美国海军电子战系统及技术发展趋势*

2022-11-02陈曙暄姜丽敏李全运

飞控与探测 2022年4期

高磊，陈曙暄，姜丽敏，李全运

（北京航天自动控制研究所宇航智能控制技术国家级重点实验室·北京·100854）

0 引言

电子战技术具有效费比高的优势，自20世纪40年代诞生以来受到了广泛关注，产生了通信对抗、雷达对抗、光电对抗、情报侦察等多个作战领域，在半个多世纪的历次战争中发挥了巨大的作用[1-2]。为提升舰艇编队的反导等能力，美国海军电子战技术自20世纪60年代以来得到了长足的发展。随着航母编队电子战力量的完善，舰载电子战系统、舷外电子战系统、机载电子战系统的迭代升级，目前电磁防御作为一种软杀伤能力，已经成为航母编队对抗反舰导弹的主要手段之一，力求实现降低反舰导弹对航母编队打击的成本交换优势。

美军历来重视海军电子战技术的发展，率先研究并发展了多型舰载电子战系统，并按滚动计划装备于主流作战舰艇。同时，高度重视其他国家电子对抗技术的最新发展，积极利用多国联合研发优势形成舷外电子战能力并持续发展。在航空母舰编队电子进攻力量方面，也形成了电子战飞机的型谱化发展。在电子对抗技术发展方面，已经形成舰艇编队电子对抗能力，正在积极发展空海一体电子对抗能力。

本文对美国海军电子战及电子对抗技术进行了回顾与总结，并根据技术发展现状对海战场电子对抗技术发展趋势进行了分析。

1 美军海战场电子对抗装备发展现状

美军海战场的电子对抗装备主要为水面舰艇舰载电子战系统、舷外电子战系统和舰载机电子战系统等三大类。舰载电子战系统按照功能主要涵盖雷达侦察干扰、光电告警干扰、无源干扰、舷外有源干扰等多种用途的干扰设备，舰载机电子战系统主要为专用电子战飞机。

1.1 舰载电子战系统

为有效应对其他世界各国新式反舰导弹的威胁，20世纪70年代美国海军研制和配备了AN/SLQ-32电子战系统。该舰载电子战系统最早由美国雷声公司研制生产，经历了五代的发展和水面电子战改进计划（Surface Electronic Warfare Improve-ment Program，SEWIP）分批改进后，共形成了七型装备。总体而言，美军的舰载电子战系统在40余年的开发和完善过程中，先后进行了近300次的软硬件改进与性能提升[3-4]，据不充分资料统计，目前已有不少于450套SLQ-32电子战装备被广泛应用到美军和其盟国的军舰上[5]，当前电子战系统已成为美军以400艘左右重要战斗舰（包含航空母舰、巡洋舰、驱逐舰、护卫舰）为代表的装备体系中不可或缺的重要组成部分。

1.1.1 AN/SLQ-32电子战系统

最初型的电子战系统为AN/SLQ-32（V）1，其由多波束接收天线阵、瞬时测频接收机、多路晶体视频测向接收机、预处理机、中心计算机系统等构成，工作在B3波段（6GHz～20GHz）,2个天线阵分别配置于舰艇的左、右舷，可以实现对反舰导弹的雷达告警、识别和测向，并引导舰载无源干扰系统释放，但不具备有源干扰的功能。

第二型的电子战系统为AN/SLQ-32（V）2，其在（V）1型的基础上增加了天线阵列，新增了频段范围B1（0.25GHz～2GHz）和B2（2GHz～10GHz）的侦察功能，依然不具备有源干扰功能。

第三型的电子战系统为AN/SLQ-32（V）3，其在（V）2的基础上新增了有源干扰功能，新增装置中包含了8个行波管用高压电源、1部应答式干扰器、1个数字开关装置以及1个干扰波形的产生器，具备实施噪声干扰、转发/应答式干扰的能力，用于实现舰艇对其他瞄准雷达和反舰巡航导弹末制导雷达进行干扰的功能。

SLQ-32（V）4在SLQ-32（V）3的基础上进行了改进设计，采用数字射频存储器（Digital Radio Frequency Memory, DRFM）技术实现较快的威胁判断，新增了左右舷干扰设备之间的光纤连接，使其能够满足大型航母对电子战的需求。

