机载电子战 (电子战系统发展趋势)

一、机载电子战研究范围

我们将对机载电子支援和攻击系统的射频(RF)设备做一个总体的展望。

1.本报告将集中讨论作战常用的0.5-40GHz频段。

2.通信干扰、光电/红外、反辐射导弹和电子反对抗措施属于电子战范畴,但是本报告不讨论这些手段,目的是致力于特定的主题。

2018至2027年,全球电子战市场份额预测值为640亿美元,同期美国电子战市场份额预测值为521.2亿美元。机载核心电子战功能包括接收机、电子战设备、电子支援/电子情报和干扰机。这些系统可以安装在多种机载平台上。

1.接收机检测来自任何雷达系统的射频辐射。该系统通过音频/视觉指示器提供敌我雷达威胁目标的手动/自动警告。到2027年,预计接收机部分市场份额为94.2亿美元。

2.电子战设备提供一体化的雷达预警和无线电频率对抗措施。这种设备可以是箔条弹或有源射频干扰机。到2027年,预计电子战设备部分市场份额为237.5亿美元,占据全球电子战市场最大份额。

3.电子支援设备用于搜索、截获、定位、记录或分析辐射电磁能量,同时支援军事行动。到2027年,预计电子支援设备部分市场份额为52.6亿美元。

4.干扰机通过有效的噪声干扰,阻止敌方在战场上进行通信、导航、搜集情报或定位目标的能力。到2027年,预计干扰机部分市场份额为136.7亿美元。

在未来五年的预测中(2018—2022年),机载电子战市场份额预计将以2.1%的年复合增长率增长。我们坚持谨慎的预测,因为长期要考虑到技术更新对产品选择的影响。

二、机载电子战历史沿革

1904年:日俄战争期间电子战首次应用于作战,当俄罗斯战舰和沿海邮政电台通信时,无线电干扰影响了日本火控战舰电报的传送。

20世纪40年代:截获和分析敌方电磁辐射——电子情报诞生。

1941年:第二次世界大战利比亚战役中,英国*队军**首次对德国坦克的无线电通信进行机载干扰。

1945年:电子战手段扩展到发射箔条弹,干扰和欺骗雷达和导航信号。

1982年:贝卡谷地行动——以色列国防军(IDF)空袭了叙利亚SA-6防空导弹阵地。以色列国防军电子支援平台负责搜集叙利亚雷达信号,使以色列可以进行指纹识别或确定叙利亚雷达的精确频率。指纹识别可以用于干扰行动和反辐射导弹攻击。

1990年:“沙漠风暴”行动——能够监测伊拉克防空雷达系统,通过机载电子情报平台在地图上标出了指挥和控制网络的节点和频率。伊拉克多次打开雷达探测,使盟军电子情报平台掌握了伊拉克雷达的位置,确定了伊拉克防空体系的构成。盟军通过突防飞机和防区外干扰飞机的干扰机、诱饵和精确制导*器武**压制敌防空。空中打击平台通过机载防御电子战设备对抗威胁目标。

2007年:“果园”行动——以色列空袭了叙利亚的一个核*器武**据点。在空袭前,以色列空军通过电子战夺取了制空权。在以色列空军战斗机飞越叙利亚大部分地区,轰炸目标和返航时,以色列电子战系统干扰叙利亚雷达系统。

2014年:俄罗斯武装部队认为电子战已成为未来战争的支柱。俄罗斯通过干扰无线电通信,压制雷达系统工作,抑制GPS信号,对乌克兰重要的基础设施进行了猛烈的攻击,破坏和摧毁乌克兰的指挥和控制网络。电子战是一种高效、无形的攻击形式,很难追踪,不太可能被视为公然的侵略。因此,它不太可能激起国际社会的愤怒。

2017年:俄罗斯在叙利亚的军事力量——根据媒体报道,俄罗斯在叙利亚部署了KrasukH-4(或Belladonna)机动式电子战(EW)设备。KrasukH-4系统能够干扰150km至300km范围内的机载监视雷达和制导雷达。

三、机载电子战分类

电子战防御和攻击领域如下:

电子支援:包括搜索、截获、定位、记录和分析辐射电磁能量,同时支持军事行动。在空中平台上使用的接收机和电子支援/电子情报设备属于这一类。

电子对抗:用来阻止敌方在战场上进行通信、导航、搜集情报或定位目标的能力。这种设备可以是箔弹或有源射频干扰机。

电子反对抗:不管敌方如何使用电子战措施,采取反制行动确保己方有效使用电磁频谱。这些技术包括宽带频率捷变/跳频、改变占空比和雷达的脉冲重复频率(PRF)。

电子战技术与市场,电子战发展方向

电子战分类

(一)电子支援

1.电子支援展望

电子情报——利用电子手段判断敌方的电子战能力——第二次世界大战前英国研发的。它也被称为“噪音侦听”。

类似于手电筒,辐射人眼可见的光束,电子战装备可以检测和记录各种辐射源发射的无线电传输信号。截获或搜集此类敌方辐射是电子情报的第一阶段。

电子情报搜集系统的主要部件是天线、接收机、记录器、测向仪和分析器。电子情报搜集系统处理空空或空地电子装置的辐射,例如导弹和导弹制导装置、雷达和导航辅助装置的辐射。

通过截获、放大、记录和分析雷达信号或脉冲,识别信号的特性,例如辐射类型、调制样式(AM、FM、脉冲)、脉冲重复频率、脉冲持续时间、脉冲形状、射频和天线模式。然后将该信号与数据库辐射源进行比对,确定其作用距离、位置、用途以及所需的其他基本信息,评估雷达的性能和抗干扰能力。

