俄罗斯新型图—214R电子侦察机

时间:2022-08-19 03:28:42

俄罗斯新型图—214R电子侦察机

图-214R属于电子侦察机

从图-214R飞机表面所布置的大量天线罩以及飞机规模来看,毫无疑问应该定位为电子侦察机。电子侦察机与预警机、空中对地监视与指挥控制飞机一样,都属于特种军用飞机,但他们具体分工不同,因而特征上是有明显区别的。

预警机以发现空中飞行目标特别是低空或超低空飞行目标为主要任务,兼顾指挥控制,所以机上配备有大功率机载预警雷达,通过自身主动发射电磁波来探测目标,同时也可能配备有雷达侦察、通信侦察等设备,用来侦收雷达信号和通信信号,另外为了执行指挥控制任务,机上配备有种类繁多的数据链。

空中对地监视与指挥控制飞机,它的作战任务是发现地面目标而不是空中目标,例如,坦克、装甲车或地面部队的部署或移动情况,同时兼顾作战指挥任务。有人把空中对地监视与指挥控制飞机称为“预警机”,这种说法有些问题。两种飞机上虽然都配备有雷达,但工作方式和原理都不一样。预警雷达一般要监视全方位,采用的是脉冲多普勒体制,而空中对地监视与指挥控制飞机一般只是对沿飞行航线垂直的两个侧面方向进行成像,采用的是合成孔径雷达。

而电子侦察机本身一般不配备大功率雷达,以侦察雷达信号和通信信号等无线电信号为主;如果不是以无线电侦察为主要侦察手段的飞机,一般就简单称为“侦察机”而不是“电子侦察机”了。但电子侦察机也可能配备一些非无线电信号的侦察手段,例如光学照相机或红外系统(例如RC-135S“眼镜蛇球”就安装有红外系统,位于机鼻处,用于探测弹道导弹)。总之,电子侦察机一般不发射电磁波,不配备大功率雷达,只是被动接收外来的电磁波辐射源,这是电子侦察机区别于预警机或空中对地监视与指挥控制飞机的主要之处。

具体到俄罗斯新型图-214R飞机来说,说它为电子侦察机,有两点理由:

首先,它没有象预警机那样在机背以“大蘑菇”或者“平衡木”配备大功率雷达,因此不是预警机。可能有的读者会问,有的预警机并没有在机背安装雷达,而是安装在机身两侧,例如以色列研制的波音707“费尔康”或“海雕”共形阵预警机。解决这个疑问,要注意如果是预警机,除了布置在机身两侧之外的雷达共形阵天线外,还要在机头和机尾安装补盲雷达(“大鼻子”也是“费尔康”或“海雕”预警机的主要外部特征),在图-214R的飞机上是没有看到的。

第二,图-214R飞机前机身两侧的天线(实际上是天线罩,内装一组天线)与E-3预警机前机身两侧的天线非常相似,而E-3前机身两侧的天线正是用于电子侦察的(如果读者见到的E-3预警机照片前机身两侧没有安装这种天线,说明这是20世纪90年代中期之前的E-3,E-3是在90年代中期之后才加装电子侦察模块的)。

图-214R作为电子侦察机的主要用途

作为电子侦察机,俄罗斯图-214R飞机的主要作战用途,是平时在边境巡逻,积累敌方的电磁波辐射源数据,建立数据库;在战时,则通过现场侦察到的电波辐射源数据图长期积累形成的辐射源数据库中的数据进行比对,来判断辐射源所对应的敌方武器平台的类型等特征。

例如,如果通过长期侦察,知道了F-16战斗机上的火控雷达AN/APG-66的信号特征,而在某一次战役中,侦察设备临时截获了一个信号,经与数据库比对,发现此时的截获信号与AN/APG-66雷达的信号特征相符,而这种雷达一般是装在F-16战斗机上,我们就可以判定这架飞机是F-16战斗机,当然也就能够判断出这是一架敌机。所以,电子侦察机通常执行战略侦察和战术侦察两种任务,为示区别,前者可以称为“电子/信号情报”,后者就称为“电子侦察”。为了在战时掩护或支援友机作战,电子侦察机还通常配备有干扰机,用以对敌方的雷达或通信产生大功率干扰信号。

图-214R作为电子侦察机,其在侦测敌方电子信息时,主要包括三项基本内容,一是进行电磁波达到方向的测量,简称“测向”;二是对侦收到的电磁波进行频率测量,简称“测频”;三是对侦收到的信号进行细微特征分析,这个功能必须以测向和测频为基础。

