在F-22面前,三代机是否真的毫无还手之力?或可用此手段进行对抗

在F-22面前,三代机是否真的毫无还手之力?或可用此手段进行对抗

国内、外现役三代战斗机近年来所实施的技术改进,主要集中于改善飞机的电子作战和任务系统,飞行平台本身的性能并没有多少提高。第三代战斗机改进的方法除了增强航电自动化水平,改善人机界面外,重点就是改装采用相控阵天线的机载雷达,以及适应现代化空战环境的电子对抗系统。

F-15和苏-27这类高性能重型三代平台,改装了P/A相控阵雷达后的雷达探测性能提高很大,不仅具备更强的搜索距离和多目标跟踪能力,对低信号特征目标的探测距离也有很大提高,理论上已经对隐身目标有较好的搜索效果。

按照典型的雷达搜索距离和目标RCS的换算公式,重型战斗机采用的PESA/AESA机载雷达系统,能获得不低于0.7米的天线直径和约2000个辐射单元,高功率控制效能也使苏-35S这类战斗机配套的雷达系统,小扫描夹角范围有接近400千米理论有效搜索距离,对F-22类隐身飞机的理论探测距离已接近典型中距弹空战要求。

电子侦察技术与LPI技术的对应性推进

高性能机载雷达反隐身设计的进步不能说不大,技术指标也很不错,但实战效果显然无法与理论指标相对应。按照正常的机载雷达技术指标规划标准,雷达最大搜索距离的对应搜索概率为80%,且这个标准采用的也是“干净”的背景状态。实战中的战场上不仅存在大量电子干扰信号,相近波段无线电辐射信号源数量也极多,自然干扰也会恶化本就复杂的电子侦察环境。机载雷达的信号处理系统的重要功能,就是在探测回波中过滤掉干扰和虚假信号,利用目标特征的识别并显示真实的目标。雷达信号处理系统是利用信号特征分辨目标类型,这不仅要求有完善的信号数据库作为系统特征库,还要能够获取有足够识别信号特征和持续性的回波信号。目标的RCS数值如果被淹没在杂波背景中,接收到的有效信号很可能会被系统作为杂波过滤掉。

现代战斗机不仅新机强调隐身性能,现役飞机改进中也很重视降低信号特征,如“阵风”、F/A-18E/F和米格-35S的改进方案中,都采用了隐身涂层和主动对消等措施降低RCS数值,其目的并不是让常规飞机具备四代机的隐身性,而是通过降低自身信号特征提高低功率电子干扰的效果,通过杂波掩护降低真实目标的暴露信号源。“阵风”电子对抗系统甚至可以通过对消式主动干扰,将自身的真实目标特征覆盖在杂波中,理论上实现无法被雷达系统信号系统识别的“隐身”性能。

ATF时代考虑的LPI概率雷达技术,针对的是冷战后期战斗机告警系统的应用技术手段,但隐身雷达系统的LPI本身的技术性能,很大程度上还要根据对抗环境的发展变化。冷战时期,甚至后冷战早期的机载告警系统,侦察的只是典型火控雷达的信号特征。雷达系统的LPI在采用低功率、隐蔽性强的照射波束时,告警系统会将这些雷达波作为杂波过滤。

电子战本身就是对抗性的双螺旋进步过程。短波雷达在二战时期曾经表现出很强的技术突然性。盟军短波雷达电器元件技术的优势,使厘米波雷达一度处于垄断的技术优势,但德国防空系统虽然没有厘米波雷达,通过改造接收机的方式也能够对其有效告警。越南战争期间美国航空兵面对苏联支援的防空系统,也是以强化电子对抗作为战术应用措施。根据统计,越南战争期间美国航空兵对抗性电子战设备的改进,小改进只需要3~7天就可以完成,较大的改进也可控制在1个月内,以保证对可能的威胁有足够的反应速度,避免因为电子战效能影响到航空兵战斗的连续性。

隐身飞机为了控制主动信号辐射强度,普遍采用功率控制、调整波形、频段这类LPI技术。机载火控雷达的LPI技术确实支持了隐身飞机的使用,但无论任伺雷达技术最终都要主动辐射信号,LPI只是降低被截获的概率,并不是彻底消除被截获的可能性。现有LPI雷达技术大都针对三代机的雷达系统,是以冷战末期电子侦察系统作为对应性标准,根据可判断的电子告警系统的技术标准,针对性的提供低强度或伪装的信号以避免被侦察到。

随着LPI雷达技术的应用和威胁的扩展,对应的机载告警系统也开始随之发展和应用。LPI的雷达信号凭借的是低功率和波束调制形成的隐蔽性,但无论雷达采用什么样的功率控制技术,接受反射波的雷达信号效能均无法和接受照射波的告警机相比。告警机理论上可以获取比照射雷达更强的波束信号,可见低功率的低并不足以实现隐蔽性。波束伪装是LPI概率雷达的重要指标,但照射雷达波束相比常规的散射杂波,仍然存在波束指向性和连续性的可分辨特征,虽然宽频带跳频技术可以将波束分解成零散的短信号,但只要接收机的频带足够大,灵敏度足够高,信号处理系统的性能足够好,仍然可以获取指向性波束的连续信号特征。现代高性电子对抗系统已经广泛采用相控阵接收机,甚至直接用主AESA雷达天线作为接收机,可以获得相当大(甚至要超过照射雷达)的信号频段覆盖范围,依靠数字信号处理和专门的软件算法,理论上完全有条件根据模糊特性识别手段确定真实雷达信号。

