EA-18G戰(zhàn)機(jī)升級中頻電子戰(zhàn)吊艙淺析

劉賓　周凱

2021年3月19日，波音公司宣布首架專門用于Block2升級的美國海軍電子戰(zhàn)機(jī)EA-18G“咆哮者”，正式進(jìn)入惠德貝島海軍航空站服役。

EA-18G電子戰(zhàn)機(jī)的本次升級，包括換裝更先進(jìn)的干擾器、電子攻擊單元處理器、AN/ALQ-218（V）4電子偵察系統(tǒng)和AN/ALQ-227（V）2通信對抗設(shè)備等。其中一項(xiàng)很重要的內(nèi)容，就是本文介紹的重點(diǎn)：下一代中頻干擾吊艙。

雷錫恩公司在一架商用“灣流”飛機(jī)上進(jìn)行吊艙首次通電飛行測試

下一代中頻干擾吊艙的研發(fā)測試歷程

早在2008年，美國海軍就啟動(dòng)了下一代電子干擾機(jī)（Next Generation Jammer，以下簡稱NGI）計(jì)劃，以替換自1971年就開始在美軍中服役的AN/ALQ-99電子戰(zhàn)吊艙。2017年5月項(xiàng)目進(jìn)入實(shí)質(zhì)公開階段，美國海軍航空系統(tǒng)司令部空中電子攻擊系統(tǒng)計(jì)劃辦公室，在馬里蘭州帕特遜河海軍航空站完成了NGJ計(jì)劃中的中頻干擾吊艙項(xiàng)目（以下簡稱NGI-MB）的關(guān)鍵設(shè)計(jì)評審。該項(xiàng)目的全稱為：“下一代干擾機(jī)-中頻段增量1”項(xiàng)目（NGI-MB Inc 1），并被賦予了AN/ALQ-249（V）1的裝備型號。2018年9月，美國海軍授予雷錫恩公司價(jià)值1.834億美元的NGJ-MB工程與制造研發(fā)（EMD）合同。次年8月5日，雷錫恩公司向美國海軍交付了首臺(tái)NGJ-MB吊艙的研發(fā)樣機(jī)，并在同月獲得美國海軍授予的價(jià)值7400萬美元的合同，為NGJ-MB目提供“作戰(zhàn)前支持”，包括部分工程與制造研發(fā)工作，以及開發(fā)、測試和評估工作。

2019年9月，雷錫恩向美國海軍交付了首個(gè)NGJ-MB干擾吊艙。在當(dāng)季開展的美海軍NGJ-MB吊艙飛行許可證的前期低風(fēng)險(xiǎn)適航認(rèn)證工作中，雷錫恩不但在一架商用“灣流”飛機(jī)上開展了首次通電飛行測試，同時(shí)還表示將交付6部吊艙用于任務(wù)系統(tǒng)測試和鑒定，以及另外4個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)吊艙用于適航認(rèn)證，EMD合同下的吊艙研制生產(chǎn)總數(shù)計(jì)劃達(dá)到28個(gè)。同年10月，美海軍空中電子攻擊系統(tǒng)計(jì)劃辦公室，通過海軍航空兵第23空中測試和評估中隊(duì)的EA-18G“咆哮者”電子戰(zhàn)機(jī)，進(jìn)行了NGJ-MB吊艙的首次外掛測試。

2020年1月，雷錫恩公司與美國海軍簽署了一份價(jià)值4.03億美元的NGJ-MB系統(tǒng)演示與測試（SDTA）合同。當(dāng)年3月22日，美海軍宣布由海軍航空兵司令部和雷錫恩公司技術(shù)人員在帕特遜河海軍航空站完成一架EA-18G電子戰(zhàn)機(jī)的NGJ-MB的地面掛載和測試，在為期三個(gè)月的時(shí)間里，共完成了600多個(gè)小時(shí)的基本功能、電磁環(huán)境影響數(shù)據(jù)收集和性能測試。當(dāng)年8月7日，NGJ-MB吊艙完成了集成到EA-18G“咆哮者”后的首飛。美國海軍則在9月授予波音公司一份2200萬美元的修訂合同，將先前授出的一份合同進(jìn)行了修改，為與EA-18G“咆哮者”集成NGJ-MB提供測試和評估支持服務(wù)。NGJ-MB仍將交付第23空中測試和評估中隊(duì)進(jìn)行飛行測試。2021年3月19日，波音公司正式向美國海軍交付第一架完成了包括NJG-MB吊艙在內(nèi)的Block2升級版EA-18G“咆哮者”電子戰(zhàn)機(jī)。

