中国海军近年来颇重视舰用电战系统的发展,电战能力较以往增强。哈尔滨号电战系统
哈尔滨号飞弹驱逐舰在海参威亮相时,曾让西方观察家看见她装有类似荷兰电讯公司(HSA)的新式电战系统。这次在珍珠港拍到的照片显示,哈尔滨号在前桅顶上的天线外形,的确和HSA公司RAPIDS式ESM系统的截收/探向天线非常相似。以下即对RAPIDS系统作更详细的介绍。
RAPIDS
RAPIDS系统是使用1个美国Anaren公司制造,外形独特的DESM式截收/探向天线组合。这个天线组合由上、下2组「尖对尖」的「双锥形」(Bi□conical)天线组成。这2组锥形天线直径、大小不同,可能是因为分别负责接不同频率(2~19GHz)的信号,以让RAPIDS系统进行瞬间频率测定(IFM)处理;其中,直径较小的天线组位置是在整个组合的顶部,因此,天线罩基部的直径比顶部的天线罩直径是从基部一路缩小,直到接近顶部才变成图形)。
DESM天线组合重量只有94kg,所以可以装在桅顶上3600无障碍的位置;DESM天线组合使用1个具32个齿状单元「齿轮」形阵列,进行3600全向单脉冲、瞬间探向。
据HSA公司提供的资料显示,RAPIDS系统使用DESM天线组合时,可以达到30的探向准确性;在2~7.5GHz频率□可以达到60dBm的精敏度,而在7.5~19GHz间,达到的精敏度则为55dBm。
RAPIDS系统使用电脑进行信号处理,可以自动将截收到的信号和系统内存档的256个不同雷达信号比较,从信号的频率、脉冲重复率、平均脉冲宽度、扫描率和跳频率等来辨认信号的来源(雷达型号或使用载台)。
RAPIDS系统的操控台显示的不是「原始资料」,而是经过处理,由系统电脑产生的资料(其中包括信号来源方向、上述信号参数和系统分析后的结果)。RAPIDS操控台的操作也相当简单,操作人员可以使用光笔点动萤光幕上的光标来操作系统。RAPIDS系统可以同时追踪10个信号,并锁定其中3个同时进行分析,可算是中国海军最先进的ESM系统。RAPIDS系统的全向瞬间探向能力,让它可以比老一代使用旋转天线的ESM系统更坑讪出信号来源方向,?时探向准确度亦比中国旧有系统高出一倍。
原版RAPIDS是使用HAS公司的SMR□MU式24□bit电脑,我国海龙级潜舰上HAS公司所制造的水下作战系统也是使用同型的电脑。
不过,哈尔滨号的系统是否使用同样的电脑,或甚至是否是「原版」就不得而知了。
依照中国往常的习惯,从西方引进的系统,绝大部份都会交由其研发单位(如负责研发电战系统的723研究所),去「研究」和进行逆向工程(ReverseEngineer)来仿造。这些西方系统很少会直接装到现役的军舰上使用,因此,哈尔滨号上的ESM系统很可能不是原版RAPIDS,而是仿造品。
RAMSES/弯刀式
从哈尔滨号在海参威所拍的照片看来,她在前桅左、右两边装设的2组ECM天线外形和HAS公司RAMSES或弯刀式(Scimitar)相似。
不过,仔细检查在珍珠港拍摄的照片后发现,哈尔滨号上的ECM天线和原版天线有一些差别。
原版RAMSES和弯刀式的两个天线罩差不多是半圆形,而哈尔滨号上的则是圆顶的筒状。
原版RAMSES有部份型号的天线组合中,下方的发射天线天线罩比上方接收天线罩大,而且两者的外形也千一样;哈尔滨号上的2个天线罩的外形和大小都是一致的。RAMSES系统的天线组合中,上方的天线是供追踪对方雷达信号,下方的天线才是发射干扰信号用。
因此,下方天线发射的干扰信号要和上方接收天线隔绝,以免扰乱上方天线的操作。早期的RAMSES天线组合,上、下2组天线是用5块(3大及2小)金属片隔开。这些金属片的边缘采锯齿形设计以提高绝缘效果。哈尔滨号上ECM天线组合的2组天线间也装有5块金属片,不过5块金属片的大小一致而且没有锯齿,因此哈尔滨号上的ECM天线很可能是仿造品。