现代反隐身技术本身就是伴随隐身技术发展,针对隐身技术威胁推动的电子对抗措施。数字化信号处理和宽带相控阵天线的应用,使雷达告警技术已经逐步适应LPI雷达的信号特征,隐身飞机的雷达系统至少在理论上已经不再绝对隐蔽。

严格的说,无论采用什么类型的雷达信号隐蔽技术,雷达接收的回波强度都要低于目标告警机接收的信号强度,只要机载雷达还能截获有效回波信号,任何电子侦察系统都可以接收到同样的信号,区别只是雷达系统可以知道这是自身雷达的信号回波,电子告警系统则很可能将信号判断为杂波或非威胁信号,使隐身飞机可以在使用主动辐射的同时隐蔽自身信号特征。

隐身飞机雷达的LPI技术的性能水平不错,但只要知道了该雷达系统的真实信号特征(这也是军事情报中最难获取的信息),将其输入电子侦察系统的识别数据库,这种雷达的LPI对告警机就等于失效。这种危险性使拥有这些技术的国家,非常重视隐身飞机雷达系统的信号隐蔽措施,在平时和训练中尽可能不采用战时的信号控制手段,以便尽可能长时间的保持LPI技术的隐蔽性。

现代雷达告警系统确实已经针对LPI进行了改进,但LPI技术与对抗之间存在一个明显的矛盾,那就是LPI技术应用的方法虽然不是什么秘密,但具体实施的手段和程度却各有不同,而不同技术的应用与组合取得的效果也完全不同。各国军用雷达系统的LPI实施措施与抗干扰技术相同,都是雷达技术最关键、最核心和保密性最强的技术,很多无法降级和模糊的措施完全不会公开(如针对出口装备的改进)。现代军用雷达大都拥有训练和作战两种任务模式,平时和训练时采用的模式较容易被发现,但演习和战斗中的雷达波形和使用方式则是真正的核心技术。

正是考虑到雷达作战状态信号特征的保密性,冷战和冷战后军事强国都很重视情报收集,各种电子侦察机和侦察船的尾随监视,高危险性的飞机、军舰入境和擦边掠袭,均是为了促使对手作战系统应急反应以收集情报数据。针对某些关键的装备技术与成品,各国甚至会采取偷窃、劫持,吸引对手装备操作和技术人员叛逃这样的非正常手段获取核心技术,甚至成品。现代军事技术应用的科技化水平很高,但这些传统的情报手段不但没有过时,反而有越来越被重视的趋势。先进机载告警系统设计的广泛性应用技术难度不大,但针对具备型号应用手段的有效性却未必稳妥,很多看起来可行的措施面对真实环境未必可行,甚至完全无效。美国也许可以比较容易的完成针对F-22雷达的先进告警机,甚至还有一定的技术应对余量,但这套系统是否可以应付歼-20雷达的LPI技术,能否满足远程侦察苏-57的雷达系统信号,只有在真实面对威胁时才能得到检验。

如果不考虑应用技术手段可能产生的可靠性影响,常规战斗机理论上可以利用先进电子告警系统,针对LPI雷达信号实现实时报警,对隐身飞机的威胁做出及时的反应,但正如雷达和对抗技术是相互促进和制约的一样,电子对抗和信号干扰本身也是相互作用的。常规战斗机的改进所强调的“准隐身”性能,必须利用主动电子对抗作为掩护,真正的隐身战斗机同样也可以采取类似的措施,更低的RCS又可以采用更低功率,更为隐蔽的电子干扰手段,隐身外形更适合增强电子隐蔽的系统支持。隐身与电子对抗综合的措施,事实上导致了先进雷达虽然具备反隐身性能,电子告警系统也可以对LPI雷达做出反应,但在常规战斗机与隐身机对抗时,考虑到背景干扰对真实信号的遮蔽作用,真正低信号的隐身机仍有单向透明信息优势,仍然可以获得单方面攻击的主动权。常规战斗机即使应用了先进电子告警系统,仍然无法在有效作战距离稳定应付隐身目标,反到是具备更强信号识别能力的EA-18G这类电子战机,依靠更强大,也更完善的电子侦察系统,在对抗中更容易分辨出隐身机的信号特征,能比常规战斗机更早的对隐身机威胁做出反应。主动强电子干扰对隐身飞机的电子进攻系统有较好的对抗效果,但电子战机复杂的任务系统显然不具备普遍装备的条件,很难成为三代改型机对抗隐身飞机的常规手段。