近年来,电子情报系统在尺寸、成本、复杂性、规模和性能等方面都有了很大的发展。

电子情报系统非常复杂。目前,使用低截获概率(LPI)雷达和陆地/空中平台上的高频雷达的趋势,将增强这种复杂性。这就需要电子情报系统安装灵敏度非常高的宽带接收机。然而,数字化接收机难以平衡动态范围和灵敏度。

2.电子支援技术

一种由不同子带天线组成的天线阵列,通常覆盖所需的频段。建议干涉仪系统安装一个以上天线,可以增加截获概率。

一部典型的电子支援接收机通常可以搜集大量的脉冲雷达信号:文献中经常引用每秒50万到100万个脉冲(PPS)这组数据。

电子支援接收机处理交织的脉冲串,检测每个脉冲的中心频率、幅度值、脉冲宽度、到达时间(TOA)和方位。

然后将这些信息发送到脉冲分类处理器,将脉冲解析为适合于每个辐射源的脉冲重复间隔(PRI)。与存储的已知雷达型号进行进一步比对,可以生成按照战术价值分类的辐射源列表。

机载电子战接收机灵敏度设计取决于预期威胁目标的带宽范围。接收机具有比实际所需更高的灵敏度,可以不必处理不相关的信号。

理想的电子情报接收机的参数要求瞬时频率范围为0.01-40 GHz,灵敏度优于-60 dBm,瞬时动态范围大于60dB,频率分辨率为1-5 MHz。

为了对抗最近出现的适应复杂调制策略和干扰环境的雷达,基于知识的软件体系结构自适应系统,正采用先进的算法技术进行建模。

(二)电子攻击

1.电子攻击展望

机载电子攻击的目的是,阻止或削弱敌方对电磁频谱的有效利用。它是军事行动的组成部分,通过压制敌防空和中断通信夺取制空权。

机载干扰机可以归类为自卫干扰系统或防区外干扰系统。在自卫干扰系统中,机载目标发射雷达干扰,使用采用拒止和欺骗技术的机载电子战系统。防区外干扰机可以为其他机载平台提供掩护,防止敌方雷达探测和跟踪己方飞机。防区外干扰机的辐射功率通常非常大,因为它们在雷达制导*器武***伤杀**半径之外施放干扰。

干扰机利用数字化射频存储器(DRFM)搜索敌方雷达信号,然后用改进型欺骗技术产生复制信号,扰乱敌方雷达的接收系统。

干扰机可以是内置系统或吊舱系统。支援干扰机覆盖100MHz-6 GHz频段,而自卫干扰机覆盖2 -18 GHz频段。

接收机灵敏度定义了雷达干扰机成功实施欺骗干扰对抗威胁目标的能力。

防区外干扰机的接收机需要更高的灵敏度,因为为了保护干扰机平台,防区外干扰机通常位于敌方导弹的*伤杀**半径之外。

2.电子攻击技术

有源电子对抗包括发射拒止无线电波降低敌方雷达作战效能的系统。主要干扰技术有:

(1)噪声干扰:这种拒止干扰在敌方雷达的方向上发射干扰信号,飞机的回波信号完全被雷达接收机中的噪声淹没。

①瞄准式干扰:干扰机的所有功率输出集中在非常窄的带宽内。雷达采用跳频可以对抗这种方法。

②阻塞式干扰:干扰机的所有功率输出都在比敌方雷达信号工作频段宽得多的带宽内。对抗高增益功率雷达时效果较差。

③扫频式干扰:除了干扰机频率在很宽的带宽内来回扫描,其他类似于阻塞式干扰。当敌方精确的工作频率未知时使用。

(2)欺骗干扰:机载接收机分析雷达发射信号,发送假目标信号扰乱敌方雷达接收机。该技术会产生错误的目标距离和速度信息。数字化射频存储器技术提高了欺骗干扰能力,其中高速采样数字存储器用于射频信号的存储和重现。

①距离欺骗。欺骗干扰机通过射频存储器,逐步将回波信号延迟发射到敌方雷达接收机。

②速度欺骗。干扰机使敌方雷达锁定错误的多普勒信号,然后缓慢地将假信号的频率扫离目标的实际多普勒频率。

③角度欺骗。干扰机降低了敌方雷达获取正确的目标角度/俯仰的能力。又称反增益雷达中继器,用来欺骗圆锥跟踪雷达。

④有源对消。一种干扰技术,包括对输入雷达信号进行采样分析,然后反相输出干扰信号,从而对消信号造成破坏性干扰。

四、机载电子战效能发挥

(一)提高电子战作战效能的战术因素

随着无线通信在民用和军事领域的广泛应用,电磁频谱是一种越来越拥挤的有限资源。未来,战斗机识别敌方辐射源的任务越来越复杂。

现代威胁雷达的数量正迅速增加,使用单个天线,使用具有远距离探测能力的众多频段和频率,并且还可以发现隐身飞机。越来越多的国家采用反介入/区域拒止(A2/AD)战略,并且制定了执行这些战略的手段。这些新的雷达威胁将用来对抗功能优化的探测系统。

部署最新型高速地空导弹,可以阻止敌方执行监视任务,阻止敌方扩大监视区域。为了应对这些地空导弹威胁,需要新型和增强型干扰系统。

减少附带损害。破坏敌方计算机和雷达电子系统的同时,避免对敌方人员和建筑的破坏的一种新型电子战能力,可能是机载电子攻击行动的一个新的领域。反电子设备高功率微波先进导弹项目(CHAMP)概念正处于原型开发的高级阶段。

领域拓展。随着现代化国家之间的竞争、资源的竞争,地区不稳定性,以及无赖国家威胁的增加,意味着未来武装冲突肯定需要机载电子战设备。

电子战技术与市场,电子战发展方向

“赫尔墨斯”无人机机载电子情报传感器和天线阵列

(二)提高电子战作战效能的技术因素

系统的计算能力大幅度提升。根据摩尔定律,估算现代计算机处理器的计算能力至少每两年翻一番。这些趋势表明,极大地提高计算机的处理能力将显著增强探测能力。这就要求在传统平台上安装较新的计算机系统。

