如何评价航空电子战的发展?

航空电子战的历史

作为电子战领域的一个分支,航空电子战越来越成为左右战局胜负的关键。我们选取航空电子展历史上颇具意义的几场战争或者战斗,来展现电子战是如何改变战争形态的,电子战又是如何成为战争舞台上的主角的。

第二次世界大战:初上战争舞台

雷达时至今日仍然是电子战领域最重要的目标,在二战期间,雷达的出现让进攻一方的损失率大大增加。由此也诞生了两种最主要的针对雷达的电子战手段——有源的干扰机和无源的箔条。

英国和德国,是二战期间电子战的主战场。1942年4月,用来对付德国“弗里亚”预警雷达的“月光”干扰系统最先在英军服役,它接收目标信号,放大后再发射出去,可以模拟一个飞得非常密集的飞机编队。同年8月,“月光”系统首次使用,这确实让德国人吓了一大跳,他们以为面临一次大规模空袭。不过在使用了三十多次后,这套系统于当年10月停止使用,因为德国人找到了对抗的办法,“空城计”不灵了。

接替“月光”的是释放杂波干扰的“芯子”和“碎片”雷达干扰机。

1942年10月7日到8日夜间,英军首次使用“碎片”干扰机,主要针对的是德军“维茨堡”火控雷达和地面引导雷达。而更重要的“芯子”则是针对诸如“弗里亚”这样的预警雷达。从1942年的“芯子”1开始使用,直到8个月后英国人才能较为完善地运用这套系统。战争中“芯子”得以迅速发展,并装上专用的干扰飞机。在整个二战期间,“芯子”不断发展而形成系列。

由于航空电子战装备不断增多,为了更好地集中运用这些装备,1943年10月,英军组建了新的大队——第100飞行大队,这恐怕是世界上第一支专职电子战大队,其目的是对全部的电子战装备实施作战控制。

在第100航空大队中,“芯子”干扰机装备第171和199中队,以形成“芯子屏障”。它们用来遮蔽攻击力量的接近,使其在最后一分钟才显现出来。不过“芯子”也曾摆过乌龙。1944年6月5日到6日的夜间“芯子屏障”覆盖了英国自己用于确保精确保持编队位置的Gee导航辅助系统。

连续遭遇两年干扰的德国人找到了应对办法。德军的一些雷达,比如著名的“瓦塞曼”雷达对“芯子”具有更强的抗干扰能力。而且在“芯子屏障”中,总是有足够多的“缝隙”使一些雷达可以发现“屏障”后面的活动。

德国空军迅速采取了技术性的抗干扰措施。例如增大了“弗里亚”的频段范围,以分散干扰机的干扰功率,进而降低其效果,这恐怕是最早的功率对抗了。德国的“维茨堡”雷达也没有想像的那么容易干扰。其主波束窄,而旁瓣电平很低,普通的干扰机很难把足够的干扰功率注入其接收机。这加速了无源干扰——箔条的使用。

有趣的是,当时英、美、德都发现了箔条的作用机理,英国人的箔条叫“窗户”,也叫“干扰窗”;美国人就叫箔条,而德国人的叫锡箔条。但是谁都不敢用,生怕对手轻易抄袭。最终,英国人还是咬咬牙用了。因为他们承受不了不断上升的轰炸机损失了。

1943年7月24日~25日夜间,英国首次在作战中投放了大量的“干扰窗”,用于支援1000架轰炸机对德国汉堡的空袭。那次干扰十分成功,德国空军的“维茨堡”和“维茨堡巨人”雷达以及德军夜间战斗机上的“列支敦士登”雷达都受到了严重影响,就连探照灯都找不着目标——不是因为被箔条挡住了,而是因为控制探照灯的雷达也被干扰了。当时,投放箔条的手段还很原始,一包包的箔片以每分钟一到两包的速度,由人力来投放。包内装有指定数目的细条,用纸包好并用橡皮带系牢。它们被整个扔下去遇到气流后散开,撇出细条。1943年8月17日到18日夜间对配内明德研究机构和柏林的袭击中,几乎就没有停止投放“干扰窗”。“不断的使用,从东08度到目标,再从目标回到东08度,以每分钟一包的速度投放,在东08度和东10度之间,投放速度要加一倍。”当时的老兵这样回忆。

