外军机载干扰吊舱发展研究

宫尚玉，陈 亮，王月悦

(中国船舶集团有限公司第八研究院，江苏 扬州 225101)

0 引 言

机载电子对抗在现代化战争中对平台自身和作战编队的生存起到了至关重要的作用，是外军机载电子信息装备和技术领域发展的重点。机载电子对抗主要通过内置电子干扰系统、干扰吊舱、干扰弹、拖曳式诱饵、空射诱饵和反辐射导弹实现。其中，干扰吊舱作为一种机身外置式的电子干扰设备，与内置相比，其优点是可以面向多种作战任务进行灵活配置，对新型威胁具有更强的适应性，广泛应用在外军支援干扰和自卫干扰以及测试干扰任务中。根据简氏年鉴的不完全统计，美国、俄罗斯、以色列和欧洲各国已(在)研制各型机载干扰吊舱约70种，其中美国技术最为先进，正在开发的吊舱式下一代干扰机代表着机载电子攻击的未来发展方向；瑞典、德国重视新技术的应用，加快了机载进攻性干扰吊舱的研制部署；以色列擅长最为经典的多波束干扰技术；而意大利、俄罗斯在交叉极化和交叉眼等极化干扰技术运用上具有一定特色。

机载干扰吊舱由舱体和舱内电子设备组成，舱体采用流线型设计，包括舱段和天线罩两部分。完整的舱内电子设备应包括天馈单元、射频单元、数字接收单元、信号处理单元、数字干扰单元、电源单元、环控单元、控制单元等[1]。从功能和任务角色上看，干扰吊舱可分为支援干扰吊舱、自卫干扰吊舱和测试干扰吊舱。本文根据这种划分对外军典型机载干扰吊舱进行梳理和比较研究，并对机载干扰吊舱的未来发展进行了初步思考。

1 支援干扰吊舱

支援干扰吊舱是外军空中电子进攻体系的重要组成部分，一般覆盖100 MHz～6 GHz，采取瞄准噪声、阻塞噪声、扫频噪声和各类欺骗干扰手段，侧重于对敌综合防空系统中的低频预警雷达、监视雷达以及通信系统实施干扰，兼具对抗火控和制导雷达的作用。由于作战距离相对较远，支援干扰吊舱对有效辐射功率和灵敏度有更高的设计要求。目前外军新型支援干扰吊舱大多采用宽带数字化、模块化设计技术，将有源相控阵同先进GaN半导体功率器件结合，具有全向宽频段覆盖、极高的辐射功率、快速的极化调节、精确的频率与方位控制及实时的多目标干扰能力，部分干扰吊舱具备一定的智能化干扰和赛博攻击能力[2-3]。

1.1 美国

美军在支援干扰技术领域处于世界领先水平，典型的装备有AN/ALQ-99战术干扰吊舱和AN/ALQ-249“下一代干扰机”(NGJ)，它们都搭载于EA-18 G电子战飞机，同时执行远距离支援和随队支援干扰任务。AN/ALQ-99吊舱在过去40年里一直担负着美军支援干扰任务的核心，采用单波束固态全向发射体制，由10部大功率发射机形成干扰波束，干扰波束宽度30°，功率密度1 kW/MHz，具有瞄准式干扰、双频干扰、扫频干扰和噪声干扰等多种干扰样式，可对数百公里范围内的敌方雷达实施电磁压制。

经过多次升级，AN/ALQ-99吊舱已经接近技术极限。针对不断发展的作战对象，美国海军提出“下一代干扰机”(NGJ)项目开发需求。该项目分高、中、低3个频段开发，采用了涵道式大功率自发电、宽带有源相控阵、数字化干扰源、氮化镓T/R组件、高效散热系统等多项关键技术，以高度综合化、集成化、开放化设计，大幅提高干扰吊舱的频率覆盖范围、侦收灵敏度和有效辐射功率，完善新型防区外副瓣支援干扰能力、定向干扰能力、全频谱干扰能力、组网雷达同时干扰能力，并拥有赛博攻击的潜能，是一种典型的电磁频谱战系统，代表着外军机载电子进攻的重要发展方向。目前，NGJ中波段吊舱已完成开发测试(如图1所示)，转入低速率初始生产阶段，低波段干扰吊舱已授出合同，处于工程制造和开发阶段。