AN/SLQ-32（V）5在AN/SLQ-32（V）2的基础上新增了伙伴（Sidekick）雷达干扰机，伙伴干扰机本身设计了左右舷干扰组件，各组件配置2个高增益多波束罗特曼透镜天线（如图1所示），其有效辐射功率约为MW级，可以同时对抗80部威胁雷达[5]。

图1 AN/SLQ-32（V）5电子战系统组成Fig.1 Electronic warfare system composition

由于反舰导弹技术的快速进步，美国海军方面为了提高舰船自防御能力，切实提升舰艇软杀伤性能，投资了水面电子战改进研发项目,旨在采用渐进式开发的方式对SLQ-32（V）电子战装备进行升级，该计划共分五轮进行。目前已经完成了Block1至Block3的研制计划，其研发历程如图2所示[5]。Block4和Block5当前都还处于研发阶段，并计划为SLQ-32（V）提供更加先进的光电和红外对抗作战力量。

在装备列装方面，SEWIP计划诞生了SLQ-32（V）6和AN/SLQ-32（V）7两型电子战装备。其中,AN/SLQ-32（V）6电子战系统由SEWIP Block1和SEWIP Block2配套组成，AN/SLQ-32（V）7由AN/SLQ-32（V）6和SEWIP Block3配套组成。

2020年9月30日，美国海军与诺斯罗普·格鲁曼公司签订了价值1亿美元的AN/SLQ-32（V）7“水面电子战改进计划”第三批次系统后续生产合同，该合同是价值16.6亿美元的AN/SLQ-32（V）7 SEWIP BlockⅢ电子战系统第一批后继产品批次的续约合同。2021年6月11日，诺斯罗普·格鲁曼公司向美国海军交付了AN/SLQ-32（V）7第三代水面电子战改进计划（SEWIP Block3）工程和开发模型（Engineering Development Model, EDM），至此美国海军完成了最新型AN/SLQ-32（V）7电子战系统的初步装备。

AN/SLQ-32（V）7采用了基于氮化镓的相控阵技术以及开放式的电子战系统接口，干扰频段扩展至毫米波段，配备软杀伤协调系统，能够与舷外有源、箔条、角反射器、先进的外置电子战吊舱等协调工作。该系统能够提供强大的有源电子对抗能力，据诺斯罗普·格鲁曼公司宣称装备该系统后可以将原本用于防空的SM-2/6防空导弹用于主动进攻。

1.1.2 AN/SLY-2电子战装备

20世纪90年代初，美国海军率先启动先进集成电子战系统（Advanced Integrated Electronic Warfare, AIEWS）计划，但后来因AIEWS系统的生产费用远远超出立项预算费用，美军于2002年5月终止了对该计划的支持。然而，该计划的执行也诞生了一型新的舰载电子战装备——AN/SLY-2，也称AN/SLQ-54。该型电子战装备在后来也进行了部分列装，自DDG-72号舰以后，部分舰艇改装了AN/SLY-2雷达预警、干扰与欺骗系统[6]。AN/SLY-2对电子支援、电子进攻、红外搜索与跟踪和红外干扰能力进行了综合，并能够实现与舰载系统的高度集成。

1.1.3 AN/SLQ-59电子战装备

美国海军研究实验室（Naval Research Laboratory，NRL）开发了一种移动电子战模块（Transportable Electronic Warfare Module，TEWM）[7]，提供了一种快速部署舰载对抗终端电子进攻的能力，该成果促成了AN/SLQ-59电子战系统。早在2013年，美军太平洋司令部紧急采购24套AN/SLQ-59原型装备以应对其声称的新威胁，其实物如图3中船舷的鼓形装置，这些装备均已在2014年列装于美海军第七舰队的导弹驱逐舰、里根号核动力航空母舰和巡洋舰上。2018年7月，穿越我国台湾海峡的美国本福尔德号驱逐舰（DDG-65）和马斯廷号驱逐舰（DDG-89）两艘舰上均配备了AN/SLQ-59电子战系统[8]。

