美國海軍電子戰系統現狀及發展趨勢

唐 宏

(海軍裝備部裝備采購中心，北京 100071)

0 引 言

現代戰爭是陸、海、空、天、電一體的多元空間的戰爭，是全天候、全方位、多層次的立體戰爭。其中電磁頻譜作為態勢感知的重要手段和信息傳遞的主要載體，一直以來是敵對雙方首先要爭奪的“制高點”。只有贏得電磁頻譜的掌控，才能在高技術戰爭中實現精確識別和精準打擊，真正獲得制海權和制空權[1-3]。從海灣戰爭以來的幾次局部戰爭中可以看出，敵對雙方爭奪電磁頻譜使用和控制權的戰爭愈演愈烈。隨著科學技術的飛速發展以及新型高科技在現代化軍事武器裝備中的應用，現代軍事裝備正向著信息化、智能化、一體化的方向發展。電子戰變得越發重要，其已成為現代戰爭中不可或缺的一部分。

在現代海戰中，反艦導彈已成為水面艦艇的主要威脅，在高新技術的推動下，反艦導彈已具有射程遠、威力大、命中精度高、生存能力和突防能力強等特點。為了有效應對反艦導彈的威脅，提高艦艇戰斗力和生存能力，必須提高艦艇綜合防空反導能力。電子戰系統作為艦艇防空反導的重要組成部分，其作用和地位舉足輕重。從世界各國海軍武器裝備的配備可以看出，小到巡邏艇，大到航空母艦，都裝備了各種類型的電子戰設備。美國海軍作為兼具空天和陸上作戰能力的綜合性軍種，其電子對抗系統是世界上最復雜而又最完善的軍用綜合電子系統，并代表著世界軍用綜合電子信息系統的發展方向[4-7]。進入21世紀后，為了保持電磁頻譜的絕對優勢，美海軍持續發展多平臺、多手段的持久全譜電子偵察、強化全面的電子進攻和保持領先的水面電子防護能力。

1 美國海軍電子戰系統發展現狀

1.1 艦載電子戰系統發展現狀

20世紀70年代，反艦導彈的威脅日益凸顯，為了給水面艦艇提供自衛和末端威脅防御能力，美國海軍研發并部署了AN/SLQ-32電子戰系統。此后不斷完善和改進，目前幾乎所有的美國水面艦艇都裝備有SLQ-32(V)電子戰系統。

經過近40多年的研制更新，已經有超過450套SLQ-32電子戰系統被美國海軍和10多個國家與地區的海軍所采購，并發展了7種主要型號且部分型號已形成裝備。它們分別為：基本型SLQ-32(V)1，主要功能是對臨近的雷達制導反艦導彈提供告警、識別和測向； SLQ-32(V)2型是在SLQ-32(V)1型的基礎上增加1組E/F頻段的2路子天線，用來接收E/F頻段的敵方艦載雷達信號，能對導彈附屬的目標指示和發射雷達進行告警、識別和測向；SLQ-32(V)3型除包括SLQ-32(V)2型的全部能力外，還增加了干擾能力，以阻止或延遲導彈的目標指示和發射，使已經發射的導彈偏離真目標；SLQ-32(V)4型是SLQ-32(V)3型的改進型，其設計是為了滿足大型航空母艦的需要，用以代替SLQ-17干擾機； SLQ-32(V)5型是非正式命名的一種型號，其組成是SLQ-32(V)1和SLQ-32(V)2型系統基礎之上加裝一種“伙伴”多波束干擾機,其電子戰系統組成如圖1所示；SLQ-32 V(6)是水面電子戰改進項目(SEWIP)Block 2項目的一部分，用于提供早期預警、威脅警告、分析和對抗來襲反艦導彈，可在公海大洋和瀕海地區使用，SEWIP Block 2最大的變化是將原本SLQ-32(V)3/4的多個接收和干擾天線陣面統一用一個天線陣面取代；SLQ-32(V)6(如圖2所示)已于2016年10月獲準開始全速生產。SLQ-32 V(7)是SEWIP Block 3項目，目前正在研制的SEWIP Block 3旨在為新建平臺以及所有裝備AN/SLQ-32(V)3和AN/SLQ-32(V)4的巡洋艦、驅逐艦、航空母艦和兩棲攻擊船提供通用的電子攻擊能力。Block 3將引入綜合電子攻擊能力(包括新的發射機、天線陣列以及相關的干擾技術)，從而使艦船免受射頻制導導彈的威脅。