图1 下一代干扰机中波段吊舱

1.2 俄罗斯

对标AN/ALQ-99战术干扰系统，俄罗斯在20世纪90年代正式启动了“希比内”综合系统的研制，但直至2013年，“希比内”才实现真正意义上的部署。“希比内”系统采用信道化、宽带双基线干涉仪接收、介质透镜馈电相控阵发射以及数字射频存储(DRFM)技术，与过去俄制同类系统相比，具有较好的实时能力、自适应能力、全功率管理和多通道干扰能力。系统除了机身内置组件外，还包括2个尖翼外置式干扰吊舱，每个长4.95 m，直径0.35 m，重300 kg，发展至今拥有多个型号[4]：KS-418型(安装在Su-24)、L-175V型(安装在Su32/34/35)、SAP-518型和SAP-14型(Su-30 MK/Su-32/Su-34)。图2为SAP-518型和SAP-14型支援干扰吊舱。

图2 俄罗斯SAP-518型和SAP-14型支援干扰吊舱

与其他吊舱不同的是，“希比内”干扰吊舱成对工作，选配方式有双吊舱或四吊舱，既可进行单机自卫，也可支援编队突防。成对的吊舱互为收发单元，解决收发隔离问题，前后半球干扰覆盖范围为45°锥角，有效辐射功率超过1 000 W，有效干扰距离超过100 km。另据有关报道，“希比内”干扰吊舱可压制2～3部敌方雷达[5]。完整的4个吊舱(KS-418型和L175V型)频率覆盖范围为4～18 GHz；而SAP-14和SAP-518型吊舱分别覆盖北约D-F波段(1～4 GHz)和G-J波段(4～18 GHz)，可单独工作，也可以组合到一架飞机上，对地对空和空对空全频谱威胁实施支援干扰。在后一种情况下，载机性能类似于美海军的EA-18GB“咆哮者”电子战飞机。

1.3 欧洲国家

随着以俄罗斯S-400为代表的新型综合防空系统的部署，欧洲各国近年来纷纷加大在机载电子攻击领域的投资，推出了多个新型机载干扰吊舱装备，具有代表性的有德国“利器攻击”(Kalaetron Attack)、意大利“利刃”(EDGE)、瑞典Arexis家族电子攻击干扰吊舱(EAJP)。它们以有源相控阵天线、组合精确测向、超宽带数字接收、高速数字信号处理、先进的DRFM和固态功放器件等技术，实现了宽频带精确且快速的高功率覆盖，能有效干扰新型预警雷达、地面制导雷达以及反隐身雷达。

德国亨索尔特公司“利器攻击”(Kalaetron Attack)吊舱运用了人工智能技术和先进算法，以软件定义设计，对有源相控阵天线、接收机、GaN功放、DRFM以及核心处理器件进行重构，可以在1 s内完成辐射源定位、识别和判断，是典型的可重构智能化吊舱系统。2020年4月，德国空军宣布通过EA-18G搭载“利器攻击”吊舱，提供下一代先进的空中电子干扰能力。

意大利电子公司“利刃”(EDGE)支援干扰吊舱[6]具备电子情报(ELINT)功能和自适应功率管理能力，能够自动完成目标捕获、辐射源定位(相位测向法)和同时多目标干扰响应的优化，如图3所示。此外，EDGE干扰吊舱还具备网络攻击的升级可能，通过恶意代码或数据流对敌防空系统开展网络攻击。通过与意大利电子公司自研的电子战管理器集成，可以实现空中电子干扰资源的协同和能力扩展，兼顾了空中编队防区内/外、随队支援干扰和自卫干扰的能力需求。

图3 EDGE支援干扰吊舱

瑞典萨博公司Arexis系统“电子攻击干扰吊舱”(EAJP)在2017年英国国际防务展上首次亮相。这是一种低频段干扰吊舱，如图4所示，覆盖0.15～4 GHz，长4 m，重350 kg，吊舱前后部均集成有L波段和S波段相控阵天线，舱体表面配有2副甚高频(VHF)和超高频(UHF)鳍形天线，在护航编队飞机逼近目标或撤离对抗空域过程中，吊舱利用前向和后向天线持续提供灵巧噪声、相干假目标和多种饱和干扰。根据萨博公司官方介绍[7]，Arexis系统的干扰吊舱主要亮点在于欺骗干扰技术和反隐身雷达对抗能力，可以压制和欺骗远距离对空监视雷达，甚至包括先进的反隐身雷达。

