未来舰载电子战技术展望Word文档下载推荐.docx
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在现代海战中,它不仅可用于单艘军舰的自卫,而且还是舰队极为重要的防御"
屏障"
日趋增多的海战战例已充分证明了电子战系统的重要作用,众多国家的海军不仅在旗舰等主要舰艇上,而且在轻型辅助舰艇上也装备各种电子战设备。
舰载电子战系统,随各国海军的特点、战略战术思想、舰艇种类及型号之差异而各异。
电子战攻防兼备、软硬兼施,是效费比高的战斗力倍增器,以电子战为核心的软武器是任何硬武器无法替代的,其巨大作用在于使硬武器威力倍增。
电子战、C3I系统与精确制导武器一起构成了现代战争的三大支柱。
电子战的软杀伤作战方式不仅是一种有效防御措施,而且其杀伤效果是任何硬武器无法替代的,对海战的进程及结局能产生极为重要的影响。
现代海战中,战斗力不仅取决于舰艇吨位和武器数量与质量,而且更重要的是取决于电子装备的技术水平。
举世瞩目的海湾战争中,电子战贯穿于始终,且是多国部队争夺控制电磁频谱权,进而夺取制空、制海权的主要支柱,这便是最好的证明。
21世纪的海战,其舰队基本编制通常不会发生重大变化,但海战在未来战争中的地位,及其对整个战场态势产生的影响可能会发生显著的变化。
这对海域宽阔、海岸线长的国家尤为突出。
现代海战的特点是全方位、多目标、多批次、多层次、宽空域、大纵深和立体性进攻,尤其是超低空飞行的反舰导弹对水面舰船构成严重威胁。
现代海战态势对电子战提出的战术技术要求可归纳为以下几点:
·
对威胁舰、机目标采用强功率干扰(如有源干扰器和舰队防空干扰平台等);
具有C3ICM(C3I对抗)功能和对抗敌侦察监视能力(隐蔽和欺骗、控制电磁频谱发射);
C3ICM应是指情报(电子情报、通信情报、图像情报、辐射情报及人为情报)、干扰(有源与无源)、欺骗(电子与军事)、摧毁(反辐射导弹、激光制导导弹及辐射源定位攻击系统和军事保密(作战意图保密与系统性能保密)等5个方面。
具有宽带通信能力,且在恶劣电磁环境下具有较强的生存能力;
采用高性能舰载传感器,并具有电子反对抗(ECCM)能力;
隐身技术与电子对抗技术相结合,各自发挥其特点,且在高密集信号环境下具有识别和分类信号的能力。
从广义上讲,军事技术革命之目的旨在控制海战战场,而舰载电子战技术是实时而精确地控制海战战场的有效手段之一,因此舰载电子战技术已成为各国海军极为重视并竞相发展的重要领域。
目前舰载电子战技术正向综合性、远距离和集软/硬对抗为一体等方向发展。
综合性预计21世纪初装备美国海军舰队的全频谱综合电子战系统综合了威胁报警、干扰实施、自动选取最佳对抗方式、数据处理和功率分配等多种功能,适用于微波、毫米波、红外和激光等多种对抗。
远距离舰载电子战飞机是执行远程电子干扰的最佳空中平台,为此,美、英、法和德等国海军都在研制新型舰载电子战飞机。
无人机的重大军事价值使之成为海战战场军事装备无人化的主角,无人侦察与电子战飞机将取代有人驾驶侦察与电子战飞机,多用途无人作战飞机将成为未来空军和海军的重要装备。
舰载电子战无人机亦已引起各国海军高度重视,发展颇快。
美国海军正在发展近程、短程、中程和远程4种电子战无人机。
无人潜水器成为海军武器装备发展的一个重要趋势,将在潜战与反潜战、水雷战与反水雷战中发挥日趋重要的作用。
集软/硬对抗为一体在侦察与干扰的基础上,采用硬摧毁,可彻底压制敌方防御系统。
因此一些军事实力雄厚的国家海军,其电子对抗飞机除装备侦察和干扰装备外,还配备反辐射导弹。
迄今世界上已装备的和正在研制的反辐射导弹已达20余种型号,并且其抗干扰能力和留空时间还在不断提高。
