防空导弹面临的电子干扰环境及发展分析*

2011-04-14刘兵李琳

现代防御技术 2011年1期

刘兵，李琳

(1.海军装备部，北京 100841;2.北京电子工程总体研究所，北京 100854)

0 引言

在以信息技术为支撑的精确制导武器广泛应用的现代战争中，电子战已成为一种独立的作战方式渗透到战场的各个方面。防空导弹作为导弹攻防对抗的重要环节，面临着复杂多变的电磁干扰环境，其作战性能在很大程度上取决于在干扰环境下的对抗能力。尤其是随着数字电子器件技术的飞跃发展，电子对抗装备实现了数字化、固态化、小型化，干扰及组合样式复杂多变，载体由机载拓展到弹载，呈现出多功能集成、实时性强、智能化水平高的发展特点，以上因素都对防空导弹武器系统的作战性能提出了巨大挑战。

因此，研究防空导弹面临的典型干扰环境，梳理电子干扰装备的作战应用模式、干扰样式和性能参数，分析电子干扰技术的发展趋势，是提升防空导弹武器系统在复杂战场环境下的作战性能首要解决的问题。

1 典型机载干扰环境

防空导弹所面临的干扰环境在近年来出现了一些新的变化，如图1所示。其中远距支援干扰、随行支援干扰、自卫式干扰、投掷式干扰等是过去30年间通常采用的机载干扰措施，近年来，又出现了新型的干扰样式和手段，例如小型空射诱饵、拖曳式诱饵干扰等。

图1 机载干扰环境示意图Fig.1 Airborne jamming environment

(1)远距离支援干扰(SOJ)

SOJ是编队外支援干扰战术，是将专用干扰飞机配置在攻击飞机编队之外，通常位于战区防御之外，以一定航线在一定区域内盘旋;它所携带的干扰设备辐射与防守方电子系统相同频段的连续波噪声或脉冲干扰信号，从而干扰防御导弹系统和其他电子系统，以掩护战机突防。典型干扰机为美国的AN/ALQ－99F［1］。

(2)随行支援干扰(ESJ)

ESJ是一种编队内支援干扰战术。它指的是专用干扰飞机在给定的空域内，伴随攻击飞机编队飞行并施放干扰，掩护攻击飞机编队突防。典型干扰机为美国的AN/ALQ－99F或ALQ－165。

(3)自卫式干扰(SSJ)

SSJ由作战飞机携带干扰机，实施对防空导弹系统和其他电子系统的干扰，用于保护其本身免受敌方导弹和电子系统的威胁。典型干扰机为美国的ALQ－165等。

(4)投掷式干扰

由护航随队支援干扰飞机或自卫干扰飞机携带的投放器，可释放噪声或杂乱脉冲干扰。根据战情需要投射一次性使用干扰机，也可由无人机投放。

(5)箔条干扰

箔条干扰有2种形式:箔条弹与箔条走廊。箔条走廊属护航掩护干扰一类，由多架专用电子战飞机携带大容量箔条投放器，把干扰箔条布撒在空中，造成纵深较长并有一定宽度的箔条干扰走廊，以掩护战斗机群突防;箔条弹用于飞机被防空雷达跟踪时自卫，发射后形成RCS大于自身飞机的箔条云团，箔条弹在发射时一般伴随飞机逃逸机动等战术动作。

(6)小型空射诱饵(MALD)

小型空射诱饵可模仿战斗机与轰炸机的飞行特征和雷达信号，引诱防空雷达对其跟踪，并诱使防空雷达工作，从而引导反辐射武器摧毁雷达，也可实施近距干扰功能。战机在必要时发射小型空射诱饵也能达到保护自身的目的。

(7)拖曳式诱饵

拖曳式诱饵用于对抗采用雷达寻的导引头的防空导弹，由被保护的战机利用100 m～150 m长度的缆绳牵引一起运动，通过辐射较战机反射信号强度大的信号，将防空导弹引离飞机。典型拖曳式诱饵有美国的ALE－50和ALE－55。

上述干扰手段的典型运用模式为:在大规模空袭前启用远距干扰机，在多个方向上对防空雷达和通信设施实施强功率的阻塞式多种干扰;突防飞机进入战区，并打开随队干扰飞机上的干扰机实施随行支援干扰(ESJ)，同时可以释放投掷式干扰;突防机群根据威胁环境采取自卫干扰(SSJ)、投放小型空射诱饵、拖曳式诱饵干扰、箔条等干扰措施。综合运用几种干扰手段，避免制导雷达的锁定或防空导弹拦截杀伤，从而达到突防目的。