原版RAMSES和弯刀式都是用电脑控制,可对其所接收到频率在I/J频带(又称X频带,8~16GHz)间的雷达信号,用预先设定的方式进行干扰。RAMSES和弯刀式可以和RAPIDS式ESM系统联合操作,由RAPIDS提供目标雷达方向和其他信号参数。RAMSES和弯刀式每组天线都有2具行波管(TWT)发信器,一个负责连续波噪音干扰,另一个负责欺骗式干扰(DeceptionJamming)。
RAMSES和弯刀式使用的欺骗式干扰模式,包括产生假目标、扰乱追踪雷达的距离闸(Range□gate)、扰乱搜索雷达的目标角度闸(Angle□gate)。每一组天线虽然只能每次干扰1个目标,但每组设有2个控制电脑,在干扰1个目标的同时,可以对RAPIDS系统提供的第二个目标进行分析,并进行干扰的准备。
当对第一个目标的干扰结束后,天线组就可以立刻转向第二个目标进行锁定和干扰。
搜索雷达干扰器
哈尔滨号除了装设类似RAMSES/弯刀式的ECM系统外,在舰桥两侧各装有1个用圆顶天线罩盖住的天线,这个天线的底下设有像水管的装置(管子上甚至有环形的开关),这些管子很可能是为使用这个天线的电子系统提供冷却用水;高功率的发信器有时候是需要用水协助散热。因此,这个天线很可能是属于一个可以发出强力干扰信号的电战系统。
哈尔滨号既然已经有了RAMSES式,为什麽又要另设一个干扰系统呢?这可能是因为RAMSES式主要负责干扰射控及飞弹导引的I/J频带雷达,而舰桥两侧的系统则可能是用作干扰较低频率(E/F或G/H频带)的搜索雷达。这个推断的证据就在这些天线的位置和它们的大小。
E/F频带的干扰天线通常会被放在接近甲板的低位置,以求达到最高的信号传播距离,这是因为在风平浪静的情况下,E/F频带(2~4GHz)的信号会因为海面的反射,而产生破坏干扰(DestructiveInterference)效应,因而影响信号传播,将发信器的位置降低到接近海面高度,可以减低这个效应的影响;美国海军二次大战的TDY式E/F频带电子干扰系统,就是装在舰体接近甲板的位置。很巧合,TDY天线罩的外形和哈尔滨号的非常相似。
将这个干扰天线装在这麽低的位置,并将船□伸展到盖住它的顶部有另外一个好处,那就是把这个系统发出的干扰信号与本舰的搜索雷达隔离,以免干扰到自己。至于在天线大小方面,哈尔滨号船□两侧的天线显然比RAMSES式大很多,这很可能是因为E/F频带的波长(7.5~15cm)比I/J频带(l.5~3.5cm)
长,要将这个频带的信号聚焦成同样宽度的波束,1个E/F频带的天线就需要比RAMSES式的要大;上述多样证据都显示:哈尔滨号舰体两侧的天线是用作干扰较低频率搜索雷达之用。估计,这些天线也像RAMSES式那样,可以转向对准目标发射干扰信号。
干扰火箭发射器
除了主动ECM系统外,哈尔滨号在舰体中央两侧的位置也装有2套15管的干扰丝火箭发射器。这个出口型号为ERC-l的发射管,安排很像英国海军的乌鸦式(Corvus)干扰火箭发射器。该发射管分3排,上下两排分别向前、后发射,而中间一排则朝舰体两侧发射;不过,ERC-l型的发射管数目比乌鸦式多,且火箭口径比较小。ERC-1型可以发射宽频带干扰丝火箭和诱导红外线导引飞弹的热□弹火箭;干扰丝火箭引信可以调整,供长程「扰乱」(Distraction)或短程「替锁」等模式干扰。ERC-l型应该是中国710研究所自1983年开始研发的一种具多种干扰模式的「宽频无源干扰火箭发射系统」,这个系统具有电脑控制,可以和舰上ESM系统联合,以高度自动化的模式操作。
珠海号电战装备
与哈尔滨号同行的珠海号飞弹驱逐舰,也装有一些相当有趣的电战系统,这些系统的确实名称不详,但从中国公布的资料和对外推销出口型号的资料,可以推断有关这些系统的部份性能。珠海号在前桅顶部两侧装有4组天线,其中内侧2组有圆顶形天线罩盖住,而外侧2组则没有。这2个没有天线罩的天线组合显然是ESM,2个天线组分别负责截收来自左、右每边1800的雷达信号;每个组合分3面,每一面负责600。