2、展望21世纪舰载电子战技术之发展
为适应21世纪海战的需要,舰载电子战技术除应迅速发展一些基础性技术外,还应发展EW设备一体化、EW设备升空等10项技术。
2.1EW设备一体化技术
EW设备一体化与C3I对抗一体化到C4I
据预测,未来舰载电子战设备将更为先进,电子战及其支援功能的一体化将达到颇高的水平。
EW设备一体化不仅是未来战争对EW提出的高机动性和高灵活性等快速反应要求,而且EW系统一体化还是实现C3ICM一体化的重要过渡。
迄今世界诸国C3ICM一体化系统的发展也正处于一个逐步综合的过程。
EW设备一体化要求一种设备具有多种功能,其内涵颇为丰富,它既可包括电子战与雷达的一体化,还包括电子战与C3I的一体化。
前者是目前飞机和军舰研制中的新趋势,现代多功能/共用孔径天线系统是其研制重点。
后者经海湾战争证明,具有EW功能的C3I系统是取得战争胜利的重要因素。
电子战水平高低及功能强弱也决定着C3ICM实施的成败。
唯独具有反探测、反欺骗、反干扰和反摧毁四项对抗措施的C3I系统方能实施C3I对抗作战原则,这样的C3I系统才富有生存能力和战斗力。
可以这样说,越是先进的武器系统越是需要先进的C3I系统的支持。
实际上,C3I系统自身就是一种特殊的武器系统。
C3I与EW一体化结构是C3ICM的发展方向。
只有将EW与C3I系统内各分系统组成有机整体,在未来战争中才能取得主动权。
电子战与C3I的一体化是电子战体系结构研究的一项重要内容,对发展我国电子战及C3I系统事业有着重要的战略意义。
因为未来的电子战将在雷达、通信、遥控、遥测、导航、敌我识别、光电、水声、制导武器和指挥控制系统中展开颇为激烈的电子对抗。
这种一体化电子战系统应兼具多种功能。
综合处理信息能力强,对多种威胁目标能进行快速判断与反应。
建造一体化C4I系统成为电子战与信息战装备技术发展的首要任务,同时大力发展信息化武器装备,以形成电子战与信息战装备技术体系。
为在21世纪确保舰队技术优势、取得电子战与信息战作战主动权,大力推进海战战场数字化的实施。
在信息管理系统管理下所构成的一体化C4I体系结构的设想正日臻完善。
发展此种一体化C4I体系结构,实际上是当前世界各军事强国建设信息战力量的实质。
因此,基础性元器件要有相应的发展,结构工艺水平要有相应的提高。
舰载电子战设备一体化的发展--从SLQ-32到21世纪的SLQ-54。
美国海军AN/SLQ-32型系统已成了一种具有型号不同、系列各异、完善而先进的舰载电子战系统,它属透镜馈电多波束电子战系统,迄今居世界领先地位。
AN/SLQ-32系列电子战系统的发展,经历了从单一警戒到电子战一体化的过程。
目前仍在有步骤、有计划地改进系统的可靠性和维护性,进一步提高其性能,并使之标准化和系列化。
预计至少至2000年以前,AN/SLQ-32系列电子战系统仍将是美海军水面舰船的标准化电子战装备,其性能仍在改进中不断提高。
AN/SLQ-32(V)3型是舰载电子战系统中较为先进的一种型号,它兼具噪声干扰和欺骗干扰两种功能,由综合电子侦察报警和电子干扰两部分组成,实现了电子战设备一体化。
(V)4型是对(V)3型加以改进而成,专供航空母舰和大型舰船使用,采用高速计算机控制,具有自适应能力。
目前主要任务是改进处理机和系统结构。
该改进阶段将引进新型高级语言,将增强与"
以太网"
(Ethernet)和"
安全网-Ⅱ"
(Safenet2)兼容的局域网络能力。
改进后的AN/SLQ-32型电子战系统将不仅具有较强的处理能力,而且较易于与其它系统交互式对话或易于与新型分系统一同工作。
