美國海軍艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展

程 翔

(海軍裝備部駐揚州地區(qū)軍代室,江蘇 揚州 225101)

0 引言

美國海軍作為兼具空天和陸上作戰(zhàn)能力的一支執(zhí)行多樣化任務(wù)的綜合性軍種,其裝備與技術(shù)的發(fā)展一直引領(lǐng)全球軍事的潮流。進入21 世紀以后,隨著先進軍事技術(shù)的發(fā)展和擴散,美軍的傳統(tǒng)優(yōu)勢受到嚴重挑戰(zhàn)。在這一背景下,為了繼續(xù)保持其領(lǐng)先的電子戰(zhàn)能力,美國海軍針對海戰(zhàn)中的艦載作戰(zhàn)平臺,制定了一系列的電子戰(zhàn)改進計劃,用以建設(shè)先進的海上立體電子戰(zhàn)體系。

本文對美國艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)的基本情況進行了介紹和分析,梳理了系統(tǒng)的組成和研制特點,給出了針對該系統(tǒng)的思考和啟發(fā),為我國相關(guān)系統(tǒng)的研制工作提供了參考。

1 持續(xù)改進中的AN/SLQ-32電子戰(zhàn)系統(tǒng)

20世紀70年代,面對先進反艦導彈的威脅,美國海軍研發(fā)并部署了AN/SLQ-32電子戰(zhàn)系統(tǒng)。從1977年5月雷神公司獲得第1套SLQ-32電子戰(zhàn)系統(tǒng)的合同至今,經(jīng)過超過40 多年的不斷完善和改進,目前幾乎美國所有的水面艦艇都裝備有該電子戰(zhàn)系統(tǒng)。

據(jù)不完全統(tǒng)計,已有超過450 套SLQ-32 電子戰(zhàn)系統(tǒng)被應用到美國和其盟友的水面艦艇上,并發(fā)展形成了6型已服役裝備和1型正在研制的設(shè)備。當前已服役裝備如圖1 所示,全部這7 型SLQ-32的主要特點和功能如表1所示。

表1 SLQ-32電子戰(zhàn)系統(tǒng)的各型號特點

圖1 已服役的SLQ-32電子戰(zhàn)系統(tǒng)家族

早在20世紀90年代后期,美國海軍以SLQ-32為基礎(chǔ),提出先進綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)(AIEWS)計劃,總共分成3個階段:第一階段大幅提高SLQ-32的威脅識別能力、測角精度與運算功能,但保留SLQ-32的基本硬件架構(gòu);第二階段增加新的探測能力,換裝全新的射頻前端;第三階段則會整合全新發(fā)展的電子干擾機與紅外干擾機,全面提升船艦在各頻譜的軟殺傷能力。AIEWS早期階段的型號為AN/SLQ-54,后來改稱為AN/SLY-2。然而,AIEWS由于成本超支與進度落后,在2002年4月遭到取消。AIEWS取消后,美國海軍在2003年提出水面電子戰(zhàn)改進計劃(SEWIP)。SEWIP 吸取AIEWS 的教訓,以多階段分批改進的方式為SLQ-32進行現(xiàn)代化改良,逐步更新系統(tǒng)軟硬件架構(gòu),最后完成全面升級。

在開展SEWIP 之前,美國海軍研究辦公室(ONR)牽頭組織開展了一系列相關(guān)項目,進行關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān),并最終促成多項成熟技術(shù)在SEWIP中的應用。這其中包括先進多功能射頻概念(AMRFC)、多功能電子戰(zhàn)(MFEW)和多波束電子戰(zhàn)/信息戰(zhàn)/視距內(nèi)通信樣機(Multibeam EW/IO/Comm)項目。目前MFEW 項目的相關(guān)成果已經(jīng)轉(zhuǎn)化到SEWIP Block2 中,而Multibeam EW/IO/Comm項目的相關(guān)成果已經(jīng)轉(zhuǎn)化到SEWIP Block 3 項目中。SEWIP與ONR 其他研究項目的關(guān)系如圖2所示。

圖2 SEWIP與ONR 其他研究項目的關(guān)系

SEWIP Block1和SEWIP Block2組成SLQ-32(V)6電子戰(zhàn)系統(tǒng),SLQ-32(V)6與SEWIP Block3組成SLQ-32(V)7電子戰(zhàn)系統(tǒng)。目前,SLQ-32(V)6電子戰(zhàn)系統(tǒng)已逐步在美國驅(qū)逐艦和航母平臺列裝。圖3為裝有SLQ-32(V)6電子戰(zhàn)系統(tǒng)的福特級航母主桅桿。