电子侦察机的测向主要有4种方法

测向和测频的方法是很多的,对于电子侦察机或者是安装有电子侦察设备的其他飞机来说,从外观上可以看出它所采用的测向方法,测频或信号特征分析的方法则无法从外观上得到。那么,图-214R是如何测向的呢?我们在与E-3、RC-135、EP-3和空警-200外观做对比分析之前,先来简单地介绍一下测向的基本原理。

电子侦察机的测向主要有4种方法,分别称为最大信号法、比幅法、干涉仪法和时差法。

侦察设备在侦收敌方的无线电信号时,需要依赖天线。如果天线对于某个方向上照过来的电波辐射能够有最强烈的反应,也就是能使接收机的输出信号最强,就表明天线对这个方向上的电波的接收能力更好,这样的天线我们称为“有方向性天线”。如果天线对任何方向上照过来的电波辐射,反应能力都一样,接收机的输出信号强度都一样,这样的天线就称为“全向天线”。对于一个有方向性的侦察天线来说,当它对准某个方向的敌方雷达时,那么,侦察设备的输出信号就会非常强烈,敌方雷达在什么方向上,我们就清楚了。这种测向方法就叫“最大信号法”,最大的优点是简单,但是,由于我们不能事先知道在哪个方向上会有敌方雷达,因此需要接收天线旋转起来以进行空间搜索。另外,这种方法由于侦察设备的天线波束较宽,所以测向精度不高。EP-3电子侦察机采用的就是这种旋转测向方法。在EP-3的机身下部配备有黑色整流罩,内装锅状的旋转式天线,既用于对雷达或通信信号进行侦察,也可用于产生对敌方雷达或通信的干扰信号,称为“多功能抛物面”。

为了克服刚才介绍的这种测向方式的缺点,人们想到了比幅测向法,即用多个天线组成一个天线阵,每个天线的指向都不—样,合起来又能够覆盖全方位空间。由于天线阵中的每一个天线在接收到同一个无线电波信号时,接收机的输出强度会不一样,通过把这些天线的输出进行比较,可以分析出,所侦收到的雷达辐射最有可能来自于哪个方向。比幅测向的优点是在于天线可以不用旋转,由于同时有多个天线可以接收到敌方的无线电波,因此,测量方向所用的时间可以非常短。缺点是,在这种方法下,每个天线都要有一个接收通道,因此,设备要复杂一些。在EP-3的翼尖处,也布置有雷达侦察的天线,采用比幅方式。而安装在机身上不同位置和具有不同形状的天线罩则是为了对来自不同方向上、不同频率的电磁波信号进行侦收的需要。

“干涉仪测向”这个名称来自于高中物理中所学过的“双缝干涉”现象。将一个光源从与之等距的双缝中射出,在远处的光屏上可以看到有的地方条纹较亮,而有的地方条纹较暗,明暗条纹形成的原因是在于从双缝射出的两束光,到达光屏所走过的路程不一样,相位也不一样,在光屏上有的地方是同相相加(波峰和波峰相加),这些地方就比较亮;而有的地方是反相相加(波峰和波谷相加),这些地方就比较暗。干涉仪测向的道理与此类似,利用的也是波的相位。敌方通信或雷达辐射出的无线电波,本质上和光波一样,都是电磁波。从同一点出发的电磁波,分别到达两个不同的天线时,由于它相对这两个天线的方向不同,所以,到达这两个天线所要走过的路程也不一样,因此,到达时被天线接收到的电磁波的相位也就不一样。为了理解相位,可以想象用一把尺子(尺子的长度就是无线电波的波长)去分别丈量从双缝到光屏的距离,最后一次的丈量所量出的距离(对应波长,也就能转换为相位),就是相位。两个相位的差别,是与辐射源(例如敌方的通信设备或雷达)相对于侦察设备的方位有关的,测出了这个差别,就测出了辐射源的方位。比幅和干涉仪方法通常结合使用,用比幅方法先对到达方向进行粗略测量,然后再用干涉仪方法进行精测。E-3预警机和RC-135电子侦察机采用的就是这种测向方法。

