美国海军水面电子战改进计划述评

宫尚玉，王月悦，陈 亮

(中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏 扬州 225101)

0 引 言

“水面电子战改进计划”(SEWIP)是美国海军21世纪以来对舰载电子战装备的主导性升级、开发计划。该计划于2002年启动，分4个阶段对美国海军原主战舰艇装备AN/SLQ-32电子战系统进行螺旋式升级，至今仍在进行中。4个阶段分别称为Block 1，Block 2，Block 3和Block 4。其中，Block 1主要对原AN/SLQ-32的显示、控制、信号处理技术进行改进，采用高灵敏度接收机和辐射源个体识别技术，改善威胁相关和反舰导弹预警能力。Block 2对原AN/SLQ-32的侦察系统进行更新换代，采用新型的天线、接收机及作战系统接口，改进信号检测和信号分析能力，提高分选精度，同时减少电磁互扰，以应对新型导弹的威胁。Block 3在Block 2的基础上对干扰系统进行了更新换代，增加了新型的电子攻击能力，并采用通信和雷达共用天线阵列，实现雷达、通信、电子战一体化设计。Block 4将在Block 3的基础上增加先进的光电/红外对抗能力。

SEWIP是一个持续的改进计划，每个阶段只在前一个阶段的基础上作部分改进，而每个阶段性升级又自成为一代装备。目前，SEWIP Block 1已基本完成；Block 2已于2016年开始量产；Block 3于2019年初完成里程碑C评审，进入低速率批量生产阶段；Block 4尚未正式展开，但已作先期研究。

文章对美国海军AN/SLQ-32电子战系统的阶段式改进历程、思路、内容和进展进行了全面阐述，总结分析了水面电子战改进计划的特点，并提出了一些思考。

1 基本型和早期改进计划

1.1 基本型AN/SLQ-32(V)系统

AN/SLQ-32(V)最显著的技术特点是采用了瞬时多波束体制。所用的基本天线阵列为带状线型、多波束平板透镜馈电发射机/接收机阵列，通过同轴电缆连接。接收系统采用多波束单脉冲比幅测向体制，干扰发射透镜馈电多波束阵列实现空间功率合成。基本型AN/SLQ-32(V)系列电子战系统包括5种型号：AN/SLQ-32(V)1～(V)5。其中，(V)1为覆盖X/I波段(7～11.2 GHz)频率范围内雷达威胁的ESM系统。(V)2在(V)1基础上引入2个附加的接收机链，即在已有的天线/接收机组合内增加一个E波段(2～3 GHz)子系统，并使用4个螺旋天线安装于舰的桁端以提供360°覆盖的D波段(1～2 GHz)接收链，扩展了系统的频率覆盖范围，增强了对反舰导弹发射和寻的雷达的预警、识别和测向能力。(V)3在(V)2电子支援的基础上增加了X/I波段有源电子对抗子系统，并增加了诱饵引导功能。(V)4是用于装备航母和大型舰艇的(V)3版本，其外加的硬件主要包括用于左、右舷接收/发射组件之间数据通信的光纤接口。在(V)1或(V)2系统的基础上增加“伙伴”(Sidekick)雷达干扰机，便构成了美国海军AN/SLQ-32(V)5电子干扰/电子支援组合系统[1]。图1为安装在“伊利湖”号巡洋舰上的AN/SLQ-32(V)3系统。

图1 安装在“伊利湖”号巡洋舰上的AN/SLQ-32(V)3系统

1.2 先进综合电子战系统

“先进综合电子战系统”(AIEWS)最初设计于20世纪90年代初，总的目标是研制出一套集电子支援、电子攻击、红外搜索与跟踪和红外干扰能力于一体，并能与载舰的作战情报系统完全集成的高性能电子战系统，用以替代AN/SLQ-32(V)系统。

相较于AN/SLQ-32(V)系统，AIEWS的开发目标包括：扩展瞬时工作带宽，以应对逐渐增多的频率捷变寻的雷达；采用低发射旁瓣和低静态发射机噪声技术，克服AN/SLQ-32(V)系统尚未解决的收发隔离问题；采用极化分集技术；采取措施减小系统的雷达反射截面积。