圖1 SLQ-32(V)5電子戰系統組成

圖2 SLQ-32(V)6電子戰系統

在SEWIP項目之前，SLQ-32(V)電子戰系統的電子支援措施(ESM)分系統采用多波束接收+瞬時測頻的技術體制，由多波束接收天線陣、瞬時測頻接收機、檢波對數視頻放大器(DLVA)測向接收機、預處理機、中央計算機、顯示控制等組成。電子對抗(ECM)分系統分為有源干擾和無源干擾2個部分。無源干擾為MK36箔條火箭系統；有源干擾為多波束干擾發射機。而隨著反艦導彈的不斷發展，水面戰面臨的威脅環境發生了巨大變化。美國海軍意識到必須具備更強大的防御能力，因此于2003年啟動了針對SLQ-32改進的SEWIP項目，確保對先進反艦導彈的有效防御能力。

SEWIP是一個分批次(Block)、多階段的項目，旨在為艦船作戰系統提供增強的反艦導彈防御能力，同時提供抗目標瞄準與反監視能力以及增強的戰場態勢感知能力。SEWIP的增量1，即Block 1，包含了一系列的提升措施，聚焦于可快速研發和部署的低風險升級舉措。這些升級不僅使現有SLQ-32的性能得到提升，同時還解決了關鍵硬件的退化問題。SEWIP Block 2在軟硬件上都有大幅度的改進，其中最大的變化是將原本SLQ-32(V)3/4的多個接收和干擾天線陣面統一用一個天線陣面取代。硬件方面，SEWIP增量1以砷化鎵(GaAs)單片微波集成電路(MMIC)的相控陣功放組件代替SLQ-32原有的舊式接收機與天線，大幅提高了性能。另外，采用綜合通用電子戰系統(ICEWS)的相關組件，使系統處理延遲降至200 ms，在高雜波背景環境中仍有良好的脈沖處理能力，并大幅降低虛警率。軟件方面，增加新的電子戰模式，強化信號處理能力，并以一個通用戰斗系統顯控界面來取代原SLQ-32與戰斗系統之間的多重界面與各獨立組件，有效提高作戰效能，并簡化后勤維護與升級，該增量的正式型號為SLQ-32(V)6。SEWIP增量3以增量2為基礎，重點著眼于電子攻擊(EA)與主動干擾能力的改進，正式型號為SLQ-32(V)7。該增量技術方案的主要特點是采用基于氮化鎵發射/接收模塊的有源電掃陣列，并結合了“集成桅桿”(InTop)項目的成熟技術。InTop將雷達、電子戰、通信等多種射頻功能集成到一個系統中，在甚高頻(VHF)到Q波段的范圍內共享孔徑、電子設備、顯控和操作員。InTop項目對綜合化的EW/IO/通信樣機(如圖3所示)進行了驗證，解決了SEWIP Block 3階段的關鍵技術。

圖3 EW/IO/通信原型樣機

1.2 舷外電子戰系統發展現狀

艦載電子戰防御系統一般可以分為艦載和舷外兩大類。對于艦載有源干擾而言，由于艦艇雷達截面(RCS)非常大，尤其對于航母平臺，為了獲得有效的干擾效能，艦載有源干擾機需要非常高的干擾功率，這增大了被采用被動雷達制導反輻射導彈攻擊的危險，并且新一代反艦導彈末制導雷達大多采用單脈沖體制，具有優良的角跟蹤能力，具備“干擾源尋的”制導的能力，可以對艦載有源干擾機進行被動跟蹤，引導導彈直接攻擊艦艇。而舷外有源電子對抗系統通過內部搭載的電子信號放大器模擬大型戰艦的RCS，同時按照預先編程好的彈道和飛行參數在空中徘徊，吸引來襲反艦導彈，誘騙其雷達尋的頭鎖定誘餌本身，從而偏離艦艇平臺。

在現役舷外有源誘餌中，美國海軍裝備的Mk234“納爾卡”(Nulka)是最成功的，作為一種新型電子防護手段，美海軍十分重視該誘餌系統，并已采購了上千套系統裝備在各類大型戰艦上。Nulka能有效地全天候保護海軍艦艇對抗反艦導彈，該系統可用作艦艇多層防御系統的一部分，或作為獨立系統。威脅信息由艦上的ESM系統或其他設備提供，Nulka利用這些信息計算誘餌彈的最佳發射時間和最佳彈道。Nulka結合了由BAE系統公司澳大利亞分部生產的新型懸停式火箭載荷平臺，上面安裝了由洛馬公司生產的寬帶射頻轉發式載荷，輻射出類似大型艦船的雷達截面積，旨在引誘射頻制導反艦導彈遠離其預定目標。目前，被稱為E-納爾卡的秘密項目正在開發升級的載荷。