圖3 裝有SLQ-32(V)6的福特級(CVN-78)航母主桅桿

2 “臨時補缺”的AN/SLQ-59電子戰(zhàn)系統(tǒng)

在SEWIP Block 3交付之前,美國海軍已著手對EA-18G 電子戰(zhàn)飛機改進計劃進行“臨時補缺”。該計劃引入了美國海軍研究實驗室(NRL)的“便攜式電子戰(zhàn)模塊”(TEWM),用以解決美國第六艦隊(歐洲)和第七艦隊(太平洋)提出的緊急作戰(zhàn)需求(UONS)。由NRL的戰(zhàn)術(shù)電子戰(zhàn)部門(TEWD)構(gòu)想一個模塊化、便攜式和平臺化的試驗臺,包括一種集成了基于寬帶數(shù)字射頻存儲器(DRFM)的電子攻擊(EA)能力的電子支援(ES)接收機,TEWM 可以產(chǎn)生高分辨率、逼真幅度和多普勒調(diào)制特征的假目標,具備同時多目標對抗能力,并能產(chǎn)生假目標與壓制干擾相結(jié)合的多分量波形。

哈里斯公司在2013年與NRL 簽訂合同,負責支持SEWIP Block 3T(也即AN/SLQ-59)的生產(chǎn)和安裝。目前,美國第七艦隊的多艘DDG-51導彈驅(qū)逐艦上均已安裝有AN/SLQ-59電子戰(zhàn)系統(tǒng)。此外,羅納德·里根(CVN-76)號航母也安裝有SLQ-59電子戰(zhàn)系統(tǒng)。圖4為裝有SLQ-59的DDG-51導彈驅(qū)逐艦。

圖4 裝有SLQ-59的DDG-51導彈驅(qū)逐艦

3 美國艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

進入21世紀以后,傳統(tǒng)的電子戰(zhàn)作戰(zhàn)對象、作戰(zhàn)環(huán)境、作戰(zhàn)方式等都發(fā)生了重大變化,電子戰(zhàn)的核心任務(wù)已由平臺對抗轉(zhuǎn)向頻譜對抗,電磁與賽博環(huán)境之間的聯(lián)系越來越密切。正是在此大背景下,美軍電子戰(zhàn)正經(jīng)歷重大戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,電子戰(zhàn)及相關(guān)領(lǐng)域的新概念、新技術(shù)、新裝備不斷涌現(xiàn),電磁頻譜、賽博空間以及兩者之間關(guān)系的深化研究逐步推進。

艦載電子戰(zhàn)設(shè)備具有很強的針對性,因此新型抗干擾技術(shù)的出現(xiàn),總是會迫使干擾技術(shù)人員去研究新的對抗方法;同樣新型艦載有源干擾技術(shù)的出現(xiàn),也總是會迫使抗干擾人員去研究新的對抗方法?？v觀美國海軍艦載電子對抗設(shè)備的裝備情況,其發(fā)展趨勢可以概括為陣列化、決策智能化、系統(tǒng)集成化、協(xié)同體系化。

3.1 陣列化

隨著低截獲概率、寬帶捷變頻等技術(shù)的廣泛應用和作戰(zhàn)空域的擴大,現(xiàn)代的雷達對抗系統(tǒng)需要有更寬的空域覆蓋、更靈活的波束控制。陣列化可提供靈活無慣性的波束運動和高效的空間合成與覆蓋能力,不僅有效提高了系統(tǒng)對威脅目標信號(甚至旁瓣)的截獲能力與對抗能力,而且更利于系統(tǒng)對能量、空間等資源的精確管理,從而提高遂行多任務(wù)的能力和效率。據(jù)報道,美國海軍的下一代干擾機中頻段(NGJ-MB)項目采用了靈活的電掃陣列技術(shù)。該項目2020年8月完成了武器系統(tǒng)控制、系統(tǒng)功率管理、高性能數(shù)字波束合成等內(nèi)容的測試,即將轉(zhuǎn)入初速率初始生產(chǎn),且目前美國多型最新的電子戰(zhàn)設(shè)備均采用有源相控陣技術(shù)。由此可見,陣列化是美軍未來電子對抗裝備技術(shù)的發(fā)展方向。

