初学莲

(洛阳电光设备研究所·洛阳·471000)

0 引 言

在第二次世界大战期间，无线电和雷达设备开始在战争中投入使用，并在战斗中发挥了重要作用。为了应对无线电和雷达设备威胁，世界军事强国开展了自卫电子战技术和系统的研究。随着基于激光、紫外、可见光、红外、毫米波、射频等技术的新型传感器和电子设备的快速发展，并在现代几次局部战争中显示出越来越重要的作用，自卫电子战系统也由原来的无线电、雷达波的干扰与对抗，发展成了涵盖激光、紫外、可见光、红外、射频、毫米波、无线电等全波段的电磁对抗。

直升机是陆军航空兵的主要装备，担负着密集的对地打击、空中支援、争夺低空/超低空制空权、低空监视和侦察、火力和兵力机动、物资运输和救护等多种任务，可以在复杂地形、多种气象条件下遂行战斗和保障任务，在空地一体战和机动作战中具有不可替代的作用[1]。直升机的迅猛发展和在现代战争中的重要作用，促进了低空、超低空防空武器的发展，研制并装备了一系列对付直升机的低空近程防空武器系统，主要包括低空超低空防空导弹系统、防空高炮、弹炮结合武器、轻型非制导武器和武装直升机等几大类。但直升机飞行高度低、飞行速度慢、机动性能差、防护装甲能力弱，而且声音和红外特征较强，因此极易受到来自地面和空中各种威胁的攻击。现代几次局部战争中，直升机在发挥重要作用的同时，也因受到地面、空中武器的攻击而造成了巨大的损失。

面对多种多样的威胁，直升机不但需要采取战术规避，如降低辐射特性等被动防护措施，更需要加装提供主动防御的自卫电子战系统，实施对威胁目标的探测告警，同时对威胁进行精确识别，采取相应对抗措施对目标实施有效干扰，保证直升机的作战安全[2]。

1 自卫电子战系统

与战斗机、运输机等固定翼飞机相比，直升机飞行高度低，且常常悬停，因此不但要面对红外制导导弹、防空高炮、弹炮结合武器的威胁，还要面对高射机枪、火箭弹等非制导武器的威胁。随着武器装备技术的发展，这些低空近程防空武器系统均配置了先进的电子系统，包括雷达、激光、红外、电视等多种传感器和预警探测系统，大大展宽了对直升机的电磁威胁频谱。如瑞典的RBS-70近程地空导弹系统采用激光制导，为保证其探测距离并提供系统足够的反应时间，配备了PS-70“长颈鹿”目标搜索雷达。面对日益庞大先进的威胁对象，直升机要充分发挥其战场纽带作用，必须提高自身的生存能力。自卫电子战系统能够对威胁直升机安全的地面/机载火炮、火箭弹、制导导弹、激光测距/照射仪和探测雷达等进行威胁告警并实施有源和无源干扰，以达到保护作战飞机的目的[3-5]。

如图1所示，直升机自卫电子战系统按照功能划分，主要包括自卫电子战系统管理控制单元、威胁告警装置和电子对抗装置。按照工作波段不同，可分为对抗激光武器威胁的激光威胁告警和激光干扰机、对抗雷达波武器威胁的雷达威胁告警和雷达干扰机、对抗红外武器威胁的定向红外对抗系统、主要针对火箭弹等轻型非制导武器威胁的敌方火力指示(Hostile Fire Indication，HFI)系统以及导弹逼近告警设备。其中，导弹逼近告警设备根据工作波段不同分为紫外告警和红外告警；电子对抗装置根据工作机制不同分为无源干扰和有源干扰。

2 国外装备及发展

自20世纪60年代，国外就开始了对直升机自卫电子战系统的研制。早期一般是单独设备或技术的应用。如装备于美国陆军直升机的AN/AAR-57通用导弹告警系统、WR-99雷达探测告警设备和AN/AVR-2激光探测告警系统，AN/ALE-47干扰物投放系统、AN/ALQ-136脉冲雷达干扰机、AN/ALQ-144红外干扰机、AN/ALQ-136系列雷达干扰机、“复仇女神”定向红外对抗系统和AN/ALQ-212先进威胁红外对抗系统[6-7]。