AN/ALQ-99發(fā)射機(jī)吊艙結(jié)構(gòu)圖。紅圈為前后發(fā)射機(jī)天線

NGJ-MB吊艙功能模塊。左為天線陣列，右為動(dòng)力系統(tǒng)

NGJ-MB項(xiàng)目從2017年通過關(guān)鍵設(shè)計(jì)評審到2021年首架交付，歷時(shí)4年。這不僅僅是該吊艙項(xiàng)目工程研制測試的重大里程碑，也是美國海軍對EA-18G進(jìn)行Block2現(xiàn)代化升級改裝的新起點(diǎn)。美海軍F/A-18和EA-18G項(xiàng)目辦公室負(fù)責(zé)人表示，全速率的批量改裝工作將會(huì)從2021年6月開始，計(jì)劃2022年達(dá)到初始作戰(zhàn)能力。五年后的2026年，160架EA-18G將全部完成Block2改裝，使其電子戰(zhàn)技術(shù)實(shí)力和作戰(zhàn)優(yōu)勢繼續(xù)保持到2040年。

NJG-MB中頻吊艙在NGJ項(xiàng)目中的地位

國內(nèi)部分媒體在報(bào)道EA-18G升級的消息時(shí)，稱美國海軍將以1個(gè)NGJ-MB吊艙替代EA-18G目前所裝備的AN/ALQ-99系統(tǒng)的所有5個(gè)干擾吊艙。筆者認(rèn)為，這種觀點(diǎn)不準(zhǔn)確。為此，我們對AN/ALQ-99和NGJ-MB電子戰(zhàn)發(fā)射吊艙AN/ALQ-249（V）1的分類和工作方式分別加以闡述比較。

AN/ALQ-99發(fā)射機(jī)吊艙的分類和工作方式

首先，AN/ALQ-99戰(zhàn)術(shù)干擾系統(tǒng)（TJS，Tactical Jamming System），是美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)電子戰(zhàn)機(jī)的主戰(zhàn)裝備，1971年開始服役，后經(jīng)數(shù)次大的升級改進(jìn)。完整的AN/ALQ-99（V）系統(tǒng)，包括外掛發(fā)射機(jī)吊艙（組）、1部系統(tǒng)綜合接收機(jī)（SIR）子系統(tǒng)、1部系統(tǒng)計(jì)算機(jī)和2個(gè)操作員工作站，因此外部發(fā)射吊艙僅是AN/ALQ-99（V）系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。

AN/ALQ-99系統(tǒng)的工作頻率覆蓋64MHz～18GHz，分為10個(gè)頻段，每個(gè)頻段對應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的發(fā)射機(jī)。由于AN/ALQ-99發(fā)射機(jī)的每一個(gè)吊艙，只包含1個(gè)前向發(fā)射機(jī)和1個(gè)后向發(fā)射機(jī)，因此，一個(gè)吊艙最多能覆蓋上述10個(gè)頻段中的2個(gè)（頻段5和6集成在一起除外）。所以要想完整覆蓋64MHz-18GHz的所有10個(gè)頻段共需要5個(gè)吊艙。

發(fā)射機(jī)吊艙的前部和后部各有1個(gè)發(fā)射機(jī)天線。其中，后部天線已經(jīng)轉(zhuǎn)向側(cè)面，即指向干擾目標(biāo)方向，干擾約束角為30°。此外，吊艙頭部有27千瓦沖壓式渦輪發(fā)電機(jī)（注意：與美國海軍的EA-18G不同，美國空軍的EF-111A采用的是AN/ALQ-99E，是內(nèi)裝式干擾機(jī)，10部發(fā)射機(jī)均安裝在機(jī)內(nèi)，由兩部機(jī)內(nèi)發(fā)電機(jī)供電），中間位置有用于信號源和功率管理的通用激勵(lì)器裝置（UEU），兩個(gè)方向可控的高增益發(fā)射天線陣XMTR等。