图4 Arexis干扰吊舱

1.4 以色列

在当今世界军事格局中，以色列电子战能力处于领先地位，在机载电子对抗领域更是如此。以色列的主要电子战装备制造商有：拉斐尔先进防务系统公司和埃尔塔系统公司，“天盾”(SkyShield)、“轻盾”(Lite Shield)、ALQ-903、EL/L-8251等支援干扰吊舱均出自这两家公司之手。图5为以色列的3型支援干扰吊舱。“天盾”是一个全自助、多任务、模块化干扰吊舱，采用可快速切换的固态多波束阵列发射、高灵敏度数字接收、DRFM、精确定向等技术，同时压制和欺骗1～18 GHz频率范围内的多个威胁目标[8]。它综合了拉斐尔公司在机载和舰载电子战系统领域的先进设计经验和成果，除防区外支援干扰外，还可以执行对敌防空压制、随队支援和自卫干扰任务。“轻盾”干扰吊舱技术体制与“天盾”一致。只不过从体型上看，“轻盾”更轻巧，重约200 kg。两者都是拉斐尔公司的最新产品，可以配合使用。“天盾”负责干扰远程预警雷达，“轻盾”负责干扰近程火控雷达[9]。

图5 以色列典型支援干扰吊舱

2 自卫干扰吊舱

自卫干扰吊舱是作战飞机的一种重要自卫手段，现役飞机一般采用外挂方式增强其自卫对抗能力。自卫干扰吊舱频率覆盖范围通常为1～20 GHz，使用阻塞和欺骗技术干扰处于瞄准和交战后期的防空系统雷达，破坏其距离、速度和角度跟踪回路。

考虑到作战飞机的重量、供电和飞行性能，以及存在占用副油箱或武器系统挂架等不利因素的影响，现役作战飞机自卫干扰吊舱挂载数量有限，自卫干扰功能相对单一，干扰功率较小，通常不具备对警戒、引导和目标指示雷达的干扰能力。自卫干扰一般通过雷达主瓣实现，这样便降低了对干扰机有效辐射功率的要求。机载自卫干扰系统型号种类多样，部分机载干扰吊舱已经多功能化，兼具自卫和支援干扰能力，以下介绍外军典型的自卫干扰吊舱。

2.1 美国

美军自卫干扰装备建设同样也走在世界前列，以F-22和F-35为代表的新型战机将各个具有独立功能的电子战子系统乃至机上所有的传感器和传输系统整合为一个有机整体，形成一个综合多功能电子作战系统，以求缩短反应时间，提高作战效能和对抗多个威胁的能力。由于采用共形天线，这些新型战机的有源干扰装备或内置或由先进的机载相控阵雷达代为执行，而不再以吊舱式的自卫干扰机来实现。虽然新型战机强调隐身性，但在隐身技术尚未完善的今天，机载自卫干扰仍是保护突防作战飞机的一种有效手段。美军现役的三代机和部分四代战机仍然大量使用传统的自卫干扰吊舱，主要包括：AN/ALQ-131、AN/ALQ-164、AN/ALQ-165、AN/ALQ-184等(如图6所示)。它们是在20世纪80年代前后研制，采用透镜馈电的多波束体制，以多个小型行波管作为功率合成器件，结合美军当时成熟的功率管理技术，对可利用的干扰功率在时间、频率和空间维度进行优化分配，以达到多目标威胁的最佳干扰效能。模块化设计和快速可再编程能力是这些干扰吊舱的显著优点，这使得干扰吊舱能通过数字化软、硬件升级，同新型威胁的发展保持同步，也是这些干扰吊舱经久不衰的重要原因。

