未来舰载电子对抗技术展望.docx
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未来舰载电子对抗技术展望
未来舰载电子对抗技术展望
摘要:
本文论述对未来海战态势的评估,现代海战态势对电子战提出的战术技术要求,展望21世纪舰载电子战设备一体化等10项技术的发展。
关键词:
电子对抗,舰载,电子战,电子战技术
第一章对未来海战态势的评估
据国外军事专家分析,"第一次世界大战中海战的决胜取决于战列舰的决战,而第二次世界大战中海战的决胜则取决于航空母舰的决战"。
预言未来的"21世纪是电子战时代,电子战(EW)在现代战争中将起主导作用"。
"如果发生第三次世界大战,赢得胜利的必将是最善于控制与应用电磁频谱的一方"。
这意味着21世纪海战是硬、软杀伤武器相结合的作战方式,表面上是导弹等硬武器间的互射、战舰的攻防、探测与反探测、侦察与反侦察、防御与反防御、空袭与反空袭、突防与反突防、干扰与反干扰、导弹与反导弹和摧毁与反摧毁的相互对抗,但实质上作战武器威力的充分发挥与海战的胜负,主要取决于电子战的作战方式与战斗效能,因为现代各种先进武器系统威力的发挥日趋依赖于诸种电子设备或电子系统的效能。
现代海战战例表明,掠海飞行的反舰导弹(尤其是反辐射导弹)和机载巡航导弹仍然是水面舰船的最大威胁,这是因为反舰导弹具有体积小、重量轻、射程远、威力大、精度高、速度快、价格低廉、装备量大、隐形化、智能化及发射平台多样化等特点,且不易被拦截。
因此,舰队日益需要装备电子设备。
提高水面舰船生存能力的主要手段是增强电子战措施,提高防御自卫能力,用以干扰破坏敌机、敌舰的火控制导系统,以降低舰-舰导弹和空-舰导弹的命中率。
毋庸置疑,在现代和未来海战中,电子战装备是一个重要的战斗力倍增器。
舰载电子战系统的重要作用日益为国际海军界所公认。
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、C4ISR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。
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。
第二章展望21世纪舰载电子对抗技术
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。
电子战飞机的主力是EA-6B"徘徊者",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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
2.7光电/红外EW技术
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。
2.8EW仿真技术与虚拟现实技术
仿真(Simulation)技术是以控制理论、相似原理、数模与计算技术、信息技术、C4ISR系统与EW系统技术及其应用领域相关专业技术为基础,以计算机和多种专用物理效应设备为工具,借助C4ISR系统与EW系统模型,对真实的或设想的C4ISR系统与EW系统进行动态试验研究的一门新兴综合性技术。
它又是一种可控制的、无破坏性的耗费极小的并允许多次重复的试验手段。
建模是仿真之基础,亦是仿真的结果,研究新型建模仿真方法是其首要任务,尤其是针对EW复杂性及特殊性将知识库用于EW系统建模和仿真至关重要。
这里面包括仿真模型建立及验证专家系统、仿真算法选取专家系统和仿真结果分析专家系统等。
现代海战已由传统的单一武器单一兵种的对抗发展为现代的体系与体系的攻防对抗。
现代科学技术的发展使武器系统变得日趋复杂和大型化,影响其作战性能的因素亦颇多,尤其在实战中对不同武器系统间的协同作战与紧密配合的要求日益增高,仅仅依靠传统的科学计算程序已不能满足系统综合性能分析的需要。