尽管隐身飞机越来越多,如F-35系列,但是飞行员仍然希望在隐身飞机上安装电子支援和电子攻击设备。

在机载攻击平台上逐步会安装有源相控阵雷达,可能会证明为隐身飞机挂载自卫干扰吊舱的需求是错误的。然而,有源相控阵雷达的高带宽、快速扫描和响应时间特性,使它不太可能是完全替代机载电子攻击(AEA)的候选设备。

越来越强调降低成本。现代机载平台的研发时间和研发经费显著增加,为了应对这一趋势,世界上规模较小的*队军**可能倾向于研发低成本的电子战系统。

先进技术的广泛应用意味着,即使是中等规模的*队军**也会威胁到大国的利益,而他们以前是无法使用这些*器武**的。

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S-100无人机上的SAGE电子支援吊舱

五、机载电子防御系统

(一)AN/APR-39 雷达告警接收机(美国,Northrop Grumman公司)

1.系统概述

AN/APR-39是一种应用广泛的雷达告警接收机(RWR),美陆、海、空军的直升机和运输机上安装了6000多套AN/APR-39雷达告警接收机。

该系统由两个双通道雷达接收机、一对天线检测器、一个数字处理器、一个雷达信号指示器、一个检测控制单元和用于指定频段的刀型天线。

AN/APR-39 雷达告警接收机包括以下型号:AN/APR-39A(V)1/4,AN/APR-39A(V)2, AN/APR-39A(V)3, AN/APR-39B(V)2,AN/APR-39C(V)和AN/APR-39D(V)2。

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APR-39防御支援设备

2.市场份额

IHS Markit研究机构估算,AH-1W/Z“超级眼镜蛇”攻击直升机、AH-64A/D“阿帕奇”武装直升机、CH-46“海骑士”运输直升机、CH-47D“支奴干”运输直升机、CH-53“超级种马”重型运输直升机、KC-130T加油/运输机、MV-22B“鱼鹰”运输机、OH-58D武装侦察直升机、UH-1N/Y多用途直升机和UH-60中型通用运输机上安装了6000多套APR-39A(V)系统。使用该系统的国家包括:希腊、印度尼西亚、伊拉克、卡塔尔、沙特阿拉伯、韩国和美国。10年全球电子战市场预测报告预测该系统市场份额为6.56亿美元,其中美国占多数。

2012年5月,Northrop Grumman公司获得了AN/APR-39D(V)2系统合同。该系统是APR-39A(V)系统改进型,将升级数字接收机技术、识别商业和民用频段内威胁目标的能力和新型信号处理器。目前正进行该系统的试验,预计2018第四季度开始部署。

(二)ALR-400宽带数字化接收机(意大利,Indra公司)

1.系统概述

EN/ALR-400是一种计算机控制的新型宽带数字化接收机,属于电子战支援系统。该系统灵敏度较高,具备检测低截获概率信号,复杂电磁环境的“固有鲁棒性”,以及同时检测脉冲和连续波雷达的能力。

该系统包括天线设备、接收单元、电子战处理器、控制/存储单元和显示单元。它使用宽带数字接收技术,向飞行员提供音频和视觉告警。

EN/ALR-400可以在高脉冲信号密度下处理复杂的波形,如频率捷变脉冲、多普勒雷达,能够在大功率发射机附近检测远处发射的微弱信号。它具备在飞行中完全可编程的数据库开放结构。

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EN/ALR-400接收机设备

2.市场份额

IHS Markit研究机构估算,C-295M运输机、NH-90中型多用途直升机和A400M运输机上安装了约236套ALR-400系统。另据报道,西班牙EF-18战斗机,“支奴干”运输直升机,西班牙陆军“虎”式武装直升机,德国直升机,巴西、芬兰和西班牙的C-295多用途中型涡轮螺旋桨运输机上也安装了该系统。IHS Markit研究机构的10年全球电子战市场预测报告预测该系统市场份额为6100万美元。

(三)AN/ALR-56M雷达告警系统(美国,BAE系统公司)

1.系统概述

AN/ALR-56M雷达告警系统(RWS)用于检测和识别地面和机载威胁*器武**系统中的搜索、截获和跟踪雷达,提供有效的告警(视觉和听觉),并作为其他机载对抗设备的主要传感器/控制器。

该装置由4部测向(DF)接收机,1部超外差接收机和控制器,C/D频段(0.5-20 GHz)接收机/电源,2个座舱控制面板,1部方位指示器,1部分析器/处理器和1套前后天线阵列组成。

2.主要功能

(1)一台精简指令集计算机(RISC)——采用宽带、灵活和超外差接收机的体系结构。

(2)对威胁环境的自适应选择和感知。

(3)频率范围C-J频段。

(4)过滤非威胁性射频信号(通过数字预处理和可靠的检测技术)

(5)自适应高速数字信号处理。

(6)自适应、实时、连续波/高速率辐射源滤波。

(7)整体性能提升(包括双极、毫米波、精确定位和目标识别)

(8)具备较高的平均故障间隔时间和较低的平均故障维修时间。

(9)扩展态势感知能力有助于规避远处的威胁目标。

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AN/ALR-56M(V)雷达告警接收机(RWR)系统

3.市场份额

IHS Markit研究机构估算,F-16战斗机、B-1B轰炸机、“哨兵”R Mk 1电子战飞机和C-130J“大力神”运输机上安装了1000多套ALR-56M系统。使用该系统的国家(地区)包括:韩国、台湾、英国和美国。10年全球电子战市场预测报告预测该系统市场份额为2.5亿美元,其中美国占多数。