图3 AN/SLQ-59装配于DDG-51导弹驱逐舰Fig.3 AN/SLQ-59 assembled on DDG-51 missile destroyer

1.2 舷外电子战系统

针对越来越多的反舰导弹采用干扰源寻的（Homing on Jamming，HOJ）等作战方式，为实现导弹末制导段全程有效对抗，美军大力发展了舷外电子战系统，主要有 “纳尔卡”（Nulka）舷外有源诱饵[9-10]、AN/ALQ-248先进舷外电子战（Advan-ced Outboard Electronic Warfare，AOEW）有源任务载荷、舰射型长航时电子战诱饵（Ship-launched EW Extended Endurance Decoy，SEWEED）[11]、无人艇电子干扰装备[12-13]等。

1.2.1 Nulka舷外有源诱饵

Nulka是一种设计用于防御反舰导弹的悬停型舷外有源诱饵装备，20世纪70年代上述装备的概念就被提出，后来于1981年成功实现概念验证，1986年8月在美军和澳大利亚的共同投资下进行研制，并于1997年开始量产，2001年正式列装于美国、澳大利亚等国海军的“伯克”级导弹驱逐舰。“伯克”级导弹驱逐舰共配有4座独立的诱饵发射装置MK53，每个发射管内可装配4枚Nulka舷外有源诱饵弹，每艘驱逐舰共装备16枚。鉴于在导弹驱逐舰上的成功应用案例，2006年美国海军开始在林肯号核动力航母上开展加装Nulka的兼容性试验，2015年12月艾森豪威尔号核动力航母CVN-69成为第一个具备发射Nulka能力的核动力航母。诱饵弹发射后可以按预编程方式飞行至100m高度（如图4所示），其典型参数如表1所示[14-17]。

为应对采用新型末制导方式的反舰巡航导弹威胁，美国海军发展了增强型纳尔卡（E-Nulka），扩展了频率范围和电子对抗载荷的有效性。采用固态氮化镓技术后,已经将频率范围扩展至毫米波段，在频率覆盖上与升级后的舰载电子战系统同步。

图4 Nulka的作战场景Fig.4 Nulka combat scenario

表1 Nulka典型指标

1.2.2 AN/ALQ-248先进舷外电子战有源干扰机

洛克希德·马丁公司提出了一种先进舷外电子战有源任务载荷,该载荷可搭载于MH-60R或MH-60S直升机上，不但具有独立自主工作的优点，也能为水面舰艇提供先进的反舰导弹检测和电子对抗响应能力。2017年1月12日，美国海军与洛克希德·马丁公司签订了研制AN/ALQ-248电子战系统的合同；2018年2月6日，与洛克希德·马丁公司旋转和任务系统纽约分部签订1200万美元的AN/ALQ-248又一年度合同。就其设计架构而言，AN/ALQ-248能够独立工作于单机模式，也能够与美国海军现有水面电子战系统AN/SLQ-32（V）6配合以进行协同工作，就功能而言，AN/ALQ-248能够检测并判定来袭反舰导弹的目标属性，并产生射频干扰阻止导弹命中目标[18]，如图5所示。

图5 AN/ALQ-248的作战使用Fig.5 Operational use of AN/ALQ-248

1.2.3 SEWEED

SEWEED是美国海军研究办公室面向新一代未来海军持久性电子战诱饵能力的关键计划。随后海军研究实验室推出了一型射频干扰组件，该组件是重点面向未来一段时期内系列化电子战诱饵进行的原型设计。SEWEED是海军研究实验室当前正在执行的最新型的长持久性电子战诱饵飞行器研发计划，其作战示意图如图6所示，在此计划之前海军研究实验室已经完成的先进电子战诱饵技术演示项目还包括飞行雷达目标（Flying Radar Target, FLYRT）和Eager优先获取诱饵[19]。

图6 SEWEED的作战示意图Fig.6 Operational intent of SEWEED

1.2.4 USSV-EW无人艇电子干扰装备

为逐步扩展水面电子技术的应用范围并减少战损，NRL战术电子战分部研发了一种面向水面舰艇防御的先进电子战攻击系统，电子战设备搭载于无人艇上（Unmanned Surface Vessel, USV）（如图7所示），并可与战斗舰或多艇协同实施联合电子战，以期实现大范围长期持续性的电子战防御系统[12-13]。