完成上述改进后,已于1996年第1季度开始正式试验其样机性能及作战适应性。
预计21世纪,AN/SLQ-32系列电子战系统将由AN/SLQ-54型电子战系统所替代,其发射天线是单独的,波束稳定且灵活,并用数字式射频存储器(DRFMU)替代现用的固态式射频存储器(RFMU)。
AN/SLQ-54型电子战系统的问世,表明美国海军舰载电子战系统朝一体化方向发展。
美军一体化机载电子战系统(INEWS)以及机动电子战支援系统(MEWSS)的研制,充分说明了美军十分重视EW设备一体化技术。
美海军战略思想的根本转变对美海军舰载EW发展产生重大影响。
美海军准备用先进的一体化电子战系统(AIEWS)装备其21世纪战舰。
该系统的特点是高度的一体化。
此种一体化不仅限于舰上整个EW系统的综合,而且还包括机载(无人机与舰载直升机)EW和舰载(水面舰及潜艇)EW的信息融合;
不仅限于EW系统内的一体化,而且还包括EW系统和武器系统的一体化。
EW系统和武器系统的一体化,实质上是资源共享问题,这涉及到数据通信速率、交接次数、传感器精度和系统兼容性等问题。
高度的一体化导致AIEWS也成为综合性的快速反应防御系统。
AIEWS将采用众多高新技术,其中包括固态微波、毫米波、单片集成电路、共用孔径天线、相控阵天线及先进的离舰式假目标等。
2.2EW设备的升空技术
发展用于电子战的舰载直升机
EW设备的升空技术是空战和空间立体战的直接需要,同时,EW设备升空技术还可解决海面EW难以解决的一些问题,获得较高的升空增益。
C3I系统或C3ICM系统效能的充分发挥都需要利用升空来获取扩大纵深的优势,因此发展相应的升空平台及其优化装备技术乃是提高战斗力行之有效的一种途径。
迄今为止,众多国家和海军对直升机的用途仅局限于反潜、运输和救援方面。
一些发达国家尽管已拥有侦察卫星、预警飞机等宽域监视手段,其海军仍然要将舰载直升机用于电子战,把战术侦察与战场环境监视(ESM)引至直升机作战系统,有的还包括了无源干扰和有源干扰设备。
选用飞机作为高机动性雷达探测、指挥控制、电子战和通信中继等设备或系统的载体,已成为一种必然的发展趋势。
舰载直升机作为导弹舰艇上的空中装备,用于目标的识别与定位,相当于将舰载探测设备升高与延伸,故能使导弹舰艇获得超视距探测能力,为导弹发射提供最为有效的保障。
舰载直升机随编队行动时,如果将侦察与超视距制导功能(有源或无源)相结合,那就是最佳的搭配。
机载侦察设备的性能与舰载设备大不一样。
机载侦察作用距离远,必然要求灵敏度高,除增大接收信号密度外还要增强分选信号的能力。
同时,直升机的物理场对侦察设备的工作亦有一定影响。
具体设计时,这些均要给予考虑。
总之舰载直升机正逐步发展成为海上极具威胁力的高性能武器系统和传感器平台。
从美海军EA-6B看专用电子战飞机的重要作用
电子战飞机的主力是EA-6B"
徘徊者"
,总数约110架。
EA-6B"
是迄今世界上性能最佳的电子战飞机,其垂直尾翼上装有大功率ALQ-99型战术干扰系统的多种天线,机身左侧装有ALQ-100型欺骗干扰系统天线,机内装有雷达及通信干扰和导航数据处理系统。
计算机可在5分钟内算出并向空勤人员显示出全部威胁源。
机上7个外挂架可挂载电子干扰吊舱等。
1986年美利军事冲突,美国海军利用EA-6B"
电子干扰飞机成功地进行了一场电子战,使利比亚的防空警戒和通信系统陷于瘫痪。
海湾战争中美海军在中东地区部署26架EA-6B飞机,在伊、科境内进行的多次空战中对伊方防空雷达、机场导航雷达及地面通信指挥系统实施了颇为有效的电子干扰,使伊方耳目失灵。
这充分证明了电子战飞机在现代战争中的重要作用。
美海军的EA-6B是EA-6A"