箔条的作用很简单——雷达波照上去,然后又反射回来,干扰就这样形成了。但有一个问题,箔条被雷达照射导弹时候会产生谐振,便产生了感应电荷,这些电荷产生出与照射频率相同的增强信号。箔条的使用是要和雷达波匹配的,二分之一波长的箔条最有效,因为这时箔条将形成强烈的谐振波。为什么是二分之一的波长?箔条的长度应足以使电荷在一个照射周期中从一端到另一端,然后在返回。因为在一个周期中,电荷要在整个箔条上通过两次,所以其谐振长度应该是目标雷达波长的一半。当然,在实际应用中,谐振长度稍微小于这个最佳值,这与箔条的长宽比有关系。为了达到最好的干扰效果,最好能够实现或者实时地探测到敌方的雷达频率(也就是掌握了波长)。于是在越南战争中就出现了这种电子战飞机,一边用侦察装置探测敌方雷达的波长,而箔条投放装备则根据探测到的频率现场切割对应波长的箔条。

英国人的箔条作用非常明显。英国夜间轰炸机的损失率原本从1943年2月底的3.5%以下,上升到1943年6月5.5%左右,由于箔条的出现,该损失率又在7月份降低到3.5%左右。

当然,干扰的不仅仅是雷达,还有通信。德国通过一两部大功率高频发射机,利用对盟国通信、雷达、导航系统发射信号进行无源探测得到的信息和德国雷达上能给出的数据,进行不断的对空广播,以此把战斗机引导到轰炸机群中。为此,盟国不得不针对德国的对空通信实施干扰。空军的夜间战斗机控制信道被英国列为最重要的目标之一。皇家空军的战略轰炸机部队主要使用“空中雪茄”、“碰撞”、“片子”等干扰设备干这件事。“雪茄”干扰机对VHF(甚高频)进行了干扰,1944年,功率强大的机载干扰机开始在德国空军的VHr频段进行大功率干扰的同时,英国还用大功率的商用发射机给德国人播送虚假指令。德国空军不得不放弃了VHF频段,德国人还曾打算使用莫尔斯电码,但是德国的空勤人员不是译电员。当然,德国人也同样干扰英国人的通信。德国邮政部门设计的“卡鲁索”干扰机则力求破坏英国皇家空军的夜间战斗机与地面引导截击站的地空无线电通信联系。1941年春季该系统出现,用来进行阻塞式干扰,不过作用距离只有不到5千米。

第二次世界大战期间的电子战不是英德之间的事,美国、日本都采用了大量干扰系统。发生对抗的,也不只是雷达和通信,还有一个特殊的领域,用现在时髦的词形容是“导航战”。(详见本刊2000年第9期)。

越南战争:电子战的分水岭

越南战争被美国电子战史学家称为航空电子战的分水岭。在越战之前,如果有飞行员在执行任务前要求携带电子战吊舱肯定会遭到众人的嘲笑,而在越战后期,如果没有安装电子战吊舱,飞行员可能认为这是去送死而拒决绝执行任务。可以这样说:至少是从越战之后,电子战在战争中起到了主导作用。

在1964年8月美国开始对北越轰炸初期,美军绝大多数战斗机都不携带任何干扰装置。随着越南人民军开始投入大量的地空导弹和炮瞄雷达控制的高炮,对美方空袭的飞机构成严重威胁。为此,美方发展了自卫式电子干扰手段,大量运用电子干扰支援飞机,还有专门的防空压制力量,挽救了大量飞机。

电子战吊舱,首先在越战登上历史的舞台。由于体积庞大,当时的电子战设备尚不能全部装入飞机内部,特别是那些已经定型装备部队的飞机,唯一的方法就是外挂,但是这要占用宝贵的外挂架。当时美国空军最常用的吊舱为ORC-160系列吊舱,美国空军、海军以及海军陆战队的战术飞机配备了型号众多的电子战自卫吊舱,与此同时,各种箔条/红外干扰弹投放装置也开始大量装备,电子防御的概念基本成型。在作战中,那些朝着美军飞机飞来的“飞行的电线杆”(指“萨姆”2导弹)往住在干扰吊舱的干扰下与战机擦肩而过。

关于防区外干扰,美国空军依靠“不讨人喜欢的”EB-66“毁灭者”系列。从60年代末期,到1972年12月的“前线支援者”作战都能看到它的身影。美国海军部署的专用电子战飞机则多达5种。

在越战中付诸实战的新概念还包括防空压制。防空压制实际上是反辐射导弹与“野鼬鼠”战机的组合。1966年,“百舌鸟”服役,解决了远投问题。“野鼬鼠”部队攻击地空导弹阵地的基本方法是:采取小编队,低空进入,低空攻击,积极佯动,实施大面积电子干扰。空军飞机常以两架EF-105F和两架F-105D混编,各机都带有电子干扰设备。EF-105F带发烟型、爆炸型“百舌乌”导弹各1枚、子母弹2枚。F-105D带炸弹6枚、子母弹4枚、“祖尼人”火箭6具。EF-105F主要用于搜索低空导弹阵地,如发现阵地,立即发射发烟型“百舌鸟”导弹指示目标。其它飞机立即进入攻击。一般情况下,采取的方法是先投子母弹,后投爆破弹。投弹高度多在2400~4500米,俯冲角为30~45度,两机距离300-600米。天气恶劣时,则由EF-105F发射爆炸型“百舌鸟”导弹实施攻击。随后,F-105F“野鼬鼠”也经受改装,最终的成熟型号则是F-4C“野鼬鼠鬼怪”。直到海湾战争美军还在使用在F-4基础上改进的“先进野鼬鼠”F-4G,而反辐射导弹也发展到更大型的“标准”。

