0 引 言 

机载任务电子系统装备因其高的灵活性和强的任务适应性成为世界各国装备体系的重要组成部分。与陆基装备相比,机载任务电子系统具有获取信息时效性强、准确度高、范围宽广深远、灵活机动等特点,克服了地面设备受地球曲率和地形障碍物对视线的限制,实现了对战场居高临下的远程监视和攻击。根据任务特点,机载电子任务飞机主要包括预警飞机、雷达监视与多传感器飞机、心理战飞机、指挥控制飞机、电子战飞机、信号情报飞机、反潜飞机等,而其中预警飞机、侦察飞机、电子战飞机 和反潜飞机又是各军事强国重点发展的航空装备。因此,本文重点总结这四类任务飞机的发展现状,分析其发展趋势。 

1 外军典型航空特种平台发展现状

1.1预警机 

自 1960 年第一种实用化预警机———美国海军的 E-1B 正式服役以来,世界上已先后研制与生产了 20 余种型号的预警机。按照其发展历程大致分为三代:第一代为空中雷达站;第二代为空中指挥所;第三代为空中战场管理中心。其功能从早期的预警探测、指挥引导等单一功能,逐步发展为空海战场管理、武器控制、无人机操控等满足体系化作战 需要的复合功能,并朝着智能化、无人化和网络 化方向发展,较典型的有 E-2、E-3 等,其中 E-2 是目 前世界上使用时间最长的预警机。

为满足美国海军战略调整和发展的需要,E-2 预警机有 E-2A、E-2B、 E-2C 系列,其中E-2C又分为多个型号,例如 E-2C Group 0、E-2C Group I、E-2C Group II、“鹰眼” 2000 和 E2D“先进鹰眼”等。E-2C 是美国海军现役的舰载预警与指挥飞机, 1973 年 11 月开始使用,后来经过多次升级改造。目前,E-2C 是唯一能从航空母舰上起降的固定翼预警机,机上乘员为 5 人,分为飞行组和任务系统操作组两组,飞行组由驾驶员和副驾驶员组成,任务系统操作组由战斗情报中心指挥员、空战指挥引导员和 雷达操作员组成。E-3 是美国空军现役的预警与指挥飞机。

1977 年至 1984 年美国空军共接收了 34 架 E-3A,20 世纪 80 年代经过分期分批改进而成为 E-3B 和 E-3C。E3 预警机配有 4 名飞行员,包括正、副驾驶员、导航员和飞行工程师。E-3A 的任务系统操作员为 13 人:1 名战术指挥官,1 名战斗机分派员,2 名兵器控 制员,1 名监视管制员,3 名监视操作员,1 名联络管 理员,1 名通信操作员,1 名雷达技师,1 名通信技 师,1 名计算机/显示器技师。E-3B / C 预警机任务电子系统操作员可增加至 17 人。目前美军正在积极开展下一代预警机的规划布局,2019 年《大国竞争时代的美国空军》 中设想将现有预警机功能广泛分布于多个平台和武器系统 上,取而代之的是数量更多的情报侦察和战斗管理指挥和控制平台。

1.2 侦察机 

侦察机载荷量大,侦察能力强,作用距离远,作战范围广,是世界各国最重要的航空侦察装备,主要用于从目标国家辐射的各种电子信号中获取情报, 收集对象包括通信、雷达、遥测/遥控、导航、敌我识别及其他电子辐射信号,获取的情报包括有关目标国家的外交、军事、科技和经济计划以及相关事件的数据,也可以提供雷达、飞机和武器系统的特性参数,确定威胁目标位置等。

美军新一代侦察机的研究突出隐身特性,同时兼具较高的智能化与网络化水平,向着高速、长航时、侦察兼具一定打击能力的方向发展。美国陆海空三军目前拥有超过 200 多架专用的有人侦察机,主要包括海军的 EP-3E 信号情报侦察机、空军的 RC-135 信号情报侦察机、陆军的 RC-12“护栏”侦察机、陆军的 E-8C“联合星”侦察 机。