攻防与EW对抗仿真则能为此提供极好的辅助分析决策手段,通过仿真,不仅可判断武器系统战术技术指标的合理性与优劣,确定最佳的武器体系构成,使体系发挥最大效益,而且使得一些本来无法进行试验的过程(如大规模毁伤等)在其中获得验证,它与实兵演习相比,大大节省了人力、物力和时间,受到各国军界的极大重视。
仿真是一种模仿行为。
系统仿真则是模仿现有系统或未来系统的运行状态的一种技术手段,它利用计算机来运行仿真模型,模拟实际系统的运行状态及随时间变化的过程,并通过对仿真运行过程观测与统计,得到被仿真系统的仿真输出参数的基本特性,以此来评估并推断实际系统的实际参数与性能。
2.9EW设备的应用技术
EW设备的效用除与设备自身的技术参数有关外,在很大程度上还依赖于系统设备的战术应用。
21世纪海战中EW设备应用技术研究主要为以下三个方面:
①射频、光电和红外多种设备的综合应用;
②EW设备的战术应用应强调截获和火控系统的无源手段。
未来海战中,无源探测是获取情报信息的主要来源之一,故无源截获(ESM)将会大量使用,这包括使各种平台具备先进的截获与识别信号和测向能力。
这些能力与其它一些装置组合可产生无源火控功能。
隐身技术的发展引起了军界人士密切关注。
世界各军事强国都在竞相发展隐身技术和隐身兵器;目前正在探索新颖隐身机理和开发新型隐身材料,并不断取得新的突破;反隐身技术的研究亦初露锋芒。
可以断言,21世纪初,隐身飞机和隐身导弹等将普遍装备舰队。
隐身技术和反辐射武器的发展是人们颇为重视光电/红外和信号检测的又一个原因;
③对重要的EW威胁目标,电子对抗斗争更强调硬摧毁。
重要的EW目标装备技术日趋先进,如快速捷变频或跳频雷达设备,跳频/扩频通信设备、自适应波束控制的雷达与通信设施等,仅采用电子对抗(ECM)变得日益困难,西方军事专家和前苏军首脑愈加重视硬摧毁手段。
实现硬摧毁对EW系统的搜索、跟踪和分析等方面提出了更高的要求。
2.10EW系统的总体技术
EW作为一个系统理应用系统工程的方法加以研究。
EW系统总体技术保障了诸传感器(分系统)获取的目标信息,能被实时、准确和大吞吐量地进行处理;各分系统间信息传输交换通道简便而畅通;系统控制既灵活又方便,拥有良好的人机接口及大量的辅助决策软件。
以下七项总体技术可作为我国海军今后的研究重点:
①电子战的策略与方法;
②电子战系统的电磁兼容性;
③电子战系统的抗毁性;
④电子战系统设备与各战区的配备;
⑤电子战与C3I系统及武器系统的相互接口;
⑥建立预警机综合电子战系统;
⑦空-海一体化电子战。
分布式C4ISR系统具有强抗毁性,能确保下级指挥官得到与其有关的详实作战信息,从而使其能根据上级总的作战意图,当机立断地处置临时出现的战况,以便取得最佳的作战效能。
随着科学技术的发展,计算机广泛应用于作战部队。
计算机已成为C4ISR系统及各类信息化武器装备的"神经中枢",其自身存在的脆弱性,使之易受计算机病毒的侵害。
计算机病毒是隐藏于计算机系统数据资源内,利用系统资源进行繁殖、生存,影响计算机系统正常运行并通过系统数据共享的途径进行传染的有害程序。
分布式系统结构及网络化的通信技术为计算机病毒的传播和繁殖创造了有利条件;计算机软、硬件的标准化和信息格式的标准化,亦有利于计算机病毒程序的编制与简化。
利用计算机病毒的传染性、潜伏性、隐蔽性及破坏性,来干扰、瘫痪敌方信息系统和网络,其作用是常规电子战技术手段所不及的。
计算机病毒对信息系统和网络的有效破坏作用已引起各国军方的高度重视,纷纷着手研制计算机病毒武器,其中包括:
①研究计算机病毒的运行机理和破坏机理;
②研究计算机病毒渗入系统和网络的方法;
③研究利用无线电发送病毒的方法等。
计算机病毒的产生,引起一场新的电子战。
计算机病毒是隐藏于计算机系统内的一种破坏性程序。
它能利用系统数据资源进行繁殖,并通过系统数据共享进行传染。
随着计算机大量应用于军事领域及武器综合控制系统、电子战系统、C4ISR系统,计算机更显得举足轻重。
可利用计算机病毒来破坏、毁掉敌方的计算机系统,使其局部或全部失效,以致陷入瘫痪。