3.2 決策智能化

隨著戰(zhàn)場上新體制雷達、復雜波形的不斷出現(xiàn)以及電磁環(huán)境越來越復雜,強對抗環(huán)境下的艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)的目標感知、分析、識別和對抗能力面臨著巨大挑戰(zhàn),傳統(tǒng)的從感知到執(zhí)行的作戰(zhàn)環(huán)路需要的時間較長,已難以適應戰(zhàn)場動態(tài)變化的作戰(zhàn)需要。隨著人工智能技術(shù)和計算技術(shù)的發(fā)展,將智能應用于電子戰(zhàn)系統(tǒng)的決策環(huán)路中已被認為是解決以上問題的行之有效的方法:通過先驗知識以及自主交互學習來感知并改變周圍局部電磁環(huán)境能力,進而高效、自主地調(diào)整電子戰(zhàn)干擾發(fā)射機與接收機以適應電磁環(huán)境的變化,提高干擾的快速反應能力與可靠性。2016年,美國國防高級研究計劃局(DARPA)通過“自適應雷達對抗”項目,研制出世界首個認知雷達電子戰(zhàn)系統(tǒng)原型機。此后,多個智能化電子戰(zhàn)項目相繼開展并得到應用。據(jù)報道,認知電子戰(zhàn)技術(shù)的部分成果已經(jīng)在SEWIP中得到驗證。認知電子戰(zhàn)是“人工認知”向機器“自動認知”的升級,核心決策的智能化是認知電子戰(zhàn)最主要的特點,也是未來美國海軍艦載電子對抗設(shè)備的重要發(fā)展方向。

3.3 系統(tǒng)集成化

系統(tǒng)集成就是將系統(tǒng)的各功能部分綜合為統(tǒng)一的有機整體。未來的海戰(zhàn)不僅僅是單個設(shè)備、單平臺的對抗作戰(zhàn),更是體系與體系之間的對抗;因此,要贏得未來作戰(zhàn)的,必須打破傳統(tǒng)的作戰(zhàn)模式,將各種資源綜合集成,實現(xiàn)艦載電子戰(zhàn)體系內(nèi)信息的共享和資源的綜合運用。SEWIP Block3 通過“軟件定義、硬件使能”的方式引入新型電子攻擊能力,方便電子戰(zhàn)系統(tǒng)同其他作戰(zhàn)系統(tǒng)的集成。這種系統(tǒng)集成化的設(shè)計可以使得電子攻擊能力在未來得到不斷的升級。此外,作為一個統(tǒng)一的整體,集成化的設(shè)計還可以使得電子戰(zhàn)系統(tǒng)得到其他傳感器的信息支持,進一步提高作戰(zhàn)效能。系統(tǒng)集成化包括系統(tǒng)內(nèi)部集成和外部集成2個方面。無論什么樣的集成,為了方便進行系統(tǒng)集成,對系統(tǒng)的構(gòu)建都會有一些基本的要求,其中最重要的是小型化、模塊化和模型化。

(1) 小型化。即各分系統(tǒng)或模塊要在滿足應用需求的情況下體積盡可能小。

(2) 模塊化和模型化。這也是集成的基本要求,只有做到模塊化和模型化,才方便于集成。

3.4 協(xié)同體系化

自2015年美軍提出“分布式殺傷”作戰(zhàn)概念以來,協(xié)同作戰(zhàn)理念便隨之產(chǎn)生。協(xié)同體系化作戰(zhàn)的核心思想是作戰(zhàn)任務(wù)不再由多用途、高價值的平臺獨立完成,而是將其拆解部署到多種異構(gòu)的小型、低成本的有人/無人作戰(zhàn)平臺上。這些平臺協(xié)同作戰(zhàn),以體系化的形式共同完成作戰(zhàn)任務(wù)。這種協(xié)同體系化的作戰(zhàn)模式不僅降低了成本,而且提升了作戰(zhàn)靈活性。從美國最新的SEWIP Block3的概念圖中可以看到,未來美國的艦載干擾機具備多艦協(xié)同干擾的能力。協(xié)同不僅包括相關(guān)的雷達對抗設(shè)備,而且包括完成協(xié)同任務(wù)的其他所有的設(shè)備,如通信設(shè)備、確定空間基準關(guān)系的自定位設(shè)備、確定相對時間關(guān)系的同步設(shè)備,必要時還有其他電子設(shè)備和非電子設(shè)備。協(xié)同按層次可以分為決策級協(xié)同、數(shù)據(jù)級協(xié)同和信號級協(xié)同。要達到理想的協(xié)同干擾,有很多技術(shù)需要解決,其中最關(guān)鍵的是頂層設(shè)計、資源優(yōu)化管理技術(shù)、精確同步技術(shù)、快速準確的干擾信號生成技術(shù)。

4 結(jié)束語

本文詳細分析了美國艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)的現(xiàn)狀,總結(jié)出了美國海軍艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)的主要技術(shù)發(fā)展趨勢,對我國電子戰(zhàn)技術(shù)的研究和發(fā)展有一定的幫助。