RC-135 信号情报飞机是美国在和平和战争时期最常用的一种战略侦察飞机,1965 年开始服役, 并同时加入美国战略空军司令部的侦察机群,至今仍活跃在世界各热点地区进行侦察,飞行高度可达 15000 m,飞行距离 6500 km。这种侦察机原来总共有 12 种机型,经过多年的改进以后,目前在役的有 3 种型号,即 RC-135S“眼镜蛇球” (Cobra Ball)、 RC-135V/ W“联合聊钉” (Rivet Joint)和 RC-135U “嗅觉战斗” (Combat Sent)等。RC-135S 用于侦察弹道导弹遥测数据,机上载有“弹道导弹信号特征与遥测数据搜集系统”以及一个弹道照相机和一个中等分辨率照相机,可以收集、处理和分析导弹制导的电波频率及相关信息。RC-135U 是用来侦察辐射源和武器系统 “ 细微” 的技术参数数据; RC - 135V/ W 用于侦察通信信号和雷达信号,装有三个信号情报侦察系统,即“55000”系统、“85000” 系统和另一称为快速反应能力 ( Quick Reaction Capability,QRC)的系统。

EP-3E 侦察飞机是美海军的一种信号侦察飞机,1986 年由美国的P-3C 海上巡逻飞机改装而成, 飞行高度可达 8500 m,续航时间达 12 h,最大飞行速度为 761 km / h,飞行距离为 6300 km。EP-3E 能提供先进的电子情报和通信情报侦察能力,机上装 有多用途无线电通信截获和记录系统、侦察测向系统、雷达信号收集系统、电子支援接收系统等侦察设 备以及各种告警和干扰设备。EP-3E 能够截获雷达、通信电台、手机以及其他军事设施发出电子信号,也能够窃取到电子侦察卫星不能获取的信息。

1.3 电子战飞机 

电子战飞机的研制是一个庞大的系统工程,研制难度大,目前仅美国、俄罗斯、中国、以色列等国家具备独自研发实力。其中美军最具代表性,在技术和装备上一直处于领先地位,并在多次局部战争中成功地运用,典型装备包括 EF-111(已退役)、EA6B、EA-18G、EC-130H。

EA-6B“徘徊者”是美国格鲁门公司于 1966 年 在 EA-6A 的基础上研制的舰载电子战飞机,其主要任务是干扰敌方的雷达和通信系统,保护舰队水面舰艇和其他作战飞机。1995 年,美军的 EF-111“渡 鸦”电子战飞机退役后,EA-6B 成为当时美军唯一的电子战飞机。EA-6B 服役于美国海军和美国海军陆战队,目前由 EA-18G“咆哮者”代替。EA-18G 是由 F / A-18F“超级大黄蜂”演化而来的,是后者的电子攻击型,它们有相同的机身、AN/ APG-79 有源电扫雷达以及武器系统,结构上共用部分超过 90% 。EA-18G 拥有 9 个挂点以装置武器或干扰吊舱,能够安装 5 个 ALQ-99 干扰吊舱、2 个 AIM-120 自卫导弹以及 2 个 AGM-88 高速反辐射导弹。增加的电子设备包括位于翼尖上的 AN/ ALQ218V 战术干扰系统接收机以及 AN/ ALQ-99 高低频 段战术杂波干扰系统吊舱等。AN/ ALQ-99 等效辐射功率在 30 kW 左 右, 干 扰 频 段 为 64 MHz ~ 18 GHz,采用多个噪声/ 点频噪声干扰模式,可以在自动、半自动和手动模式下运行。除了雷达预警和干扰设备,EA-18G 还有通信接收机和干扰系统, 其最大速度为 1900 km / h(高度为 12190 m 时), 飞行距离为 2346 km,作战半径为 722 km,最大飞行高度为 15000 m,这使 EA-18G 能够完成护航干扰和传统远程干扰任务, 全程伴随 F / A-18 执行 任务。

EC-130H 是美国空军专用于远距离干扰敌方通信的电子战飞机,绰号“罗盘呼叫”,1981 年首飞, 1982 年 4 月开始服役,主要用于对敌方无线电通信和指挥系统以及导航等设备实施干扰,对敌方大范围的进攻性/ 防御性空战、近距空中支援、防空系统、 战场/ 海上语音/ 数据通信链路执行电子攻击和破坏。EC-130H 任务设备正在持续进行基线 3 和基线 4 的升级工作,主要包括研发新型数字信号截获与分析子系统、数字激励器子系统、新的通信接收机技术以及卫星导航技术,扩展低频段干扰能力,转向开 放式架构,提升软件无线电能力,全面升级换代现役 EC-130H 飞机,新机型命名为 EC-37B。更换平台后飞行具备更高高度、更快速度、更远航程性能,目的在于提高通信对抗飞机的快速响应能力,将其打造成介于远距离干扰机与随队干扰机之间的一种新机型,保证作战时跟得上,遇到危险时跑得掉。