(四)AN/ALQ-218 电子支援/电子情报系统(美国,Northrop Grumman公司)

1.系统概述

AN/ALQ-218(V)战术干扰接收机(TJR)系统采用Litton公司LR-500精密测向系统(PDFS)的硬件和软件。

AN/ALQ-218系列目前仍在生产,EA-18和P-8A“海神”反潜巡逻机上安装了该系统,P-8A“海神”反潜巡逻机上的型号是ALQ-240。

AN/ALQ-218系统采用长基线和短基线干涉天线阵列和信道化接收机,可以提供360°全方位覆盖。

重量:234kg。

2.主要功能

(1)通过使用宽带信道化数字接收机和多通道处理器,提高信号密集威胁环境下的信号截获概率。

(2)特定辐射源识别(参照美国度量标准MISPE)。

(3)提高频率测量精度支援干扰。

(4)最新一代频域数字信道化接收机。

(5)*器武**可更换设备的估算数量:10个。

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EA-18G上ALQ-218(V)2系统的翼尖天线

3.市场份额

IHS Markit研究机构估算,澳大利亚、印度、美国和英国的EA-6B电子战飞机、EA-18G电子战飞机和P-8A反潜巡逻机上安装了400多套ALQ-218系统。10年全球电子战市场预测报告预测该系统市场份额为18亿美元,其中美国占多数。

(五)AN/ALQ-217 电子支援/电子情报系统(美国,Lockheed Martin公司)

1.系统概述

ALQ-217无源电子支援系统能够以高检测概率和准确度进行自动扫描。

开放式系统结构和现成的商业设计确保了长期的可支援性和增长性。该系统由4个天线设备、4个有源前端(AFE)和1个组合的接收机和处理器组成。

射频系统工作范围分三个频段:低、中、高。每个频段内都具备360°全方位覆盖,有助于发挥更好的性能。

2.参数

(1)集成了Lockheed Martin公司的SP-103A Power PC 603e/704e/740™单板计算机。

(2)威胁模式变化检测、非研发前端和基于VME总线的开放系统结构和现成的商业设计。

(3)在有源机载辐射源存在下的信号截获/检测;类型、功能和模式识别;辐射源定位、距离估算和自动自监测。最新一代频域数字信道化接收机。

(4)模块化,能够进行数字处理。

(5)功率:548w。

(6)重量:91.6kg。

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E-2D“鹰眼”预警机上的AN/ALQ-217 电子支援/电子情报系统

3.市场份额

IHS Markit研究机构估算,埃及、法国、日本、台湾和美国的E-2C/D“鹰眼”预警机上安装了接近150部ALQ-217系统。10年全球电子战市场预测报告预测该系统市场份额为3.29亿美元,其中美国占多数。

(六)ASIP系统(美国,Northrop Grumman公司)

1.系统概述

机载电子情报有效载荷(ASIP)是一种开放式面向服务结构的电子情报系统,具有可扩展的硬件和软件设备以满足不断发展的电子支援需求。

该系统具备电子情报(ELINT)测向、辐射源定位和通信、以及特殊信号截获能力。

高频段系统生产配置设备(HBS PCU)子系统能够从高达18288米(60000英尺)的高度检测、定位、识别和分析雷达信号和其他特殊信号。

ASIP系统应用包括:

①美空军MQ-1“捕食者”无人机机载ASIP-1C通信情报设备。

②MQ-9“死神”无人机机载ASIP-2C扩展设备。

③美空军U-2S高空无人侦察机和RQ-4 Block30型“全球鹰”无人机的电子情报吊舱。

④为美陆军RC-12X“护栏”电子情报飞机增强态势感知(ESA)能力。

2.主要功能

(1)采用先进算法处理新信号。

(2)促进战术响应行动的交互提示能力。

(3)在“信号密集”环境中处理信号的能力。

(4)商用现货(COTS)设备。

(5)采用信号分类识别(SCAR)软件。

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RQ-4 Block30型“全球鹰”无人机机载ASIP天线和硬件设备

3.市场份额

IHS Markit研究机构指出,美军U-2S高空侦察机、RC-12X战术电子侦察机、RQ-4B“全球鹰”无人机和MQ-9“死神”无人机上安装了ASIP系统。10年全球电子战市场预测报告估算该系统市场份额为2.25亿美元。IHS Markit研究机构预测日本和韩国将从2020年开始安装ASIP系统。

(七)AN/ALQ-210系统(美国,Lockheed Martin公司)

1.系统概述

专用于固定翼飞机和直升飞机电子支援,反潜/海上作战,以及空中预警。

该系统集成了多频带相位、频率和幅度测量接收机和数字化接收机技术,采用了商用现货接收机/处理器设备和4个天线可更换设备(WRA)。

AN/ALQ-210采用了基于VME总线的开放式结构,集成了数字化接收机技术,便于检测移动和静止目标。据说,在海洋和“信号密集”的沿海环境中的信号截获概率很高。

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美国海军陆战队MH-60R直升机机载AN/ALQ-210电子支援系统

2.市场份额

IHS Markit研究机构估算,澳大利亚、加拿大、丹麦和美国的MH-60R“海鹰”直升机、CH-148“飓风”中型直升机上安装了约350套ALQ-210系统。10年全球电子战市场预测报告估算该系统市场份额为1.57亿美元,其中美国占多数。

(七)ALR-733系统(意大利, Elettronica SpA公司)

1.系统概述

ALR-733 电子支援系统是为海上巡逻固定翼飞机和直升机设计的,担负机载预警与控制(AEW&C)和空地监视(AGS)任务。该系统具备自动监测、技术信号分析和数据搜集事后分析功能。

