美国海军舰载电子战系统的现状及发展

程 翔

(海军装备部驻扬州地区军代室,江苏 扬州 225101)

0 引言

美国海军作为兼具空天和陆上作战能力的一支执行多样化任务的综合性军种,其装备与技术的发展一直引领全球军事的潮流。进入21 世纪以后,随着先进军事技术的发展和扩散,美军的传统优势受到严重挑战。在这一背景下,为了继续保持其领先的电子战能力,美国海军针对海战中的舰载作战平台,制定了一系列的电子战改进计划,用以建设先进的海上立体电子战体系。

本文对美国舰载电子战系统的基本情况进行了介绍和分析,梳理了系统的组成和研制特点,给出了针对该系统的思考和启发,为我国相关系统的研制工作提供了参考。

1 持续改进中的AN/SLQ-32电子战系统

20世纪70年代,面对先进反舰导弹的威胁,美国海军研发并部署了AN/SLQ-32电子战系统。从1977年5月雷神公司获得第1套SLQ-32电子战系统的合同至今,经过超过40 多年的不断完善和改进,目前几乎美国所有的水面舰艇都装备有该电子战系统。

据不完全统计,已有超过450 套SLQ-32 电子战系统被应用到美国和其盟友的水面舰艇上,并发展形成了6型已服役装备和1型正在研制的设备。当前已服役装备如图1 所示,全部这7 型SLQ-32的主要特点和功能如表1所示。

表1 SLQ-32电子战系统的各型号特点

图1 已服役的SLQ-32电子战系统家族

早在20世纪90年代后期,美国海军以SLQ-32为基础,提出先进综合电子战系统(AIEWS)计划,总共分成3个阶段:第一阶段大幅提高SLQ-32的威胁识别能力、测角精度与运算功能,但保留SLQ-32的基本硬件架构;第二阶段增加新的探测能力,换装全新的射频前端;第三阶段则会整合全新发展的电子干扰机与红外干扰机,全面提升船舰在各频谱的软杀伤能力。AIEWS早期阶段的型号为AN/SLQ-54,后来改称为AN/SLY-2。然而,AIEWS由于成本超支与进度落后,在2002年4月遭到取消。AIEWS取消后,美国海军在2003年提出水面电子战改进计划(SEWIP)。SEWIP 吸取AIEWS 的教训,以多阶段分批改进的方式为SLQ-32进行现代化改良,逐步更新系统软硬件架构,最后完成全面升级。

在开展SEWIP 之前,美国海军研究办公室(ONR)牵头组织开展了一系列相关项目,进行关键技术的攻关,并最终促成多项成熟技术在SEWIP中的应用。这其中包括先进多功能射频概念(AMRFC)、多功能电子战(MFEW)和多波束电子战/信息战/视距内通信样机(Multibeam EW/IO/Comm)项目。目前MFEW 项目的相关成果已经转化到SEWIP Block2 中,而Multibeam EW/IO/Comm项目的相关成果已经转化到SEWIP Block 3 项目中。SEWIP与ONR 其他研究项目的关系如图2所示。

图2 SEWIP与ONR 其他研究项目的关系

SEWIP Block1和SEWIP Block2组成SLQ-32(V)6电子战系统,SLQ-32(V)6与SEWIP Block3组成SLQ-32(V)7电子战系统。目前,SLQ-32(V)6电子战系统已逐步在美国驱逐舰和航母平台列装。图3为装有SLQ-32(V)6电子战系统的福特级航母主桅杆。

图3 装有SLQ-32(V)6的福特级(CVN-78)航母主桅杆

2 “临时补缺”的AN/SLQ-59电子战系统

在SEWIP Block 3交付之前,美国海军已着手对EA-18G 电子战飞机改进计划进行“临时补缺”。该计划引入了美国海军研究实验室(NRL)的“便携式电子战模块”(TEWM),用以解决美国第六舰队(欧洲)和第七舰队(太平洋)提出的紧急作战需求(UONS)。由NRL的战术电子战部门(TEWD)构想一个模块化、便携式和平台化的试验台,包括一种集成了基于宽带数字射频存储器(DRFM)的电子攻击(EA)能力的电子支援(ES)接收机,TEWM 可以产生高分辨率、逼真幅度和多普勒调制特征的假目标,具备同时多目标对抗能力,并能产生假目标与压制干扰相结合的多分量波形。

哈里斯公司在2013年与NRL 签订合同,负责支持SEWIP Block 3T(也即AN/SLQ-59)的生产和安装。目前,美国第七舰队的多艘DDG-51导弹驱逐舰上均已安装有AN/SLQ-59电子战系统。此外,罗纳德·里根(CVN-76)号航母也安装有SLQ-59电子战系统。图4为装有SLQ-59的DDG-51导弹驱逐舰。

