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越战中的电磁交锋(2)

2020-03-27马岩

兵器知识 2020年3期
关键词:天线雷达导弹

马岩

S-75(北约代号SA-2)是苏联研发的第二款地空导弹。它相对廉价且易于培训,能够快速灵活地实施部署,先后出口到越南等30余个国家

“萨姆”(SAM)是美国军方对“面对空导弹”(Surface to AirMissile)这一名词的缩写。1965年7月24日,“萨姆”取得了战场环境下的第一个战果,在河内附近击落了1架价值200万美元的F-4C战机,同时击伤了编队中的其它3架。尽管这是苏制SA-2地空导弹系统在越南战场的首秀,但对美军来说,它并不是一张新面孔。在此前的几轮较量中,“萨姆”占尽上风。

红色天空的守卫者

德维纳河,欧洲东北部一条流淌了千百年的大河,东斯拉夫人的祖先在这里沿河聚居,开始狩猎和农耕的生活;公元6世纪,维京人沿河而上,穿越波罗的海深入东欧腹地搜刮财富和奴隶;中世纪时期这条河流又成为一条重要的贸易航道,无数满载着皮毛制品的商船驶向拜占庭帝国,并将那里的银器运至北欧。没有人能够预见,德维纳河流经的土地上将诞生一个强悍的超级大国,而这条河的名字会成为一种机动式地空导弹的代号,从莫斯科红场上隆隆驶过,并开始它在全球30余个国家部署数十年的传奇历史。

S-75“德维纳河”地空导弹是苏联1950年代研发的防空系统,以中高空目标为主要作战对象。它的诞生要从二战结束讲起。随着德国的无条件投降,诸多纳粹“黑科技”被战胜国扒了个底儿掉。德国航空实验室的后掠翼设计就成为美国新型远程轰炸机的重要参考。1947年,采用35度角后掠翼设计、装有6台涡喷引擎、具备空中加油能力的B-47“同温层喷气”轰炸机成功首飞,次年,第2架原型机就飞出了每小时965千米的速度,几乎是B-17、B-29等螺旋桨轰炸机最大速度的2倍。在地球的另一端,苏联防空部队数了数自己的“家当”,能招呼这些新朋友的貌似只有一些雷达引导的大口径高炮。用这些二战时代的防空火力来对抗喷气时代的高亚音速轰炸机,简直就是“用前朝的剑斩本朝的官”。不过,正所谓“你有张良计,我有过墙梯”。同为战胜国,苏联用实际行动证明了在自己的阵营里也不缺德国投诚的科学家。1950年8月,以德国“瀑布”和“莱茵女儿”地空导弹为技术基础的S-25“金雕”防空系统正式启动研发,斯大林对此特别批示:“我们要在1年之内拥有用于防空的导弹。”

为了保卫莫斯科的空中安全,苏联研发了S-25地空导弹(北约代号SA-1)。这种导弹采用垂直发射,射程30千米,射高30000米,具备同时对抗多个目标的能力,但部署费用高昂,只适用于要地防空

面对二战结束后最为严峻的防空压力,S-25的研发时间非常之短,1951年夏即进行了试射,1953年开展了实际空中目标的拦截试验,在整体试验还没有完全结束时,许多部件就已经开始了批量生产。1954年,S-25系统正式服役,北约代号为SA-1。次年,距离莫斯科75-85千米,彼此相邻10-15千米的56个SA-1地空导弹团构成了两个巨大的防空圈,拱卫着莫斯科的空中安全。

然而,SA-1导弹系统庞大而昂贵,还需要建设固定的发射场,命中注定只能充当“御前侍卫”的角色,对国土极为广袤的苏联显然不具有大面积部署的可行性。因此,苏联防空部队迫切需要一款相对廉价、部署灵活的地空导弹系统,这也正是S-75“德维纳河”的研发初衷。

1953年,S-75系统的研制工作正式展开。原设计采用6厘米波段,但由于这种微波元器件研制进程不够顺利,所以在1954年使用了S-25系统成熟的10厘米波长元器件作为应急产品。1957年的五一阅兵中,S-75“德维纳河”导弹系统首次公开亮相,北约以SA-2作为它的代号,也就是后来被世人熟知的“萨姆”2。

SA-2的制导雷达被称作“扇歌”,可以在扫描的同时跟踪目标。图中左侧的碟形天线用来传送导弹的制导信号,中间水平安装的水槽形天线用来探测目标方位角,垂直安装的天线用来探测目标高度