ALR-733(V)5系统由全向放大天线、6个定向天线、1个接收设备和1个处理器设备组成。该系统将天线配置和设备模块混搭,形成了满足特定作战需求的体系结构。如果需要的话,这种结构可以扩展到个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)——标准数据记录模块驱动程序和毫米波频率范围。

ALR-733系列具备雷达告警接收、全自动(手动)电子支援监视和态势感知、测向、计算机辅助电子情报分析和数据搜集能力。

2.主要功能

(1)实时提取、分析和跟踪雷达信号,自动识别高优先级威胁辐射源并及时告警。

(2)100%截获概率。

(3)UHF到K波段的频率覆盖范围可扩展到毫米波。

(4)脉冲,脉内以及精细分析电子情报参数,测量频率、抖动、参差、脉冲重复频率和脉冲重复间隔。

(5)一系列天线配置,包括全向、定向天线,单个或多个精细定向(具有扇形空间覆盖)设备,以及用于高精度发射机和超视距瞄准的可选E模式设备。

(6)升级项目包括数字化接收机性能改进和网络中心功能,网络中心功能包括电子战控制、多传感器威胁数据融合和对策协调。

电子战技术与市场,电子战发展方向

ATR 42海上巡逻机展示了前向ALR-733(V)2电子支援系统天线

3.市场份额

IHS Markit研究机构估算,多个平台上安装了约125套ALR-733系统,这些平台包括ATR 42海上巡逻机、F-27海上巡逻机(Fokker公司)、C-27J战术运输机、NH-90中型多用途直升机、AW101多用途直升机和EMB-145H预警机(AEW&C)。10年全球电子战市场预测报告估算该系统市场份额为1.37亿美元。

(八)SAGE系统(英国,Leonardo航空系统公司)

1.系统概述

SAGE系列属于数字化电子支援系统,具备态势感知和情报搜集功能,情报搜集功能可以通过宽带和信道化接收机进行优化,进行瞬时辐射源检测和电子情报(ELINT)类型分析。该系统可以安装在多种平台上,从中型无人机到大型运输机都可以安装该系统。

该系统采用先进的算法技术和高精度的干涉测向阵列,到达角测量精度为1°RMS。

360°全覆盖,可进一步分析数据记录,创建电子战数据库。

2.市场份额

SAGE系统客户包括巴西、印度尼西亚、韩国和英国。“山猫”Lynx Mk 21A通用直升机、CN-235双发涡轮螺旋桨支线运输机和AW159“野猫”直升机上安装了SAGE系统。据报道,Leonardo航空系统公司的Falco EVO战术无人机和Schiebel公司的S-100无人直升机也安装了SAGE系统。IHS Markit研究机构估算,2017年生产了60套SAGE系统。

(九)HES-21系统(瑞士,Saab公司)

1.系统概述

HES-21系统由1套电子支援系统和2个独立人机接口(HMI)支撑的电子情报设备组成。

可以在0.7-2 GHz、2-18 GHz、280-40GHz频段内告警,集成了数字、窄带和宽带接收机以及告警、干涉电子支援和低频段天线阵列。

电子支援系统与1部窄带接收机、1部宽带接收机一起工作,宽带接收机与天线系统一起提供非常高的截获概率(POI)。数字接收机的干涉仪前端能够以非常高的灵敏度、选择性和测向精度检测信号。

2.主要功能

(1)利用干涉仪的高精度测向估算每个地面跟踪目标的位置,进行辐射源定位。

(2)HES-21系统的LWS310子系统包括6个传感器头,以可以探测360°方位。

(3)电子支援系统的人机接口由控制功能、发射器显示功能、详细的数据分析视图和音频功能组成,使操作人员能够通过监听合成波形来监测信号环境。

(4)该系统可以对威胁库和对策库进行重新编程。

(5)模块化设计使它非常适合处理第三方的综合电子战系统、接收机、电子支援和干扰系统。

电子战技术与市场,电子战发展方向

Saab 2000预警机也采用了HES-21系统的电子支援和威胁告警系统设备

3.市场份额

IHS Markit研究机构估算,巴基斯坦、沙特阿拉伯、瑞士、泰国和阿拉伯联合酋长国的Saab 340/2000预警机安装了约23套HES-21系统。10年全球电子战市场预测报告估算该系统市场份额为2000万美元。

(十)AN/ASQ-239“梭鱼”系统(美国,BAE系统公司)

1.系统概述

为了安装在Lockheed Martin公司的F-35联合攻击战斗机(JSF)上,BAE系统公司的AN/ASQ-239(梭鱼)设备主要用于收集/处理电磁能量(提供所处战场空间的360°视图),同时识别、定位、监视和分析电子威胁目标,为主驾驶舱飞行员提供态势感知、威胁规避、战斗、对抗或干扰选项。

1999年3月,Lockheed Martin公司与当时的Sanders公司(现在BAE系统公司)和Litton先进系统公司(后续被Northrop Grumman公司收购)一起合作,为F-35联合攻击战斗机研发电子战子系统。Sanders公司研发射频设备套装,Litton先进系统公司研发红外设备。随后,BAE系统公司于2006年4月28日交付了首套AN/ASQ-239系统。

2.主要功能

(1)进攻和防御数字化电子战能力。

(2)模块化、可扩展、开放式的体系结构。

(3)宽带雷达告警与定位。

(4)在不影响雷达和雷达告警接收机的同时实施干扰。

(5)将雷达告警、目标支援和对策集成到一个体系结构中。

(6)360°的战场态势感知。

电子战技术与市场,电子战发展方向

Lockheed Martin公司F-35(F-35B)“闪电II”联合攻击战斗机

3.市场份额

IHS Markit研究机构估算,美国及其盟国(以色列、日本、挪威和英国)的F-35联合攻击战斗机上安装了超过200套ASQ-239系统。10年全球电子战市场预测报告估算该系统市场份额为44亿美元,其中美国占65%的市场份额。