电子战系统的采用,在越战后期的几次空中战役中起到了立竿见影的效果。

“前线支援者”Ⅰ可以称得上美国第一次在越南真正有效的使用空中力量,电子战在其中发挥了巨大作用,特别是针对越南的防空导弹。这次行动受到的政治压制较少。空军和海军第一次相互协同作战。而1972年12月18M9日开始的“前线支援者”Ⅱ共进行了11次任务。12月18日,首次攻击开始,33架B-52D和54架B-52G从关岛出发,以间隔4小时15分钟的两波次轰炸河内及其附近目标;第三个波次是由乌塔基地起飞的42架B-52D进攻越北白马等地的机场。为了抵御导弹,B-52组成三机“小编队”用来最大限度使用对抗。任务之后,美国估计遭到200枚导弹攻击,结果只损失了2架飞机,另外2架受伤。这次任务有大量的“野鼬鼠”、远距干扰、干扰箔条投放和战术攻击机配合。在“前线支援者”Ⅱ任务的11天中,B-52飞行作战729架次,损失15架。这个损失率比越战刚爆发时大幅降低。

海湾战争:电子战的整体升级

海湾战争中多国部队的空中力量获得了史无前例的胜利,总共约7万架次飞行,只损失了38架飞机,这在以往是无法想像的。这当中,电子战飞机发挥的作用无法替代。和巨大的战果不相称的是,海湾战争中的电子战种类和样式,并未超出此前的越战以及贝卡谷地之战,EA-6B和ALQ-99干扰机,还是越战时期的改进型,但它们都进行了整体升级。

很多人都知道“沙漠风暴”之前的“白雪”电子战,让伊军雷达“一片雪花”。但实际上这之前很久,电子战的重要形式之一—一电子支援行动就开始了。直白地说,就是进行电子信号侦察。空战计划1990年8月份开始制定。主要目标包括伊拉克的首脑、通信系统、大规模杀伤性武器、运输和电力供应网、后勤支援基础设施。最优先的是摧毁伊拉克的指挥和控制系统获得空中优势,包括重点攻击指挥所、通信中心、机场、防空雷达中心、发电和配送电网。

伊拉克军用通信系统中埋入地下的光纤很难发现,也不易被信号情报行动截获,但是建设这些系统的大多是西方公司,他们知道其关键节点和转换装置的位置,防空雷达、无线电通信、地空导弹和高炮系统则较易被发现。在正式开战前的半年内,多国部队的飞机已经多次通过对边界的佯攻触发了伊拉克的防空系统,而E-3、RC-135、E-2、TR-l、EP-3、“猎迷”等信号情报飞机以及包括“大酒瓶”电子侦察卫星在内的天基侦察平台能够精确确定他们的位置,分析其反应和性能。

1月17日凌晨,空袭开始了。首先,多国部应用在越南以及贝卡谷地用过的那套在伊拉克防空网上打开一个缺口。巴格达西南边界上的两部先进雷达站在当地时间2时38分受到AH-64A攻击直升机的攻击,不到两分钟就被摧毁。2时51分,两架F-117A用900千克级的GBU-27激光制导炸弹摧毁了距离这两个雷达站30海里的努海朴防空作战中心,此后,巴格达第一批指挥和通信目标以及电力网都遭到摧毁。伊拉克防空部队立刻应战,他们的雷达看到了下一波攻击的来临,伊拉克防空部队用地空导弹和高炮击落了第二波攻击中的众多目标,但不幸的是,这是由BQM-74无人靶机和“空中发射战术诱饵”构成的。随后的3分钟,由防空压制飞机将大量“哈姆”反辐射导弹和“阿拉姆”反辐射导弹将开机的预警雷达和火控雷达摧毁。然后,多国部队重复了越南战争那种模式,由战斗机掩护、电子战飞机支援的前几波攻击飞机飞过安全走廊,然后分散去攻击伊拉克各处的目标。