1997年夏季AIEWS开发项目开始竞标，1997年12月，美国海军与洛克希德·马丁公司签订研制合同。2002年4月，AIEWS计划因研制进度迟缓且经费严重透支而被取消。

2 水面电子战改进计划

在取消AIEWS计划后，美国海军重新考虑了风险较低的SLQ-32系统改进计划，“水面电子战改进计划”由此启动。SEWIP是一个螺旋式发展计划，与之前改进计划不同，SEWIP虽然起始点是AN/SLQ-32，但通过几轮改进，最终却要推出在体制和技术上完全不同于原AN/SLQ-32系统的全新舰载电子战系统。

2.1 第1阶段(Block 1)

SEWIP Block 1通过一系列低成本、低风险的技术插入式方案解决AN/SLQ-32系统存在的一些问题，例如关键硬件老化，反舰导弹防御、反瞄准和反监视3个方面能力亟待提升等问题。Block 1分为Block 1A和Block1B两个不同性能升级的子阶段，可以用于现役舰改造，也可装备新建的舰艇[2]。

Block 1A在海军UYQ-70标准显控台基础上改进了显示和控制技术，通用动力任务系统公司为此研制了“改进的控制和显示”(ICAD)分系统，其目的是更快地识别威胁，并对截获信号更好地进行关联和显示。同时采用“电子支援增强”(ESE)的信号处理单元，替代原AN/SLQ-32系统的数字处理和预分选单元，这种新型处理单元是在海军水面作战中心主导下，由诺斯罗普·格鲁曼公司开发的，能够提高脉冲处理和计算速度，增强对付反舰巡航导弹的能力，作为一款商用现货产品，其处理器容量便于扩充，有效解决了后续的支持与维护问题。

Block 1B又分为1B1、1B2和1B3三类升级。Block 1B1通过更换原AN/SLQ-32的旧电子设备来提升系统的方向性和精度；通过集成通用动力任务系统公司生产的AN/SSX-1“小型舰艇电子支援系统”(SSESM)，增加独立的辐射源个体识别(SEI)功能。AN/SSX-1的集成使得AN/SLQ-32能够对个别雷达辐射源独有特征进行被动“指纹”识别，有助于AN/SLQ-32系统区分多枚同时来袭的反舰导弹。Block 1B2的改进内容是将SEI功能、网络中心和任务规划能力集成至ICAD分系统中。

Block 1B3旨在开发高增益(天线)/高灵敏度(接收机)(HGHS)专项能力，更方便地根据作战系统的跟踪数据启动“纳尔卡”有源干扰和其他无源对抗措施。HGHS以附加传感器的形式集成到AN/SLQ-32系统中，使系统可以探测和分类特殊辐射源，尤其是低截获概率(LPI)信号。根据美国“海军2007项目指南”中所述，HGHS将改善威胁相关和反舰巡航导弹预警功能，缩短系统的反应时间，并且“通过非协同的机载平台探测和识别，提高了在雷达视距和陆上被动探测能力及‘纳尔卡’指示距离之外的态势感知能力”。起初，通用动力公司授予洛克希德·马丁公司子合同开发HGHS模块，包括上层天线系统和甲板下信号处理器及其软件算法。在洛·马公司交付少量HGHS模块后，通用动力公司转而自己开发并提供后续的HGHS模块。

辐射源个体识别能力和高增益/高灵敏度接收能力是Block 1B升级的核心，位于华盛顿的海军研究实验室(NRL)承担了这2项技术的先期开发工作。图2为SEI天线和HGHS系统。

图2 SEI天线(左)和HGHS系统(右)

目前，通用动力系统公司已完成121套Block 1A，148套Block 1B1和Block 1B2以及16套Block 1B3系统的交付，另有75套Block 1B3系统待交付。