SA-2的主要作戰对象是高空巡航的轰炸机或侦察机,在越战之前对美制高空侦察机已有多次击杀记录。图为正在逼近U-2侦察机的SA-2导弹

由于“扇歌”的探测距离较近,约70千米,通常需要借助P-12“叶尼塞河”(北约绰号“匙架”)为其提供目标指示,以提供更充足的预警时间

SA-2技术解读

最早入役的SA-2A被称作“5舱型”,包括火控雷达(PA)、指挥方舱(u)、显示方舱(I)、设备舱(K3)和配电车(K6)。而1965年出口越南的SA-2B系统精简了牵引车的数量,被称为“3舱型”,即火控雷达(PA)、指挥方舱(UA)以及设备舱(AA)。

SNR-75“扇歌”雷达是SA-2导弹系统的核心。安装在拖车上的“扇歌”雷达装有两个水槽形的天线,水平安装的用于测定目标的方位角和距离,垂直安装的用于测定高度,另一边有一具碟形天线用来向导弹发送指令。“扇歌”雷达具备边扫描边跟踪的能力,就是在不影响探测其它目标的基础上对某一个回波进行跟踪。从捕获、锁定一个目标到发射导弹大约需要75秒,再转向下一个目标、锁定、发射导弹的时间大约需要30~40秒。由于“扇歌”雷达的探测距离有限,所以通常要借助P-12“匙架”目标指示雷达通过地面电缆来向其传送目标的方位、距离和高度信息。“匙架”雷达的探测距离超过200千米,是“扇歌”的3倍。

SA-2防空系统配备V-750系列导弹。V-750总长11米。第一级为长1.8米的固体火箭助推器,它仅工作3秒钟就能将导弹加速到1.8马赫,燃料耗尽后立即抛弃。紧接着第二级液体火箭主发动机点火,最终能让导弹达到3马赫的最大速度。在发射后,“扇歌”雷达要同时跟踪导弹和目标,导弹上安装有无线电信标以便于跟踪,通过计算导弹和目标的航迹,不断向导弹发送姿态调整指令,引导其飞向计算出的预定遭遇点。发射后约23秒,导弹战斗部会在地面指令下激活。当无线电近炸引信感知到目标进入杀伤范围时,就将战斗部引爆,重196千克的V88战斗部引爆时能产生8200个破片,威力巨大。早期的V-750导弹只能对抗时速1500千米以下,飞行高度3000-20000米的目标,而1965年出口越南的SA-2B系统采用了改进型的导弹,可对抗目标的最大速度增加到了1900千米/小时,最大射高增至27 000米,最大射程也由30千米增加到34千米。

作为一种机动系统,V-750导弹由吉尔-157牵引车拖挂的专用转运拖车来运输,在不借助起重设备的情况下可以由5名操作人员通过滑轨将导弹从拖车转移到SM-63-1发射架上,全过程需要10-15分钟。

V-750导弹剖视图。 1-近炸引信发射天线 2-FR-15无线电引信 3 V-88高爆战斗部 4-近炸引信接收天线 5-氧化剂(“O”推进剂)箱 6-“G”推进剂箱7- 压缩气罐 8-AP-75自动驾驶仪 9-S2.711V液体燃料主发动机 10-PRD-10固体燃料助推器

“扇歌”的倾听者

面对这款全新的防空系统,美国开始不遗余力地开展电子侦察行动。从各种渠道获取的情报证实,1958-1964年,苏联以惊人的速度在本土部署了超过600套SA-2系统,并开始向华约国家和其它亲苏国家出口。为了获取“扇歌”雷达更详尽的电子情报,美国中央情报局专门研发了由运输机搭载的“功率及方向图测量系统”(PPMS)。

执行这一任务的是驻扎在德国威斯巴登的美国空军第7499空中支援大队。他们会假扮成普通运输机,从法兰克福或威斯巴登飞往柏林滕博尔霍夫机场,执飞日常货运航线。沿着柏林的空中走廊飞行时,他们会经常从东德部署的SA-2阵地上空飞越,并急切地希望自己能够被“扇歌”雷达跟踪,这样就可以把关键信号尽收囊中。即便没有被雷达直接照射,他们也能够侦收东德雷达兵日常训练时发射的信号,从中搜寻一切可用的信息。