(十一)ALQ-211(V)5系统(美国,Harris电子系统公司)

1.系统概述

AN/ALQ-211(V)系统集成了射频对抗(SIRFC)仿真设备,采用了一种模块化可扩展的结构,由无源和有源射频(RF)子系统组成,具备雷达告警、威胁定位、态势感知(SA)、射频干扰和电子战(EW)设备控制能力。

采用先进数字化接收机技术的内置系统或吊舱系统,以及宽带跟踪数字射频存储器。

ALQ-211系统配置如下:

①AN/ALQ-211(V)1——具备雷达警告、定位、射频干扰功能,专为AH-64D武装直升机设计。

②AN/ALQ-211(V)2——与ALQ-211(V)1功能相同,专为CV-22偏转翼飞机设计。

③AN/ALQ-211(V)3——首套安装了数字化接收机的AN/ALQ-211(V)系统。

④AN/ALQ-211(V)4——先进综合防御电子战设备(AIDEWS),可以进行数字化雷达告警和高低频射频干扰。专为F-16C/D Block 50/52型战斗机设计。

⑤AN/ALQ-211(V)5——专为NH90战术运输/海上支援直升机设计。

⑥AN/ALQ-211(V)9——该系统由4个前置放大器、1个天线接口模块、1个C/B波段转换器、1个接收处理器、1个AN/ALQ-213 电子战管理系统接口、1个双频发射机。双频发射机包括开关、分配设备、前/后端和高/低频段发射天线。

⑦AN/ALQ-211(V)10——专为小型直升机设计。

2.主要功能

(1)内置接收机使用宽带信道化数字接收机,截获概率高。

(2)干扰机采用模块化设计和数字化射频存储器,机上可重复编程,重量轻。

(3)干扰机能够干扰脉冲多普勒和连续波威胁信号。全频段覆盖。

(4)该设备集成了电子战管理系统(EWMS),具备数据记录能力。

3.市场份额

IHS Markit研究机构估算,F-16C/D战斗机、AH-64D“阿帕奇”武装直升机、MH-47E“支奴干”运输直升机、MH-60K特种作战直升机上安装了大概1230套ALQ-211系统。使用该系统的国家包括澳大利亚、巴林、智利、摩洛哥、挪威、阿曼、巴基斯坦、波兰、土耳其和美国。10年全球电子战市场预测报告估算该系统市场份额为9.4亿美元。

六、机载电子攻击系统(内置/吊舱/诱饵)

(一)AN/ALQ-165机载自卫干扰系统(美国,Northrop Grumman公司)

1.系统概述

机载自卫干扰系统(ASPJ)采用了一系列技术,包括专用集成电路、单片微波集成电路、门阵列、行波管(TWTS)和渐进式封装技术。

根据计算机数据和接收机/处理器接收的特定威胁信号的实时信息,该系统能够自动选择最佳的干扰技术对抗面临的威胁目标。

机载内置电子对抗系统。发射机采用平行脉冲和连续波(CW)行波管双模工作。

系统接收机可以处理传统脉冲、高占空比脉冲、复杂波形、连续波传输,自动完成适当的信号处理、威胁评估和干扰优先级确定。

该系统的重量为91-150kg,这取决于配置。

2.主要功能

(1)可以修改体系结构中的计算机软件,以适应新的威胁目标。

(2)发射机采用平行脉冲和连续波(CW)行波管双模工作。

(3)在不同模式下,系统发射机可以在多个频段内同时阻塞大量的威胁信号。计算机自主选择功率和占空比标准。

电子战技术与市场,电子战发展方向

AN/ALQ-165机载自卫干扰系统的各个模块

3.市场份额

IHS Markit研究机构估算,F/A-18C/E战斗机和F-16战斗机上安装了大概319套ALQ-165系统。使用该系统的国家包括芬兰、韩国、瑞士和美国。10年全球电子战市场预测报告估算该系统市场份额为9900万美元。

(二)ALQ-99电子干扰系统(美国,Harris电子系统公司主导)

1.系统概述

AN/ALQ-99战术电子干扰系统(TSJ)是一种具备自动截获、处理、监视、搜索和跟踪功能的噪声干扰吊舱,能够以非常高的有效辐射功率(ERP)干扰各种雷达威胁目标。

AN/ALQ-99战术电子干扰系统由可互换的前后向发射机、机腹特定频段的天线、机头27 kVA冲压空气涡轮机、机身通用激励器(UEU)、控制设备和两个可控的高增益传输天线阵列组成。

通用激励器通过计算机分析产生相应的干扰信号,利用两个可控的高增益天线引导,从两个发射机发射干扰信号。该系统采用多个噪声/点频噪声干扰模式,可以在自动、半自动和手动模式下运行。

AN/ALQ-99系统有多种型号,现役的是AN/ALQ-99F(V)系统,它的特征如下:

①新型通用激励器,电子可控发射天线,AN/AK-14系统计算机,以及系统综合接收机(SIR)子系统的改进型。

②1/2 /3新频段发射机(特指低频段发射机——LBT)和7/8频段发射机(2.5-7.5/7.75 GHz)。

③引入9/10新频段发射机。

④引入一种增强型通用激励器(升级的通用激励器设备),装配新的计算机接口设备/编码器(CIU/E)。

⑤低波段发射机可以实施通信和雷达干扰,通过军标(MIL-STD)-1553B数据总线控制,能够使用四个天线设备中的任意一个“误导”敌方。

⑥系统由低频段水平极化(HPOL)、中波段、高波段垂直极化(VPOL)的低频段设备组成。

⑦ALQ-99F(V)每干扰1MHz频段输出功率需要1kw。

⑧低频段发射机的1/2 /3频段(64-500MHz),7/8频段(2.5-7.5GHz),9/10频段(7.5-40GHz)。

电子战技术与市场,电子战发展方向

EA-18G电子战飞机机载AN/ALQ-99战术电子干扰系统

2.市场份额

IHS Markit研究机构估算,澳大利亚和美国的EA-6B电子战飞机和EA-18G电子战飞机上安装了大概300套低频段发射机,12套7/8频段发射机和229套9/10频段发射机。10年全球电子战市场预测报告估算该系统市场份额为6.32亿美元。