2.2 第2阶段

Block 1采用的主要是可快速研发和部署的低风险升级举措，虽然能解决一些AN/SLQ-32系统存在的问题，但长远来看，为电子战系统提供基础能力的接收机/辐射源电子需要用现代化技术进行更新，用于其他传感器的数据融合的软件同样需要改进。因此，美国海军展开了SEWIP Block 2的研制。

美国海军对Block 2的系统研制需求，概括起来主要包括以下2个方面：(1)Block 2是一项竞标性现货采购计划，最终在多个生产商提供的“单个企业解决方案”中进行选择。(2)Block 2系统设计必须是基于“非独家占有”的开放式架构和模块化的企业电子战解决方案，以便低成本地实现软、硬件持续快速的升级，既能为海军未来新型舰艇提供可变规模的配置，还能用于现役“宙斯盾”巡洋舰和驱逐舰的改装。

由于SEWIP Block 2是当时美国海军最大的水面舰艇电子战采购项目，诺斯罗普·格鲁曼公司、BAE系统公司-通用动力公司联队、洛克希德·马丁-国际电报公司(ITT)联队等都参加了竞标。其中，诺·格公司以“多功能电子战先期发展模型”(MFEW-ADM)电子支援原型样机参与竞标，BAE系统公司联队基于“巴拉科达”(Barracuda)机载通用电子战系列中的数字接收机软硬件，通过增加信号处理算法减弱多路径效应、共位干扰等因素的影响以及其他海上特有电磁环境挑战。洛·马公司联队以“综合通用电子战系统”(ICEWS)为原型，采用模块化的通用电子部件为美海军提供最新的水面电子战能力，赋予了系统升级的技术灵活性，从而能够有效应对变化和新出现的威胁。在性能演示环节，洛·马公司把不同的接收机和调谐器集成到其集成通用电子战系统(ICEWS)结构中，而且仅需很短的海上集成时间。凭借ICEWS系统的灵活性，洛·马公司联队最终获得了项目合同授予。

为应对频率不断扩展的威胁变化以及日益复杂的海上电磁环境，SEWIP Bock 2重点对AN/SLQ-32系统的电子侦察(ESM)部分进行了更新换代，以提升无源探测的距离和精度。改进内容包括以新型阵列天线替代原先的多波束天线，接收方面采用数字接收和全信号处理设计，大量运用商用现货而非定制的处理器，能实现前端快速可重构，架构极具灵活性；同时引入了精确的到达角测量能力，可为硬杀伤火控系统传感器提供更加精确的信息引导。新系统的频率覆盖范围、灵敏度、到达角测量精度、脉冲吞吐量、虚警率等指标均实现跨越式提升。为简化原AN/SLQ-32与作战系统之间的多重接口，海军首次在接口方面使用统一开放式设计，所传输的数据可为任何其他传感器所用而不需要再重做，且端到端延迟降至200 ms以内[2]，能有效减轻操作员的负担，显著提高态势感知能力和作战效能，方便后期维护与升级。图3为SEWIP Block 2采用的相参多通道直接转换接收机。

图3 SEWIP Block 2采用的相参多通道直接转换接收机

除了天线、接收机和作战系统接口的改进外，Block 2硬件升级还包括SLA-10D匿影器、通用处理系统、通用显示系统、液体调节单元和数据自适应处理器等。Block 2形成的装备与辐射源个体识别传感器、高增益高灵敏度附加传感器一起构成了AN/SLQ-32(V)6系统，计划装备于美国海军驱逐舰、巡洋舰、两栖战舰以及航母等平台。此外，洛·马公司还设计了一款精简版——AN/SLQ-32 (V)6 C系统，计划装备近海巡逻艇和濒海战斗舰等小型舰艇。图4为安装在“唐纳德·库克”号驱逐舰上的AN/SLQ-32(V)6系统。

图4 安装在“唐纳德·库克”号驱逐舰上的AN/SLQ-32(V)6系统

目前SEWIP Block 2正处于全速率生产阶段。2014年AN/SLQ-32(V)6系统首装“班布里奇”号“阿利·伯克”级导弹驱逐舰。洛·马公司计划到2020年完成89套AN/SLQ-32(V)6系统的交付。

