从中国军舰访美看中国海军电战装备发展


    中国海军近年来颇重视舰用电战系统的发展,电战能力较以往增强。
    中国海军军舰哈尔滨号、珠海号和南仓号,于1997年3月9日至美国夏威夷珍珠港海
军基地作友好访问。这是继中国海军参加在海参威举行的俄罗斯海军建军纪念庆典后,再一
次观赏中国海军装备的好机会。
    哈尔滨号电战系统
    哈尔滨号飞弹驱逐舰在海参威亮相时,曾让西方观察家看见她装有类似荷兰电讯公司
(HSA)的新式电战系统。这次在珍珠港拍到的照片显示,哈尔滨号在前桅顶上的天线外形,
的确和HSA公司RAPIDS式ESM系统的截收/探向天线非常相似。以下即对RAPIDS系统作更
详细的介绍。
    RAPIDS
    RAPIDS系统是使用1个美国Anaren公司制造,外形独特的DESM式截收/探向天线组
合。这个天线组合由上、下2组「尖对尖」的「双锥形」(Bi□conical)天线组成。这2
组锥形天线直径、大小不同,可能是因为分别负责接不同频率(2~19GHz)的信号,以让
RAPIDS系统进行瞬间频率测定(IFM)处理;其中,直径较小的天线组位置是在整个组合的
顶部,因此,天线罩基部的直径比顶部的天线罩直径是从基部一路缩小,直到接近顶部才变
成图形)。
    DESM天线组合重量只有94kg,所以可以装在桅顶上3600无障碍的位置;DESM天线组
合使用1个具32个齿状单元「齿轮」形阵列,进行3600全向单脉冲、瞬间探向。
    据HSA公司提供的资料显示,RAPIDS系统使用DESM天线组合时,可以达到30的探向
准确性;在2~7.5GHz频率□可以达到60dBm的精敏度,而在7.5~19GHz间,达到的精敏
度则为55dBm。
    RAPIDS系统使用电脑进行信号处理,可以自动将截收到的信号和系统内存档的256个
不同雷达信号比较,从信号的频率、脉冲重复率、平均脉冲宽度、扫描率和跳频率等来辨认
信号的来源(雷达型号或使用载台)。
    RAPIDS系统的操控台显示的不是「原始资料」,而是经过处理,由系统电脑产生的资
料(其中包括信号来源方向、上述信号参数和系统分析后的结果)。RAPIDS操控台的操作
也相当简单,操作人员可以使用光笔点动萤光幕上的光标来操作系统。RAPIDS系统可以同
时追踪10个信号,并锁定其中3个同时进行分析,可算是中国海军最先进的ESM系统。
RAPIDS系统的全向瞬间探向能力,让它可以比老一代使用旋转天线的ESM系统更坑讪出信
号来源方向,?时探向准确度亦比中国旧有系统高出一倍。
    原版RAPIDS是使用HAS公司的SMR□MU式24□bit电脑,我国海龙级潜舰上HAS公司
所制造的水下作战系统也是使用同型的电脑。
    不过,哈尔滨号的系统是否使用同样的电脑,或甚至是否是「原版」就不得而知了。
    依照中国往常的习惯,从西方引进的系统,绝大部份都会交由其研发单位(如负责研发
电战系统的723研究所),去「研究」和进行逆向工程(ReverseEngineer)来仿造。这些
西方系统很少会直接装到现役的军舰上使用,因此,哈尔滨号上的ESM系统很可能不是原版
RAPIDS,而是仿造品。
    RAMSES/弯刀式
    从哈尔滨号在海参威所拍的照片看来,她在前桅左、右两边装设的2组ECM天线外形和
HAS公司RAMSES或弯刀式(Scimitar)相似。
    不过,仔细检查在珍珠港拍摄的照片后发现,哈尔滨号上的ECM天线和原版天线有一些
差别。
    原版RAMSES和弯刀式的两个天线罩差不多是半圆形,而哈尔滨号上的则是圆顶的筒
状。
    原版RAMSES有部份型号的天线组合中,下方的发射天线天线罩比上方接收天线罩大,
而且两者的外形也千一样;哈尔滨号上的2个天线罩的外形和大小都是一致的。RAMSES系