(1)紫外告警设备

紫外告警设备是利用太阳光谱盲区的紫外波段(220～280nm)来探测导弹、火箭弹的尾焰。典型产品有诺·格公司的AN/AAR-54导弹告警设备和BAE系统公司的AN/AAR-57通用导弹告警系统(见图2)，大量装备于MH-60“黑鹰”、AH-64D“长弓阿帕奇”和CH-47D“支努干”等各种直升机。紫外告警设备采用被动式告警，不易被发现，探测器为非制冷，且无需进行扫描，产品体积小、质量小，但由于受大气衰减影响，紫外告警设备的探测距离受到限制，一般不超过5km[8]。

图2 AN/AAR-57通用导弹告警系统Fig.2 AN/AAR-57 common missile warning system

(2)红外告警设备

红外告警设备是利用红外波段对导弹、飞机等威胁目标的尾焰、羽烟进行探测、识别、跟踪、定位和告警。相对于紫外告警，红外告警具有灵敏度高、作用距离远，且对处于惯性飞行段导弹仍有一定的探测能力，因此具有更好的性能，是未来装备的发展趋势。典型产品有ATK公司的AN/AAR-47导弹告警系统和诺·格公司的双波段红外导弹告警系统，在美国陆军和海军的AH-64 BlockⅢ“长弓阿帕奇”和CH-47F“支努干”等改进和升级的直升机型号上被陆续装备[9]。目前，国外先进红外告警装备多采用双波段或多波段导弹告警，有效地降低了导弹告警虚警率。

(3)雷达告警设备

雷达告警设备通过测量和分析照射到载机上的雷达信号，提示威胁的方位、类型和工作状态，有助于飞行员全面把握战场态势，及时发现来自防空雷达对载机的探测和威胁，并及时启动干扰措施或采用规避行动来保护直升机。雷达告警设备的关键性能是在最短的时间内识别威胁，且能识别所有电磁威胁，在复杂的电磁环境中不失效。雷达告警设备有很多不同的类型，性能也有很大差别。典型产品有达索公司的WR-99雷达探测告警设备，装备于法国“美洲豹”和“小羚羊”直升机上[10]。

(4)激光告警设备

激光告警设备通过对飞机周围的激光测距机、激光照射器、激光驾束制导导弹以及激光指令制导导弹等威胁目标的激光信号进行探测、识别、定位和告警。激光告警设备可以对测距、照射、通信等战场常用的激光频段进行探测、告警，具有虚警率低、探测概率高和动态范围宽等优点。典型产品有德国的LAWA激光告警器、英国的1223激光告警器和美国的AN/AVR-2系列产品等。其中，AN/AVR-2具有小型化、轻量化等特点，已大批量装备在美国陆军、海军陆战队以及英国的直升机上(见图3)[11]。

图3 AN/AVR-2激光告警设备Fig.3 AN/AVR-2 laser warning equipment

(5)诱饵弹/箔条投放器

诱饵弹/箔条投放器是直升机重要的无源干扰设备，在告警信息引导下，对红外制导导弹或雷达探测/制导系统实施干扰，提高飞机在战场的生存力。诱饵弹/箔条投放器具有技术成熟、操作简单的优点，但对新型武器的干扰效能大大降低，并且投放时机不宜把握，“弹药”有限，只适用于对早期便携式防空导弹和炮瞄雷达的防御。通常诱饵弹/箔条的投放使用相同的发射管，可采取分别投放或同时投放方式。典型产品有BAE系统公司的AN/ALE-47干扰物投放装置(见图4)。

图4 AN/ALE-47干扰物投放装置Fig.4 AN/ALE-47 jamming delivery device

(6)雷达干扰机

雷达干扰机在雷达告警信息的引导下，通过发射或放大转发干扰信号，诱使地方雷达和无线电制导武器获取错误的角度、距离和速度信息，可以干扰脉冲、连续波、脉冲多普勒和单脉冲雷达，并可根据敌方雷达的工作模式，对同时出现的威胁进行排序，采用适当的干扰技术，实现对载机的有效防护。典型产品有美国的AN/ALQ-136系列雷达干扰机和BAE系统公司的AN/ALQ-211新一代雷达干扰机，大批量装备于AH-1F“眼镜蛇”、UH-60“黑鹰”、MH-60“海鹰”和AH-64D“长弓阿帕奇”等多型直升机上。

