舰载电子战技术发展综述

舰载电子战技术发展综述摘要：为了有效对抗反舰导弹威胁，大力发展舰载电子战技术就具有十分重要的意义。舰载电子战技术主要包括舰艇隐身、电子侦察告警、雷达无源干扰与有源干扰、激光致盲与烟幕等等。本文对此作以综述。关键词：舰载电子对抗舰艇隐身侦察告警雷达对抗光电对抗1前言目前，海面舰艇面临着日趋严重的反舰导弹威胁。反舰导弹可从空中、岸上、舰上和水下不同的场合发射，其制导方式有雷达制导、红外制导、雷达/红外复合制导、电视制导、激光制导和红外成像制导等等。装备各种不同反舰导弹的国家已有70多个，反舰导弹已发展到第四代。为了有效对抗反舰导弹威胁，大力发展舰载电子战技术就具有十分重要的意义。舰载电子战技术主要包括舰艇隐身、电子侦察告警、雷达无源干扰与有源干扰、激光致盲武器与烟幕等等。本文对此作以综述。2舰艇隐身技术2.1概述随着军用电子技术的迅速发展，海面舰艇面临着日趋严重的雷达与光电威胁。各种先进的电子侦察设备，如雷达、激光测距仪、激光雷达和机载、舰载红外侦察设备等，都是极其有效的电子侦察手段；而高精度的反舰导弹，使现代化的战舰防不胜防。现代军事技术已经达到了目标只要被发现，就能被命中，只要被命中，就能被摧毁的水平。因此，要提高海上目标的生存能力，就要降低目标被探测、发现和摧毁的概率。西方国家正在研制先进的隐身战舰，有的已经开始服役。舰艇隐身技术包括雷达隐身和光电隐身以及声特性隐身、磁特性隐身等等。减小舰艇的各种被探测的雷达、光电、声和磁特征，使敌方探测设备难以发现或使其探测能力降低的综合技术称为舰艇隐身技术。2.2舰艇的雷达隐身技术2.2.1舰艇的雷达有源隐身技术理论上，雷达发射电磁波照射目标后，其接收机接收到的目标回波功率等于雷达照射目标的功率密度、目标的散射功率密度的大小及分布和雷达接收天线的等效接收面积等三项的乘积。而减少这三项中的任一项，都可降低雷达所接收到的功率，从而达到隐身的目的。所以，雷达有源隐身技术就是通过有源干扰技术，人为地改变雷达目标的散射源分布，或改变雷达等效方向性函数，降低雷达接收的回波功率，达到隐身目的。其特点是，对目标外形结构不需要作较大的改动，同时有源系统的工作参数可根据需要灵活调整。目前正在研究的雷达有源隐身技术包括有源对消和人为盲区两种：（1）有源对消技术：对于隐身军舰来说，其雷达散射面积及其散射分布，取决于平台上各散射中心的雷达散射面积的相关和。在众多散射中心中，对于特定的工作频率和入射角，一般存在着若干起主要作用的散射中心。因此，集中减少主要散射中心的雷达散射面积，就可有效地实现隐身的目的。有源对消技术就是通过有源系统产生一系列自适应的相干对消波，人为地改变目标的散射分布，以减少雷达方向的散射功率密度。试验结果表明，有源对消技术可使雷达散射面积减少19dB左右，从而使雷达最大作用距离减少到原来的1/3。（2）人为盲区技术：人为盲区的原理与雷达存在的自然盲区现象相类似，但自然盲区是不可控制的。而人为盲区是利用有源发射系统发射相干波信号，通过干涉效应，改变雷达天线的方向性函数，使天线的波瓣发生分裂，从而在指定的目标区产生人为盲区，有效地减少雷达照射功率密度和有效接收面积，从而减少雷达的探测距离。试验结果表明，人为盲区技术可使雷达照射功率密度衰减约40dB，使雷达探测距离减少到原来的1/10，产生了明显的隐身效果。2.2.2舰艇的雷达无源隐身技术雷达无源隐身技术就是通过降低舰艇的雷达散射截面〔RCS〕，从而降低敌方雷达和雷达制导反舰导弹的作战效能。舰艇雷达隐身技术主要有整形设计和使用隐身材料等。整形设计是利用不同外形的物体有不同的雷达散射量值和方向性的特点，通过改变舰艇外形就可达到减少舰艇威胁方向的雷达散射截面的目的。由于整形设计具有效果好、适应波段宽、不需维护的特点，因此是舰艇雷达隐身的主要手段。目前，国外在舰艇的总体设计中，雷达隐身已从服从于总体发展到主导总体的地位，从而保证了雷达隐身技术的充分发挥。在隐身设计中，实行角度压缩原则。