统的天线组合中,上方的天线是供追踪对方雷达信号,下方的天线才是发射干扰信号用。
    因此,下方天线发射的干扰信号要和上方接收天线隔绝,以免扰乱上方天线的操作。早
期的RAMSES天线组合,上、下2组天线是用5块(3大及2小)金属片隔开。这些金属片
的边缘采锯齿形设计以提高绝缘效果。哈尔滨号上ECM天线组合的2组天线间也装有5块金
属片,不过5块金属片的大小一致而且没有锯齿,因此哈尔滨号上的ECM天线很可能是仿造
品。
    原版RAMSES和弯刀式都是用电脑控制,可对其所接收到频率在I/J频带(又称X频
带,8~16GHz)间的雷达信号,用预先设定的方式进行干扰。RAMSES和弯刀式可以和
RAPIDS式ESM系统联合操作,由RAPIDS提供目标雷达方向和其他信号参数。
    RAMSES和弯刀式每组天线都有2具行波管(TWT)发信器,一个负责连续波噪音干扰,
另一个负责欺骗式干扰(DeceptionJamming)。
    RAMSES和弯刀式使用的欺骗式干扰模式,包括产生假目标、扰乱追踪雷达的距离闸
(Range□gate)、扰乱搜索雷达的目标角度闸(Angle□gate)。每一组天线虽然只能每次
干扰1个目标,但每组设有2个控制电脑,在干扰1个目标的同时,可以对RAPIDS系统提
供的第二个目标进行分析,并进行干扰的准备。
    当对第一个目标的干扰结束后,天线组就可以立刻转向第二个目标进行锁定和干扰。
    搜索雷达干扰器
    哈尔滨号除了装设类似RAMSES/弯刀式的ECM系统外,在舰桥两侧各装有1个用圆顶
天线罩盖住的天线,这个天线的底下设有像水管的装置(管子上甚至有环形的开关),这些
管子很可能是为使用这个天线的电子系统提供冷却用水;高功率的发信器有时候是需要用水
协助散热。因此,这个天线很可能是属于一个可以发出强力干扰信号的电战系统。
    哈尔滨号既然已经有了RAMSES式,为什麽又要另设一个干扰系统呢?这可能是因为
RAMSES式主要负责干扰射控及飞弹导引的I/J频带雷达,而舰桥两侧的系统则可能是用作
干扰较低频率(E/F或G/H频带)的搜索雷达。这个推断的证据就在这些天线的位置和它
们的大小。
    E/F频带的干扰天线通常会被放在接近甲板的低位置,以求达到最高的信号传播距
离,这是因为在风平浪静的情况下,E/F频带(2~4GHz)的信号会因为海面的反射,而产
生破坏干扰(DestructiveInterference)效应,因而影响信号传播,将发信器的位置降低
到接近海面高度,可以减低这个效应的影响;美国海军二次大战的TDY式E/F频带电子干
扰系统,就是装在舰体接近甲板的位置。很巧合,TDY天线罩的外形和哈尔滨号的非常相
似。
    将这个干扰天线装在这麽低的位置,并将船□伸展到盖住它的顶部有另外一个好处,那
就是把这个系统发出的干扰信号与本舰的搜索雷达隔离,以免干扰到自己。至于在天线大小
方面,哈尔滨号船□两侧的天线显然比RAMSES式大很多,这很可能是因为E/F频带的波长
(7.5~15cm)比I/J频带(l.5~3.5cm)
    长,要将这个频带的信号聚焦成同样宽度的波束,1个E/F频带的天线就需要比
RAMSES式的要大;上述多样证据都显示:哈尔滨号舰体两侧的天线是用作干扰较低频率搜
索雷达之用。估计,这些天线也像RAMSES式那样,可以转向对准目标发射干扰信号。
    干扰火箭发射器
    除了主动ECM系统外,哈尔滨号在舰体中央两侧的位置也装有2套15管的干扰丝火箭
发射器。这个出口型号为ERC-l的发射管,安排很像英国海军的乌鸦式(Corvus)干扰火箭
发射器。该发射管分3排,上下两排分别向前、后发射,而中间一排则朝舰体两侧发射;不
过,ERC-l型的发射管数目比乌鸦式多,且火箭口径比较小。ERC-1型可以发射宽频带干扰
