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【决胜电磁波】“低-零功率”电磁频谱战潜在的作战概念

发布日期:2022-08-14 07:21    点击次数:59

第二章

“低-零功率”电磁频谱战潜在的作战概念

为在第三阶段的电磁频谱战竞争中确立优势地位,美国国防部需要制定新的作战概念,利用低功率对抗措施来对付敌方有源和无源传感器、低截获概率/低探测概率传感器与通信系统,从而降低美国部队被反探测的概率。这些作战概念将利用到一点,即所有发射和/或接收信号的平台、装置甚至载荷都会对未来电磁频谱战的结果产生正面或负面影响。

美国各军种都已在寻求一些“低—零功率”能力。美国海军正在开发EA-18G“咆哮者”(EA-6B“徘徊者”的替代飞机)使用的战术,即单独或通过“海军综合火控网络”(NIFC)与其它飞机协同使用无源ESM系统对威胁辐射源进行定位。利用“海军综合火控网络”,EA-18G上的无源目标定位信息可经Link-16保密战术数据链传送至E-2D AWACS飞机,然后经“协同交战能力”(CEC)数据链传送至地面作战人员,使其能采用远程巡航导弹攻击目标。

虽然这些新战术有助于为迈向”低—零功率”电磁频谱作战环境作准备,但类似的概念必须更广泛地应用于联合部队以及各种任务与场景。以下章节描述了几个可能的作战概念。

利用无源或多基地探测发现敌方部队

未来的感知与通信网络将需要采用可降低美国部队被反探测的风险的作战概念,图10描述了三种实现方式。

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图10 无源与多基地探测概念

第一种方式是利用无源传感器来探测敌方的射频和红外辐射。通过对分散的多个有人或无人平台接收的辐射信号进行三角测量,或对无源传感器接收的电磁辐射信号的多普勒频移进行分析,就能确定敌方辐射源的位置。火控雷达等目标很可能只是在接收到传感器引导后才发射信号。图10描述了美国军方是如何利用诱饵辐射信号来触发火控雷达开机、然后引导无源传感器对其进行定位的。

美国部队可以使用的第二种方式是利用多基地技术来定位敌方平台和系统,这些平台和系统不发射能被探测的电磁能。在这种情况下,一个辐射平台向可疑目标发射射频或红外能,然后由己方其它无源传感器接收。联网能确保己方接收机知晓辐射源的位置及其照射脉冲的特征。由于辐射源很可能会被反探测,它们可以是投掷式载荷。

第三种方式是采用低截获概率/低探测概率激光装置来进行多基地或单平台探测。与雷达相似,扫描目标的激光装置产生一个可被传感器接收的反射“回波”。激光探测与测距系统(LIDAR)中的回波可被用来对目标进行定位、成像和分类,其精度优于雷达。LIDAR能够以单站方式使用,即激光装置和接收机位于同一平台;也可以多基地方式使用,即激光装在一个与无源光电接收机分离的平台上对探测目标进行照射。与射频信号相比,激光更不易被探测,因为比射频波束能更好的聚焦、没有射频天线的旁瓣特征、并能精确地调整到只需使用最小的激光能即可探测目标。

与美国军方一样,潜在对手很可能会通过降低红外辐射和调节有源传感器的功率来降低其平台被探测的风险。因此,美国的无源传感器就必须非常靠近敌平台才能探测到它们。以可承受的风险实现这种抵近可能需要用突防无人机或导弹等来携带无源传感器。

利用反射能定位敌方部队

图11描述了美国部队如何利用反射的电磁能来探测潜在目标。这种方法称为无源雷达或无源相干定位,它能利用来自敌方通信系统、电视和无线电广播等机会辐射源、甚至太阳的辐射。如果某区域内存在特征明显的已知辐射源,单个接收系统与多基地系统一样能探测目标;如果缺乏特征明显的辐射源,美国部队可能会利用多部联网的接收机来评估潜在目标的所有回波。

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图11 无源雷达或无源相干定位

无源雷达要求系统掌握周围射频环境以及其中明显的电磁辐射源的特征。为了采用此方法提供精确的位置信息,需要进行冲突前的射频环境情报准备和高保真模型以及来自平台载或投掷式传感器的气象和电磁频谱环境的实时评估信息。