入侵者"
的改进型,主要随航母执行战术电子战任务,掩护己方舰载飞机突防。
机载电子战设备主要有:
超短波通信干扰机、多频段欺骗干扰机、杂波干扰机、干扰丝投放器和计算机等,可自动完成对敌雷达信号的搜索、识别、定位及干扰机变频,以便实施各种干扰。
升空平台具有宽阔的视距和较远的作用距离,向敌纵深延伸,可对覆盖范围内的雷达网、通信网、低空目标、中继通信进行截获和监视,可大大提高电子战系统的活动能力,支援纵深作战。
急需大力发展电子战无人机
此外,还应增强发展无人机电子战平台及系留气球电子战平台的装备。
目前无人机的发展颇为迅速,一些军事实力雄厚的国家正大力发展无人机,一是作为侦察和干扰载机;
二是作为抑制敌辐射源及其它用途的杀伤武器。
多用途无人作战飞机实际上被视为可重复使用的巡航导弹。
进入90年代,无人机的重大军事价值为各国军方所公认,其发展势头日趋强劲。
无人机的迅速发展和大量使用必将对未来军事行动产生重大影响,它将成为海战战场作战装备无人化的先驱与主力。
它可作为有人作战飞机的一支有效的补充力量,两者相互协调搭配使用,可大为增强空中作战的灵活性和有效性。
由此看来,如何结合我国海军的国情和防御要求制定出发展各类升空平台及其优化装备,对于尽快提高我国海军战斗力实属一项颇有意义的重大研究课题。
2.3EW设备的天线技术--重点发展相控阵和自适应阵技术
EW设备的天线与雷达和通信设备天线的区别在于,要求EW设备天线具有更宽的频带、更大的角度覆盖范围以及具有多波束和极化的特点等。
干扰发射天线承受功率较大,接收天线要求全方位和低衰减。
对EW设备天线技术的要求随EW技术发展而提高。
要解决EW设备天线空间覆盖与高波束定向间的矛盾、低副瓣问题及测向中多径问题。
发展新一代EW设备天线技术,必须重点发展相控阵和自适应阵技术。
自适应相控阵是通过自适应控制天线单元的振幅与相位加权,从而控制天线方向图,达到抑制有源干扰和杂波的目的。
对有源干扰,测出进入方向后,立即控制方向图在干扰源方向形成"
零"
值点,抑制干扰进入接收机。
应大力研究18~26GHz和26~42GHz毫米波EW接收天线,毫米波多路转换器,毫米波场效应管(FET)低噪声前置放大器,毫米波变频器和毫米波本振等一些关键性毫米波元器件。
为确保将有限的干扰功率有效地干扰威胁目标,必须要求干扰天线始终对准被干扰的威胁目标。
但舰船在海浪中航行作战,不断地前倾后仰、左右摇摆,这样干扰天线的稳定瞄准就显得颇为重要,因此干扰天线必须置于稳定平台上,以确保干扰天线稳定,对准威胁目标,否则要想干扰有效几乎无法实现。
美国国防部目前正在大力支持相控阵及测向系统中多径抑制技术的研究。
美国军方致力于研究所需高性能相控阵模块和固态微波元器件。
同时,还进一步改进行波放大管的性能。
尤其是对舰载干扰装置,正研制瞬时调谐天线技术,对测量方法和仰角影响颇大的多路传输技术,以及声频通信快速跳频传输技术等。
德国AEG公司正把全向和定向天线合并在单个传感器探头内,构成一副双锥形天线。
该公司还尝试为传感器探头自身装上信号处理器,这样仅需将数字数据向下传送至系统的主控台。
估计这种混合式传感器探头总重约为60Kg,研制工作已于1990年完成。
在电子干扰设备方面,AEG公司正研制一种结构紧凑的三轴稳定旋转碟形天线。
此种新型无线亦可有效地转用于交叉极化干扰。
由于隐身飞机、隐身导弹和隐身舰船等加速发展,以及各种新型电子干扰装置的研制成功,对于新一代的相控阵天线将提出更多更高的要求。
而在EW相控阵天线现有水平的基础上,可以实现多极化、多频段、自适应及自适应置零、采用新型T/R组件和积木化。