故计算机病毒已成为一种新型的电子战手段。
计算机病毒对抗(ComputerCirusCounter-measures-CVCM)是一种新型的电子对抗技术,该技术正在兴起并获得迅速发展。
计算机病毒对抗包括如下两个方面:
一是对敌方实施计算机病毒(CV)进攻与传染,二是防御敌方计算机病毒进攻与传染。
它将成为高新技术战争的一种重要的作战手段,在未来的海战中将起到至关重要的作用。
C4ISR系统的核心是计算机,计算机正确运行是确保作战指挥顺利进行之关键。
然而,现代海战中将计算机病毒作为一种武器已开始使用了,并且取得了其它任何武器都无法比拟的战果。
计算机病毒可使敌方C4ISR系统的功能紊乱进而陷于瘫痪,达到不战自乱进而战胜敌方之目的。
计算机病毒武器与电子对抗(ECM)相比具有如下5大特点:
①计算机病毒对准的是系统处理机,是针对计算机的一种软对抗;ECM瞄准的是电子系统接收机,是针对接收系统的硬对抗;
②计算机病毒可预先注入并潜伏于系统内,除非将其排除或停机,否则它是长期有效的;ECM只有在干扰开始至结束期间敌方接收系统亦开机时方有效;
③计算机病毒攻击的是无防御能力乃至防御能力最薄弱之环节,破坏的是敌方系统的数据、程序及系统的功能;ECM攻击的是接收机能力最强的环节,破坏的是敌方所获得的信号;
④计算机病毒仅需注入一次,便可长期有效并能相互传染,难于被发现,难以预防;ECM仅有一次的效用,而且易被发现亦易于防御。
⑤计算机病毒使用方法多种多样,有直接法和间接法等;而ECM只有单一方法,即直接法。
正因为计算机病毒武器具有上述这些明显的特点,才使其一开始便具有重要的地位。
只有花大力气去进行研究、开发这种武器,方能在军事上取得优势。
随着我国海军现代化建设的日趋加快,指挥自动化系统和武器自动化系统等都会大量装备舰队,假若不尽快进行计算机病毒的研究,这些现代化的武器装备将会受到严重威胁或破坏。
因此,进行计算机病毒的研究刻不容缓。
目前各国海军对计算机病毒的研制都给予了高度的重视,投入了大量的人力和物力,尤其是美海军,已拥有各种带病毒的芯片、用于病毒对抗的武器装备器材以及病毒武器使用的方法和手段。
未来高科技战争中计算机病毒将是C4ISR系统对抗的主要手段,面对此种严峻的挑战,我们应做好充分准备,大力研制、发展计算机病毒武器,使之能成为我国海军克敌致胜的"杀手锏"。
综合性电子战体系具有电子侦察、电子防御和电子攻击三大功能。
电子侦察功能是由海、陆、空及天构成的一体化侦察网。
可见,综合性电子战体系具有极强的作战能力和快速反应能力,属于既灵活又柔性的体系结构,尤其适用于高新技术局部战争中体系对体系对抗的需求。
海湾战争表明,战场上敌对双方通过自动化、智能化C4ISR系统,将各种高新技术的兵器组合在一起,夺取制空、制海权。
电子技术已广泛渗透至军事的各个领域,并成为C4ISR系统和高新技术兵器的核心和支柱。
因此,电子战发展的总目标应是夺取"制电磁权"。
高技术的战争必须是通过多平台多种电子战装备及其综合运用,构成三军一体、功能互补的综合性电子战系统,在关键的时间、方向和地点对敌方C4ISR系统和制导系统实施有效的干扰及反辐射攻击,充分发挥电子战的整体作战效能,以夺取制电磁权。
第三章结束语
纵观世界电子战发展史及21世纪的海战环境,尤其是未来电子战发展趋势可以看出。
仅以预警雷达作为主要探测、指挥和引导手段,将难以完成未来海战的使命。
应运而生、代之而起的是以"预警雷达、敌我识别、无源探测、红外探测、有源干扰和无源干扰、通信和自卫干扰"等分系统组成的一体化电子对抗系统,方能在尖锐复杂的对抗和信息密集的环境中立于不败之地。
电子战集高新技术于一身,已倍受世界各国重视。
展望未来,电子战技术的发展将极为迅速。
现代海战,明显地反映出科学技术进步出战斗力的战争意识。
"科学强军"战略必将是未来各国海军现代化建设必然发展趋势。
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