图7 NRL在无人艇上进行电子战载荷测试Fig.7 NRL conducts EW load test on USV

1.2.5 无源干扰装备

美国海军目前装备的舷外无源干扰装备主要为充气式角反射体和箔条诱饵弹两大类。

（1）充气式角反射体

马岛海战后，英国方面总结了“谢菲尔德”号舰艇遭受反舰导弹命中并摧毁的教训，由英国埃文宇航公司（现机载系统公司）紧急研发了DLF-1型充气式角反射体，采用双棱锥八面体结构。20世纪80年代中期，在DLF-1的基础上对表面材料及充气方法进行了改进设计，增强了雷达反射截面积和回波质量，从而形成了DLF-2型充气式角反射体。DLF-2后来也被美国海军引进并列装，装备代号为AN/SLQ-49，主要列装于登陆舰和两栖攻击舰上，该装备已在2000年退役[20]。

为提升角反射体干扰的全向散射特性，DLF-3型充气式角反射体是在DLF-2型的基础上进行了结构重新设计，采用类似球形的六十面体，共构造出20个角反射器（如图8所示），可模拟的雷达有效截面积超过了50万m2，对反舰导弹的欺骗作用进一步提升。作战时舰载电子战系统根据对反舰导弹的侦察情况,确定采用冲淡式干扰或质心式干扰，并在相应的有效弹目距离施放充气式角反射体，可以形成一个快速膨胀的雷达反射阵列[21]。早在2013年，DLF-3的改进型DLF-3（b）被美国海军引进，形成了装备代号为MK59 Mod0的充气式角反射体系统，美海军曾率先于2014年6月利用“伯克”级、“拉姆奇”号和“唐纳德·库克”号导弹驱逐舰平台完成了海上试验，预期未来DLF-3（b）将作为美国海军主要战舰的制式角反射器干扰装备。

图8 MK59 Mod0海上试验Fig.8 MK59 Mod0 offshore test

（2）箔条诱饵弹

箔条诱饵弹是一种广泛采用的低成本无源干扰装备，美军海军早期使用的箔条诱饵弹包括“箔条星”“超级箔条星”和远程舷外箔条弹“洛罗克”“超级洛罗克”，主要应用于快速浮散型舷外干扰箔条（Rapid Blooming Offboard Chaff, RBOC）和超速浮散型舷外干扰箔条（Super Rapid Blooming Off-board Chaff, SRBOC）无源干扰系统。“超级箔条星”干扰弹有效频段覆盖8GHz～18GHz范围，其最大射程高达4.5km，引爆后能生成大面积的箔条假目标云团，能够对雷达制导的反舰导弹起到迷惑作用。箔条弹使用时可结合反舰导弹搜索或跟踪段采用冲淡式或质心式干扰样式，在跟踪段采用质心式干扰时可结合舰体机动，将舰体雷达散射截面积低的船舷朝向导弹以配合达到更好的干扰效果[22-25]。

为增强对采用雷达光电复合制导的反舰导弹的有效对抗性能，美军还研发了“超级双子座”超射频/宽频段红外干扰弹。美国海军MK36 SRBOC系统配备的一枚“超级双子座”诱饵干扰弹引爆后，能够在形成很大雷达散射截面积的基础上同时产生有效的红外诱饵信号，而单枚干扰弹产生的雷达散射截面积和红外辐射强度就能够起到保护一艘护卫舰大小的舰艇的作用[26]。

1.3 舰载机电子战系统

美国海军舰载电子战飞机经历了EA-6B“徘徊者”和EA-18G“咆哮者”两代的发展，目前正在开展下一代干扰机（Next Generation Jammer，NGJ）的研制。

1.3.1 EA-6B“徘徊者”

EA-6B“徘徊者”是诺斯罗普·格鲁曼公司为保护航母执行软硬杀伤的电子战飞机平台，主要实施对敌防空压制和信号情报任务，在2005年前一直是美国海军主要的远程雷达干扰平台。EA-6B“徘徊者”搭载ALQ-218战术侦察接收机和ALQ-99干扰吊舱，共有10个干扰波段，覆盖从64MHz～18GHz的连续干扰能力[27]。