客观而言,海湾战争投入使用的每一类型电子战武器,越战中几乎都已经出现了。不同的是,海湾战争时期西方的技术更加先进,而且应用量巨大。就拿反辐射导弹为例,越南战争中还是秘密武器的反辐射导弹,到了海湾战争则成为最多的消耗品之一。海湾战争中美军专职反雷达作战的第35临时战术战斗机联队(装备F-4G和F-16CI)总共发射了905枚“哈姆”反辐射导弹,击毁了254个雷达目标。在战争第一天晚上,仅美军就发射了200多枚反辐射导弹:战争中仅美国空军消耗的“哈姆”就达到了1067枚,美国海军和海军陆战队则发射了894枚“哈姆”。多国部队发射的各类型反辐射导弹超过2000枚,有时一次战斗就发射几十枚。

空袭叙利亚:“舒特”的胜利

一次区区十几架飞机参与的空袭行动,却揭开了一种具有重大意义的电子战手段的神秘面纱。

2007年9月5日晚23时左右,以色列港口城市海法南部的拉马特戴维空军基地,来自以色列空军第69“铁锤”战斗中队、第134电子战中队和第192空中预警中队的战机接到准备实施“紧急演习”的命令。几分钟后,十余架不同型号的飞机全部升空,朝西飞入地中海。不久后3架飞机奉命返航,其余7架继续沿着东北方向朝叙北部低空飞去。由于距离远,再加上任务装备多,以色列空军挑选F-151战斗轰炸机担纲主角,并搭配G550电子战飞机和“海雕”预警机同行。9月6日子夜零时,这群战机开始穿越土耳其领空,F-151在那里抛弃了副油箱。18分钟后,F-151飞越沙漠,奔袭南方百余千米外的提卜纳核工厂,利用SPICE和JDAM精确制导弹药命中了工厂的核心位置,炸毁所有提炼核原料的设施,然后全体战机沿原路返航。

令外界好奇的是,非隐身的以色列战机是如何骗过叙利亚的防空网的。叙利亚防空网,包括最先进的“道尔”防空系统都没有做出任何反应。就在外界迷惑之时,“舒特”这个词开始进入大众视野。一些专家认为,在这次轰炸的时候,以色列或许使用了“舒特”系统入侵了叙利亚的雷达网。这种系统通过无线电信号将木马病毒通过防空系统的雷达或数据链注入其计算机,然后获得整个系统的控制权,进而控制敌方防空网络的雷达系统背对自己的目标来袭方向。

后来透露出来的未经证实的消息表明,这个攻击小组包含有两组G550预警机:一组中的一架配备网络中心协同瞄准系统(NCCT),另一组中一架配备“舒特”网络攻击系统。其中,配备NCCI、的C550负责搜索出地面防空雷达。之后,配备“舒特”系统的C550便发送一个无线电数据流到对方的防空雷达,进而侵入了整个由计算机控制网络。据分析,以色列几乎获取了对部分雷达的控制权,命令其转向以军飞机并未通过的空域。据说,这次攻击得到了美国的技术援助,因为美国研究叙利亚的俄式防空网有相当长的时间,深知其漏洞,甚至可能事先对叙利亚用于防空网的芯片动了手脚。

2001年,美国国会议员们首次从国防部提交的《网络中心战’报告中得知了“舒特”计划的存在。而2002年美国航空周刊与空间技术杂志首次披露了“舒特”作战演习。当时一家安装有“舒特”系统的FC-130成功渗透到敌方防空系统的计算机中,并通过如病毒和假目标等方式对其进行控制。

当然,关于“舒特”系统是否参与了这次空袭,以及该系统的效能还存在疑问。2012年3月19日美国《星条旗报》的报道称,“多名前军官说那次的干扰更像是传统的电子战或者通过空基平台发送的雷达干扰”。该报道也认为,这种技术并非万能。而且配合这样的武器,必须要有几个月甚至几年的艰巨的技术侦察工作。在北约针对利比亚的空中打击之前,当美国军方的规划者们寻求扰乱利比亚防空系统的方法时,他们曾经讨论过使用“舒特”这样的网络技术。但是这个念头很快被打消,因为他们评估,精心制作一个网络武器需要大约一年的时间,包括对目标系统弱点的必须的分析所用的时间。

至于叙利亚的“道尔”防空导弹没有对以战机做出反应,并非一定是因为“舒特”控制了这些导弹的雷达。在没有特殊征兆的情况下,这些防空系统的制导雷达和搜索雷达均不开机,以减少暴露的几率和维护的工作量。只有防空警戒系统中的警戒雷达探测到威胁目标后,才会向这些导弹部队发出预警,这时候防空导弹部队才会开机,然后根据命令决定是否对空扫描。另外,“道尔”防空导弹的最大射程只有12千米,航路捷径也只有6千米。对于以军战机而言,飞过“道尔”的防区,也就是几分钟的事。如果叙利亚遭到袭击再命令“道尔”系统开机,早已经晚了三秋了。

作者:张亦驰
      来源:《兵器知识》2013年第07期