(三)AN/ALE-55系统(美国,BAE系统公司)

1.系统概述

AN/ALE-55光纤拖曳诱饵(FoTD)。该系统可以快速部署,通过平台的收/放可以再次使用诱饵。

光纤拖曳诱饵与飞机运动一致,可以与飞机机载电子战(EW)设备协同工作,对抗射频威胁目标。

AN/ALE-55子系统由机载信号调节设备和光纤拖曳诱饵组成。信号调节设备将射频频率转换成光信号,以便通过光纤线路传输。

平台上的电子战系统检测并分析威胁目标,确定适当的响应信号,然后将该响应信号发送到光纤拖曳诱饵进行传输。

双高功率行波管可以产生足够的功率,用于保护各种平台,从战斗机到大型运输机。

2.主要功能

(1)该系统有3种干扰方式:压制、欺骗和诱饵。

(2)干扰频段较宽,能够干扰先进的射频威胁。

(3)高功率相干干扰。

(4)在跟踪雷达搜索阶段,机载电子战系统使用光纤拖曳诱饵发射干扰信号,抑制雷达搜索和跟踪目标的能力。

(5)如果目标跟踪雷达采用信号抑制技术成功实现了目标跟踪,那么下一步需要进行欺骗干扰。只要分析了雷达辐射源,系统就可以确定最佳的干扰技术来中断飞机的航迹。

(6)在诱骗阶段,诱饵可以诱偏来袭导弹,让导弹攻击诱饵而不是飞机。

电子战技术与市场,电子战发展方向

AN/ALE-55光纤拖曳诱饵

3.市场份额

IHS Markit研究机构估算,F/A-18战斗机和B-1B轰炸机上安装了大概3800套ALE-55系统。10年全球电子战市场预测报告估算该系统市场份额为1.06亿美元。

(四)ADM-160微型空射诱饵系统(美国,Raytheon导弹系统公司)

1.系统概述

微型空射诱饵(MALD)系统是一种空射飞行器,它复制了战斗机或轰炸机的雷达特征和飞行剖面特性,刺激、欺骗和诱骗敌方防空系统。

因为美空军需要一种微型空射诱饵类型的诱饵,1995年3月微型空射诱饵项目开始立项。2002年9月,拟制的临时需求方案既需要一种诱饵改进型系统(指定的微型空射诱饵系统),也需要一种防区内干扰模型系统(微型空射诱饵干扰系统)。2009年2月,Raytheon公司获得了这份合同。2009年6月开始,微型空射诱饵系统进行了初始作战试验和评估(IOT&E)。

微型空射诱饵系统采用了复合机身,低位可折叠机翼,腹部发动机进气口,机身后部一组5个稳定尾翼。诱饵上安装了有源射频诱饵有效载荷(广播射频信号,模拟大飞机的雷达反射截面积),被称为特征增强系统(SAS)。

ADM-160C微型空射诱饵干扰系统是微型空射诱饵系统的雷达干扰改进型。从外观看,它与ADM-160B微型空射诱饵系统相同,但它有秘密的有源干扰有效载荷。微型空射诱饵干扰系统是一种近距离干扰机,具备降低或拒止早期预警和目标指示雷达跟踪攻击飞机的能力,同时也具备完成微型空射诱饵诱骗任务的能力。

电子战技术与市场,电子战发展方向

微型空射诱饵干扰系统(Raytheon公司)挂载在B-52轰炸机上

2.市场份额

很多飞机都可以安装微型空射诱饵系统,包括A10攻击机、B-1B轰炸机、B-2轰炸机、B-52H轰炸机、F-15战斗机、F-16战斗机、F-22战斗机、F-35战斗机和MQ-9“死神”无人机。Raytheon公司还进行了F/A-18战斗机和AV-8B攻击机的安装检测,未来计划进行“台风”战斗机的安装检测。10年全球电子战市场预测报告估算该系统市场份额为5.25亿美元。

七、机载电子攻击系统的未来发展

(一)行动限制和解决方案

1.目前电子战的局限性

(1)接收机的无法识别新的射频威胁技术/低截获概率雷达。

(2)接收机访问低频段雷达威胁信号时受限。

(3)系统设计的局限性——灵敏度差,易受电子反对抗措施/测向的影响。

(4)缺乏实时的自适应措施。

(5)跟踪目标信号时需要暂停干扰。

2.发展趋势

(1)使用开放式体系结构改进数字化接收机,应对低频和高频雷达。

(2)认知电子战的方法——自适应雷达对抗(ARC)项目,使机载电子战系统能够自动生成有效的应对措施,对抗新出现的雷达信号和未知的雷达信号,实时反应战场上的雷达行动。

(3)高灵敏度/增益的新型数字化接收机体系结构和复杂的算法,对抗未来的低截获概率雷达。

(4)采用开放式体系结构的模块化和可扩展的即插即用电子支援有效载荷。

(5)采用氮化镓有源相控阵雷达体系结构的电子对抗——下一代干扰机(NGJ)是对抗防空体系威胁的有效解决方案。

(6)相控阵同时发射和接收(STAR),在干扰时也可以同时扫描。

(7)加大电子战领域的研发投入——数字化接收机,无源/有源告警生存系统,下一代干扰机。

(二)下一代干扰机(美国,Raytheon导弹系统公司)