即牺牲某些角度，如两舷侧的RCS值，而在其它角度最低限度地进行RCS减缩。这样，舰艇只在某些主散射方向上存在较大的RCS值，而舰艇整体RCS很小。国外也十分重视舰面设备和武器装备的隐身，已提到与船体隐身同等的地位。隐身材料是通过吸收雷达波能量来取得隐身效果，从原理上讲最符合隐身要求，但目前存在着适用波段窄、吸收率有限、环境适应性差等缺点，因此多与整形设计相配合适用。除雷达波吸收材料外，在舰艇上应用较多的隐身材料还有屏蔽网、屏蔽玻璃等屏蔽材料，主要用于屏蔽舰艇的散射源，然后通过对屏蔽材料的整形达到隐身目的，通常用于对重量、通风和采光有要求的场合。目前，舰艇隐身材料技术发展很快，已从最早的铁氧体材料，发展到纳米材料和生物材料。2.3舰艇的光电隐身技术舰艇的可见光隐身就是要消除或减小目标与背景之间在可见光波段的亮度与颜色差别。红外隐身就是利用屏蔽、低发射率涂料及伪装等技术，降低目标的红外辐射特性。激光隐身就是消除或削弱目标表面反射激光的能力。对舰艇的红外隐身包括三方面内容，一是降低舰艇的红外辐射强度，即通常所说的热抑制技术；二是改变目标表面的红外辐射特性，即改变目标表面各处的辐射率分布；三是光谱转换技术。舰艇的激光隐身就是要降低目标的激光反射截面，与此有关的是目标的反射系数，相对于激光束横截面区的有效目标区。舰艇光电隐身技术的发展趋势是研究全波段隐身技术，即要兼顾可见光隐身，红外隐身，激光隐身，甚至包括雷达隐身。2.4舰艇的声隐身技术舰艇的声隐身技术就是通过控制舰船的声频特性来达到降低敌方声呐系统的探测距离和精度的目的。对舰艇来说，噪声源主要是机械噪声、螺旋桨噪声、水动力噪声等。实现声隐身的手段主要有两个方面：一是降低噪声源的噪声强度，一是控制噪声的传递过程。主要方法有：（1）低噪声技术。包括电力推进、喷水推进、磁流体推进、多叶大侧斜桨、低噪声船体外形等；（2）隔振技术。包括双层隔振、浮筏隔振、减振器减振和舱室悬浮等措施；（3）吸振和阻振技术；（4）消声技术。包括消声瓦、吸声涂层和有源消声等。2.5舰艇的磁特性隐身技术降低舰艇的磁信号特征是提高舰艇综合防护能力和反水雷作战能力的有效途径。舰船磁场主要由两部分构成，一是建造时形成的船体和设备的固定磁场，一是航行时舰船对地球磁场的感应磁场。传统的消磁技术是用临时线圈和固定线圈来降低上述两种磁场。对磁性指标要求很高的反水雷舰船，船体则用无磁或低磁材料建造；而设备无法用低磁材料建造，则采用低磁化技术。3舰载电子侦察告警技术军舰对攻击目标的侦察告警与目标识别，主要由舰载ESM系统来完成。舰载ESM系统主要包括雷达告警接收机和红外、激光以及紫外等侦察告警设备。其中红外告警功能，往往由舰载红外搜索与跟踪（IRST）系统来完成。声呐和敌我识别（IFF）装置也为舰艇的指挥控制提供重要参数。来自各种电子侦察告警设备的信息必须输入舰载综合自卫系统中，以供指挥控制。舰载ESM系统能够提供对反舰导弹攻击的最初告警，其主要功能是截获、识别和分析敌辐射源，并确定其位置，以供综合自卫系统及时采取有效对抗手段。ESM系统在探测敌威胁目标时，具有三大突出优点，一是完全被动地工作；二是可进行远距离探测；三是ESM系统能够给出辐射信号的特征参数以及目标方位（典型精度可达几度），并能进行目标类型识别。3.1雷达告警接收机美国利顿公司研制的AN/APR－39A(V)舰载雷达告警系统，能够检测射频辐射信号，对敌方雷达进行告警，其工作频段为E～K和C/D（E～M频段可供选择）。该系统能与激光告警和其它导弹告警系统接口，成为综合的侦察告警和电子对抗系统。3.2红外侦察告警系统舰载红外侦察告警系统主要指红外搜索与跟踪（IRST）系统。舰载红外搜索与跟踪系统能在方位上和俯仰上以很高的分辨率和精度来探测和测量目标，但是不能直接提供距离数据。典型的视场为方位360°，俯仰30°。红外传感器的探测距离依赖于目标的热辐射量，目标／背景对比和大气条件。在良好气象条件下，探测距离约20km。