“到达时间差法”的基本道理与干涉仪测向类似,只不过,不再测相位差,而是测到达时间差,因为如果敌方雷达距两个接收天线的方向不同,它所辐射出的电波被这两个天线接收时,所要走的路程不一样,在电波速度都一样的情况下,到达天线所用的时间也就不一样。由于时间差能够比相位差测得更准,因此,这种方法测向测得最准。当然,这种方法在使用中有一个限制,就是两个接收天线的距离(专业上称为“基线”)拉得越开,电波到达这两个天线的时间差就越明显,因此,测得就更准一些。在预警机上应用时,就要求把不同的接收天线分别放在飞机的极限位置布置,如翼尖、机头和机尾,因为飞机的翼展和机长是在飞机身体上能找到的最大长度。我国空警200预警机采用的就是这种方法,在机头、机尾和两个翼尖可以看到突起的天线罩,内部安装的就是电子侦察天线。有人认为这是雷达天线,这是不对的。因为雷达天线通常要比其他任何无线电系统的天线都要大得多。

图-214R同时采用多种方法进行测向侦察

结合测向原理及其他几种信息化特种飞机,可以看到图-214R应该采用了多种测向方法。其前机身两侧的天线,应该同E-3预警机一样,是采用比幅和干涉仪方法对雷达信号进行测向的。其前机身下部也安装有类似于机身两侧的天线,应该用于对来自于机身下部的雷达辐射源进行侦收,因为机身两侧的天线在高度覆盖上有盲区,一般覆盖匕下各20度的空域,无法覆盖机身下部。这样,对某一频率范围内的辐射源就能实现全方位侦察。

在图-214R飞机的后部接近机翼处的机身两侧,也安装有天线罩,可能用于对另一频率范围内雷达电磁波信号的侦收。由于在尺寸上似乎大于前机身两侧,可以推断后机身两侧的天线所侦收到的雷达信号频率应该低于前机身两侧的,因为信号频率越低,所要求的天线应该越大。同时,由于天线很大,便于集中能量,所以,后机身两侧的天线也可以用来产生强烈电子干扰信号,也就是干扰机天线。

至于电子侦察机所覆盖的频率范围,应该是至少从20兆赫兹到40千兆赫兹左右。后机身下部的天线罩,非常类似于EP-3前机身下部的整流罩,其功能应该图EP-3的多功能抛物面类似(其余的刀状天线则一般是通信侦察天线、通信和数据链天线)。有人认为图-214R机身腹部的天线似乎类似于E-8飞机同一位置的天线,但显然其尺寸要小于E-8的天线,因此,这种天线罩虽然也可能用于成像雷达,但应该用于电子/信号情报任务的可能性更大一些。

结语

知己知彼,百战百胜。要先胜必须先知。冷兵器时代的战争,为了“知”,就需要“探子”,而信息化战争的今天,“探子”已经演变成了传感器,由于信息化战争的前提是必须首先获得信息,所以,传感器就成为了信息化战争中“侦、控、打、评”这样一条打击链的最前沿。而搭载传感器的电子侦察机由于登高望远,大大减少由于地形或地球曲率对视线的遮挡,并且能够日行万里、机动灵活,方圆数千公里的区域都能尽收眼底,于是成了信息化武器装备的宠儿。俄罗斯军方高层对此也有清醒的认知,例如俄罗斯前防空军总司令雅可夫列夫就曾说过,“要想成为天空的主人,重要的不是拥有多少利剑,而是拥有多远的耳目”。

目前俄罗斯现役使用的侦察机包括IL-20和IL-38,两者均在IL-18民航机的基础上改装而成,其中前者以电子侦察为主;后者则是以反潜为主、兼顾侦察。两种机型均诞生于20世纪70年代中期,后未见改进的报道,显然在很长一段时间里俄罗斯似乎在信息化战争来临的时代有些步履蹒跚。不过随着2011年A-100新型预警机最新进展被公开,以及近日俄罗斯图-214R新型电子侦察机领域的最新消息又见报道,这些都反映出俄罗斯正在奋力扬鞭加快军队信息化建设的步伐。图-214R电子侦察机和A-100预警机一样,无疑是俄罗斯空军耳目中的新锐。

据报道,编号为RA-64511的这架图-214R已于2009年首次试飞,预计将于2013年完成飞行测试,而第二架图-214R正在制造中,预计将于2014年服役。从首飞到服役的5年时间,应该说是太长而不是太短了。但是,以电子侦察机和预警机等信息化特种飞机为代表的信息化武器装备,将在任何一个国家空军的强军之梦中担任重要角色。因此,无论道路有多曲折,无论代价有多巨大,信息化武器装备的发展都要持续进行,不能中断。

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