在敌反介入/区域拒止包络中作战

远程地对空导弹、巡航导弹和弹道导弹能迫使美国的兵力投送力量远离敌方作战。这就要求美国的兵力投送力量使用作用距离更远、功率电平更高的有源传感器和对抗措施,但是随着反介入/区域拒止威胁的范围不断扩大以及受远征部队的规模和兵力限制,这种方式可能无法持续。另一种选择是开发能使美军在反介入/区域拒止包络内作战而不被探测的新能力。虽然美国国防部正在沿着这些思路寻求新的战术,但却受到了当前部队中传统技术的障碍。特别是,美国国防部的电子攻击系统主要是在威胁武器的射程外实施高功率防区外电子攻击, 金泰希官网或者利用单个平台上的低功率超近程自卫电子攻击系统来对抗制导武器。

在新兴的“低-零功率”电磁频谱战阶段,反介入/区域拒止网络将越来越依赖无源传感器。美国国防部希望这些系统能采用旨在发现、识别潜在目标的大视野无源射频感知(电子情报)系统。由于远程无源传感器提供的目标信息精度较低,敌方也可能采用光电/红外传感器或聚焦的雷达波束来建立精确的目标瞄准信息以实施攻击。

图12描述了在敌方反介入/区域拒止包络内作战的美军击败敌有源和无源传感器组合所采取的方式。为降低敌无源传感器的灵敏度,美国军方可能转向使用在射频频谱内发射低功率干扰噪声(可以采用数字射频存储技术)的无人装置或投掷式载荷,或者使用低功率激光装置来迷惑光电/红外传感器。与低截获概率/低探测概率通信链联网后,这些无人装置上的电磁频谱战系统将会覆盖更广泛的各种地理和电磁频谱区域,并能自动适应敌方传感器的行为。其它装置和载荷可以携带能模拟美国武器系统电磁频谱特征的诱饵,从而把敌方传感器引诱到远离美国部队的区域。

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图12 采用联网的诱饵和低功率防区内干扰对付无源和有源传感器

 “引诱和欺骗”作战方式的目的是给敌方部队创建一幅虚假的战场态势图。如图13所示,干扰把美部队的真实位置隐藏在东边的高噪声区域中,而敌方在南边探测到的诱饵具有与他们预计的美部队相似的电磁特征。 

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图13 诱饵和干扰行动是如何影响传感器探测的 

阻断敌传感器、发射装置和武器之间的通信也许是破坏“反介入/区域拒止”包络内敌方网络的最具挑战性的一个方面。如果美国诱骗和干扰行动未能很好地实现跨区域协调,敌方部队就能通过比较多部传感器提供的实时信息来确定美国部队的位置。许多地面传感器之间的通信链路是基本不会受干扰和欺骗的硬连接电缆或光缆。这样,美国部队将不得不对付单个威胁传感器。尽管敌机动平台、机动传感器和武器以及指挥中心之间的无线通信链路可能会遭到破坏,但攻击它们仍需要美国的低功率电磁战系统首先抵近其目标。因此,在对抗的区域中最好是使用无人系统,尤其是无人水下系统来执行通信阻断行动。

保护美国突防部队不被探测和攻击

突入“反介入/区域拒止”区域的美国部队仍需避免被敌近程传感器和武器导引头探测到。即使上述作战概念能有效对抗“反介入/区域拒止”传感器,敌方也可能部署装有近程无源电子战支援设备、雷达或红外传感器的舰船和飞机来搜寻美国部队。敌方还可能向每个可能的目标发射制导武器,公司介绍从而通过武器遥测设备获取信息。因此,具有以下特征的自卫能力才能提高美军平台的生存能力:

为对抗敌远程无源传感器和近程有源传感器,自卫系统必须能在宽频带上探测威胁并产生效果,并能对付射频天线、红外焦平面阵和激光导引头。它们还必须具备低截获概率/低探测概率特征,如能将其波束精确引导到威胁传感器、仅在需要时工作并能将其辐射迅速地降低到所需的最小功率电平。

突防部队必须加大使用其能与其它电磁频谱战能力协同的可部署诱饵。目前美国的“小型空射诱饵”(MALD)、机载拖曳式诱饵ALE-50和火箭推进式Mk-53“纳尔卡”舰射对抗措施等还不具备能对新型无源传感器产生可信而持续的欺骗所需的电磁频谱捷变性与互连能力。