整個(gè)AN/ALQ-99吊艙大致呈長方體，外形尺寸約4.7米×0.7米×0.5米，頭尾收尖。根據(jù)吊艙內(nèi)采用的不同發(fā)射機(jī)的組合，重量大約在465～492千克范圍內(nèi)變動(dòng)。該吊艙持續(xù)功率為1千瓦，峰值狀態(tài)下為20千瓦，可有效干擾160千米外的雷達(dá)和其它電子設(shè)施。在通常情況下，EA-18G電子戰(zhàn)機(jī)不會(huì)掛載所有5個(gè)吊艙，而是根據(jù)具體任務(wù)需要進(jìn)行發(fā)射機(jī)（頻段）組合。通常掛載方式是3個(gè)發(fā)射吊艙、6臺(tái)發(fā)射機(jī)，覆蓋5～7個(gè)波段。2架機(jī)就可以掛載所有5個(gè)吊艙，全面覆蓋64MHz-18GHz，為攻擊機(jī)群提供150千米半徑的安全走廊。一般來說，同時(shí)掛載3個(gè)AN/ALQ-99吊艙+2枚“哈姆”反輻射導(dǎo)彈+2個(gè)副油箱，是EA-18G的標(biāo)準(zhǔn)作戰(zhàn)任務(wù)載荷配置模式。

NGJ系統(tǒng)及其吊艙的分類和工作方式

如前述，NGJ-MB吊艙項(xiàng)目只是美國海軍2008年啟動(dòng)的下一代電子干擾機(jī)NGJ計(jì)劃的一部分。而NGJ計(jì)劃，有3款不同的電子吊艙——低頻、中頻和高頻吊艙，用于全面覆蓋從100MHz-18GHz的不同波段。因此準(zhǔn)確地說，NGJ計(jì)劃的AN/ALQ-249（V）1，是以高中低頻3個(gè)吊艙替代了AN/ALQ-99的5個(gè)吊艙。這3個(gè)吊艙相互配合，才能完整執(zhí)行各種類型的電子干擾作戰(zhàn)，而并非如某些報(bào)道所稱，只要一個(gè)吊艙就可以以一敵五，包打天下。

美國海軍將這3種吊艙分為三個(gè)項(xiàng)目，即前述的“下一代干擾機(jī)一中頻段增量1”項(xiàng)目（NGI-MB Inc 1），和“下一代干擾機(jī)-低頻段增量2”項(xiàng)目（NGJ-LB Inc 2），以及“下一代干擾機(jī)-高頻段增量3”項(xiàng)目（NGI-HB Inc 3）。從這3個(gè)吊艙項(xiàng)目的序號中，就可以看出三者之中優(yōu)先級最高的就是NGJ-MB中頻吊艙。

組裝測試中的NGJ-MB中頻吊艙

而從3個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)度看，也是如此——NGJ-MB中頻吊艙，如前述已經(jīng)在2020年進(jìn)入系統(tǒng)演示與測試（SDTA）合同階段，并在2021年實(shí)裝戰(zhàn)機(jī)。NGJ-LB低頻吊艙，已經(jīng)由美海軍選定諾·格公司和L3哈里斯技術(shù)公司來研制，并在2020年底，進(jìn)入工程與制造研發(fā)階段合同，預(yù)計(jì)2025財(cái)年第四季度交付作戰(zhàn)型原型機(jī)。NGJ-HB高頻吊艙，進(jìn)度最慢，目前尚未有其研發(fā)進(jìn)展的具體消息。

