雷达探测技术的对抗与发展*

2016-01-04胡国光

舰船电子工程 2016年1期

关键词：雷达探测发展

胡国光

(海军装备部上海军事代表局　上海　214063)

雷达探测技术的对抗与发展*

胡国光

(海军装备部上海军事代表局上海214063)

摘要雷达探测技术的对抗主要通过反制探测平台、干扰探测途径、隐蔽被探测目标以及战场示假等手段来达成。论文阐述了对雷达对抗的反制、干扰、隐身、示假的方法,并论述了雷达探测技术的发展动向与发展分析。

关键词雷达探测; 对抗; 发展

Countermeasure and Development of Radar Detecting Technology

HU Guoguang

(Shanghai Military Agent’s Bureau of Naval Armament Department, Shanghai214063)

AbstractThe confrontation of radar detecting technology is achieved by the means of anti-jamming, jamming, detection, and the means of the battlefield. In this paper, the anti-jamming, jamming, stealth and anti-jamming method of radar countermeasure are described.

Key Wordsradar detection, countermeasure, development

Class NumberTN97

1引言

在现代战争中,利用先进的雷达探测技术严密监视对方的通信设施、指挥中心、导弹发射设施、部队集结地域等地面目标,构成了全天时、全天候、全方位、多谱段的侦察与监视体系,使战场趋于单向“透明”,给战场目标的生存带来了严重威胁。本文就雷达探测技术的对抗与发展作进一步的研究和探讨[1]。

2对抗

雷达探测技术的对抗主要包括:反制探测平台、干扰探测途径、隐蔽被探测目标以及战场示假等手段来达成[2]。

2.1反制

反制探测主要包括发展动能摧毁和辐射摧毁。

1) 动能摧毁。动能摧毁由导弹和控制系统组成。导弹由三级固体助推火箭、动能杀伤拦截器、保护罩等设备组成。控制系统可由空中探测与跟踪系统、各级指挥控制系统组成。

2) 强辐射摧毁。强辐射摧毁主要包括激光武器,微波武器和粒子束武器。应用强辐射武器是直接摧毁各类探测平台。

激光武器非常适于摧毁和干扰空间和地面探测目标;高功率微波武器是利用电磁能量直接毁伤目标的武器;粒子束武器是发射带负电的电子或带正电的质子,利用高速带电粒子流的强大动能来摧毁目标。

2.2干扰

干扰探测主要有包括:无源干扰和有源干扰。

1) 无源干扰。采用无源干扰材料或器材改变目标的电磁波反射特性,降低目标和背景的电磁波反射或辐射差异可以实施对光电侦察和光电精确制导武器系统的干扰。传统的无源干扰方式有:撒布箔条或形成悬浮微粒(烟幕)或金属电离气体云,吸收雷达波。近年来又发展了新概念无源干扰器材,如单向可见的遮蔽烟幕,释放后,对方无法看见己方,己方可看见对方;镀层金属电磁波干扰物,以吸收方式衰减雷达信号;特制膨化石墨干扰剂,可干扰可见光到毫米波波段的电磁波。

2) 有源干扰。有源干扰是用噪声或类似噪声的干扰信号淹没或遮盖有用信号,阻止接收机接收信息。有源干扰设备主要包括红外干扰机、激光干扰机以及GPS干扰机等。

红外干扰机是发射红外干扰信号,破坏或扰乱敌方红外观测系统或红外制导系统正常工作的设备;激光干扰机是发射激光干扰信号产生激光诱饵,干扰敌激光指示器功能的设备;GPS干扰机是通过发射干扰信号压制导航系统和接收机,使GPS接收机接收不到或接收不到准确的GPS卫星定位信号的设备。

2.3隐真

隐真是运用迷彩、遮障、隐形等技术措施隐蔽各类战场目标,使探测设备难以发现或识别目标,采取隐真技术可以降低卫星对目标侦察成像的概率。

1) 迷彩伪装。迷彩的斑点与颜色的选择及背景有关,在沙漠、草地、雪地等单调背景上可使用与背景相同的保护迷彩,在斑驳背景上可使用仿制背景多色斑点图案的仿造迷彩,在斑驳背景上活动的目标则采用三色或四色变形迷彩。

2) 遮障伪装。遮障伪装在战场伪装中占有重要地位,制式伪装遮障系统由伪装网和架设杆件等组成。根据遮障面的取向,可形成水平、垂直、倾斜、掩盖遮障等不同类型,分别对抗空中和地面侦察。

