走在无线电技术最前沿

时间:2022-08-01 06:28:49

走在无线电技术最前沿

从根本上来说,推动电子战技术与装备发展的动力有四个主要方面:一是战争的需求;二是威胁技术的发展;三是电子技术和电子器件的进步;四是投入的资金。日俄战争和一战创立了电子战这一新的作战手段,二战则将技术与装备的发展推向一个前所未有的高潮。

电子侦察设备的发展

电子战诞生初期,没有专用的电子侦察设备,只是利用当时的无线电台侦收敌方的无线电通信。最早的专用电子侦察设备出现于1914年,由两个交叉环组成的测向机用于测定敌方无线电台的位置,并成为当时海上作战的重要手段。以后,英国和德国先后建立了规模巨大的地面测向网。

1939年8月2日,德国派出一架装有高灵敏度侦察接收机的飞艇,对英国的“本土链”雷达进行侦察。侦察虽不算很成功,但所使用的接收机可算作最早的机载电子侦察接收机。1940年春,英国用从美国购买的S-27民用接收机成功地查明了德国新导航系统的工作方式和信号特点,为取得英、德波束之战的胜利创造了条件。美国的专用机载电子侦察设备从1941年7月以后开始装备部队,典型型号有SCR-587、APR-1/2/4/5等,其中APR-2具有自动记录能力。从前面的叙述中已经看到,德国的“弗伦斯堡”和美国的APR-1电子侦察接收机在防御或进攻作战中起到了至关重要的作用。

初期的电子侦察接收机都采用普通电子管和蝶形电路、人工调谐、超外差体制。覆盖频率从几十兆赫到1000兆赫,后来扩展到3000―6000兆赫。1947年开始服役的APR-9在技术上有了较大的进步,该机由电源单元、中频放大器单元、控制单元、显示单元和4个调谐单元组成,覆盖频段扩展到1000~10750兆赫。这种电子侦察接收机持续生产了10年,并有许多派生型号投入大量生产。

美国和英国都用轰炸机先后改装了几种专用电子侦察飞机,既可进行雷达侦察,也可实施通信侦察。如美军1945年使用的B-24“搜索者”电子侦察飞机装备了10种以上的雷达、通信侦察和记录、分析设备。

有源电子干扰设备的发展

电子战起源于通信干扰,但在二战前和初期,也没有专用干扰设备,干扰多用大功率无线电台实现,效果很差,且多在地面或舰上使用。大战期间,英、美、德、苏都开始用实验方法研究干扰各种常规无线电通信信号的最佳样式,并开始装备专用通信干扰机。机载通信干扰机1944年才开始使用,典型装备有美军的ARQ-8“黛娜”、ART-3“豺狼”和英国的“桥斯特尔”。这些干扰机都工作在甚高频频段,主要用于干扰德军的坦克通信电台。

从无线电通信诞生的那一天起,在获取情报与通信干扰的认识上就存在着矛盾,这种矛盾一直制约着通信干扰的发展。

二战中夺取制空权成为战争的焦点,雷达对抗代替了通信对抗在电子战中的主导地位。最早发展雷达干扰的国家是英国和德国。1940年9月,英国建立了第一个地面雷达干扰站;1941年初,德国在法国、比利时沿海建立起若干地面雷达干扰站,以掩护其巡洋舰从海峡突围。美国研制的首部地面干扰机MPQ-1“大喇叭”到1943年秋才开始服役,但其规模之大和技术之先进都远远超过了德国和英国的地面干扰机。这种干扰机由2部50千瓦的发射机组成,覆盖频率480~500兆赫,用于干扰德国空军的“列支顿士登”机载雷达。射频功率源采用一种高75厘米、直径45厘米、叫做谐振电子管的特制高功率四极管,每只管发射功率80千瓦,由一根16厘米直径的同轴电缆过渡器耦合到一根波导上,波导与大喇叭天线连接。整套设备需6辆大卡车和2辆拖车装载,由3台75千瓦柴油发电机供电,全重超过170吨。

机载雷达干扰机服役稍晚于地面干扰机,在初期阶段技术水平和干扰能力都比较差。输出功率一般只有几瓦或十几瓦,工作频率范围在几十到几百兆赫,干扰带宽很窄,为了覆盖较宽的频段,往往需要几部干扰机以参差调谐方式工作。根据侦察接收机测得的频率,由人工进行调谐,改变频段靠更换电子管来实现。如英国1941年研制成功的“轴心”机载干扰机工作频率为120~130兆赫,仅能干扰德国的“弗雷亚”雷达。美国1943年才开始生产机载干扰机,典型型号有APT2“地毯”、APT-1“黛娜”、APT4“宽幅地毯”、APQ-9“地毯Ⅲ”等,这些干扰机都生产了7000部以上。其中APT-2输出功率5瓦,工作频率为450~720兆赫,干扰带宽仅有2~3兆赫,先后安装在B-17、B-24和B-29轰炸机上。1944年才投入生产的APT4、APT-6是最早采用磁控管作功率源的机载干扰机,干扰功率达到了150瓦。

二战将近结束时,机载微波干扰机问世,主要型号有APT-9、APT10、APT-20等。其中APT-20代表了20世纪40年代机载雷达干扰机的最高水平。该机由APR-5A(后改为APR-10)电子侦察接收机和APT-10干扰机组合而成,覆盖频率2300~4200兆赫,分为6个频段;输出功率10瓦;发射机由振荡器单元和调制器单元组成,振荡器使用多隙型连续波电容调谐磁控管,调制器由噪声电压调制;接收天线为2部开槽天线,发射天线为宽角喇叭天线。