对抗控制系统需要补偿能力,因为敌方智能传感器和导引头可能会改变频率、波形并在有源和无源模式之间切换以避开美国的对抗措施。这需要具备比目前自卫干扰机更高程度的自适应能力。

下面的例子描述了在新兴的“低-零功率”电磁频谱战阶段,如何综合使用低可观测有人与无人平台、投掷式干扰机和诱饵来提高突防攻击部队的生存能力。

实例:“低-零功率”电磁频谱战模式的打击行动

图14示出了用来对抗美国打击力量的四组防空设备及相关的有源和无源传感器(红色)。为击败敌方传感器并进入对抗性区域,美国部队将从攻击飞机中发射干扰机和诱饵,或为了更加有效,也会从其它平台投放它们。例如,图14描述了潜艇和无人水下装置如何利用其抵近目标区域的能力来发射大量小型近程诱饵和干扰机,破坏敌防空系统。并且,无人水下装置的使用并不需要武器发射所需的“人在环路中”的指控,它会成为载荷的最佳应用平台。

突防到对抗性区域后,美国监视与打击系统可能使用无人装置上的诱饵和低功率防区内干扰机或者使用投掷式载荷来掩盖其真实位置,并且对敌防空系统生成虚假目标。投掷式载荷能够触发未工作的敌方地空导弹系统开机,激活其火控雷达从而为美国反辐射制导武器攻击提供机会。

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图14 美国在对抗区域中实施打击行动的新方式

由防区外和突防平台发射的高功率电磁能武器也能帮助击败敌防空系统。研制可利用高功率微波来破坏或损毁传感器和通信系统中特定部件的投掷式武器的技术已相当成熟。未来五年内,美国国防部将部署可从防区外发射的、带有高功率微波弹头的巡航导弹,以攻击基于电子设备的“反介入/区域拒止”系统。

一旦开始实施打击,敌方就会试图拦截来袭的精确制导弹药。下面这些概念可以提高这些精确制导弹药命中指定目标的概率:

武器协同作战。美国打击部队可以使用网络化的精确制导武器,这些武器能够自动协调攻击来对付一组目标。这些武器能够传递目标信息,并能在飞行中自适应地重新确定目标,以弥补其它武器被拦截所形成的空缺。

采用高生存能力的武器。通过优化设计以及采用经济可承受的雷达吸波材料等手段来降低信号特征,能够提高单个精确制导武器的生存能力,这类武器包括相对廉价的小口径炸弹(SDB)和联合防区外武器(JSOW)。而且,还可以在精确制导武器上安装小型射频干扰机和红外干扰机,以迷惑敌地空导弹的导引头,或者增大齐射的精确制导武器周围的总体电磁频谱噪声,以提高其生存能力。

“隧道”作战。对攻击方而言,与目标位于一处的敌近程要地防御武器(如速射炮和近程导弹)是很难对付的。不过,如果齐射的武器中包括辐射电磁能来模仿大型攻击武器的小型投掷式诱饵,那么精确制导武器的生存能力就能得到提高。这些诱饵将迷惑敌方的攻击武器,从而在真实目标附近空域形成一个临时的无防御“隧道”。

图15描述了能在地对地打击中提高生存能力的类似概念。该实例的任务是在发动地对地导弹攻击前,由特种作战部队向位于东北方向的敌指挥部发起进攻。位于南边的一个美军营发射诱饵,模仿己方飞机以引诱敌防空与导弹防御系统,使它们在整个攻击过程中与美军的诱饵和干扰机交战。在北边,特种作战部队部署了携载低功率干扰机的无人机,帮助掩护攻击小组攻入敌方指挥部。并且,由作战人员发射的无人机携载有高功率微波武器,它们负责搜寻并攻击敌方的干扰机。

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图15 美军在对抗性区域的地面攻击新方法

新型作战概念需求总结

美国国防部以作战概念作为出发点来评估其未来的能力需求。美军先前从制定新的作战概念开始,跨越式提出电磁频谱战动议,使其获得了长达25年多的作战优势(至少在隐身方面是这样)。现在,通过创建新型作战概念,并对实现这些概念所需要的技术和能力进行投资,美国国防部又有机会重复这一过程。正如下一章将讨论的,转型到电磁频谱战下一阶段所必备的技术已经成熟,或正在迅速成熟。