天线组合每一面装有4个大小不同的图形天线,这4个天线是以上下排列,直径最大的分别占排列中最高和最低的位置,其馀2个直径较小的天线则装在2个大天线之间。
由以往的经验得知,前苏联和中国的舰用ESM系统是将操作频率□围(2~18GHz)划分为4个频带,雷达工程师称为S、C、X和Ku,电战工程师则将这些频率分称为E/F、G/H和I/J频带;因此,这些天线组合中4个不同大小的天线,每个应该负责接收1个频带的信号。要了解为什麽可以作这些推断,就要看一下中国海军舰用ESM系统的发展史。交通灯式
中国第一个自力生产的ESM系统,是在60年代从前苏联引进的潜舰用「雷达侦察机。
这个系统相信就是前苏联的马查塔式(Machta),北约代号为交通灯式(StopLight)。马查塔式的操作频率□围,是划分为4个频带的2~18GHz,而这个系统的天线阵??8组天线去兼顾3600,而每组就有4个不同大小的圆形天线,分别负责接收4个不同频带的信号;马查塔式是用机械方式扫描各组天线接收到的信号来进行探向。
据了解,这个固定接收阵列的科技,是前苏联在二次大战结束后从德国掳获的,中国在1960年代初期引进这个系统后,就由706研究所研究如何仿造。706研究所当初是和汉口无线电厂合作发展,后来改为和四机部924厂合作,在1965年成功将的这个系统定型,自行生产装配到中国海军的潜舰上使用。马查塔式仿制成功后,中国更以这个系统为基础,发展出一系列舰用「雷逢侦察系统」。
珠海号的系统,也可能是马查塔式这个「阿公」级系统经过好几代演变后的「子孙」。
看门狗式当年,前苏联海军也曾经以马查塔式为基础,发展出供水面舰艇使用的比索式ESM系统(Bisau),北约代号看门狗(WatchDog)。
比索系统将马查塔式的天线组合分成2组,l组4排天线负责接收从左边来的雷达讯号,另一组则负责右边。相信中国海军最早期的ESM系统也是仿照这个方式发展。
在1970年代初期,中国旅大级驱逐舰和江沪级巡防舰开始服役的时候,她们的前桅顶部两个平台上,就装有2个用筒形天线罩盖住的ESM天线。相信这就是中国第一代仿效前苏联比索系统模式,从马查塔式发展而来,北约代号罐双式(JugPair)的ESM系统。不过,由于中国和前苏联在1960年代关系恶劣,估计中国发展这些系统时并没有得到前苏联的技术支持。从双罐式天线罩的高度看来,裹面的天线好像较比索式还要小,中国可能在这个时候已经发展出像珠海号上3面式、天线阵列安排比较紧凑的天线组合。
不过,由于1960年代的科技比较原始,所以马查塔/比索/双罐式测定信号频率和探向的精敏度和速度都比较低。北约估计它们的探向准确性大约只有10~300。前苏联和中国分别在1960年代后期、1970年代初期对这些系统进行了改良。
其中前苏联海军在比索系统上加装了电子信号处理器,用速度快得多的电子扫描方式代替了原有的机械式扫描。改良后的比索式不但探向速度和精敏度提高,同时也具有瞬间频率测定能力。这个改良型在每组天线上加装了一个全向天线,所以天线组合比原型的高;更后期改良的比索式尚加装了保护天线组合的天线罩。改良后的比索式,北约称为WatchDog-A式,原本的比索式则称为WatchDog.A式。
RW-23-1型
中国海军改良他们的系统时,也采取了相同的途径。在1967年时,中国的723研究所开始自行研发为「雷达侦察系统」分析接收到的雷达脉波参数的「数字分析设备」,和用作探向信号处理的电子处理器。1974年,723研究所和1029研究所、上海交流仪器厂成功试制具备数字分析设备的新一代潜舰用雷达侦察系统,这个新系统的型号可能是923型。
同年,723研究所联同924厂和1029研究所,开始研发1个具瞬间频率测定和瞬间探向能力的「组合式舰用雷达侦察设备」。在1979年发展成功的这个系统,型号可能就是923-1型(出口型号RW□23-1型)。