为了应对当前和新出现的机载电子攻击(AEA)能力差距,促成防御战略任务期间的攻击作战,以及规划反介入/区域拒止环境和反叛乱/非对称战争中的力量使用。2013年7月,美国海军与Raytheon公司签署了下一代干扰机(NGJ)第一期项目。下一代干扰机将取代EAG-18G电子战飞机上的ALQ-99战术干扰吊舱。

该项目解决了AN/ALQ-99战术干扰系统的短板,通过开放式系统结构极大提高了雷达干扰和通信干扰能力,可以迅速对抗新威胁。该系统使用最新的有源相控阵(AESA)、数字化和基于软件的技术。

在下一代干扰机中频(NGJ-MB)项目中,研究下一代干扰机的中频干扰能力。在后续项目中,研究下一代干扰机的低频(NGJ Inc II)干扰和高频(目前没有资金保障)干扰能力。

下一代干扰机中频项目将研究敌方在中频电磁频谱中的威胁行动。它将具备从更远的距离对敌方威胁目标实施有效防区外干扰的能力,具备更强的干扰能力(干扰分配数量)。操作人员可以灵活部署。

2017年5月中旬,美海军航空系统司令部机载电子攻击系统和EA-6B项目(PMA-234)办公室,完成了AN/ALQ-249 下一代干扰机中频项目的重要设计审查(CDR)。重要设计审查提出了下一代干扰机吊舱的结构方法缺陷。目前正在重新设计吊舱的结构。子系统的设计、研发、制造、集成和测试不依赖吊舱的结构重新设计。

2020财年第一季度,下一代干扰机中频项目计划组织研发型试验吊舱首次试飞。2020财年第二季,组织工程研发模型(EDM)吊舱的首次干扰飞行。

2019财年,美海军将拨付总计46.9亿美元,用于采购下一代干扰机。

下一代干扰机第二期项目将研究低频电子攻击能力。2016年年中,美海军发布了下一代干扰机第二期项目的军事需求信息。2018财年第一季度,美海军预计会确定技术验证合同。2020年第二季度,美海军预计会确定工程研发模型合同。2019财年,预计研发经费为36亿美元。

(三)无源/有源告警生存系统(美国,BAE系统公司)

1.系统概述

无源/有源告警生存系统(EPAWSS)是一种全数字化系统,可以为F-15C和F-15E战斗机提供先进的机载自卫和增强型态势感知能力。

敌方部署*四代第**战斗机、先进防空导弹系统和其他系统,对美军F-15战斗机的生存能力构成了重大威胁。为了应对这些新出现的威胁目标,美空军于2016财年提出了F-15 战斗机无源/有源告警生存系统项目。

该系统装备了综合集成的雷达预警,地理定位以及箔条和光电干扰能力。它可以在信号密集、对抗激烈的环境中,探测并干扰地面和空中威胁。

该系统具备360°空中视角,可以提供用于态势感知的战场空间整体图像,帮助识别、监视、分析和快速应对潜在的威胁目标。

2.主要功能

(1)模块化、可扩展、开放式体系结构。

(2)利用数字化电子战技术。

(3)宽带雷达告警与地理定位。

(4)与有源相控阵雷达同时工作。

3.市场份额

2015年10月,美空军选择波音公司为无源/有源告警生存系统项目的主承包商。波音公司选择BAE系统公司为分包商来研发这个项目。

2019财年,美国F-15战斗机电子战便携式电子设备总系统采购额为21.2亿美元。2017年3月,美国政府审计署向国会提交的国防采购报告估计总采购量为403套,总采购额为50.1亿美元。2017年5月,该系统通过了重要设计审查(CDR)。

(四)同时发射和接收(STAR)的相控阵(美国,麻省理工学院)

在射频系统中,发射机和接收机由于自扰很强不能同时工作。同时发射和接收(STAR)是一种新能力,通过信号处理技术与数字波束形成技术,可以实现发射机和接收机的高度隔离。

同时发射和接收使雷达具备同步模式、脉冲重复间隔、低截获概率和定向波形。

从定位和跟踪角度来看,连续和持久的态势感知非常重要。

美国马萨诸塞州麻省理工学院林肯实验室的同时发射和接收移动试验台测试表明,同时发射和接收可用于研发固定和非固定的实用系统。

八、小结

最近的乌克兰危机中,俄罗斯首波次攻击行动就是电子战。俄罗斯通过电子战定向探测器追踪乌克兰的射频传输,定位空袭目标,然后干扰乌克兰的无线电使其无法正常使用电磁频谱进行协同作战。

随着越来越多的可靠攻击能力应用到安全边界,以及反介入/区域拒止,任何机载任务平台在这样的环境中需要具备有效的和先进的机载电子战设备,确保其独立生存。

驱动机载电子战发展的技术有数字信号处理、数字化可编程接收机、小型嵌入式计算机、认知/高级算法、小型化电子设备、先进干扰机和反对抗措施。

未来电子战的使用将依赖这些技术,尤其是部署通过网络连接的小型无人机概念。

在未来五年预测(2018-2022年)中,近期机载电子战市场预计将以2.1%的年增长率增长,其中预算反弹和地区冲突是主要驱动因素。IHS MARIT研究机构考虑到产品选择方面的技术变迁,进行了长期的保守预测。

然而,为了保持卓越的军事力量和确保力量均衡,各国将需要继续进行机载电子战投入。此外,使用电子*器武**比拦截导弹要便宜得多,摧毁、拦截或干扰敌方导弹、无人机、火箭或飞机的的发展趋势将导致机载电子战市场进一步扩大。