美军新一代干扰机 ( Next Generation Jammer, NGJ)用于对抗先进的搜索跟踪和火控雷达及通信系统,阻止敌方在战时有效使用电磁频谱,旨在替换 EA-18G 上的 AN/ ALQ-99 战术干扰吊舱。其宽带处理能力和输出功率均有大幅提升,核心技术包括相 控阵干扰天线、光控波束形成网络与数字射频存储干扰单元,计划于 2024 年左右完成部署。同时,美军还积极推进认知电子战创新技术应用,将人工智 能、机器学习、自主认知等相关技术推广应用至现役的电子战飞机上。

1.4 反潜巡逻机 

反潜巡逻机能够执行内容广泛的任务,从一般侦察到在防空飞行中进行远距离监视,直至最后对敌舰或敌潜艇实施攻击。它装备有多种雷达及混合作战武器,有效载重大且续航时间长的优点使其真正成为多用途作战飞机。反潜巡逻机可以被快速部署到遥远的地区,为军事行动提供及时的支援,或对敌方构成直接的威慑。

典型反潜巡逻机包括 P-3C “奥利安” (Orion) 反潜巡逻机以及其替代机 P-8A “海神”海上巡逻机 。P-3C“奥利安”陆基远程反潜巡逻机,作战半径 2 500 km,具备强大的反潜侦察能力。为完成反潜任务,P-3C 安装了大量先进的潜艇探测传感器,诸如定位声呐浮标、磁异常探测器等。P-3C 上还装备了 APS-137B(V) 5 搜索雷达,兼有合成孔径雷达 (Synthetic Apture Radar, SAR) 和逆合成孔径雷达 (Inverse SAR,ISAR)成像模式,最大侦察距离达到 370 km。P-3C 经过多次改进后,增强了在滨海地区的反潜作战能力。

P-8A 多任务海上巡逻机作为美海军正在发展的新一代新型多功能海上侦察飞机,具有一定的信号情报侦察能力和 P-3C 反潜侦察机的能力之外, 还具备对海面目标攻击的能力,从而能够实时地完成反潜、反艇和实时打击的任务,成为美海军未来网络中心战系统的关键武器装备之一。P-8A 反潜巡逻机机长 39. 47 m,翼展 35. 69 m,机高 12. 83 m,最大航速 907 km / h,巡逻航速 385 km / h,空中转场距 离 9 265 km,作战半径在阵位活动 4 h,飞行高度 12500 m。P-8A 飞机的侦察传感器主要有 AN/ APY-10 逆合成孔径雷达、信号情报侦察系统以及光电侦察系统等;情报传输和分发系统主要有数据链系统、广播信息系统和 UHF 保密卫星通信系统等; 电子自卫系统主要有拖曳式诱饵系统、电子支援措 施(Electronic Support Measures,ESM)系统、“复仇女神”定向红外干扰系统等;其他电子系统还包括有抗干扰 GPS 系统接收机、敌我识别应答机、任务规划系统以及飞行和存储管理系统等。 

2 外军航空特种平台典型使用方式研究 

基于预警机外源平台信息制导的超视距打击中,预警机扮演了重要的角色,负责连接所有空中作战平台及编队舰船,通过多种数据链将各种平台的雷达数据进行融合,并及时共享分发至每一个作战单元。另外,预警机还为近距空中支援的组织实施提供了灵活的空中指挥节点,对近距离空中支援和计划协调控制和实施负责。协同组网是外军航空平台惯常使用的作战运用方式,最为典型的是美军的“网络中心协同目标瞄准” (Network Centric Collaborative Targeting NCCT),以 “机器-机器”的方式实现多个传感器之间快速的互通互联,将空间、空中和地面的多个侦察平台形成一个情报数据交换网络(如 E8 对地监视飞机、E3 预警机、RC-135 信号情报飞机和 EC-130H 通信干扰 飞机之间的组网运用),通过将多个侦察平台送来的各种侦察数据进行融合,得到高度准确和实时的 目标情报信息,以产生一幅供各个侦察平台共用的通用战场目标态势图,准确快速地实现对时敏目标的侦察定位,将原来的“数十分钟”的目标探测识别 时间缩短到“数秒”内,及时为武器打击系统产生目标指示信息,其概念如图 1 所示。