图6 美国AN/ALQ-184自卫干扰吊舱

2.2 欧洲国家

欧洲“台风”战机的机载防御辅助系统Praetorian(之前为EuroDASS)实现了完全一体化和高度模块化，能够对抗包括雷达、红外和激光在内的全频谱威胁，据称是欧洲目前最先进的综合电子对抗系统。Praetorian系统包括2个翼尖布置的电子干扰吊舱，如图7所示，意大利电子公司通过成熟的固态相控阵架构结合多量位DRFM和先进的欺骗干扰技术，在两翼干扰吊舱同时工作时，满足了“交叉眼”干扰对信号幅度、相位、时间、方向精确控制的要求，因而可以提供包括“交叉眼”在内的多种干扰样式。不过Proetorian系统自卫吊舱同时搭载拖曳式诱饵，可能是因为干扰吊舱的天线仅能覆盖前后向120°的范围，需要由拖曳式诱饵来提供侧向保护。

图7 Praetorian系统的干扰吊舱

英国“狂风”战机上搭载的“天影”系列干扰吊舱，能够完全自主地以欺骗干扰和连续波方式工作，具备功率管理能力，同时对抗多个频率范围在7.5～17 GHz之间的威胁。2012年开始，英国基于“天影”启动了通用干扰吊舱(CJP)开发项目，在保留“天影”吊舱的外形基础之上，引入新型“核心TG”数字技术产生器，更换了行波管发射机、波导和开关单元，实现机载自卫干扰吊舱的数字化。瑞典萨博公司Arexis系列机载电子战系统还包括一型用于保护飞机本身的自卫干扰吊舱，该吊舱采用和支援干扰吊舱类似的GaN有源电扫阵列、超宽带数字接收机和宽带DRFM技术，频率覆盖2～18 GHz，可以自主工作。意大利电子公司的机载电子战解决方案中包括Virgilius吊舱和ELT-568系列吊舱，Virgilius吊舱系统由一个配备测向天线的多功能单元、低频固态发射机以及中、高频有源相控阵发射机等组成，可搭载在直升机上，进行电子战支援和电子干扰。ELT-568模块化吊舱(如图8)采用固态收发相控阵架构，可以根据平台调整T/R组件配置数量，最初专为欧洲战机DASS项目研制，吊舱频率覆盖低至能够欺骗低频雷达，破坏对手的杀伤链。

图8 意大利ELT-568型干扰吊舱

2.3 俄罗斯

俄军三代和四代战机配备有多款自卫干扰吊舱，其中典型的有L-005S/“索勃契亚”、MSP-25/Omul、SPS-141、MSP-418K电子战吊舱，以及用于自卫的“希比内”系统。图9为俄罗斯L-005S型和MSP-418型自卫干扰吊舱。这些干扰吊舱的技术特点有诸多相似之处，以L-005S为例，同样采用双吊舱布局，2个吊舱互为收/发单元，对频率范围6～10 GHz的威胁实施干扰，干扰功率超过1 kW。L-005S吊舱首尾各安装1副无源相控阵天线，实现波束的精确指向，在相当大的锥角范围内维持非常出色的干信比。通过对威胁信号筛选排序、调制转发，系统可同时交战多达10个空空和地空威胁辐射源。干扰样式主要有交叉极化、噪声欺骗、地形反射干扰(TBJ)，其中TBJ是通过相控阵控制宽带主瓣来实现的，控制宽带主瓣还能实现干扰功率的最优使用，也可以用来有效干扰单脉冲目标威胁。“希比内”系统SAP-518型吊舱由L-005发展而来，根据相关资料，双吊舱配置SAP-518可用于单机自卫，通过DRFM精确复制敌方雷达信号，反应时间优于10 ns，并且实现了“交叉眼”欺骗干扰技术。

图9 俄罗斯L-005S型和MSP-418型自卫干扰吊舱

2.4 以色列

以色列自卫干扰吊舱型号有SPJ-20、EL/L-8212和EL/L-8222系列。EL/L-8222系列的最新型EL/L-8222SB是一款基于有源相控阵、宽带DRFM和复杂干扰技术的机载自卫干扰吊舱，具备在飞行途中对威胁参数和任务数据重新编程的能力，与上一代EL/L-8222相比，吊舱具有极高的灵敏度，结合有源相控阵的窄波束和高有效辐射功率，能够实施更为有效的欺骗和压制，在密集的雷达制导武器环境中可以对抗所有类型的空对空威胁和地对空威胁。图10为以色列典型自卫干扰吊舱。

