盾和弹之间的那点事(二十四)

2019-05-10 01:28涂林峰
兵器知识 2019年5期
关键词:相控阵防空雷达

涂林峰

“萨姆”2防空导弹系统地面发射阵地配置图

一般来说,反辐射导弹即便不能摧毁敌方的整个防空系统,只要能使其防空雷达不能有效发挥作用,则整个防空系统也就丧失了作战能力。而且反辐射导弹的威慑力甚至比它的毁伤力更有价值,这种专用于“斩首”、“致盲”的导弹往往能给对手造成极大的心理压力,以至于出现雷达不敢开机的情况,从而将战场防空的主动权拱手让人。在科索沃战争中,美军就曾采取这种战术,发射了数量众多的反辐射导弹,虽然实际命中的目标不多,但却导致南联盟的领空成为雷达不开机的盲区,使得北约战机来去自如,如入无人之地。正是由于反辐射导弹对各种雷达系统构成的严重威胁,促使各国争相发展雷达系统抗反辐射攻击的技术与战术。

对于各类“神盾”舰来说,反辐射导弹也是一个巨大的威胁。现在的舰载相控阵雷达普遍具备了发射功率大、探测距离远、覆盖范围大的特点,相比陆基防空系统的雷达系统有过之而无不及。但陆基防空系统往往有条件配备多部雷达系统进行分散部署,并采取雷达组网技术,多部雷达系统之间可以互为备份、相互支援,而舰载相控阵雷达却不具备这样的条件。通常情况下一部多功能相控阵雷达系统就是全舰防空的核心,一旦遭受攻击则很容易导致整舰丧失防空能力,甚至影响到整个舰队的防空能力。美国为新一代“伯克”3型驱逐舰研发的AMDR有源相控阵雷达由于材料技术的进步,功率密度得到极大的提高。新一代舰载相控阵雷达的一个普遍发展方向就是增大发射功率、提升探测距离,以应对反电磁干扰、反隐身目标、反弹道导弹、超远程防空等新的作战需求。而舰载雷达发射功率增大不可避免地会增大电磁辐射强度。当“神盾”舰舰载相控阵雷达全功率对空防御时,其将成为一个巨大的电磁辐射源,是敌方反辐射导弹的绝佳目标。对方如果利用反辐射导弹配合其它类型的反舰武器对“神盾”舰发动多弹种的集群式打击,则将对“神盾”舰构成重大威胁,也是对“神盾”舰舰上电子对抗系统的一个巨大考验。由此可见,“神盾”舰对抗反辐射攻击能力的重要性已经到了不容忽视的地步。

英国“狂风”战斗机挂载的“阿拉姆”(ALARM)空射反辐射导弹,该导弹也曾多次参加实战

为苏-30战斗机挂载“鹰击”91反辐射导弹

美國海军最新的AMDR舰载有源相控阵雷达

米波雷达的天线尺寸十分庞大,部署与撤收都非常耗时耗力

那么雷达如何对抗反辐射导弹攻击呢?一个最简单的方法就是雷达在遭到反辐射导弹攻击前提前关机,停止电磁信号的辐射与泄露,并且雷达系统的设计要便于快速机动和转移。水面舰艇和空中的飞机由于本身即具备了很强的机动性,因此采取这种雷达关机战术可以获得很好的效果。现在大多数陆基防空雷达系统也都选择了车载式,机动非常灵活,雷达天线的收放也比较快,先进防空雷达系统已经可以实现在几分钟的时间内收放天线,并快速机动转移。一些大型长波段雷达(比如米波雷达,甚至更低频段的天波/地波雷达)虽然因为体型庞大难以采取车载式,不过这些长波段雷达通常对反辐射导弹免疫。由于米波雷达的天线尺寸十分大,其安装和部署非常不便,耗费的时间也很长,早期型号的米波雷达部署时间高达24~48小时,而且撤收也十分困难。不过新一代米波雷达在经过技术改进后已经可以实现在数十分钟的时间内部署或撤收完毕。