丝火箭和诱导红外线导引飞弹的热□弹火箭;干扰丝火箭引信可以调整,供长程「扰乱」
(Distraction)或短程「替锁」等模式干扰。ERC-l型应该是中国710研究所自1983年开
始研发的一种具多种干扰模式的「宽频无源干扰火箭发射系统」,这个系统具有电脑控制,
可以和舰上ESM系统联合,以高度自动化的模式操作。
    珠海号电战装备
    与哈尔滨号同行的珠海号飞弹驱逐舰,也装有一些相当有趣的电战系统,这些系统的确
实名称不详,但从中国公布的资料和对外推销出口型号的资料,可以推断有关这些系统的部
份性能。珠海号在前桅顶部两侧装有4组天线,其中内侧2组有圆顶形天线罩盖住,而外侧
2组则没有。这2个没有天线罩的天线组合显然是ESM,2个天线组分别负责截收来自左、
右每边1800的雷达信号;每个组合分3面,每一面负责600。
    天线组合每一面装有4个大小不同的图形天线,这4个天线是以上下排列,直径最大的
分别占排列中最高和最低的位置,其馀2个直径较小的天线则装在2个大天线之间。
    由以往的经验得知,前苏联和中国的舰用ESM系统是将操作频率□围(2~18GHz)划分
为4个频带,雷达工程师称为S、C、X和Ku,电战工程师则将这些频率分称为E/F、G/H
和I/J频带;因此,这些天线组合中4个不同大小的天线,每个应该负责接收1个频带的
信号。要了解为什麽可以作这些推断,就要看一下中国海军舰用ESM系统的发展史。
    交通灯式
    中国第一个自力生产的ESM系统,是在60年代从前苏联引进的潜舰用「雷达侦察机。
    这个系统相信就是前苏联的马查塔式(Machta),北约代号为交通灯式
(StopLight)。马查塔式的操作频率□围,是划分为4个频带的2~18GHz,而这个系统的
天线阵列也是以多组固定天线所构成。马查塔式总共使用8组天线去兼顾3600,而每组就
有4个不同大小的圆形天线,分别负责接收4个不同频带的信号;马查塔式是用机械方式扫
描各组天线接收到的信号来进行探向。
    据了解,这个固定接收阵列的科技,是前苏联在二次大战结束后从德国掳获的,中国在
1960年代初期引进这个系统后,就由706研究所研究如何仿造。706研究所当初是和汉口无
线电厂合作发展,后来改为和四机部924厂合作,在1965年成功将的这个系统定型,自行
生产装配到中国海军的潜舰上使用。马查塔式仿制成功后,中国更以这个系统为基础,发展
出一系列舰用「雷逢侦察系统」。
    珠海号的系统,也可能是马查塔式这个「阿公」级系统经过好几代演变后的「子孙」。
    看门狗式当年,前苏联海军也曾经以马查塔式为基础,发展出供水面舰艇使用的比索式
ESM系统(Bisau),北约代号看门狗(WatchDog)。
    比索系统将马查塔式的天线组合分成2组,l组4排天线负责接收从左边来的雷达讯
号,另一组则负责右边。相信中国海军最早期的ESM系统也是仿照这个方式发展。
    在1970年代初期,中国旅大级驱逐舰和江沪级巡防舰开始服役的时候,她们的前桅顶
部两个平台上,就装有2个用筒形天线罩盖住的ESM天线。相信这就是中国第一代仿效前苏
联比索系统模式,从马查塔式发展而来,北约代号罐双式(JugPair)的ESM系统。不过,
由于中国和前苏联在1960年代关系恶劣,估计中国发展这些系统时并没有得到前苏联的技
术支持。从双罐式天线罩的高度看来,裹面的天线好像较比索式还要小,中国可能在这个时
候已经发展出像珠海号上3面式、天线阵列安排比较紧凑的天线组合。
    不过,由于1960年代的科技比较原始,所以马查塔/比索/双罐式测定信号频率和探向
的精敏度和速度都比较低。北约估计它们的探向准确性大约只有10~300。前苏联和中国分
别在1960年代后期、1970年代初期对这些系统进行了改良。