3) 目标隐形。目标隐形是通过降低目标的信号特征使其难以被发现、识别、跟踪和攻击的低可探测技术。

2.4示假

示假主要包括:目标示假和行动示假。

1) 目标示假。目标示假是利用假目标欺骗迷惑敌人。假目标与真目标具有相同特征,可以做成假飞机、假导弹、假机场、假阵地和假港口等各类假目标。

2) 行动示假。行动示假是指为欺骗、迷惑敌人所采取的一种虚假性行动。如在敌方照相侦察卫星、红外侦察卫星通过己方敏感地区上空时,施放烟幕或其他遮盖物,以便隐蔽重要目标的图像,或是根据需要,在其他方向进行佯动。

3发展动向

1) 美国诺格公司披露为B-1B远程轰炸机升级改造设计的新型雷达。美国诺斯罗普·格鲁门公司网站2015年5月6日报道:美国诺斯罗普·格鲁门公司(诺格公司)公布了一种可用于B-1B轰炸机升级改造的新型雷达——“可变尺寸的敏捷波束雷达-全球打击”(SABR-GS)。该雷达是一型全状态、全功能的有源相控阵雷达,是诺格公司AN/APG-83 SABR雷达的派生型。该雷达利用了已经过实际检验的F-35、F-22和F-16战斗机机载雷达的硬件、传统的和先进的工作模式,其尺寸相当于F-16使用的SABR雷达的近3倍。该雷达能全天候地提供空前的目标区域详察和数字式地图测绘能力,与B-1B目前配装的AN/APQ-164无源相控阵雷达相比,能提供先进的作战能力和更好的可靠性,是经济上可承受、低风险的B-1B飞机雷达换装解决方案。该雷达能够形成大型合成孔径雷达图像,具有先进的图像处理和传感器集成性能,可提供巨大的态势感知优势,并在情报、监视与侦察和瞄准方面赋予B-1B强大的新能力。该雷达还采用开放式架构标准来综合来自其他机上传感器的数据[3]。

按照美国空军B-1系统项目办公室在2011年授予的一份总金额2100万美元的风险降低合同,诺格公司发展了SABR-GS。该公司已在试飞中演示了该雷达的先进能力及先进的传感器和融合处理,为项目推进到工程和制造发展阶段做好了准备。在完成这份合同之前,诺格公司已在美国空军的B-1B轰炸机“雷达现代化改进计划”(RMIP)中,成功地对该机的雷达接收机和处理机进行了现代化改进。这样,美国空军今后将只需要用SABR-GS的天线取代B-1B当前配装的AN/APQ-164雷达的天线。

2) 诺格公司推出B-1轰炸机的可扩展敏捷波束雷达。军事与航空电子网站2015年5月6日报道:诺斯罗普·格鲁曼公司为美国空军B-1B“枪骑兵”轰炸机推出其可扩展的敏捷波束雷达——全球打击型(SABR-GS)[4]。

SABR-GS雷达是一种用于B-1的全性能、多功能的有源电扫阵列(AESA)雷达。作为一种可负担的、低风险的雷达改型解决方案,SABR-GS提供先进的作战能力,以及比传统无源ESA更高的系统可靠性。

该系统拥有大型的合成孔径雷达地图,先进的图像处理和传感器集成,可提供明显的态势感知优势,赋予B-1强大的新的情报、监视、侦察和瞄准能力。开放式的体系架构标准已经用于集成来自其他板载传感器的数据,实现了系统寿命的持续创新和承受能力。

作为AN/APG-83 SABR的衍生品,SABR-GS充分利用F-35、F-22和F-16飞机上已成熟的硬件、传统模式和先进的操作模式。SABR-GS尺寸比F-16 SABR系统大近3倍,可提供全天候的前所未有的目标区域详情和数字地图。

诺格公司副总裁,监视系统分部的保罗·卡拉夫斯表示,“通过开发SABR-GS,我们已实现了对任务关键的能力——这对SABR技术和B-1来说是一个重要的里程碑。通过利用F-16飞机SABR的成功,已为美国空军的B-1项目节约了成本,证明了SABR AESA技术是可扩展的,且可将飞机生存能力扩展至未来25年。”