1982年,以色列空军利用反辐射导弹攻击叙利亚在贝卡谷地的SA-6导弹营,并大获成功,很重要的一个原因就是因为以军的电子侦察系统事先掌握了叙利亚雷达阵地的部署情况,而叙方的雷达部署又未及时变更,最终遭到毁灭性打击。而在科索沃战争中,同样配备了老式苏制雷达系统的南联盟军队,由于采取了合理的战术措施,最终使北约战机发射的众多反辐射导弹大多数都打了个空,从而最大限度地保存了自己的实力。这里随便提一下,相控阵雷达一般都具备了很好的抗反辐射攻击能力。相控阵雷达的雷达波束可以在不到1秒的时间内从空中完全消失,当威胁消失后重新启动雷达时,在数十秒的时间内就可以恢复到原有的正常搜索状态,即相控阵雷达关机快、恢复也很快,因此相控阵体制的雷达系统在对抗反辐射导弹时是非常有利的,现在的一些UHF、VHF波段的防空雷达也已经开始采取先进的相控阵雷达体制了。不过雷达系统提前关机并转移阵地的前提是能够对反辐射导弹的攻击进行提前告警,否则没有充足的反应时间也就谈不上采取及时的应对措施了。而反辐射导弹采取的是被动攻击方式,其自身不产生雷达辐射信号,传统的雷达告警设备对它是无效的,只能另辟蹊径采用其它探测与告警方式。

俄罗斯S-400防空系统配备的92N6多功能相控阵雷达

对来袭反辐射导弹的探测与告警主要可以利用三种信息:反辐射导弹的雷达散射面积(RCS值)、反辐射导弹自身产生的红外辐射信号以及发动机尾焰的紫外辐射信号。如果条件允许的话,雷达系统可以采取专用的告警雷达以主动探测方式实现对来袭反辐射导弹的告警,这种方式可以获得较远的作用距离和较长的反应时间。告警雷达通常独立设置,成为被保护雷达系统的组成部分之一。如果没条件上专用的告警雷达的话,采取红外告警设备也可以获得相对较远的作用距离。紫外告警设备是通过探测导弹飞行时产生的尾焰进行告警,其作用距离较近,但可以与红外探测一起组成光电综合告警系统,在功能与性能上实王见相互支援与补充。反辐射导弹为了追求高速,通常都由各种对空导弹改进而来(美国的“标准”和“百舌鸟”反辐射导弹分别由舰空导弹和空空导弹发展而来),飞行速度比一般的空地导弹要快的多,飞行特征也比较明显,容易与普通的空地武器进行区分,这也为对它的识别与告警提供了可能。美国就曾研制过一种专用于反辐射导弹的告警系统,可以为防空雷达提供1分钟左右的告警时间,不过这个时间仍旧非常紧张,要求提高雷达操作人员的战术素养、技术水平、反应速度以及应变能力等,严格控制与规范雷达系统的实际操作与使用。

机载光电告警系统

美国“百舌鸟”反辐射导弹

如果从技术的角度来讲,雷达对抗反辐射导弹攻击最常见的方法就是实施功率管理,只在必要时才辐射电磁能量,并根据目标的大小、类型以及距离远近辐射不同量值的能量,从而对发射功率进行严格控制,并从时间或空间上对雷达辐射能量进行管理,尽量减少雷达不必要的信号辐射,缩短发射时间,减少发射次数,并且使发射能量在空间范围内进行合理的分配。而且随着技术的进步,雷达系统的一些功率管理措施已经可以自动化控制,从而在严格控制信号泄露的同时还能做到对威胁的快速反应,而不会因为控制雷达的发射信号而殆误战机。除了功率管理外,雷达系统还应该发展相应的反电子侦察技术。目前的主要技术途径是采用低可截获概率技术(LPI),以降低雷达信号被对方发现和截获的概率。LPI技术也被称为射频隐身技术,顾名思义就是可以让我方雷达系统发射信号的“隐身”技术,即不让敌方的被动电子侦察系统能够稳定地探测、分析、跟踪我方的雷达信号,并且使敌方反辐射导弹的定位精度下降,作用距离降低,甚至完全失去制导和打击能力。值得一提的是,LPI技术不仅可应用于雷达,还可用于其它的主动发射电磁信号的电子设备,比如通信系统、导航系统、敌我识别系统等等。美国在1980年进行的射频隐身的飞行试验显示,当目标在采取射频隐身技术前被反辐射导弹的发现距离为55千米,而当采取了射频隐身技术后则大幅下降至0.48千米,可见“隐身”效果十分明显。