7499大队经过改装的C-97运输机会在早上起飞,随后降落在柏林,并在晚上返航。柏林机场有苏联的空中管制人员常驻。开着像刺猬一样浑身天线的电子侦察机,冒充运输机在高空飞来飞去也就罢了,如果还在柏林大方地降落,貌似太侮辱苏方人员的视力和智商。为了避免这种尴尬,飞机上的侦察天线被设计为可收放式,升空后展開,降落前收起,这样外表看起来就和一架人畜无害的C-97民用型“同温层货机”一样。但总有些时候天不遂人愿,比如飞机在恶劣天气中飞行会让天线结冰,怎么收也收不回去。遇到这样的情况,机组就不得不顾全国体,在无线电中向塔台通报自己出现了紧急状况,无法在柏林降落,盘旋一圈之后返航走人。但这招偶尔使一次还行,要是天天都用,傻子都会发现问题。有一次,7499大队的飞机连续4天都以各种理由向柏林塔台报告无法降落,于是,同在塔台中的美国空管人员遭到苏联同行的灵魂质问:“你们的间谍飞机什么情况?4天都没在滕博尔霍夫机场降落啦!”

作为一种机动装置,SA-2可以由专用拖车运输,拖车上的支架可水平旋转90度,与仰角降为0度的发射架对接,通过滑轨将导弹装载完毕,无需额外起重设备。左图为正在装载状态

为装载完成状态

很明显,虽然美国人煞费苦心地避免引起苏联的警觉,但效果……只能以呵呵二字形容。部署在东德的SA-2防空部队对潜在的电子侦察早有防备,从未将雷达波束直接对准在货运航线上飞行的美军侦察机。如果不采取这样的电磁管制措施,美军只需要一次飞行就能获得所需的全部电子情报。最终,美军的电子侦察行动持续了几个月才绘制出“扇歌”雷达方向图的关键部分。

为了查明“扇歌”雷达的分辨率,中情局还实施了“守护神”计划。该计划采用舰船或潜艇搭载“幽灵”信号转发器,以电子欺骗手段模拟出不同雷达截面积、不同速度、不同高度、不同航线的目标,通过监听苏联雷达站通过高频无线电报告的目标航迹,来判断其雷达的灵敏程度和操作人员的技术水平。

“守护神”计划的实施要遵循以下三个原则:1.侦察对象靠近海岸或亲美国家的边境;2.附近没有相同型号的雷达;3.夜间进行,避免被苏联飞机骚扰。

经过中情局的精心策划,一艘美国驱逐舰趁着夜色潜至古巴北部海岸。很快,舰上的“幽灵”转发器发出了信号,附近的一部P-12“匙架”目标指示雷达屏幕上出现1个正高速飞往哈瓦那的假目标,以吸引“扇歌”雷达开机跟踪。与此同时,早已在哈瓦那湾附近潜伏的一艘美军潜艇悄悄上浮,释放了几个挂载不同大小金属球的气球。“扇歌”雷达开机后,就会将这些气球作为目标,而在屏幕上显示出的最小金属球就是该雷达能够探测到的最小目标截面积。最终,“守护神”计划带来了令美国人沮丧的结论:无论是在技术水平还是操作人员的技能方面,苏联雷达都比原先预想的要强得多。

1960年前后,美军几大军种都制造了“扇歌”雷达的复制品以供研究和训练。美国陆军戴蒙德军械引信实验室使用1部水平安装、1部垂直安装的SPS-8测高雷达天线组成了一套“茫然凝视”雷达;美国空军在艾格林基地仿制了1套“扇歌”雷达,代号SADS-2;美国海军也制造了一部代号“火石”的雷达作为“扇歌”的替代品。这些雷达,虽然在外观上与真正的“扇歌”相去甚远,但力求在电子特性上尽可能与之接近,它们将在日后的电子对抗研究中发挥重要作用。

驻东德的7499空中支援大队曾使用的军用型C-97“同温层货机”,对东德境内的“扇歌”雷达开展秘密电子侦察,为了防止降落柏林机场时被苏联空管人员发现,所有侦察天线设计为收放式,使其外观与该机型民用版一致

古巴导弹危机期间,苏联将SA-2地空导弹部署在古巴。图为1962年8月29日,美军高空侦察机拍摄到的SA-2发射阵地照片,每个发射连配置6个导弹发射架,“扇歌”雷达位于中央,“六芒星”形状的道路网成为识别SA-2阵地的重要特征

仓促上阵的雷达告警手段

1962年10月,U-2飞越古巴拍摄的照片中,清晰地出现了未经伪装的苏制SS-4中程导弹。10月17日,美国就派出6架U-2对古巴导弹设施进行拍摄,发现了至少16枚SS-4导弹和24个SA-2发射阵地,古巴导弹危机进入了高峰。