据中国出口宣传资料,RW-23-1型和马查塔/双罐式一样,是用左右两组天线,操作频率也是分4个频带(2~18GHz)。不同的是,RW□23-1型的电子记忆单元可以储存15组不同雷达的参数,让操作者可以用来辨认出接收到的信号是来自什麽雷达。估计珠海号前桅上的ESM天线应该就是这个923□l/RW-23-1型。
不过,珠海号上的这个装备应该不是一个独立的系统,而是属于一个和舰上其他电子装备整合的电战系统中的一部份。在珠海号舰桥和前桅上,就装有每边有3个可能是属于主动干扰器的天线。中国海军究竟是用个什麽系统将珠海号上的ESM和ECM装备整合起来,是一个相当有趣的问题。
中国舰用整合式电战系统前苏联和中国对ESM系统进行的改良,主要是为了应付反舰飞弹的威胁,这些飞弹目标速度快,欲有效应付,就要迅速侦测到和辨认出飞弹寻标器的雷达信号,好让被攻击的舰艇可以及时进行反制。因此,ESM系统才这麽需要具有瞬间频率测定(IFM)能力。
如确定侦测到的信号是来自飞弹寻标器,就要尽快指示反制系统开始进行干扰。如要缩短反应时间,ESM系统和反制系统就要整合在一起以高度自动化操作。
在电子反制系统方面,中国海军从1978年起就发展一系列的主动干扰系统(ECM,中国称为有源干扰设备)和干扰丝火箭系统(中国称为无源干扰设备)。在1980年,中国船舶系统工程部连同924厂、722厂、1053研究所、176厂、701研究所和455厂,合作研发中共海军第一个整合ESM、噪音干扰器、欺骗式干扰器、干扰丝火箭和系统控制电脑的舰用电战系统。这个系统在1986年完成岸上测试后,就装配到中国海军军舰上使用。此外中国海军在1980年代初期,亦从义大利引进一些包括主动雷达干扰器在内的电战装备。
1985年,中国723研究所开始将从义大利Elettronica公司引进的牛顿-BETA式电战系统,和中国自己研发的设备(其中包括一个主动噪音干扰器)整合起来;1986年,这个系统被安装在中国最新的江沪III级巡防舰黄石号(535)上;不过,这个中、义混合系统在第2艘芜湖号(536)安装后,就几乎再没有出现在其他中国的军舰上。显然,中国已经掌握了整合舰用电战系统的技术,在新的系统中,差不多所有的装备都变成国产化;中国用自造的923-1型ESM天线组合代替Elettronica公司的ELT/2ll型ESM探向天线阵列,并用自造的981型ECM天线代替原厂的ELT/828型主动干扰天线。
江沪III级第3艘舟山号(537)及出口给泰国海军的4艘同型舰,据报都装有中国研发的整合式电战系统,但在前桅上就没有看到这些义大利原厂的天线。估计,珠海号是用以上其中一个系统或其改良型,来整合舰上的电战装备。
干扰天线
以上提到的两种整合式电战系统,都备有噪音和欺骗式干扰器,所以珠海号上的系统也应该不会例外。现在的珠海号除了RW□23-1型ESM天线外,是装有3种设有天线罩可能是供ECM干扰用的天线。究竟这些天线是否全部都是ECM干扰用,而个别的功用究竟是什麽,下文就会探讨一下。
珠海号应该是噪音、欺骗两种干扰系统都有。两者中,应该是用于对付反舰飞弹的I/J频带欺骗式干扰器比较重要。这些比较高频的系统,不受E/F频带传播时出现接收不到信号(Nulls)与信号强度衰弱(Fades)的限制,所以通常都装在比较高的位置(提高水平线距离)。中国海军江沪III级巡防舰和出口给泰国海军的同型舰,都只有1对ECM干扰天线;这个用圆顶形天线罩盖住的天线,是装在舰桥的顶部。估计在这位置的天线应该是属于I/J频带欺骗式干扰系统。
珠海号在舰桥大约这个位置上装有1对具圆筒形天线罩的天线(左、右各一个)。
这些天线的基部装有很像从发信器传送信号给发射天线的导波管(WaveGuide),很可能就是用作发射欺骗式干扰信号的ECM天线。
珠海号在舰桥两侧装有外形像哈尔滨号上用圆顶型天线罩盖住中国现役主要军舰的电子战装备与西方国家相比比较落后,随着新一代军舰的服役,这种状况会得到根本的改变。