在情报搜集方面,外军的情报飞机主要完成战略与战术侦察。前者是为军队的战略决策所进行的侦察,后者主要是为某一战术作战服务,如发现敌军机动或通信网络,以引导打击和干扰对抗。如平时, RC-135 主要用于对世界范围内的目标国进行高空 远程战略侦察,对对手国家和地区的重要区域和目标进行针对性靠近、突入、侵扰以获取对方的指挥关系、响应方式、响应速度,为战略部署提供情报支撑, 为战术行动提供支撑;战时,RC-135 大量用于战区侦察,热点地区经常有 RC-135 活动。在“沙漠风 暴”行动中,美军共派出 4 架 RC-135 侦察机对伊拉克进行不间断的侦察监视,平均每天有 2 架在空中飞行,每架飞机一次侦察时间为12 h。在战术侦察当中 RC-135 完成的主要任务有两项:一是掌握敌方的战场电子序列,查清哪些辐射源正在何处工作, 指示敌方部队的位置和意图,对有威胁的活动发出报警;二是通过数据和话音链路将最新的目标信息传输出去,比如将敌方飞机或地空导弹准备发射的信息直接送往处于危险中的飞机,向 EC-130H、EA6B 等电子干扰飞机通报情况,为战斗机提供打击目标,还向导弹部队与地面指挥员提供情报,以便综合运用干扰、攻击和反雷达导弹等手段等进行打击。另外,有人无人协同使用极大地延伸了有人侦察机的侦察监视范围,同时也赋予了侦察机在有人无人协同定位、态势协同感知、察打一体等方面的新的作战使用方式。在电子进攻方面,目前美军空中电子攻击体系已初现规模,其规划的“联合空中电子攻击体系”主要由防区外、缓和随队干扰区、渗透随队干扰区和防区内四部分内容构成,如图 2 所示。

美军空中电子攻击体系中防区外的电子攻击任务主要由 EC-130H“罗盘呼叫” 和 B-52 飞机来执行。处于防区外的电子攻击飞机在距敌方前沿较远的区域内就能对敌方信息系统实施压制干扰。执行防区外电子攻击任务的飞机能在空中滞留,机上搭 载专用电子干扰设备,干扰功率大,能在特定的区域内形成干扰压制区,掩护己方部队的突防等作战任务。EA-18G“咆哮者”电子战飞机执行随队干扰任务,对敌雷达主瓣信号进行干扰,掩护己方作战飞机突防。抵近干扰则由无人机和干扰诱饵弹实施。

3 发展趋势 

一是特种平台任务电子系统型谱化独立发展、相互渗透。美军特种飞机主要包括以 RC-135、EP3E 为代表的侦察机、以 P-3C、P-8A 为代表的反潜机、以 E-2C、E-2D 为代表的预警机和 EA-18G 和 EC-130H 为代表的电子对抗飞机,其四条线并行发展,形成了系列的装备,并列为四类航空信息系统平台。从侦察、预警、反潜和干扰四条发展主线来看, 其相互之间存在相互渗透关系,但是仍然以自身的任务特点为主。如侦察机加装对海搜索监视雷达、反潜机加装侦察监视功能、预警机加装侦察监视载 荷、干扰机具有 ESM 能力等,但是各种机型仍然以自己的任务特点为主。以情报侦察和电子干扰为例,情报侦察平时以情报搜集、获取内涵情报、积累情报数据为主,战时遂行实时情报支援任务。电子干扰以战时战场电磁干扰实施为主,机上配置了为 电子干扰实施服务的电子对抗侦察手段,获取目标方位、信号参数及波形,引导干扰实施。若在 RC135 上加装 EC-130H 或 EA-18G 的相关干扰设备, 必将对侦察平台的航程、航时和任务有效性带来较大的影响,同时发射和接收的相互影响将严重影响任务执行效率。