在EW相控阵天线中采用光电复合系统,可减少馈线损耗,减少电磁相互耦合,改善天线性能。
光纤技术、神经网络技术和低温超导天线,将会渗透到EW相控阵天线技术中,促进EW相控阵天线的发展,并加速光控EW相控阵天线技术的研制。
2.4强功率射频放大器技术
EW射频功放的特点是频带宽、功率强、体积小和效率高。
目前,EW设备对付捷变或跳频威胁系统基本上是依靠强功率抑制--脉冲功率达兆瓦量级,连续波功率达千瓦量级。
现代EW设备对射频功放提出的要求是线性好且具有可调节性。
线性好是为了适应发射多种干扰模式的需要。
可调节性是为了适应功率控制的需求。
半导体固态功率合成放大器代表了EW射频放大器的发展方向。
砷化镓场效应管(GaAsFET)具有可靠性高、线性好、工作电压低、体积小、重量轻、冷却简便、工作频带宽和噪声低等特点。
它是将单片场效应管用整体匹配网络集成在一块基片上,能提高均衡混合放大器部件的效率,为发展EW射频功放提供了一条富有发展前景的技术途径。
在射频攻放领域,美国国防部正不遗余力地发展基础性技术:
如振动陀螺仪、磁控管、自由电子激光器、高功率输出脉冲电源及电子转换控制器。
现有干扰设备的功能,大多情况下受到功率放大器输出的制约。
为此,西欧诸国都在研制强功率输出微波放大器、高效的宽频带放大管及宽频带高频毫米波元器件。
2.5先进的EW信号处理技术
信号处理是现代EW设备的一个极为重要的组成部分,它能确保EW系统在密集威胁环境中对重点目标迅速而准确地作出各种反应。
电子战所需的信号处理技术,美国国防部从80年代末至90年代中,将其性能提高两个数量级。
电子战所用的接收机不仅要求在扩频情况下具有高灵敏度和宽频带特性,而且要求在高密集信号环境下具有较强的信号分析能力。
现代信号处理技术用于EW方面的内容颇为丰富,发展也异常迅速,如频率变换与滤波(利用声表面波的压缩接收和布喇格的声光接收技术)、识别与分类射频信号技术、自适应阵列处理技术、频率快速综合技术、数据处理技术、数据融合技术、图形图像处理技术、专家系统和人工智能技术等。
作为基础性技术,美国国防部颇为注重开发超高速集成电路(VHSIC)和声表面波(SAW)、电荷耦合(CCD)和布喇格(Brragg)等新型器件,在开发软件计划中则注重提高软件的可靠性等。
计算机控制的信号处理采用了先进的多微处理器结构、成熟的专用算法和用高级语言编写的模块化软件。
英国还研制了一种新型微波器件,即极坐标鉴频器。
采用这种新型器件的接收机可对截取电波直接检波,瞬时测出频率。
这种瞬时测频接收机很快被用作雷达制导导弹的报警接收机而装备到飞机和舰船上。
随着现代科学技术的发展,人类处理信息的手段出现了新的飞跃--发展了多媒体技术。
多媒体技术实际上是一种以计算机技术为基础,逐渐融合通信技术、通用传输技术为一体,能交互式地处理、传输和管理字符、数据、语音、音频、图形、图像、视频和动画等多媒体信息,且与应用紧密结合的综合性技术。
多媒体技术的应用范围几乎涉及到所有新兴的高新技术领域。
其发展速度及前景皆颇为乐观,其成果已对其应用的诸领域产生了根本性的影响,对军事装备的发展亦将起到强劲的推动作用。
采用多媒体技术可将敌方战时施放的诸种干扰毫不遗漏、实时逼真地录制下来,然后进行处理分析,找出敌方施放干扰的方式,研究分析对抗对策,以便日后的作战中,视当时战况采用有效的反干扰措施,达到克敌致胜之目的。
2.6微波、毫米波EW技术
现代电子技术颇为重视开发利用毫米波段,毫米波介于微波和光波之间,兼有微波和光波某些优点,性能上具有不少独特之处。
毫米波具有测量精度高、分辨率强、天线体积小、定向性强、信息量大、受杂波干扰小、频谱宽、波束窄、抗干扰能力特点;