图4 装有SLQ-59的DDG-51导弹驱逐舰

3 美国舰载电子战系统的发展趋势

进入21世纪以后,传统的电子战作战对象、作战环境、作战方式等都发生了重大变化,电子战的核心任务已由平台对抗转向频谱对抗,电磁与赛博环境之间的联系越来越密切。正是在此大背景下,美军电子战正经历重大战略转型,电子战及相关领域的新概念、新技术、新装备不断涌现,电磁频谱、赛博空间以及两者之间关系的深化研究逐步推进。

舰载电子战设备具有很强的针对性,因此新型抗干扰技术的出现,总是会迫使干扰技术人员去研究新的对抗方法;同样新型舰载有源干扰技术的出现,也总是会迫使抗干扰人员去研究新的对抗方法。纵观美国海军舰载电子对抗设备的装备情况,其发展趋势可以概括为阵列化、决策智能化、系统集成化、协同体系化。

3.1 阵列化

随着低截获概率、宽带捷变频等技术的广泛应用和作战空域的扩大,现代的雷达对抗系统需要有更宽的空域覆盖、更灵活的波束控制。阵列化可提供灵活无惯性的波束运动和高效的空间合成与覆盖能力,不仅有效提高了系统对威胁目标信号(甚至旁瓣)的截获能力与对抗能力,而且更利于系统对能量、空间等资源的精确管理,从而提高遂行多任务的能力和效率。据报道,美国海军的下一代干扰机中频段(NGJ-MB)项目采用了灵活的电扫阵列技术。该项目2020年8月完成了武器系统控制、系统功率管理、高性能数字波束合成等内容的测试,即将转入初速率初始生产,且目前美国多型最新的电子战设备均采用有源相控阵技术。由此可见,阵列化是美军未来电子对抗装备技术的发展方向。

3.2 决策智能化

随着战场上新体制雷达、复杂波形的不断出现以及电磁环境越来越复杂,强对抗环境下的舰载电子战系统的目标感知、分析、识别和对抗能力面临着巨大挑战,传统的从感知到执行的作战环路需要的时间较长,已难以适应战场动态变化的作战需要。随着人工智能技术和计算技术的发展,将智能应用于电子战系统的决策环路中已被认为是解决以上问题的行之有效的方法:通过先验知识以及自主交互学习来感知并改变周围局部电磁环境能力,进而高效、自主地调整电子战干扰发射机与接收机以适应电磁环境的变化,提高干扰的快速反应能力与可靠性。2016年,美国国防高级研究计划局(DARPA)通过“自适应雷达对抗”项目,研制出世界首个认知雷达电子战系统原型机。此后,多个智能化电子战项目相继开展并得到应用。据报道,认知电子战技术的部分成果已经在SEWIP中得到验证。认知电子战是“人工认知”向机器“自动认知”的升级,核心决策的智能化是认知电子战最主要的特点,也是未来美国海军舰载电子对抗设备的重要发展方向。

3.3 系统集成化

系统集成就是将系统的各功能部分综合为统一的有机整体。未来的海战不仅仅是单个设备、单平台的对抗作战,更是体系与体系之间的对抗;因此,要赢得未来作战的,必须打破传统的作战模式,将各种资源综合集成,实现舰载电子战体系内信息的共享和资源的综合运用。SEWIP Block3 通过“软件定义、硬件使能”的方式引入新型电子攻击能力,方便电子战系统同其他作战系统的集成。这种系统集成化的设计可以使得电子攻击能力在未来得到不断的升级。此外,作为一个统一的整体,集成化的设计还可以使得电子战系统得到其他传感器的信息支持,进一步提高作战效能。系统集成化包括系统内部集成和外部集成2个方面。无论什么样的集成,为了方便进行系统集成,对系统的构建都会有一些基本的要求,其中最重要的是小型化、模块化和模型化。

(1) 小型化。即各分系统或模块要在满足应用需求的情况下体积尽可能小。

(2) 模块化和模型化。这也是集成的基本要求,只有做到模块化和模型化,才方便于集成。

3.4 协同体系化

自2015年美军提出“分布式杀伤”作战概念以来,协同作战理念便随之产生。协同体系化作战的核心思想是作战任务不再由多用途、高价值的平台独立完成,而是将其拆解部署到多种异构的小型、低成本的有人/无人作战平台上。这些平台协同作战,以体系化的形式共同完成作战任务。这种协同体系化的作战模式不仅降低了成本,而且提升了作战灵活性。从美国最新的SEWIP Block3的概念图中可以看到,未来美国的舰载干扰机具备多舰协同干扰的能力。协同不仅包括相关的雷达对抗设备,而且包括完成协同任务的其他所有的设备,如通信设备、确定空间基准关系的自定位设备、确定相对时间关系的同步设备,必要时还有其他电子设备和非电子设备。协同按层次可以分为决策级协同、数据级协同和信号级协同。要达到理想的协同干扰,有很多技术需要解决,其中最关键的是顶层设计、资源优化管理技术、精确同步技术、快速准确的干扰信号生成技术。

4 结束语

本文详细分析了美国舰载电子战系统的现状,总结出了美国海军舰载电子战系统的主要技术发展趋势,对我国电子战技术的研究和发展有一定的帮助。