公司已在飞行中证明了先进的B-1 AESA和先进传感器和融合处理,为雷达的工程、制造和开发阶段做好准备。

该合同的完成遵循着雷达现代化改进计划(RMIP)。其中,诺格公司对B-1轰炸机的雷达接收器和处理器进行了现代化。SABR-GS将取代目前部署在所有B-1轰炸机的APQ-164雷达天线。

3) 诺斯罗普·格鲁曼公司为美海军研制无人机感知与规避雷达。美国军事航空航天电子学网站2015年6月23日报道:上周美海军授予诺斯罗普·格鲁曼公司一份价值3910万美元的合同,用于改进“特里同”(Triton)无人机的空对空雷达系统,为今后几年的生产决策做准备[5]。

美海军与诺斯罗普·格鲁曼公司正在研制MQ-4C型“特里同”无人机,也被称作“广域海上监视”(BAMS)无人机,届时可在十英里以上的高空全天时监视2000海里范围的水面。另外,该无人机的地面搜索雷达和电子光学传感器套件还能够自动探测与识别不同种类的船舶。

除了长航时海上监视任务,“特里同”无人机还将与P-8A“海神”海上巡逻机协作探测、定位、攻击潜在的敌方潜艇。P-8A“海神”海上巡逻机由波音737客机改装而成,主要负责监视和反潜艇战任务。

由于“特里同”无人机负责巡逻大面积海域,搜寻敌方潜艇、海盗、毒品走私等任务,因此必须装备这种感知与规避雷达。

除了部分有人驾驶侦察机,其航程和飞行高度将会比所有飞机更长、更高,且可以自主运行。

资金和技术问题延长了感知与规避雷达的研发时间。这种空对空雷达设计开创了同类雷达的先河。诺斯罗普·格鲁曼公司及雷达制造商Exelis公司在维持美海军要求的性能同时,努力使该系统适应“特里同”无人机的体积和承重。

这种雷达设计未来有可能装备其它无人机。

具备感知与规避能力是飞机的一项基本要求,包括有人机和无人机,特别是在管制或繁忙区域飞行时,飞机必须具备这种能力。

无人机与其他无人机以及商业、军事和通用飞机共同安全飞行的能力,是将无人机整合到美国国家空域系统(National Airspace System)进行商用和私用的重要一步。“特里同”无人机上的感知与规避雷达技术将有助于实现这一目标。

4) 英美两家公司联合打造反无人机雷达。美国c4isrnet网2015年8月11日报道:美国API技术公司和英国布莱特监控系统公司正积极合作,制造反无人机雷达。

API公司在新闻发布会上表示,布莱特A400系列ku波段多普勒雷达用于侦察8km以内的中小型无人机。

布莱特公司CEO马克雷德福表示,API公司在雷达应用方面有丰富的经验,其产品以高可靠性的技术出名,我们有幸与之合作,建立战略伙伴关系。合作可增加产量,满足全球日益增长的产品需求。

5) 以色列研发可探测小型无人机的三维电子雷达。美国无人机视野网站2015年8月17日报道:以色列ARTSYS 360公司正在研发一种小型三维电子雷达,将能探测小型无人平台。ARTSYS 360公司表示,该雷达重量轻,能耗低,扫描范围达400m[6]。

性能上该雷达系统可以实现垂直方向三维90°扫描、水平方向360°扫描,提供1.5°的水平和垂直精确度;每秒360°扫描一次。其小型雷达及其控制中心通过WiFi、局域网、RJ45水晶接头及3G网络进行通信,通过电子栅格提供电力,拥有一组可选式4块锂电池,可持续48～96小时执行任务,还拥有一块太阳能光板。

用途上该雷达系统的一个主要应用是国土安全领域,比如,沿围栏或边境部署,作为人力巡逻以外的额外防护措施;另一个潜在应用是探测交通堵塞,帮助管理交通。该系统可以探测及干扰靠近的四轴飞行器并使其失效,这使其在打击无人机毒品走私、防止无人机空中事故方面也具有潜在用途。ARTSYS 360公司表示,该雷达系统可以确保三维—360°盲区覆盖,并确保在高密度环境下的探测与追踪;其执行任务时的辐射较低,因此也适宜在城市地区执行任务。

6) 洛克希德·马丁公司将为美导弹防御局建造远程识别雷达。美国航天新闻网、军事航空航天电子学网站2015年10月22日报道:10月21日,美国防部宣布,洛克希德·马丁公司赢得导弹防御局(MDA)价值7.84亿美元的合同,将建造远程识别雷达(LRDR),以识别来自太平洋地区(主要是朝鲜)的导弹威胁。