筆者分析，在很大程度上，這種優(yōu)先級是EA-18G作戰(zhàn)需求牽引的結(jié)果——NGJ-MB中頻吊艙覆蓋的是2GHz-6GHz范圍的頻率，覆蓋了S波段的全部（2GHz～4GHz），C波段（4GHz～8GHz）的一半，并達(dá)到L波段（1GHz～2GHz）的上限。而這個(gè)范圍，是中遠(yuǎn)程地空導(dǎo)彈和艦空導(dǎo)彈警戒雷達(dá)或搜索雷達(dá)的主要工作波段。例如美軍“宙斯盾”艦的SPY-1系列警戒雷達(dá)是S波段，“愛國者”防空導(dǎo)彈的MPQ-53雷達(dá)工作在C波段，俄羅斯S-300防空導(dǎo)彈的64N6E“大鳥”預(yù)警和搜索雷達(dá)工作在S波段。很多用于地空導(dǎo)彈的對空警戒與中遠(yuǎn)程引導(dǎo)雷達(dá)也工作在S波段。這些S波段和C波段的雷達(dá)，大多用于遠(yuǎn)程警戒，獲取廣域空情信息并對空中目標(biāo)進(jìn)行搜索、檢測、跟蹤和識別潛在威脅，隨后將威脅最大的目標(biāo)交給探測距離比警戒雷達(dá)短得多也更加精確的火控系統(tǒng)（多為C波段或X波段）及目標(biāo)照射雷達(dá)（多為X波段）。由此可見，在面空導(dǎo)彈系統(tǒng)中，處于中頻范圍的S波段和C波段遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)，對戰(zhàn)機(jī)的探測距離是最遠(yuǎn)的（L波段雷達(dá)有可能更遠(yuǎn)，但精度相差很大），威脅也是首要的。EA-18G也因此將其作為電子干擾作戰(zhàn)的第一目標(biāo)，從而形成了對NGJ-MB中頻吊艙的最高優(yōu)先需求。同時(shí)應(yīng)該注意，2GHz～6GHz這個(gè)范圍是用一個(gè)中頻發(fā)射吊艙實(shí)現(xiàn)的，而AN/ALQ-99要5和6、7和8共4個(gè)頻段2個(gè)吊艙才能覆蓋。從這一點(diǎn)來說，NGJ-MB確實(shí)進(jìn)步不小。

裝備NGJ-MB等電子戰(zhàn)組件的新一代EA-18G Block2“咆哮者”

對于覆蓋100MHz～2GHz的NGJ-LB低頻吊艙，大致覆蓋了米波和部分分米波波段，處于探測距離遠(yuǎn)，具有反隱身效果的米波和部分L波段雷達(dá)的工作范圍。尤其是俄羅斯等國構(gòu)建的反隱身體系中，類似雷達(dá)已經(jīng)形成戰(zhàn)斗力，對美軍隱身戰(zhàn)機(jī)的威脅非常突出。加強(qiáng)對米波分米波雷達(dá)的干擾，成為NGJ項(xiàng)目的又一個(gè)需求牽引重點(diǎn)。因此2019年，美國海軍要求L3哈里斯和諾·格這兩個(gè)主要的NGJ-LB吊艙承包商，“改進(jìn)實(shí)驗(yàn)性低頻戰(zhàn)術(shù)射頻干擾機(jī)的組件”，努力確保EA-18G能夠“對抗敵方反隱身雷達(dá)系統(tǒng)”。同年，美國海軍授予美國康訊易達(dá)（Comtech）公司數(shù)百萬美元的合同，為NGJ-LB提供固態(tài)大功率射頻放大器。

至于覆蓋6GHz～18GHz的NJG-HB高頻吊艙，涵蓋了C波段的上半段和X波段和Ku波段的全部。這些頻段波長相對較短，傳輸距離相對較近，在地空防御早期預(yù)警體系中應(yīng)用相對較少，對攻擊機(jī)群的威脅相對較小?；蛟S是這個(gè)原因，目前尚未看到美軍確定研發(fā)承包商并授予EMD研發(fā)合同的公開報(bào)道。

NGJ-MB吊艙的技術(shù)性能優(yōu)勢

根據(jù)公開報(bào)道，NGJ-MB發(fā)射吊艙配備了2部有源相控陣發(fā)射天線，采用了第三代半導(dǎo)體材料之一的氮化鎵材料。筆者認(rèn)為，這一新材料的采用，對NGJ-MB吊艙的性能改善大有裨益。

首先，天線的輻射功率對性能的發(fā)揮有很大影響，例如雷達(dá)最大作用距離的四次方與雷達(dá)功率成正比。而要提高最大輸出功率，就要提高工作電壓。然而，有源相控陣天線的發(fā)射機(jī)電路是集成在半導(dǎo)體襯底之上的，襯底的耐受電壓有一定的范圍，超過擊穿電壓，雷達(dá)器件就會(huì)損壞。所以，器件的擊穿電壓越大，天線最大輸出功率才更大。