前篇曾讲过反辐射导弹有多种发射条件,一般在对付新型先进防空雷达系统时,反辐射导弹需要发射载机的被动电子侦察系统对辐射源雷达的信号特征参數进行分析,并得出雷达的类型、工作体制和基本性能参数等信息,同时为反辐射导弹提供较为精确的目标定位和火控信息,从而提高命中概率。降低对方被动电子侦察系统的效能,即是雷达系统发展低可截获概率(LPI)技术的初衷。低可截获概率技术是雷达等电子设备与被动电子侦察系统之间的对抗技术,也被称为射频隐身技术,即实现对雷达微波、无线电等电磁信号的隐身。射频隐身与雷达隐身、光学隐身等都属于隐身技术的一种,对各种隐身装备(如隐身战斗机、隐身舰艇)来说,射频隐身也是一种非常重要的隐身能力,其重要性丝毫不比雷达隐身、光学隐身低。LPI可有效提高雷达的抗干扰能力、反电子侦察定位能力以及抗反辐射攻击能力,可降低对方机载电子侦察设备和反辐射导弹导引头的被动探测性能,大幅提高了雷达的生存力,是现代防空雷达普遍采用的重要技术之一。LPI的相关技术有很多,此处就不逐一介绍了。总的来说,LPI就是雷达对辐射信号在时域、空域和频域上的有效管理,即雷达的发射信号具备了在时间、空间和频率上的多变性,从而加大对方被动电子侦察的难度,并使反辐射导弹的定位精度和命中率大幅下降,间接提升了雷达系统的生存能力。比如美国“宙斯盾”系统配备的AN/SPY-1系列相控阵雷达就采用了间歇式辐射或闪烁式辐射方式。其雷达信号的辐射持续时间越短,则反辐射导弹就越难以进行稳定的跟踪,并直接影响到反辐射导弹的制导精度。如果雷达采取了在发射频率上进行变换的技术,同样可以取得类似间歇式辐射所获得的效果,可以增大反辐射导弹的定位误差。一般来说,传统机械扫描式雷达的发射功率、波束控制都非常死板,在对付不同类型、不同远近的空中目标时,始终都采取同样的发射功率,并且波束的指向和转移十分有规律。而相控阵雷达(尤其是有源相控阵雷达)无论是对发射功率还是波束指向的管理和控制都十分灵活,非常有利于实现LPI技术。这就好比在野外寻找亮光的士兵,如果是面对一个灯光照射亮度、周期都十分固定的灯塔时,他将很容易发现并抵达目标。而如果面对的是一个光束方向不定、且时有时无的手电筒时,那么士兵发现和定位目标会非常困难,更不用提找到和抓住目标了。

不过雷达是依靠主动发射电磁波工作的,如果发射的电磁波能量低到一定程度时,就会直接影响到雷达的探测性能。因此LPI技术应用的一大前提条件就是必须保证雷达的相关探测性能不受影响,如作用距离、探测范围、多目标跟踪能力、抗干扰能力、反隐身能力等等。如果一味追求LPI性能而牺牲了雷达原本的探测性能的话,那就无异于自废武功了。因此LPI技术并不能无限制减小雷达的辐射信号特征,这对于“神盾”舰上的相控阵雷达来说尤为明显。由于“神盾”舰是舰队防空的核心,其最重要的功能是对战场空情的实时感知能力,因此要求舰载相控阵雷达探测距离远、覆盖范围大,所以其设计普遍追求大天线孔径和高发射功率,也具有极高的信号辐射强度。“神盾”舰就相当于是漂在海上的预警机,用舰载相控阵雷达为整个水面舰艇编队撑起一座“防空保护罩”,而这显然与LPI的性能相矛盾。事实上相控阵雷达作为一种先进的雷达体制,很容易采用相应的LPI技术,因此新一代先进舰载相控阵雷达系统已大量应用这一技术。而且“神盾”舰在执行低烈度作战任务时也是可以采取LPI的相关技术与措施的。但在高威胁作战环境下,“神盾”舰的相控阵雷达很难在探测性能与LPI之间取得一个平衡。当然,新一代先进反辐射导弹也在提升对LPI雷达的探测和攻击能力,其被动雷达导引头的探测灵敏度以及弹上信号处理能力已经可以对抗一些LPI雷达技术。要真正提高雷达系统对抗反辐射导弹时的生存能力,必须还要采取其它的措施加以辅助。