2 国外典型电子干扰装备

虽然机载干扰环境呈现出多样化的发展趋势，但目前战机在突防过程中应用最普遍的仍是支援和自卫干扰，并且随着作战平台的发展不断升级换代。

2.1 支援干扰装备

支援干扰飞机一般由承载能力强的大型飞机(如运输机)改装而成，具有干扰功率大、覆盖空域/频域宽、留空时间长等特点，但飞行速度慢，机动性能低且造价高。因此，出于安全性考虑，一般部署在敌防空系统拦截区域之外执行支援干扰任务。

典型支援干扰机为美国的 EA－6B(“徘徊者”)，其服役已超过30年。作战使用包括远距支援干扰和随队支援干扰2种方式。其主要装备有:雷达欺骗装置、通讯干扰装置、AN/ALQ－99F战术干扰装置、卡盘式箔片撒布装置等。目前，美空军将轰炸机B－52改装成新一代防区外电子干扰飞机B－52J，其干扰能量大约是EA－6B的6倍，可实现远程奔袭，也可长时间在空中巡逻，在携带干扰吊舱后仍可携带空射导弹、精确制导炸弹等打击武器。

从2009年起，美国EA－18G(“咆哮者”)电子战飞机将逐渐替代EA－6B，机上装备有先进的电扫描雷达、数字式数据链、空空导弹，并具有以下功能特点:一是每架飞机可携带5个新型战术干扰吊舱，能执行全频谱压制敌防空任务;二是可携带F/A－18战斗机所能携带的任何武器系统，具有较强的自卫能力和独立攻击目标的能力;三是EA－18电子战飞机除了能携带AGM－88“哈姆”高速反辐射导弹外，还可携带精确制导防区外武器，具有非常强大的对地攻击能力;四是该机在飞行速度、航程上与其他攻击飞机基本相同，可以同步参与更多的攻击任务，并能跟上受其保护的战斗机。

远距支援干扰系统一般覆盖频段宽，功率需求大，干扰设备量多。以美国的AN/ALQ－99干扰系统为例，系统由5个外挂吊舱组成，每个干扰吊舱中有2部超大功率干扰发射机。多部吊舱之间可以根据需求组合，使飞机可覆盖相同或不同的频段。系统具备自动、半自动和人工3种工作方式［2］。典型支援干扰吊舱参数如表1所示。

表1 典型支援干扰吊舱Table 1 Stand-off jamming pods

2.2 自卫干扰装备

机载自卫电子对抗系统是各类作战飞机必备的装备，分为内装和外挂2种，具有配置灵活、反应迅速和针对性强等特点。其主要功能是:对威胁载机安全的地面(舰载)制导雷达和机载火控雷达进行威胁告警并施放压制类或欺骗类干扰，从而达到保护载机的目的。自卫干扰装备不仅可以采用噪声干扰来压制雷达，更多是采用欺骗式干扰技术，从而破坏雷达和导引头的距离、速度和角度跟踪回路。由于自卫干扰通常通过雷达主波束实现，因此可以降低对干扰机发射功率的要求。

当前自卫干扰典型装备为美国AN/ALQ－165干扰机，工作频率为0.7～18 GHz，可扩展到35 GHz，具有脉冲欺骗和连续波噪声2种干扰模式，兼有欺骗性和压制性2种干扰功能，采用了先进的功率管理单元，可同时干扰16～32部雷达辐射源，并具有可重编程能力。美军在F－22，F－35等第4代战机中，均采用了有源电子扫描阵列(AESA)雷达实施干扰功能。有源电子扫描阵列雷达采用了成百上千的电子发射和接收模块，可以将发射功率聚集在极窄的波束内，从而能有效地干扰。同时，采用共用电子扫描阵列天线，能够有效实现隐身目标［3］。

国外典型自卫干扰吊舱如表2所示。

3 电子干扰的发展趋势

通过搜集、梳理国外电子战飞机、干扰装备的性能参数、战术应用、发展演变，分析、归纳其发展趋势。

3.1 全频段、全空域、多平台的综合对抗

现代各种新型军用电子设备的频段不断扩展，从长波、短波、微波发展到毫米波频段［4］。毫米波精确制导技术的应用，使得针对毫米波制导武器的干扰技术成为新的发展方向。例如美国一体化防御电子对抗系统(IDECM)的干扰频率可以达到35 GHz。

表2 典型自卫干扰装置Table 2 Self-screening jamming pods

针对防空导弹的电子侦察与干扰装备应用于多种平台:一是大量装备于机载平台，防空导弹系统不仅面临着战区外的远距支援干扰，在战区内面临机载自卫干扰、无人机近距支援、小型空射诱饵、投掷式诱饵等;二是逐渐出现在弹载平台，巡航导弹、反舰导弹、弹道导弹突防往往会携带电子对抗装备(如伴随式诱饵);三是电子侦察设备大量应用于以浮空器为代表的临近空间平台，对防空导弹武器进行长时间的监视。