为了近距离拍摄这些导弹阵地,美军派出了执行低空高速照相侦察任务的RF-8“十字军战士”侦察机。可是,苏联已在古巴部署了SA-2地空导弹,而当时的美军战术飞机还没有装备制式的雷达告警接收机,这些RF-8也一样。为此,中情局派出了1个技术小组,携带4部手持雷达信号接收机来到RF-8驻扎的基地。这些微型接收机个头比现代的智能手机大一点,天线安装在薄薄一层复合绝缘材料上,整个设备可以放进上衣口袋或一个大钱包中。它接收到“扇歌”雷达信号时,监听人员能够从耳机中清晰地听到信号扫描的声音。看起来是不是有点谍战片的色彩?没错,中情局设计这东西原本就是给特工用的。

现在的问题也许是如何将这种微型接收机集成在飞机上。不,现在真正的问题是压根没有时间把它集成在飞机上,只要能尽快投入使用,怎么安装都无所谓。来自中情局的技术小组逛了几次街以后,美军第一架具备雷达告警能力的RF-8就诞生了。设备的安装非常不拘一格:接收天线被胶带贴在了座舱风挡的拐角处,音频线同样用胶带来固定;接收机的安装方式更为奇特,直接用一只狗项圈套在了飞行员的腿上。当然,考虑到人机工程,为防止飞行员的腿被硬邦邦的接收机硌得难受,还贴心地增加了一条名牌餐巾当做衬层。

尽管从各个环节来看都不怎么靠谱,但这种仓促上阵的雷达告警装置还是发挥出应有的效果,RF-8侦察机飞行员对其评价很高。如果他们在耳机中听到了“扇歌”雷达的信号音,就会立即飞离原来的航线,避开危险空域。

随着古巴导弹危机结束,这几个绑在飞行员腿上的小盒子也不再使用。美军对于为战术飞机配备电子战设备依然缺乏足够兴趣,以至于越战爆发之初,许多战机不得不依赖于一个重达30吨、价值250万美元的“雷达告警装置”——RB一66C。

为了安全地拍摄到古巴导弹阵地的低空照片,中情局为一部分RF-8低空告诉侦察机配备了能够监听“扇歌”雷达信号的微型接收机,飞行员一旦从耳机中听到清晰的雷达信号,就立即转向,脱离危险空域

RB-66C是越战之初最重要的电子支援飞机,能够为攻击编队提供实时雷达监测,一旦探测到严重雷达威胁,立即通过无线电警戒频率发出警报

RB-66C由道格拉斯B-66轻型轰炸机改装而来,在原型机的弹舱部位增加了一个能容纳4名电子战军官的增压舱,机上装载了原本为战略轰炸机部队设计的雷达接收机、测向仪、脉冲分析仪、箔条投放装置以及9部干扰机。

1965年5月,美军在泰国部署了6架RB-66C,本来是作为电子侦察机对北越的雷达网进行侦察定位,但很快它们的角色就变成了战场上举足轻重的电子支援力量。在攻击机群执行任务时,RB-66C对北越雷达部署进行实时监测,为其它没有安装雷达告警设备的飞机提供威胁告警,并尽可能对地面高炮引导雷达实施干扰。

实际上,在RB-66C抵达的1个月前,美军就在河内附近拍摄的低空侦察照片中,发现了正在构筑的SA-2导弹阵地。军方提出了对北越地空导弹设施执行先发制人攻击的计划,但始终没有获得白宫批准。

1965年7月23日,第41侦察中队的RB-66C第一次在越南上空探测到了“扇歌”雷达的测试信号。这段清晰的信号仿佛战刀出鞘时闪现的一缕寒光,为越南战场上的美军战机带来了些许不详之兆。果不其然,一天之后,为攻击编队提供雷达威胁告警的RB-66C第二次接收到同样信号。尽管它迅速通过警戒频率发出了“蓝钟响了”的暗语提醒周围的战机引起注意,但于事无补几分钟后,“豹”02号F-4C战机被北越防空部队发射的SA-2导弹撕成了碎片。

不难看出,在越战之前,美军并不缺乏SA-2防空系统的相关情报,但华盛顿出于对空中力量的盲目自信,没有积极在电子战层面做好准备。SA-2在越南的旗开得胜,也让美军清醒地认识到称霸这个落后农业国的天空并不像想像得那样简单。

面对“萨姆”导弹的威胁,美军将采取何種报复行动,敬请关注下期文章。

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