1.3.2 EA-18G“咆哮者”

EA-18G“咆哮者”电子战飞机采用ALQ-218V（2）型战术接收机和先进的ALQ-99型战术电子干扰吊舱，具备强大的电磁攻击能力，是美国海军重要的空中电子战装备。EA-18G“咆哮者”电子战飞机配置了3部大型电子战干扰吊舱，其典型干扰功率达100kW量级,能够实现持续的全频段干扰，也具备实施“跟踪-瞄准式干扰”的能力，达到了对电磁频谱精确攻击的作战目标[28]。

1.3.3 NGJ

NGJ是美国海军为应对日益复杂的战场电磁频谱环境而研发的新一代干扰装备，它具有诸多技术优势：工作带宽广、电子波束扫描快速切换、全极化分集和自适应波形等。NGJ采用高效率GaN T/R组件实现有源相控阵电子波束扫描，以提升系统对复杂环境下高密度威胁辐射源的适应性，其干扰功率比ALQ-99增加10倍；采用数字和基于软件定义技术实现全数字、可扩展、可编程的信号接收和干扰信号产生。系统分3个吊舱NGJ-LB、NGJ-MB、NGJ-HB，分别实现对低频段、中频段和高频段的全覆盖，在发展过程中美军优先研制针对地面防空系统作战雷达的中波段吊舱NGJ-MB，其次是针对低频段监视雷达的NGJ-LB，而针对敌方飞机空空威胁的高频段干扰吊舱NGJ-HB则排在最后。

2021年6月29日，雷声公司情报与航天分公司电子战系统部进行了NGJ-MB的研发测试，并成功转入小批量试生产阶段，未来将逐步取代现役的ALQ-99干扰装备，成为EA-18G电子战飞机的新一代主战装备。

2 海战场电子对抗技术发展现状

随着信息化武器的大量投入使用，为适应反舰导弹饱和攻击、战斗机编队协同突防等需求，美国海军逐渐形成了完备的舰艇编队协同电子对抗、空海一体化电子对抗、舰载高功率微波近程防御等对抗技术及能力。

2.1 舰艇编队电子对抗

舰艇编队协同电子对抗具有压制范围大、干扰暴露区小、不易被干扰源寻的等优势[29]，同时利用不同舰艇的侦察资源，可以提升单舰探测和威胁感知的能力。

美国海军执行的协同作战能力（Cooperative Engagement Capability，CEC）能够运用电子计算机、通信系统和网络等现代信息技术，把各协同单元上的目标探测、指挥控制和武器系统等装备互联构成网络，以进行作战信息共享[30-31]。舰艇编队经CEC协同后，各舰除自身感知信息外，也能同时获取CEC系统共享的各协同单元的原始探测数据。在防空反导方面，能够支撑他舰宙斯盾雷达探测己舰反导拦截操作。在电子对抗方面，为更有效地对抗弹群协同打击，能够按照电磁态势优化各舰协同干扰资源，也能够避免单舰对抗带来易暴露舰体目标的问题。

2.2 空海一体电子对抗

为抵消中国反介入/区域拒止军事战略，美军提出了空海一体战的构想，如图9所示，在该作战构想中将海面、空中、天基的各种情报监视与侦察装备和电子战系统及装备都纳入了作战要素[32]。其中，主要的情报、监视与侦察系统装备包括：空天目标监视系统、卫星侦察系统、机载侦察系统、综合化情报处理分发与利用系统。主要的电子战系统包括：电子侦察卫星、电子战飞机、电子侦察飞机（F-35和X-47B）、无人机（RQ-4“全球鹰”无人机,MQ-9“死神”无人机）、机载和舰载电子战系统等[33]。借助上述武器装备的信息网络能力，可以针对敌方作战网络实施致盲作战，或针对敌方的远程情报侦察系统实施压制作战，以实现对敌方的远程作战信息阻断效应，并最终夺取海、天、空和电磁空间的绝对控制权。

图9 美军绘制的中国反介入/区域拒止作战示意图Fig.9 Schematic diagram of China’s Anti-Access/Area Denial drawn by the US military