3.2 支援干扰高强度、精确化

现代战机突防首先要求支援干扰飞机对防御的预警雷达、目标指示雷达进行压制，缩小预警雷达的探测距离，缩短防空预警时间。随着防御方预警和制导雷达威力的提升，对支援干扰装备的辐射功率提出更高的要求，要求支援干扰的能量在空域、频域、时域上精确集中，而天线技术的发展大幅度提升了支援干扰的等效辐射功率。

(1)天线随动技术和电扫描技术

在高精度角度测量的前提下，天线随动技术和电扫描技术可以保持干扰机的主瓣波束在角度上对准干扰目标，使干扰能量集中向雷达辐射。例如美国的AN/ALQ－99F干扰机，脉冲和连续波干扰功率为1 kW，但通过采用20 dB增益的天线，可以使等效辐射功率提高到100 kW。

(2)多波束技术

罗特曼透镜天线具有多波束能力，各波束具有同样的高增益能力，可以实现对多个目标的干扰，其典型应用实例为AN/ALQ－184干扰吊舱［5］。

(3)频率瞄准与功率管理

高灵敏度的引导系统，可实现远距干扰频率的准确瞄准，同时对电子干扰资源实施有效管理，以最佳的调制参数、波束宽度和准确时间实施干扰［6］。

3.3 干扰装备数字化、小型化

干扰装备已经由分离电路、模拟电路向高速数字电路转变，其对抗能力有了质的飞跃，其中数字接收机大大提升了灵敏度、动态范围以及信号分选和识别能力;数字计算机实现对威胁信号处理、判别以及对干扰系统的控制;数字储频技术(DRFM)可以实现极小失真度的信号波形存储，从而对截获信号进行指纹识别，进一步提升干扰效能。

微波集成电路(MMIC)和专用集成电路(ASIC)的发展，使得干扰机在系统性能得到改善的同时，体积和质量大幅缩小，例如:美国的先进威胁雷达干扰机质量不超过453.6 kg(100 lb);以色列的SPJ－20自卫干扰机的质量为18 kg，体积仅为0.015 m3。因此可以将多种干扰机集成为干扰吊舱，一架战机可以同时配备多台干扰机，小型干扰机装备在反舰导弹和弹道导弹(TBM)上实现突防干扰。

3.4 自卫干扰样式复杂多变［7］

随着雷达体制和工作参数的复杂多样，自卫干扰样式逐渐由噪声压制干扰向欺骗干扰转变。电子干扰装备的数字化、固态化也为干扰样式的变化和发展提供了物理基础，电子干扰并不再停留于单一干扰样式，而是向着多样式组合的方向发展。

(1)已有干扰样式的应用变化

电子战装备虽然沿用了部分干扰样式，但应用方式产生新的变化，例如为应对雷达、导引头被动跟踪噪声源的措施，自卫噪声干扰采取间歇噪声干扰，或只在接收到雷达脉冲时发送，同时噪声调制方式又可选择调频、调相、函数扫频等。

(2)出现了新型干扰样式和多样式组合

自卫干扰的模式、样式和参数更加灵活多变，典型干扰样式包括:多假目标干扰、灵巧噪声干扰等。相比单一干扰样式，将多种干扰样式组合应用(例如将压制类和欺骗类干扰组合)，将取得更好的干扰效果。例如噪声与欺骗交替干扰、欺骗干扰+噪声干扰、距离+速度组合拖引等。

图2给出了典型干扰样式的分类。

图2 典型干扰样式分类Fig.2 Classification of typical jamming

3.5 参数级对抗起决定性作用

攻防双方的侦察与快速反应能力往往决定了在不断发展的对抗中谁能够占得先机。干扰方的全方位电子侦察设备在全频段、不间断地对威胁空域进行监视，实时发现威胁雷达信号，并对威胁源进行频率测量与精确定位，获取雷达的距离、方位信息，以及脉冲序列的载频、重频、脉宽等参数;干扰机在最短时间内完成威胁判决、干扰决策、参数加载和干扰信号产生，以准确的频率、方向、周期向最有威胁的辐射源实施干扰，确保达到最佳的干扰效果。例如威胁侦察装置的灵敏度低于－90 dBm，数字储频(DRFM)的最小转发时延可低于0.1 μs，存储长度可以覆盖雷达脉宽。

防空制导雷达要通过干扰侦察功能判断干扰来向、干扰方式、干扰在雷达工作频带内的频谱分布，在更短的时间内作出反应，才能保证雷达波形捷变、频率捷变、自动寻凹、旁瓣对消等对抗措施有效。