对雨、烟雾和尘埃的穿透性好,具有较佳的全天候(时)工作性能。
用于雷达和通信系统的毫米波技术日趋发展,其设备在陆续装备部队,已构成EW环境中的威胁目标。
毫米波EW技术的发展表现在不断提高毫米波源和器件的效率、分析毫米波频段上威胁信号的技术特征和毫米波ECCM等方面。
美国国防部花费颇为可观的财力,利用砷化镓(GaAs)工艺、计算机辅助设计(CAD)技术等开发研制了微波毫米波单片模拟或数字集成电路(MIMIC)。
高功率微波武器发展
高功率微波武器是21世纪将要问世的一种新武器。
高功率微波通常系指频率范围在1~30GHz内,发射功率在G瓦量级以上的微波辐射。
对电子系统产生的效果与核爆炸产生的电磁脉冲相类似,它以强功率电磁效应来毁坏敌方诸种电子装备和电子信息系统,属于一种进行信息战的新型武器。
假若将其制成高功率微波炸弹,则将是一种特殊类型的信息化弹药。
新型微波辐射源可产生持续时间长达100μs的高能微波脉冲,其持续时间比现用的其它辐射源如相对论的速调管和高功率返波振荡器约长1000倍。
常规的微波辐射源,如行波管和速调管,通常用于军用通信和雷达系统。
而高功率微波(HPM)源代表着一种输出功率接近于千兆瓦量级、每一脉冲能量高达数百焦耳的器件。
高功率微波源作为新一代电子战武器,用于迷惑、干扰并摧毁敌方电子装备,使电子元器件烧毁,逻辑失效等,其用途包括扫雷、反导弹、防空、远程干扰及定向能武器等。
软杀伤技术
软杀伤"
战斗部"
是实现软杀伤技术的有效途径。
中装载高功率定向电磁辐射装置,将成为本世纪末最具威力的武器之一。
发达国家对反电子设备的软杀伤技术颇为重视,尤其是美国和前苏联,很早就注意到高功率电磁波对电子系统的巨大破坏力。
从局部战争的经验和高新技术的发展趋势看,未来战争的作战环境将是非常复杂、颇为严峻的。
特别是综合采用各种电子干扰、电子侦察、电子对抗手段,将使战争的规模、强度和效果提高到一个新的水平。
因此,各国都在认真研究软杀伤技术,积极实施软杀伤"
,抓住电磁领域的控制权,为争取在未来战争中占据主动地位而努力。
2.7光电/红外EW技术
现代光电技术的发展及光电对抗
光电对抗装备以其观测力强、探测精度高、反应速度快、识别和分辨能力强、军事对抗应用广、隐蔽及生存能力佳、昼夜不停地全天候(时)工作、不受电磁干扰等优点,备受各国海军重视。
光电对抗装备从空中至水面、水下,从警戒探测到跟踪对抗,从鱼雷导弹到软杀伤,无所不在,渗透至现代海战的全过程。
其应用数量之大、品种之多、范围之广,表明光电对抗装备在现代海战中占有举足轻重的地位。
光电对抗装备的应用程度,直接反映一个国家军事实力的水平。
现代光电对抗技术的发展及其军事应用,大大提高了战场监视-侦察能力,目标识别-捕获能力、精确攻击能力以及目标毁伤评估能力。
光电对抗就是利用光电报警-侦察和干扰手段,阻碍敌方军用光电对抗装备正常发挥作用,并利用抗干扰手段确保己方光电装备正常发挥效能,从而提高舰队作战能力及海战战场生存能力。
光电对抗技术可分为光电报警-侦察、光电干扰和光电抗干扰三个技术领域。
采用光电/红外技术的传感器系统
近几年来,采用光电/红外技术的传感器系统和武器系统,如光学跟踪、红外跟踪、夜视、激光武器和光电武器等,日益受到海军军界的重视并得到迅速发展。
红外光电子技术是高新技术的一个重要分支,红外对抗系统具有精度高、抗电磁干扰性强和保密性佳等特点,因此受到世界各国海军的高度重视,广泛应用于红外热成像探测、跟踪、寻的制导、对抗警戒及干扰等系统中。
红外技术在海湾战争中的成功应用,进一步提高了它的重要地位。
光电对抗技术在现代战争中的应用日趋广泛,在战争