(7)红外干扰机和定向红外对抗系统

红外干扰机通常采用强光灯或加热陶瓷产生高功率、非相干、全向的红外辐射，经过调制后发射带有调制编码的红外脉冲，与目标的红外辐射共同进入到红外导弹导引头，使导引头产生虚假跟踪信号，从而实现对导引头的诱偏干扰。典型产品有BAE系统公司的AN/ALQ-144、AN/ALQ-147、AN/ALQ-157和AN/ALQ-204等，其中AN/ALQ-144是专门为直升机研制的红外干扰设备，也是直升机界最通用的干扰机，已在EH-60A、UH-60A及MH-60K等多种直升机上大量装备。

随着红外制导技术的发展，红外诱饵弹和红外干扰机的干扰能力大大削弱，亟需发展新型红外对抗系统以应对更先进红外导弹的威胁。定向红外对抗系统利用定向发射光源将红外辐射能量集中在狭窄的光束中，照射来袭导弹导引头，具有准直性好、功率密度高、作用距离远等优点，能够有效对抗所有类型红外导弹。典型产品有BAE系统公司研制的先进威胁红外定向对抗系统(Advanced Threat Infrared Countermeasures，ATIRCM)和诺·格公司的AN/AAR-24(V)大飞机定向红外对抗系统(Large Aircraft Infrared Countermeasures，LAIRCM)。装备于美国陆军和海军陆战队CH-47“支努干”、CH-53“超级种马”(见图5)、AH-64D“长弓阿帕奇”和V-22“鱼鹰”等飞机。

图5 CH-53“超级种马”安装大飞机红外对抗系统Fig.5 Large aircraft infrared countermeasure in CH-53 super stallion

3 小规模系统集成和相近功能模块的一体化设计

20世纪90年代，在独立功能模块研制的基础上，美国开始小规模系统集成和相近功能模块的一体化设计。如BAE系统公司为美国陆军提供的综合红外对抗套件(Suite of Integrated Infrared Countermeasures，SIIRCM)、BAE系统公司的AN/AAQ-59联合威胁感知系统(Joint Allied Threat Awareness System，JATAS)和诺·格公司的下一代导弹告警系统(NexGen Missile Warning System，NexGen MWS)。

综合红外对抗套件由AN/ALQ-212先进威胁红外对抗系统、AN/AAR-57通用导弹告警系统和AN/ALE-47红外诱饵弹投放系统组成，主要用来防护直升机使之免受红外制导导弹的攻击，这3个子系统可以综合为一体工作，也可以单独工作。下一代导弹告警系统和AN/AAQ-59联合威胁感知系统(见图6)集成了红外告警、激光告警和敌方火力指示功能，实现了多用途告警设备的一体化设计。

图6 AN/AAR-59联合威胁感知系统Fig.6 AN/AAR-59 joint and allied threat awareness system

美国UH-60“黑鹰”直升机装备的电子自卫系统包含3个子系统：ITT公司的AN/ALQ-211综合射频对抗套件、BAE系统公司的AN/ALQ-212先进威胁红外对抗系统/通用导弹告警系统和Goodrich公司的 AN/AVR-2激光告警接收机。

4 直升机综合自卫系统集成

随着直升机面临的威胁越来越多样化，并且在近代几次局部战争中直升机损伤数量越来越多，美国开始寻求直升机自卫电子战系统功能模块综合和大系统集成的解决方案，以应对直升机面临的多种多样威胁。TERMA系统公司为美国陆军和海军陆战队提供了AN/ALQ-213(V)综合自卫系统(见图7)，该系统集成了激光告警设备、导弹告警设备、雷达告警接收机、敌方火力指示、箔条/诱饵弹投放器、拖曳式诱饵、雷达干扰机和定向红外对抗系统，能够对抗激光、红外、雷达等威胁，并可对火箭弹等轻型非制导武器进行探测识别。