盡管舷外有源誘餌能夠有效防御反艦導彈，但由于其作用持續時間相對較短——通常為幾十秒，最多僅僅幾分鐘。因此，美國海軍也一直在進行大量的研究和技術論證工作，以開發出更持久的軟殺傷對抗技術。2014年10月，美國海軍進行了AN/ALQ-248的先進舷外電子戰(AOEW)有源任務載荷(AMP)的研發，AOEW電子戰吊艙既可以獨立工作，也可與艦載SLQ-32(V)6協同工作，以探測來襲導彈，識別導彈的目標位置，并使用射頻對抗技術來阻止導彈攻擊。

AOEW系統旨在研制對抗世界上部分最先進的雷達制導反艦導彈，如俄羅斯制造的SS-N-22“日炙”導彈和SS-NX-26“紅寶石”導彈的措施?！叭罩恕睂椏梢? Ma速度飛行，搭載1枚約320 kg的彈頭?！凹t寶石”導彈最高可以2.5 Ma速度飛行，搭載1枚約300 kg的彈頭，并且可能具有在末段飛行過程中機動的能力，難以擊敗。AOEW項目的目標之一是在防區外探測和干擾來襲反艦導彈，使艦載或舷外導彈防御能力有機會挫敗來襲武器。AOEW原型將安裝于MH-60R和MH-60S直升機上，但未來可部署的版本可能適用于具有長航程、長續航能力的固定翼無人機或無人直升機中。AOEW的作戰使用如圖4所示。

圖4 AOEW的作戰使用

除了AOEW AMP以外，美國海軍還進行了艦射電子戰擴展型持久誘餌(SEWEED)項目，該項目用于后續AOEW的增量。SEWEED作戰使用及系統組成示意圖如圖5所示。目前，由海軍研究實驗室領導的未來海上能力計劃的主題是艦射電子戰擴展型持久誘餌未來海上能力，旨在演示“艦艇發射、快速反應、長續航性、可攜帶EW載荷的投擲式飛行器”。海軍研究局透漏了艦射電子戰擴展型持久誘餌概念的有限細節，披露了一種可以轉換為旋翼飛行的火箭發射飛行器，以便快速部署和定位。未來海上能力計劃要解決的關鍵技術問題包括表面處理和機身材料/幾何結構、用于電子戰兼容的天線隔離、有效載荷熱管理以及先進的控制算法。未來海上能力計劃也在探索動力和推進方面的問題，如無斜盤轉子以及旋轉翼快速部署結構。還將研發一種被稱為“黑幽靈”的小型、高效渦輪發動機，作為未來可能的升級版本。

圖5 SEWEED作戰使用及系統組成示意圖

1.3 艦載機電子戰系統發展現狀

進入21世紀后，海上空襲作戰體系對抗特征凸顯，呈現規模大、強度高、信息化和超視距的態勢，對艦艇編隊的攻擊呈現出多方位、多梯度、多形式的飽和攻擊。因此，艦載電子戰設備的升空是空戰和空間立體戰的直接需要，同時，艦載電子戰設備升空還可克服地球曲率半徑的影響。目前，美國海軍的主戰艦載電子戰飛機為“咆哮者”EA-18G，該飛機具有優異的機動性能和極強的電子進攻能力，已成為任何潛在對手都很難防御的“撒手锏”武器。與“前任”“徘徊者”EA-6B相比，“咆哮者”EA-18G在電子戰能力上進行了全面升級。EA-18G“咆哮者”擁有十分強大的電磁攻擊能力。憑借諾斯羅普·格魯門公司為其設計的ALQ-218 V(2)戰術接收機和新型ALQ-99戰術電子干擾吊艙，EA-18G可以高效地執行對地空導彈雷達系統的壓制任務。與以往攔阻式干擾不同，EA-18G可以通過分析干擾對象的跳頻圖譜自動追蹤其發射頻率，并采用“長基線干涉測量法”對輻射源進行更精確的定位以實現“跟蹤-瞄準式干擾”。此舉大大集中了干擾能量，首度實現了電磁頻譜領域的“精確打擊”。采用上述技術的EA-18G可以有效干擾160 km外的雷達和其它電子設施，超過了任何現役防空火力的打擊范圍。不僅如此，安裝于EA-18G機首和翼尖吊艙內的ALQ-218 V(2)戰術接收機還是現今世界上唯一能夠在對敵實施全頻段干擾時仍不妨礙電子監聽功能的系統。