2.3 第3阶段

SEWIP Block 3要在Block 2的基础上开发新型电子干扰(攻击)系统，使之能应对新兴的反舰导弹——包括反舰巡航导弹和反舰弹道导弹的攻击。同时，装备新舰时要求利用“综合桅杆”设计，天线孔径能与舰上的其它电子设备(包括雷达、通信等)实现共享。Block 3目前已通过里程碑C评审，并转入低速率初始生产。

SEWIP Block 3的重要目标之一是通过改进早期探测、定位、分选和识别能力，进一步提升通用电子攻击能力。为此，它更新了发射机、天线阵、处理电路以及干扰技术。美国海军希望Block 3利用海军先期开发项目的研究成果，实现其性能提升。这些先期开发项目主要包括：海军研究实验室的“可移动电子战模块”(TEWM)项目；海军研究署(ONR)开发的 “先进多功能射频概念”(AMRFC)计划，以及后来由其进一步延伸的“综合桅杆”(InTop)项目。TEWM是一个为满足快速部署舰队需求,设计用于提供先进的抗末制导的电子攻击能力的开发和演示项目。它对Block 3性能提升的具体细节主要集中在TEWM的先进技术产生器。AMRFC及InTop主要是针对现代舰船天线数量迅速增多而带来的雷达隐身问题及电磁兼容问题，研究多种电子设备共用天线孔径，与桅杆集成一体设计。InTop项目之下开发了多个先进开发模型(ADM)和技术测试平台，其中多波束电子战/信息战/通信ADM旨在通过4个宽带有源相控阵(AESA)收发阵列，覆盖C波段～毫米波段，综合演示电子战、信息战和通信的同时多功能；底层资源分配管理器和架构开发(LLRAM&ID)旨在开发管理资源分配、优先级排序、校准和系统内频率去冲突能力。多波束电子战/信息战/通信ADM与LLRAM&ID集成到一起，为SEWIP Block 3的技术实现奠定了基础。

通过对上述项目关键技术的过渡，Block 3以新一代氮化镓宽带有源电扫阵列集成多种功能，开发出一个执行全部通信功能、基本的雷达功能和电子战功能的开放式架构，允许射频孔径完全由软件控制，可重新定义功能、动态配置。这种设计有助于缩减雷达特征，增加可用通信带宽，减少互扰，方便未来任务升级。与以往的组合式电子战系统只能在相对较窄的频率覆盖范围对抗已知威胁相比，Block 3采用了新型电子攻击技术，如数字波束赋形、精确指向目标干扰功率、宽频带干扰等。为适应新型反舰导弹导引头的作战需求，该系统通过新型“智能化”的电子战数字处理技术，能够对不含在数据库中的未知威胁进行响应，具备了一定的“自适应”对抗能力。经Block 3开发的电子干扰系统与AN/SLQ-32(V)6系统集成便构成了AN/SLQ-32(V)7系统。AN/SLQ-32(V)7系统根据装备平台采用半球(DDG-51驱逐舰)或象限配置(航母、DDG-1000、两栖舰)，每个象限包括4个宽带AESA收发阵列，其中干扰天线阵列分高低2个波段布置，如图5所示。

图5 暗室中的AN/SLQ-32(V)7系统

Block 3是美国海军重树电子攻击威力计划的一个关键部分，它还将与射频舷外干扰措施协同工作。射频舷外干扰措施包括“E-Nulka”(改进型“纳尔卡”有源诱饵，在已有的“纳尔卡”有源导弹诱饵系统中引入一个新的电子载荷)和快速响应Mk59 Mod 0无源角反射体。除了提供先进的舰载电子攻击能力，Block 3的另一重要设计目标是与“先进舷外电子战”(AOEW)完全综合一体，通过嵌入的软杀伤协同子系统(SKCS)和Link 16数据链引导及控制先进舷外电子战系统，执行持久的电子侦察和电子攻击任务。SKCS是由约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室开发的系统工具，用于管理电子攻击协同作战。该系统期望将AOEW、舷外有源以及无源对抗措施同Block 3形成电子战一体化网络，提供远距离、全方位的反舰导弹综合防御能力，构成了美国海军电磁机动战的基石[3]。为了支持截断反舰巡航导弹杀伤链的舷外电子战能力，美国海军已确定最有可能的解决方案是依靠有人驾驶机载平台，后期的增量可能会采用无人机载平台。