LRDR简介:该S波段雷达将显著提高“地基中段防御系统”的能力,增强对导弹弹头、诱饵及其他目标的识别能力。长期以来,美国导弹防御系统无法区分来袭弹头和较低复杂性诱饵的问题备受批评,LRDR计划解决这一问题。

LRDR为基于固态氮化镓(GaN)的雷达,将结合经过验证的固态雷达技术和弹道导弹防御算法,并集成到一个开放式架构上,以支持未来升级。项目工作将在2024年1月前完成。该雷达将在克里尔空军基地运行。

国防部与工业界官员曾表示,该雷达主要用于导弹防御,但还可支持美空军的空间态势感知任务。根据导弹防御局2015财年预算请求,LRDR将提供全天时的持续精确跟踪与识别能力,该新型雷达将成为MDA传感器网络的重要组成部分。

合同确定:2014年6月,洛克希德·马丁公司曾获得价值9.14亿美元的固定价格合同,为美空军建造下一代空间监视系统,即称为“空间篱笆”的S波段雷达。洛克希德·马丁公司在“空间篱笆”的工作中利用了可扩展、开放式架构技术,这帮助其赢得LRDR合同。

美国防部称,曾接收到三份合同投标,但没有确定其他公司。10月22日,雷声公司和诺斯罗普·格鲁曼公司证实也提交了提案。国防部官员和立法者曾表示,该项目最终将花费10亿美元。白宫在2016财年预算中为该项目请求1.37亿美元。

“地基中段防御系统”其他改进工作:MDA“地基中段防御系统”改进计划的另一个重点工作是设计新型杀伤器,以取代雷声公司建造的“大气层外杀伤飞行器”。过去几年中,“大气层外杀伤飞行器”一直被认为是试验失败的原因。洛克希德·马丁公司、雷声公司和波音公司正致力于新型杀伤器的不同组件。最终,将选择其中一家公司来生产新硬件。

4发展分析

为了应对迅速发展和完善的光电侦察、火控设备,以及红外成像、激光、电视、复合制导等光电制导武器,未来雷达探测技术的对抗将向综合化、一体化、多元化、立体化等方向发展[7]。

1) 综合化。随着光电干扰技术的发展,单一波段的光电设备很容易被干扰。光电复合告警装备能根据战术需要,对红外、紫外和激光等不同波段的光电威胁源进行复合探测和数据融合处理。多波段光电传感器的综合和多种光电探测信息的融合,将使各类告警技术优势互补、资源共享,从而更好地发挥综合效能,提高探测识别的概率。

2) 一体化。未来战争中,采用单一波段的光电对抗设备来对抗多波段光电探测和光电精确制导武器是难以奏效的,必须采用可探测干扰各主要波段光电威胁的光电探测干扰一体化、软硬杀伤一体化的综合光电对抗系统,来对抗多类型、多目标、多批次的光电精确制导武器。

3) 多元化。随着新能源、新材料和新技术的研究和应用,光电对抗手段更加丰富全面。新型光电探测技术使得光电侦察告警的精度和作用距离明显改善。各种抗干扰措施综合使用,将进一步提高武器装备的抗光电干扰效能。

4) 立体化。目前,光电对抗装备的作战平台已经从陆基、海基向空基和天基发展。为了争夺制空权,美俄等国均在积极发展卫星技术的同时,利用激光技术研制反导和反卫星武器,即利用激光武器摧毁敌方弹道导弹、巡航导弹和卫星。

5结语

随着综合化、一体化、立体化的雷达探测对抗技术发展,在未来现代化战争或局部战争中,根据战场实际情况,适时综合运用各种反侦察监视手段,实施反侦察行动,达到阻止侦察、干扰侦察和躲避侦察等目的,就能够有效地提高战场目标的生存能力[10]。

参考文献

[1] 王瑞君,王宏强,庄钊文,等.太赫兹雷达技术研究进展[J].激光与光电子学进展,2013,50(4):040001.

[2] 司来义,钱七虎.信息化战争中的防御与防护[M].北京:解放军出版社,2004.

[3] 美国诺格公司披露为B-1B远程轰炸机升级改造设计的新型雷达[N].每日防务快讯,2015-05-12.