图7 AN/ALQ-213(V)装备AH-64阿帕奇直升机Fig.7 AN/ALQ-213(V)installed at AH-64 Apache

AN/ALQ-213(V)综合自卫系统采用开放式架构，可以通过一条或多条1553B数据总线将一系列的告警及对抗设备进行集成。通过对时统信息、位置信息和态势信息等进行数据融合处理，系统可以在极短的时间内以任意的数据形式给相应的对抗设备发送指令，具备全系列的威胁告警及干扰、对抗能力。

5 发展趋势

随着威胁的不断升级和直升机平台装机要求的特殊性，现有的自卫电子战装备已经不能完全满足直升机的需求，在先进性、综合性和小型化方面需要达到更高的要求。

(1)在先进自卫电子战系统中应用和发展新技术

随着直升机威胁平台的技术发展，催生了一系列可应用到自卫电子战系统中的新技术、先进元器件及先进设备。双色红外告警技术和多光谱告警数据融合技术有效提高了告警系统的作用距离和告警概率，大大降低了告警虚警率。基于激光的定向红外对抗技术能够提高对红外导引头的干扰距离和干扰成功率，并能对抗现役和未来的红外导弹。将先进电子设备和处理算法应用到雷达告警和干扰设备中，大大展宽系统工作波段，能够实现对雷达威胁源的告警、识别和自动干扰。CCD成像技术取代光电二极管阵列技术成为激光告警的发展方向，拓宽了告警的波段覆盖范围，提高了告警精度。敌方火力指示技术的出现，弥补了自卫电子战系统对非制导武器探测的空白。

(2)发展多功能综合一体化自卫电子战设备

同其他的机载电子战设备一样，新型直升机上的自卫电子战设备也逐步走向多功能综合一体化。直升机现役自卫电子战设备之间是各自独立的，具有各自专有的接收机和处理器，因此造成整个系统体积庞大、质量大，并且每个子设备产生的处理结果未经融合，加重了飞行员的负担。20世纪90年代，美国开始小规模系统集成和相近功能模块的一体化设计。综合红外对抗组件/通用导弹告警系统综合了导弹探测告警、红外干扰机、干扰物投放器和投掷式干扰物的功能，综合射频对抗系统能够实时提供战场态势感知，具有雷达告警、主动干扰以及无源射频目标探测与识别功能[3-4]。AN/ALQ-213(V)综合自卫系统是目前综合化程度最高的新型自卫系统，由TERMA系统公司为美国陆军和海军陆战队研制，集成了激光告警设备、导弹告警设备、雷达告警接收机、敌方火力指示、箔条/诱饵弹投放器、拖曳式诱饵、雷达干扰机和定向红外对抗系统，频谱覆盖范围包含微波、毫米波、红外及激光，结构上的一体化设计使其可广泛地装备在直升机、战斗机和运输机上。

(3)发展小型化、轻量化、低功耗系统

受直升机本身体积、质量和功耗的限制，机载电子设备的小型化设计要求尤为突出，甚至能以设备性能作为牺牲保证装机设备的轻质、低耗。因此，在开发新型直升机自卫电子战设备时，需要重点考虑设备的质量、体积和功耗，否则对飞机的安全性和机动性可能造成不利影响。例如：SIRFC质量仅为45kg，具有2个干扰头的SIIRCM/CMWS系统总质量预计只有大约56.75kg，总功耗仅为2718W。在通用定向红外对抗系统(Common Infrared Countermeasures，CIRCM)设计中，为了进一步减小体积和质量，采用分布式对抗系统，一个激光器能量可通过光纤传输到达2个干扰转塔，不但干扰转塔尺寸变小，降低了系统总质量，减小功耗，而且增强了安装灵活性。

6 结 论

自卫电子战对抗技术对于保护直升机的安全至关重要。随着科学技术的发展与进步，未来电子战环境将更加激烈。防欺骗、防干扰等高智能化武器装备的出现，将对军用直升机自卫电子战设备提出更高的要求。而光电技术、计算机技术及自适应技术的发展，也给自卫电子战设备的改进提供了强有力的技术保障。现在各国都在积极发展军用直升机，同时也在积极改进自卫电子战设备，以提高军用直升机在未来战场上的生存能力。