SEWIP Block 3项目原计划于2017年完成研发并签订首批采购合同，2018年首次交付。在经历项目延期和重大成本增加后，最终在2019年1月SEWIP Block 3通过“里程碑-C”设计评审，获准进入低速率初始生产阶段。首套装备预计将在2021年交付,装备在“阿利·伯克”级驱逐舰。

2.4 第4阶段

SEWIP Block 4计划要为AN/SLQ-32系统提供先进的光电和红外对抗能力，该项目还未正式启动。美国海军已开展的“联合光电/红外监视和响应系统”(CESARS)项目即是为SEWIP Block 4探讨技术需求、降低风险而做的准备工作。

CESARS项目是由海军研究署未来海军能力(FNC)计划资助，海军研究实验室负责管理，它组合了2个主要功能领域：舰载全景光电/红外引导和监视系统(EO/IR SPECSS)；应对先进威胁的多谱光电/红外干扰(MERCAT)。

其中，SPECSS完成宽视角目标探测和跟踪，要应对的首要威胁目标是反舰导弹和攻击快艇/近海攻击快艇，其次是无人机。SPECSS进行初始探测和跟踪后，将数据引导至MERCAT高分辨率传感器，由MERCAT进行目标再捕获、跟踪、分选/识别、三维测量、威胁估计、干扰实施和干扰效果监视。为满足作战要求，MERCAT必须能在1个单次交战中提供对抗多频段多目标的能力。

为提升美海军长航时电子战诱饵能力，美海军研究署在 MERCAT项目下建立了1个子项目——“舰载电子战增程诱饵干扰机”(SEWEED)，旨在开发一种可携带电子战载荷的快捷反应、长航时、一次性使用的飞行器，从舰上发射升空，为舰艇对付各种反舰导弹提供有效的电子防御作战能力。美海军研究署要求对SEWEED项目中关键技术组织重点攻关，取得突破。这些技术包括：(1)用于电子战兼容天线隔离设计的飞行器表面处理方法；(2)机身材料/几何学；(3)载荷热管理；(4)先进的控制算法；(5)无自动倾斜器旋翼和旋翼快速展开结构等动力与推进；(6)可升级的小型、高效“黑色幽灵”涡轮发动机等[4]。SEWEED项目作为MERCAT的组成部分，有望为SEWIP Block 4提供长航时舷外多频谱光电/红外对抗能力。

3 美国海军水面电子战发展的思考

SEWIP所采用的螺旋式开发升级方法，是一种利用商用现货和政府成品设备迅速将系统投入使用的革命性手段。整个开发过程综合运用技术进步，不断增加新功能，以“步进式”提高的方式完成阶段性升级和采办，每个阶段及子阶段的开发和合同签定是独立的，又是前后连贯和部分重叠的。在SEWIP Block 2阶段，洛·马公司“综合通用电子战系统”的设计方案借鉴了在潜艇声呐开发中成功使用的“先进快捷商用现货插入”(ARCI)渐进方法设计，最大化地利用商用现货的元器件和组件，包括水星公司的Echotek系列超快射频调谐器、数字接收机及相关配套，科巴姆综合电子设计公司的基于干涉仪的测向天线阵列平板组件和高分辨率角度测量子系统等，因此Block 2又被称为美国海军第1套商用现货电子战系统。SEWIP采用这种开发方法及架构拥有显著的优势：(1)根据实际运用启动新能力；(2)易于系统的互操作性和集成；(3)降低开发风险和成本；(4)加速开发和系统部署的进程。

