management Tools,EWPMT)和防御性电磁攻击(Defensive Electronic Attack,DEA)。MFEW系统的主要能力是通过对电磁环境的感知来检测、定位、识别辐射源,并对通信系统、导航系统、监视系统、雷达系统等实施干扰。EWPMT旨在协助美陆军电子战军官计划、协调、管理电子战活动并消除冲突。DEA则主要为陆军士兵和装备提供防御性电磁攻击支持。美陆军努力改良轮式车辆、履带车辆、有/无人机等领域的电磁战装备发展更新,并整合网状化、无人化等趋势。并持续开发电磁战计划和管理工具,综合电子战系统不仅可显示战场电磁环境,同时具备干扰通信系统、雷达系统和有/无人机数据连接的能力。

(二)地面层系统(Terrestrial Layer System,TLS):TLS是美国陆军在2018年7月年推出的新型电子战计划,规划整合信号情报、电磁战和网络化作战系统,取代旧的多功能电磁战(MFEW)地面和徒步系统。TL将根据美陆军战术编成进行调整和定制,并在系统生命周期内持续进行技术创新,确保持久的竞争优势。陆军计划在2022年获得装备,目前由洛克希德与波音子公司数位接收科技(Digital Receiver Technology,DRT)两家公司分别将电磁设备整合到陆军轮式装甲车上。未来TLS一旦检测到数据,便可选择继续监听并尝试对其进行解密;渗透至敌方无线网络并侵入其中传递错误信息;甚或以干扰信号破坏敌人的通信传输。

(三)反简易爆炸装置(Counter–Improvised Explosive Devices,C–IED):自伊拉克和阿富汗战争爆发以来,简易爆炸装置(Improvised Explosive Device,IED)或自制炸弹等威胁出现以来,美国陆军已部署许多技术,阻止或干扰来自敌方的无线电遥控信号,从而延迟或防止爆炸,降低对士兵的潜在伤害。这些技术包括雷神单兵便携式平台(Thor III),它是一种便携式C-IED干扰系统,能够识别和干扰在一定频率范围内工作的射频信号。当多个Thor III系统组网时,能够为作战地域的士兵提供安全防护。而车载的C–IED干扰系统,如CREW Duke Version 3系统,可安装在任何车辆上,通常将其安装在悍马或防地雷反伏击车。尽管这些车载的C–IED干扰机功能更强大,但它们受到空间限制,无法随徒步士兵进入城镇或狭窄区域。因此,作战时需要同时部署两个系统(车装与背负式)。

结束语

创新驱动未来

鉴于现代战场上越来越密集、复杂、动态变化的电磁频谱空间新环境,电磁战通过仔细制定电磁频谱资源运用计划,并在所有作战行动中协同利用攻、防电磁战资源和软、硬杀伤电磁攻击力量,以保证己方始终占据信息主导的优势地位。美国是最先意识到电磁频谱重要性的国家,并率先将其作为独立的作战域进行发展。我国目前在电磁频谱领域具有一定成果,但是总体能力相较美军还存在一定差距,未来应找准关键技术,发展体系化的电磁作战能力。

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