无源干扰箔条的发展

早在二战前,德国就在雷达研究中首先掌握了箔条干扰的理论和使用方法。到1942年初,英、美也开始独立地进行无源干扰器材的研究试验。那时,对这种干扰器材,美国叫“箔条”,英国叫“窗口”,而德国叫“杜培尔”。它们在试验中证明了金属箔条的破坏性干扰效果之后,因惧怕这种技术落入敌方之手,都采取了最严格的保密措施,除下令禁止对其做任何进一步试验外,在没有找到可消除这种干扰的有效措施之前,不允许冒然使用。

美国无线电研究实验室对偶极子的电气特性继续进行理论和实际应用的研究,并证明了谐振偶极子的散射面积最大,且在频率远离谐振点时,箔条越窄,散射面积越大。这是无源干扰箔条理论的重大突破。

20世纪40年代的箔条多为半波长的纸质弯曲箔条和锡箔片,干扰带宽在几十兆赫数量级。主要型号有CHA-2/3、CHA-25、CHA-28纸质(凹凸)弯曲箔条和CHR-1/2锡箔片。其中CHA-3每根长25厘米,宽1.25毫米,厚0.025毫米,宽面有V型折缝以增加强度。1943年12月,英国首次投放箔条后,对箔条的需求量迅速增加,生产方式由手工操作改为简单的机械生产,在第二次世界大战中仅美国就生产3万多吨。

最初没有专用的箔条投放设备,由人工从飞机腰部的炮塔口将箔条包推出机外。后来改进为在飞机的无线电舱窗口安装一个与飞机侧面成45。角的斜槽,将箔条包放入斜槽,靠气流迅速推出并立即散开。在大战结束时的1945年,美国研制出A-l、A-2两种机载箔条和干扰绳自动投放器。A-l用于多发动机飞机,生产了18000余部;A-2装在流线型吊舱内,用于单发动机飞机。箔条装在长方形纸盒内,纸盒呈阶梯式放置,用纸带粘连,由带锯齿的滚轴牵动纸带通过投放器,将箔条包从飞机上投放出去。箔条包进入湍流的气流中,便自动打开,撒出箔条。

知识链接 二战后期出现的反航导弹对抗

1943年夏天,德国空军使用了两种新型的破坏性很大的空射反舰武器,亨舍尔293导弹和“弗里茨X”制导炸弹。这两种制导武器都采用“凯尔斯特拉斯伯格”无线电指令制导系统,使用频率在48―50兆赫之间,分为18个频道,一枚导弹(或制导炸弹)选用其中一个频道,从飞机发射后,由操纵手控制飞向目标。前者像一架小飞机,翼展3米,战斗部重495千克,从载机发射后,由火箭发动机将导弹加速到560千米/小时左右,然后以小角度俯冲攻击商船或非装甲战舰等目标。后者在弹体周围有4个起稳定作用的固定翼,后部十字形尾舵装有可活动的控制翼面,它没有动力,靠重力作用下降,用来对付装甲战舰。

1943年8月25日,亨舍尔293反舰导弹首次实战,在比斯开湾击沉击伤英国皇家海军的护卫舰各一艘。9月9日,“弗里茨X”制导炸弹又重创准备向盟军投降的意大利“罗马”号和“意大利”号战舰,同一天,“弗里茨X”还重创了意大利南部掩护登陆作战的英国“厌战”号战列舰、“乌干达”号巡洋舰及美国的“萨凡纳”号巡洋舰,幸亏美英联军的护航战斗机在登陆区周围很快掌握了制空权,才避免了更大损失的发生。

为了压制“凯尔斯特拉斯伯格”,美国海军研究实验室奉命以最优先级火速研制对付德国导弹的电子战系统,包括侦察接收机和干扰发射机。经过6个星期,研制出RBK和RCX两种型号,总覆盖频率为27~220兆赫。研制能覆盖这样宽频段的干扰机十分困难,只好将其分为两个频段。到1943年10月,两种型号共制造了5部,都是用手工制作的,根本来不及做任何试验就被海军舰队从实验室强行拿走了。

第一批干扰机和侦察接收机安装在“戴维斯”号和“琼斯”号驱逐舰上,11月26日在地中海参加战斗。此次战斗,德国空军由具有最佳战绩的对舰攻击飞行员鲁道夫・蒙斯少校率领第40轰炸机联队第2大队的21架亨克尔177重型轰炸机,攻击离开阿尔及利亚的护航舰队。每架飞机携带2枚反舰导弹或制导炸弹。当导弹临近时,两艘驱逐舰开始施放干扰。舰上的电子干扰操作员亲眼看到导弹向运输船队飞去,但发现用瞄准式干扰机不可能同时对付所有不同频道的来袭导弹。“罗纳”号运输船被击沉,人员损失惨重。幸亏盟军的战斗机很快出现在战场上空,阻止了德军的后续攻击。这次战斗中击落德国6架轰炸机,鲁道夫・蒙斯被击毙。

盟军这次电子战行动不能说是完全成功,但它是人们第一次试图用软杀伤手段进行反导。

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