研制AIEWS系统时，明确提出要解决SLQ-32系统尚未解决的收发隔离和极化分集问题并降低雷达截面积，采用低副瓣和低静态发射噪声的方法。可见，原AN/SLQ-32系统存在若干缺点，包括系统的收发隔离度不能满足要求，俯仰覆盖范围有限，有源电子干扰可交战的威胁数量有限，极化分集有限，副瓣电平过高，雷达截面积过高等。近年来，随着中、俄先进反舰导弹的大量部署，美海军对其水面舰艇电子防御能力显得信心不足，表现在2个方面：一是对不具备有源电子干扰能力的水面平台普遍装备Nulka有源导弹诱饵系统。目前美国海军有接近一半的“阿利·伯克”级驱逐舰的有源电子干扰由“纳尔卡”系统实现。为满足紧急作战需求，美国海军2012年开始从英国机载系统公司引进并部署MK 59 Mod 0射频角反射体系统，补充反舰导弹的软杀伤防御手段；二是在SEWIP Block 3形成能力之前，为第六和第七舰队紧急安装TEWM核心组件，多艘驱逐舰和两栖舰平台出现电子战系统新型号AN/SLQ-59，同样为紧急作战之需，如图6所示。

图6 加装的AN/SLQ-59系统

从SEWIP Block 3的开发目标可以看出，虽然以往的AN/SLQ-32系统的有效辐射功率(ERP)号称已达兆瓦级，但是对于新兴反舰导弹的攻击显然无能为力。特别是超音速掠海飞行反舰导弹，将有效反导作战空间缩小到视距范围以内，使得舰艇自卫反应时间缩小到30 s以内。对付这样的威胁，有效降低反应时间需要软、硬杀伤资源密切协同与配合，就必须采用多传感器的综合实现有效防御。为进一步整合电子对抗资源，美国海军已确认依靠Block 3升级舰载电子攻击能力，通过嵌入Block 3的软杀伤协同器子系统(SKCS)，与舷外诱饵系统(包括AN/ALQ-248直升机载长持续时间有源诱饵吊舱以及舷外无源诱饵系统)的协同配合，“截断新兴ASM杀伤链”而达成这一目标。这说明，单纯依靠舰载电子攻击对抗新兴反舰导弹难以奏效，采用与舷外有源诱饵协同是一条可行的途径。

水面电子战改进计划中，清晰可见美国海军提升电子战综合一体化水平的思路。Block 2作为美国海军网络中心战解决方案和与宙斯盾作战系统或舰艇自防御系统进行数据交换的一个关键部分，显著提高了综合态势感知能力和与舰艇作战系统的数据融合水平。Block 3实现了电子战、雷达和通信同时多功能的综合一体化设计，开发SKCS对舰载和舷外电子对抗资源进行交战管理。Block 4将增加光电和红外对抗手段，开发集射频、红外、光电侦察和干扰一体化系统，以应对多频谱、多传感器和多目标威胁。随着电磁机动战、电磁频谱战、马赛克战等新型作战概念走向实践, AN/SLQ-32(V)系统将充分发挥组网核心作用，电子战网络化、体系化作战效应将进一步凸显。为应对“制导武器集群”攻击，除了水面电子战改进计划，未来美国海军还将重点推进下一代干扰机(NGJ)、电磁机动指挥控制(EMC2)、针对综合传感器的多要素特征网络化模拟(NEMESIS)、无人集群电子战以及定向能武器等项目，继续推动美军电子战反导向综合一体化转型。

4 结束语

2002年以来，除了SEWIP以及与该计划实施相关的其它开发研究，美国海军几乎没有其他舰载电子战装备的研发投入。SEWIP是美国海军近20年来舰载电子战装备发展的一条主线，未来10年美军还将投入多达24亿美元用于SEWIP计划的升级改造。按照目前的估计，该计划研发的装备至2030年代甚至更远，可能仍将是美国海军水面舰艇电子战主战装备。因此对SEWIP的发展方法、历程、各型产品战术、技术性能特点及装备部署研究，具有重要的现实意义，对我国海军装备的发展、信息对抗战术的研究以及军工集团的研发投入都具有重要的参考价值。