同時(shí)，擊穿電壓增高，電路開關(guān)的響應(yīng)速率也就更快，發(fā)射器件的工作頻率就可以更高。而工作頻率向高頻段的有效拓展，可以讓一副天線工作在更寬的頻段上，從而減少發(fā)射機(jī)的數(shù)量。

過去的大功率半導(dǎo)體器件普遍采用砷化鎵。但是隨著對雷達(dá)功率和頻率的進(jìn)一步要求，使得砷化鎵已經(jīng)支撐乏力。而氮化鎵擊穿電壓是砷化鎵的12.5倍，對高頻信號響應(yīng)更好。在加熱狀況下，氮化鎵晶體管的射頻組件尺寸不增，其射頻功放功率卻可以達(dá)到砷化鎵器件的5倍。而且，氮化鎵材料散熱性能比砷化鎵更好，配套散熱器的體積可以更小。這對于空間和重量要求嚴(yán)苛的NGJ-MB機(jī)載干擾吊艙，是再合適不過了。得益于此，裝備了有源相控陣天線的NGJ-MB吊艙，其干擾信號強(qiáng)度數(shù)倍于上一代AN/ALQ-99吊艙，使EA-18G“咆哮者”的作戰(zhàn)范圍明顯增大。

除了功率大、頻帶寬、尺寸小這些優(yōu)勢外，NGJ-MB吊艙的有源相控陣天線還和全數(shù)字智能化的雷達(dá)后端高度結(jié)合，在多方面提高了干擾吊艙的運(yùn)行性能、日常維護(hù)和功能拓展能力。如：增強(qiáng)干擾頻帶分配的精確化，最大限度地減少了附帶干擾;增強(qiáng)干擾頻帶分配的敏捷化，針對各種頻率發(fā)射機(jī)構(gòu)成的大范圍電子威脅，快速鎖定電子威脅的頻帶，并進(jìn)行針對性干擾覆蓋，多目標(biāo)攻擊能力顯著增強(qiáng);增強(qiáng)干擾頻帶分配的智能化，干擾頻帶之間可以進(jìn)行互操作、自動(dòng)增加帶寬容量，從簡單的功率干擾轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芨蓴_;架構(gòu)模塊化，通過模塊化、開放式系統(tǒng)架構(gòu)，快速更新升級目標(biāo)信號特征庫，在實(shí)戰(zhàn)中迅速判別敵方新型電子設(shè)備的型號等。NGJ-MB還可以在外形上偽裝成副油箱，讓“咆哮者”與“超級大黃蜂”外形上更加相近，增加對敵方的迷惑性。

最后，按照美國海軍的項(xiàng)目規(guī)劃，未來NGJ-LB低頻和NGJ-HB高頻電子吊艙陸續(xù)實(shí)裝后，EA-18G Block2戰(zhàn)機(jī)可一機(jī)掛載3吊艙，實(shí)現(xiàn)對100MHz-18GHz的全覆蓋。這比AN/ALQ-99吊艙實(shí)現(xiàn)同樣覆蓋，至少需要2架的作戰(zhàn)效率將實(shí)現(xiàn)倍增。另一方面，如果用2架EA-18G Block2，分別掛2個(gè)和1個(gè)吊艙實(shí)現(xiàn)全頻道覆蓋，那么多余的3個(gè)掛架就可以大幅增加反輻射導(dǎo)彈的掛載量，從而提高對防空設(shè)施的硬打擊能力。

綜上所述，裝備NGJ-MB等電子戰(zhàn)組件的新一代EA018G Block2“咆哮者”將大幅度提高電子攻擊能力，從而在未來的電磁頻譜戰(zhàn)中，更加有效的應(yīng)對中頻段電子威脅，在防區(qū)外干擾一體化防空系統(tǒng)作戰(zhàn)進(jìn)程中起到不可忽視的重要作用。這一方面要求各國針對性地加強(qiáng)對電子攻擊平臺(tái)的防御能力，另一方面也應(yīng)該借鑒新一代電子對抗技術(shù)的發(fā)展，盡快研發(fā)出適合各自作戰(zhàn)需求的新型陸基和空基電子對抗系統(tǒng)，以適應(yīng)更加嚴(yán)峻的戰(zhàn)場電磁環(huán)境。 [編輯/行健]