对于单部雷达来说,雷达的LPI技术和探测性能之间始终存在着一定的矛盾。那么假如转换一下思路,将两部或多部雷达配合使用,是不是可以克服这个矛盾呢?从理论上讲这是可行的。战场上可以根据情况为多部雷达分配任务,当其中的一部雷达受到反辐射武器威胁时,可以让它采取反电子侦察措施或暂停工作,将任务交由其它雷达接手,从而解决单部雷达在射频隐身和探测能力之间的矛盾。这种技术称为雷达组网技术,就是由两部以上的雷达系统进行组网,相互配合使用,以实现更好的防空探测性能,并且可以对抗反辐射导弹的攻击。这就好比是战场上的多个僵尸之间相互配合,交替打开自己的手电筒,这样既可以照亮夜路,又能降低被对方士兵抓住的概率。此外,现代防空系统还可以利用多部雷达对来袭的反辐射导弹实施欺骗,多部雷达之间各自独立工作,分别以相同的频率发射雷达脉冲信号,这些信号都会给反辐射导弹的跟踪系统引入方位误差,使其跟踪性能下降甚至完全无法有效跟踪目标,最终错失原本锁定的目标。

陆基防空系统往往由多部雷达配合作战。图为S-300V防空导弹系统

防空系统内多部雷达协同探测目标的示意图

我国已经掌握了多基雷达技术

现代舰艇上都配备有种类繁多的雷达

最后,双基地/多基地雷达系统也具有对抗反辐射导弹的能力。双基地/多基地雷达是指雷达系统的发射机和接收机分别设在相距较远的两个地方。通常一个或多个接收机设在战区前沿,而发射机则设在后方。后方的发射机用于主动发射雷达信号,而前方的多个接收机则只负责被动接收目标的反射信号,一般都不主动辐射任何电磁信号,因此具备了很强的隐蔽性。这样一来反辐射导弹对设置在前方的接收机无能为力,对后方重兵设防的发射机又无法靠近,从而对整个雷达系统无从下手。

不过雷达组网或双基地/多基地雷达用于陆上防空是可行的,但用于水面舰艇编队的海上防空就对舰艇之间的指挥控制和协同作战能力提出了很高的要求,实现起来较为困难。不过舰载雷达的一个特点就是雷达的种类众多,往往在一个舰体平台上集中了多种不同用途、不同类型的雷达系统,包括远程对空搜索/警戒雷达、中近程对空/对海探测雷达、目标跟踪雷达、火控雷达以及各种被动探测、电子侦察设备,而且还会配备多部同一类型的雷达用来相互备份或补充。此外,不同型号的军舰往往也配备了不同体制、不同探测性能的雷达系统,比如我国052D型驱逐舰和054A型护卫舰配备的就是完全不同的舰载防空雷达,而且舰艇平台之间还可以通过数据链来实现多平台的协同探测。以上的种种因素都表明了海上舰艇编队可以通过合适的战术来对抗反辐射导弹的攻击。

我国054A护卫舰配备的“顶板”雷达

舰载雷达相比陆基雷达在对抗反辐射导弹攻击时的一个利好是,由于舰上防空具有防空资源高度集中的特点,因此载舰具备较为完善的侦察告警、电子对抗以及自卫能力。陆基雷达出于大规模装备的成本以及后勤维护保障的问题,在很多情况下连一个专用的告警雷達都配备不起,配备“陆盾”2000之类的近防武器系统也是一个比较奢侈的事。但这对于舰载雷达来说都不是个事,即使是防空性能极为强大的远程防空导弹也是与舰载雷达集成在同一舰艇平台上的。再加上水面战舰具备了较强的海上机动能力,这使得反辐射导弹在单独攻击水面舰艇及其舰载雷达时的突防和攻击成功的概率并不高。然而攻击一方往往不会单独使用反辐射导弹,而是与其它类型的反舰武器混合使用,比如反舰导弹或制导炸弹。当进攻方采取了多弹种集群式攻击时,反辐射导弹可使对方舰艇被迫暂时关闭防空雷达,从而使其它的反舰武器有机可乘;或者将反辐射导弹混杂在众多反舰武器中,以图混水摸鱼,增大对方电子干扰和对抗的难度,从而对水面舰艇及其舰上雷达构成威胁。 [编辑/山水]

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