2.3 舰载高功率微波近程防御

随着射频制导技术的进步，对海军而言，抗舷外有源干扰对抗反舰导弹存在近距离烧穿等风险，经典的海战场作战样式中，舰载防御系统末端主要依赖舰载密集火炮进行硬杀伤对抗。受密集火炮仰角等限制，近年来美国海军重点发展了舰载高功率微波近程防御系统，具备在舰载雷达的引导下进行对小型船只、无人机、部分飞机和导弹的高功率微波对抗，不会因气候环境受到严重影响，进一步提升舰艇自防御对抗能力。

3 海战场电子对抗发展趋势

当前海战场电子战面临的问题主要体现在三个方面：1）越来越多的信息装备造成频谱越来越拥挤，战场上体现出极高的脉冲密度，对电子战装备侦察系统实时处理能力的要求越来越高；2）作战方式和作战任务的多样化，要求电子战系统向分布式多平台、智能化、网络化方向发展；3）随着反舰导弹新体制探测制导对抗能力的提升，海战场对具有隐蔽特性的新型干扰技术需求迫切。

3.1 向多武器平台综合电子战方向发展

为有效应对未来高强度海面战争和空战的需求，外军电子战武器装备也正在由特定电子战装备作战对抗向多武器平台、多手段、多功能的战区级综合一体化电子战方向演变[34]。综合电子战系统通过进行作战信息的共享、对干扰资源进行优化，可以大幅提高电子联合作战的总体效益。就美军而言，其陆、海、空军正在联合研发三军通用的综合一体化电子联合作战系统，主要包括空军和海军联合研制的机载综合电子系统（Integrated Electronic Warfare System,INEWS）、综合防御电子对抗系统（Integrated Defensive Elec-tronic Counter Measures，IDECM），以及陆军综合射频对抗系统（Suite of Integrated Radio Frequency Countermeasures，SIRFC）等。

以对海作战为例，未来反舰导弹将遭遇末制导全程舰载干扰、机载干扰、防区外支援式干扰等综合干扰手段，在导引头搜索目标段将面临大功率噪声压制干扰和大量假目标欺骗干扰，可能造成导引头信号与信息处理任务饱和死机等，因而长时间无法正常进入后续工作流程，导致任务失败。

3.2 向智能干扰方向发展

随着精确制导新技术的快速出现和装备升级，战场上出现了大量使用的雷达及通信装备，导弹上新增的导引头探测、通信、对抗等无线电设备也被大量使用，导致现代战场的电磁背景越来越复杂。一部电子战设备可能同时受几十台甚至上百台电子设备的电磁辐射，导致现有电子战装备对目标信号的威胁感知难度急剧加大[35],传统的电子战装备已经难以适应从复杂的海量信号中准确分选出目标辐射源信号，急需发展智能电子侦察技术。

随着雷达技术的进步，导引头逐渐采用多工作模式及抗干扰技术，传统的基于典型作战样式的电子干扰技术也逐渐失效。为了更好地适应高动态变化的电磁域，电子战装备需要具备实时侦察、通过态势感知推断导引头工作状态、实时智能决策干扰方式并根据电磁态势推断干扰效能的能力，因此，干扰技术也必将向干扰样式智能化发展。

3.3 无人集群电子战系统技术

海战场面临的干扰和突防手段越来越多，目标数量越来越密集，采用无人集群电子战技术能够达成在作战成本和作战效能方面的良好的收益。采用集群电子战装备和设计技术，能够有效降低作战目标对单个电子战作战平台对抗资源和技术指标的要求，从而达到单一节点的低成本，并且利用集群协同作战提高电子对抗的效能。在未来还可以重点发展无人平台通用射频/光电/水声综合对抗系列载荷技术，以及发展无人集群电子战系统可视化指挥控制技术等[36]，提升面向多任务、多目标的对抗效能。

3.4 加快新型干扰的装备形成能力

针对传统干扰存在的功率强、易被干扰源寻的等问题，考虑未来武器装备对多信息域综合感知与隐蔽对抗的技术需求，在预先研究的基础上，未来应加快推进有源电子扫描阵列（Active Electronically Scanned Array, AESA）多波束跟踪瞄准干扰、多干扰机信号级协同交叉眼干扰、极化分集等新型对抗技术的装备转化，提升干扰的有效性和持久性，在实施全时干扰的同时提升对抗的隐蔽性，达到保护干扰施放平台的能力。