图10 以色列典型自卫干扰吊舱

3 测试干扰吊舱

除了在实战中广泛装备，电子干扰吊舱还应用于雷达的抗干扰性能测试和验证，即模拟雷达干扰源，为雷达作战使用提供依据。例如，对防空系统雷达烧穿距离的测试首选干扰吊舱。由于在测试场中各种未知因素比实战环境要少，且更容易施加人工干预，干扰吊舱的控制要求相对较低，因而干扰吊舱的设计难度降低，从而容易实现更优异的性能指标。亨索尔特公司开发的多频段干扰系统(MFJS)以及美国AN/ALQ-167是典型的模拟仿真领域的干扰吊舱。

MFJS采用可编程多量位DRFM和新型干扰技术产生器(TG)，生成各类相干与非相干干扰信号，频率覆盖范围1～18 GHz，瞬时带宽大于1 GHz，发射天线为45°斜极化。在模拟训练中，由于干扰机具有可重编程能力，操作人员在地面站的控制下，能够调整MFJS所有参数，模拟防区内/外支援干扰、护航干扰、自卫干扰等不同工作状态，满足不同的测试与试验需求。该系统目前专门用于雷达操作员培训、导弹威胁模拟、雷达威胁模拟、雷达系统抗干扰能力测试、新型雷达干扰技术的开发、优化、测试与研制等试验场景。

在美军的干扰吊舱装备体系中，AN/ALQ-167主要用于模拟训练，这是一种完全自主的系统，具有干扰雷达制导火控武器全部的信号接收、处理和发射功能。系统运行参数可在地面预设，也可在执行任务过程中实时控制和更新。通过多级高频行波管放大后，AN/ALQ-167吊舱可产生0.25～40 GHz频率范围的脉冲和连续波干扰信号，在功率、传播延迟、多普勒调制、相位一致性方面具有高逼真度。值得注意的是，AN/ALQ-167也能产生极化调制的干扰样式。

4 外军典型电子干扰吊舱的发展趋势研究

通过搜集、梳理外军典型机载干扰吊舱的性能参数、战技特征、关键技术、发展演变，对机载干扰吊舱的未来发展简要思考如下。

4.1 网电一体化与多功能化

网络战与电子战一体化以及电子战装备的多功能化已成为电子战发展的重要趋势，电子对抗越来越强调对整个电磁频谱的控制与主导，而不仅仅针对雷达、通信、数据链、导航等单一辐射源的侦察与攻击。软件无线电、数字波束形成、宽带相控阵天线等技术为干扰吊舱的网电一体化和多功能化发展创造了可行性。有源相控阵体制干扰吊舱，由于有效辐射功率高，可以在更远的距离上提供保护，一定程度上可执行支援干扰任务。同样，一些新型相控阵雷达可以在选定频率下提供自卫干扰功能。传统意义上的自卫式干扰吊舱、支援式干扰吊舱和雷达之间的界限开始变得模糊，越来越多的干扰吊舱在支援干扰的同时进行自卫，甚至具备雷达探测功能。例如，下一代干扰机通过GaN模块构建有源相控阵收发阵列，除了具有电子战功能外，还具有雷达、通信和信号情报侦察功能，通过与EA-18G现有机载电子设备无缝集成，提高美国海军全频谱“态势感知”和全频段干扰能力。美军与德军还在考虑为新型干扰吊舱增加赛博攻击能力，寻求干扰与赛博武器的结合，实现电磁频谱域的真正融合。这些都表明，网电一体化和多功能化是机载干扰吊舱重要的发展方向之一。