二是大型有人平台继续提供核心力量,短期内无人平台仍无法替代。近年来无人化装备得到大力发展,外军涌现了大量的装备,如“全球鹰” “死神” “捕食者”、RQ-4N 无人机等,执行侦察监视、通信中继、精确打击等任务。但综合来看,在今后较长的时间内大型有人特种平台仍然是各国空军重点发展的核心力量,短期内无人平台仍无法完全替代。主要原因在于无人平台载荷能力有限,在天线孔径布设、多任务传感器综合、计算存储、通信传输等方面与大型有人平台存在较大差距;有人平台灵活性更好,适应能力更强,可与无人平台搭配使用,形成能力互补;在平台安全风险方面,有人平台的安全性较无人平台高,抗干扰/反控制能力强;从任务执行效率来看,有人平台飞行性能良好,反应能力敏捷,能够根据需要快速调整任务,任务灵活性更好。纵观外军无人系统的发展,一定时期内,仍需有人机、无人机并存,各有侧重,共同组成完整的航空装备体系。

三是注重分布式组网与协同作战能力。从美机载电子侦察装备发展看,除不断追求瞬时宽带侦收、低截获概率目标探测、更高精度的参数测量、测向和定位等基本功能外,在现役装备升级和新系统开发中更加注重提升协同目标定位、多传感器信息融合、 多平台情报融合能力。通过组网协同作战,可有效扩大监视区域,提升对时敏目标的探测能力,提高情报准确度,实时分发和共享战场态势,缩短打击周期。以 RC-12 侦察机为例,通过几次战争实践,美军不断提升其组网协同定位能力,目前三机组网协 同可近实时完成辐射源定位。采用组网协同方式, 除显著缩短定位时间、有助于应对时敏目标外,其定位精度亦明显提高———美国军方认为,单机定位 “只能将敌信号源确定在约一个城市大小范围内”, 双机协同定位“可以将敌发射机信号源定位在像白宫大小区域内”,三机协同定位“可将敌信号源定位在白宫东厅大小区域内”。此外,除同平台组网协同外,美军同样注重异类平台间的组网协同作战。分析美近年来战例可知,其 RC-135V/ W 电子侦察 机同 EC-130H 通信干扰机以及 E-3 预警机之间已具备了一定的协同作战能力。美国空军战时对 RC-135 使用的惯例是与 E-3 预警机和 E-8“ 联合 星”联手,提供实时的战斗管理情报。E-3 预警雷达的画面传给 RC-135,由它识别出未知目标后传回, 再由 E-3 将整个空战画面传给战斗机或攻击机,提 升对地面战场目标、空中飞行目标、电子信号目标的协同侦察能力。

四是配置多类型传感器,各类型相互渗透,手段向综合化发展。从国外军事强国现役和在研大中型多乘员特种飞机发展来看,充分利用平台负载,加装多类型传感器,综合运用有源和无源传感器完成侦察任务是一个重要发展趋势。以美 P-8A 为例,该机即加装了无源电子侦察、光电成像和有源雷达成像等多类型传感器。又如,美 EP-3E 侦察机同样加装了无源电子侦察设备和有源对海监视雷达。在2007年美海军发布的 EP-3E 后继机 EP-X 基本能力需求中,同样强调了除无源电子侦收能力外,要提高有源传感器在完成侦察监视任务中的作用,并应具有多源情报侦察及融合能力。事实上,侦察平台 加装多类型传感器后,一方面可拓展侦察手段,提高侦察效率及抗干扰、抗静默等对抗能力;另一方面电子侦察、成像侦察等情报可相互印证,可有效提高综合情报效益。

4 结束语 

纵观美军特种任务飞机的发展现状和趋势,以及在现代战场上的使用方式,结合国内发展现状,面向未来装备的网络化、一体化、软件化和智能化的需求,有以下三点建议:

一是建议相关部门制定统一的任务电子飞机装备建设标准,按层次进行系统装备的一体化建设,为各类飞机的互联、互通、互操作建 立交互基础;

二是综合考虑联合跨域作战运用模式, 打造一体化侦察、干扰、预警、反潜力量体系,理清装备序列,强化协同机制,推动任务电子飞机装备体系的高效有序发展;

三是统筹建设实时化、宽带化、智能化的通信传输链路,推行统一的技术体制和标准 规范,满足各类使用需求。