典型的舰载红外侦察系统是美国和加拿大联合研制的AN／SAR－8IRST系统。该系统采用全景红外探测器进行全方位扫描，能够探测跟踪空中目标，产生水面舰船和海岸线地形特征红外图像，告警、瞄准、传送、监视及进行战斗态势评估。3.3激光告警面对海战中日趋严重的激光威胁，加速发展激光侦察告警技术已成为舰载电子对抗的重要任务。对舰载激光侦察告警设备的要求是：方位分辨精度高，探测波长范围宽，灵敏度和单脉冲截获概率高，动态范围大以及虚警率极低。而根据用户的实际需求和支付能力，激光告警器的方位分辨精度可在很宽的范围变化，从粗（如45°）、中（典型为3°）到精（如0.06°）。美国的AN／AVR－2型激光告警接收机是相干型告警器的代表产品。这是美国第一种投入生产的激光告警器，目前已广泛装备美军的水面舰艇和直升机。自从1990年以来，HughesDanbury光学系统公司已生产了609台AVR－2，并开始交货。此外，约300台AVR－2已安装在军舰上。1993年，俄罗斯公开展出舰载Spektr－F激光告警系统，这种告警系统由120kgPKU控制装置（装在甲板下）和2～12个85kg的功能块）光电子装置（装于舰艇高处）所组成。方位覆盖360°，俯仰为－15°～＋75°，该系统能对付严重的背景干扰，单脉冲截获概率为95％，最大探测距离达20～25km。该系统可对舰艇任一边的4个威胁源同时进行告警，每一威胁源的方位和俯仰分辨精度为±5°。3.4声呐舰载声呐系统可为舰载对抗系统提供极其有价值的信息。声呐分为无源和有源两种。无源声呐可探测潜水艇和海面舰艇，偶然也可用来探测飞机。无源声呐是通过对这些目标在水中或紧靠水面产生的声波进行分析来截获目标，从而提供高精度的目标方位。有源声呐的工作方式类似于搜索雷达，能对水面任何目标进行探测、精确定位和测距。在ESM系统进行接收信号识别时，声呐数据有时有助于模糊分辨。对于无源声呐来说，在合适的静态条件下，可探测到水面潜水艇发射的反舰导弹。3.5敌我识别（IFF）敌我识别系统是舰载雷达系统的一部分。它能独立地输出信号，如果是友方目标，该系统能给出位置指示；如果是未知或敌方目标，该系统则不能提供位置指示。4舰载雷达无源干扰技术舰载雷达无源干扰是指凡由于电磁波的二次辐射对雷达造成的干扰，它是利用一定技术措施改变雷达电磁波正常传播条件、改变目标的二次辐射特性、投放反射物等造成对雷达的干扰。雷达无源干扰根据实施的方法和用途可分为压制式和欺骗式两大类。压制式干扰主要是箔条干扰，而欺骗式干扰主要包括箔条弹、伪装和雷达诱饵等。4.1压制式干扰技术4.1.1箔条干扰箔条干扰技术早期在空中投放金属丝或金属带，形成反射信号对雷达干扰，这种干扰形式早在第二次世界大战期间得到广泛的应用，十分有效。这种干扰物制作简单、投放方便、对任何雷达都能干扰，而且效果明显，至今各国仍在积极研究、生产，主要用于保护舰艇和飞机。箔条干扰是应用长度为半波长的铝丝或涂铝玻璃丝，所以也称为半波振子或偶极子。因为半波长对电磁波谐振反射最强，有效反射面最大。短的箔条在空中基本上都是水平取向，它的平均有效反射面积与雷达的波长平方成正比。长的箔条或经过加工的短的涂铝玻璃丝在空中任意取向，其平均有效反射面与雷达的波长平方成正比，其系数较小。还有一种长的干扰丝，长达几米至几十米，是利用涂金属的玻璃丝或铝箔纸带做成的，其长度为雷达半波长的若干倍，可以对各种波长的雷达进行干扰。压制性箔条干扰主要是一种大面积投放形成干扰走廊，掩护机群。这种干扰在雷达的显示器上形成很强的类似噪声的乱杂波干扰波形，因而可以掩护目标回波。这种干扰的主要缺点是体积和重量大，空气动力学性能还不理想，要求它具有散开时间快、留空时间长，散开性能好，以便更好的保护载体。4.1.2电离气悬体干扰近年来，国外非常重视研究电离气悬体消极干扰。电离气悬体是利用飞机或导弹的喷气发动机喷出易于电离的金属粉末（铯、钠、钾和钨等）的高温气流形成的等离子区，象云一样停留在空中使雷达电磁波不能透过并反射回