4.2 接收处理认知化与智能化

人工智能与大数据技术的蓬勃发展，正推动着传统电子战朝着智能化、认知化的方向发展。认知电子战具有环境感知、自主学习推理、自适应干扰决策以及干扰效果在线评估能力。美军在认知电子战发展上处于世界前列，先后开展了数个预研项目，正推进认知电子战的创新应用。例如，美国海军目前正在将自适应雷达对抗/自适应电子战行为学习(ARC/BLADE)等认知电子战项目的技术成果应用到下一代干扰机，NGJ将使用采用机器学习算法的新型处理器，处理复杂波形的新型未知的射频辐射源。2016年启动的响应式电子攻击措施(REAM)项目旨在针对EA-18G的干扰机系统进行改进，开发机器学习算法，应对敌方雷达频率快速变化、识别频移模式，并在飞行过程中自动对这些辐射源进行干扰和欺骗，从而增强EA-18G对抗敏捷、自适应和未知雷达及雷达工作模式的能力。预计在2025年完成对EA-18G机群认知电子战能力的全面部署。俄罗斯“希比内”系统应用了大量的人工智能技术，可以自主完成电子对抗，自适应强，被认为是一种典型的认知电子战系统。德国的新型干扰吊舱项目亦能看到认知电子战的算法和信号处理软件的加持，机载干扰吊舱的认知化和智能化水平正逐步提高。

4.3 搭载平台灵活化

目前看来，干扰吊舱载机平台主要是专用电子战飞机、第三、四代战机以及运输机，武装直升机、无人机搭载射频干扰吊舱尚不多见。美国海军先进舷外电子战(AOEW)AN/ALQ-248是一种新型直升机干扰吊舱，仍在开发当中。隐身化是作战飞机重点发展方向之一，且平台安装越来越强大的有源相控阵雷达，可以执行部分电子攻击任务。但有源相控阵雷达的高宽带、快速扫描特性和响应时间特性，使它不太可能完全替代机载电子攻击设备。电子干扰吊舱具有运用灵活的特点，亦不太可能被未来的隐身平台完全拒之门外。事实上，美军已经开展了将F-35多用途战机电子干扰机型改进研制工作，以NGJ为代表的新型干扰吊舱有望出现在F-35等新生代隐身战机上。此外，在网络中心战、马赛克战等作战理念推动之下，用无人机充当电子干扰吊舱的载机平台，实施抵近式侦察与干扰，是接下来关注的重点。这对整个电子作战行动将产生巨大变革，干扰吊舱的搭载平台由此将越来越多样化。为适应多样化的平台，干扰吊舱自身的形态也难免出现新变化。

4.4 干扰样式多样化

雷达与对抗的对立统一关系决定着雷达探测技术的不断发展将驱动着雷达有源干扰技术的持续进步。20世纪70年代，美军开始研究1部干扰机干扰多部雷达的功率管理问题，对可利用的干扰功率在时间、频率和空间维度进行优化分配，以达到最佳干扰效能。该技术后来运用在AN/ALQ-131型干扰吊舱上。20世纪90年代，AN/ALQ-165干扰吊舱成为首个应用DRFM技术的机载电子对抗系统，而后各种基于DRFM和直接数字合成(DDS)的干扰技术被广泛使用。随着雷达复杂波形技术和抗干扰技术的不断发展，压制和欺骗干扰技术的内涵仍在不断丰富。例如，针对采用旁瓣匿影、旁瓣对消等抗干扰措施的新型雷达，宽带有源相控阵干扰机有效提高了副瓣侦收与干扰效能，一些具备多部组网雷达同时干扰以及反隐身雷达干扰能力的吊舱进入了装备。针对单脉冲角度跟踪雷达具有较强的抗单点源干扰特性，外军在新型吊舱中尝试增加交叉极化、交叉眼等极化干扰样式以及地形反射干扰样式，表明该类技术已逐渐从演示验证迈向装备阶段。针对新型预警雷达采用超低副瓣、脉冲压缩、频率跳变抗干扰措施，通过机载宽频段干扰吊舱实施航迹假目标干扰或可成为一种解决思路。机载干扰吊舱将继续见证电子干扰技术的发展与变迁。

5 结束语

机载干扰吊舱系统是各型作战飞机的必备装备,是提高战机生命力和攻击力的重要支撑。世界上的各大军事强国都装备了各类机载干扰吊舱，并且在实际作战中得到了验证。面对日趋复杂的电磁作战环境及作战需求，研究外军机载干扰吊舱装备与技术的现状和未来发展，对现阶段空中电子对抗装备体系建设、防空武器系统作战性能研究以及新型导弹系统型号研制都将起到积极的推动作用。