近年來，隨著威脅對象電子系統變得更加網絡化，更具適應性，時域上捷變性更強，并能跨頻譜工作，下一代電子戰系統必須提高相關技術能力，協同整合多項功能以應對未來威脅，并且電子戰系統必須緊隨威脅的發展而發展，才能保持其在陸、海、空、天、賽博空間等所有作戰領域的作戰有效性。為了應對當前和未來的威脅，電子戰系統必須具備射頻捷變、自適應以及高功率、多任務的能力，同時能夠及時在頻譜范圍內進行操縱、監視以及提供精確的波形。未來電子對抗系統必須具備寬工作帶寬、快速切換時間、指令電子波束掃描、全極化分集和自適應波形等重要屬性，并由此獲得更為卓越的頻譜機動性和操縱性。在此背景下美國海軍開展了下一代干擾機(NGJ)的研制。

NGJ用最新的有源電子掃描陣列(包括有源相控陣陣列(AESA)、數字和基于軟件定義技術)來解決新興的高級威脅和日趨復雜的威脅輻射源密度問題。其主要采用能夠在0～100%占空比之間運行的高效率寬帶GaN T/R組件、極化分集的AESA，還有一個全數字、可擴展、可編程的軟件定義接收器和技術生成器。2014年10月，NGJ在“灣流”-III上完成首次飛行試驗。正在“灣流”-III飛機下裝配的NGJ如圖6所示。此次試驗旨在驗證系統集成、陣列發射功率、干擾技術和干擾管理，主要進行發射和接收波形、AESA波束捷變和控制、AESA發射功率、發電機速度控制/電源管理以及針對真實目標技術產生器的“終端對終端”系統集成效果等試驗。2017年，美海軍正式將NGJ命名為AN/ALQ-249。

圖6 正在“灣流”-III飛機下裝配的NGJ

2 美國海軍電子戰系統的發展趨勢

2.1 認知電子戰

面對日益復雜多變的戰場電磁環境帶來的挑戰，認知電子戰受到了廣泛關注。認知電子戰系統是在傳統電子戰系統的基礎上，通過增加目標認知、智能決策、自主學習等系統認知能力形成的智能化電子戰系統。機器學習、智能決策等技術的引入，使認知電子戰系統具備有效應對時敏目標、未知目標和認知型目標的能力[8-10]。

美國海軍目前正在研究將自適應電子戰行為學習項目(BLADE)開發技術和自適應雷達對抗項目(ARC)開發算法應用到EA-18G“咆哮者”電子戰飛機上。

2.2 大微波光子新技術

微波光子學技術[11-12]的發展及其在電子戰領域的應用是電子戰領域的一項潛在顛覆性技術,是新一代多功能、超寬帶電子戰系統的重要技術支撐。而采用基于光的微芯片來處理數據的集成光子學，比傳統芯片處理速度要快得多。與傳統的射頻系統相比，集成光子可以顯著拓寬模擬信號的頻率覆蓋范圍，且可以進行遠距離、低損耗傳輸。芯片級集成光子技術有利于大幅度減小系統對尺寸、重量和功率的要求。

2.3 一體化綜合射頻技術

隨著AESA、開放式架構和數字處理技術的進步，一體化綜合射頻技術是未來電子系統的發展趨勢。一體化綜合射頻系統擬采用共用設計，擺脫傳統的分散、獨立、專用的射頻鏈路設計，將一體化推進至天線及射頻前端?；诒M可能少的綜合射頻[13-14]模塊構建一個兼具態勢感知、電子對抗(ECM)、通信、導航、識別等多功能于一體的綜合射頻系統，可顯著降低機載航電系統的重量、尺寸、功耗和成本，通過動態分配系統資源、快速轉換系統功能，有效縮短系統反應時間，提升作戰能力。

2.4 電子戰無人系統

有人駕駛的電子戰飛機往往是敵人襲擊的首選目標，為確保人身安全而采用無人機執行電子戰任務，已越來越被世界許多國家重視。目前，美海軍正在發展具備續航時間長和擁有隱身能力的電子戰無人機。這類無人機主要裝載雷達對抗設備，在目標上空對對方的雷達設備進行有針對性的壓制或欺騙干擾，從而保護己方的飛機或導彈突防。此外，還可以作為誘餌和反輻射手段等功能任務應用。

3 結束語

電子對抗技術的發展是現代戰爭勝利的保證。本文以電子對抗任務使命為出發點，詳細闡述了美國海軍艦載電子戰系統、舷外電子戰系統和艦載機電子戰系統的發展現狀，并對美國海軍電子戰系統的發展趨勢進行了分析，希望能對我國電子戰技術的發展有一定的幫助作用。