    其中前苏联海军在比索系统上加装了电子信号处理器,用速度快得多的电子扫描方式代
替了原有的机械式扫描。改良后的比索式不但探向速度和精敏度提高,同时也具有瞬间频率
测定能力。这个改良型在每组天线上加装了一个全向天线,所以天线组合比原型的高;更后
期改良的比索式尚加装了保护天线组合的天线罩。改良后的比索式,北约称为WatchDog-A
式,原本的比索式则称为WatchDog.A式。
    RW-23-1型
    中国海军改良他们的系统时,也采取了相同的途径。在1967年时,中国的723研究所
开始自行研发为「雷达侦察系统」分析接收到的雷达脉波参数的「数字分析设备」,和用作
探向信号处理的电子处理器。1974年,723研究所和1029研究所、上海交流仪器厂成功试
制具备数字分析设备的新一代潜舰用雷达侦察系统,这个新系统的型号可能是923型。
    同年,723研究所联同924厂和1029研究所,开始研发1个具瞬间频率测定和瞬间探
向能力的「组合式舰用雷达侦察设备」。在1979年发展成功的这个系统,型号可能就是
923-1型(出口型号RW□23-1型)。
    据中国出口宣传资料,RW-23-1型和马查塔/双罐式一样,是用左右两组天线,操作频
率也是分4个频带(2~18GHz)。不同的是,RW□23-1型的电子记忆单元可以储存15组不
同雷达的参数,让操作者可以用来辨认出接收到的信号是来自什麽雷达。估计珠海号前桅上
的ESM天线应该就是这个923□l/RW-23-1型。
    不过,珠海号上的这个装备应该不是一个独立的系统,而是属于一个和舰上其他电子装
备整合的电战系统中的一部份。在珠海号舰桥和前桅上,就装有每边有3个可能是属于主动
干扰器的天线。中国海军究竟是用个什麽系统将珠海号上的ESM和ECM装备整合起来,是一
个相当有趣的问题。
    中国舰用整合式电战系统
    前苏联和中国对ESM系统进行的改良,主要是为了应付反舰飞弹的威胁,这些飞弹目标
速度快,欲有效应付,就要迅速侦测到和辨认出飞弹寻标器的雷达信号,好让被攻击的舰艇
可以及时进行反制。因此,ESM系统才这麽需要具有瞬间频率测定(IFM)能力。
    如确定侦测到的信号是来自飞弹寻标器,就要尽快指示反制系统开始进行干扰。如要缩
短反应时间,ESM系统和反制系统就要整合在一起以高度自动化操作。
    在电子反制系统方面,中国海军从1978年起就发展一系列的主动干扰系统(ECM,中国
称为有源干扰设备)和干扰丝火箭系统(中国称为无源干扰设备)。在1980年,中国船舶
系统工程部连同924厂、722厂、1053研究所、176厂、701研究所和455厂,合作研发中
共海军第一个整合ESM、噪音干扰器、欺骗式干扰器、干扰丝火箭和系统控制电脑的舰用电
战系统。这个系统在1986年完成岸上测试后,就装配到中国海军军舰上使用。此外中国海
军在1980年代初期,亦从义大利引进一些包括主动雷达干扰器在内的电战装备。
    1985年,中国723研究所开始将从义大利Elettronica公司引进的牛顿-BETA式电战系
统,和中国自己研发的设备(其中包括一个主动噪音干扰器)整合起来;1986年,这个系
统被安装在中国最新的江沪III级巡防舰黄石号(535)上;不过,这个中、义混合系统在
第2艘芜湖号(536)安装后,就几乎再没有出现在其他中国的军舰上。显然,中国已经掌
握了整合舰用电战系统的技术,在新的系统中,差不多所有的装备都变成国产化;中国用自
造的923-1型ESM天线组合代替Elettronica公司的ELT/2ll型ESM探向天线阵列,并用
自造的981型ECM天线代替原厂的ELT/828型主动干扰天线。
    江沪III级第3艘舟山号(537)及出口给泰国海军的4艘同型舰,据报都装有中国研
发的整合式电战系统,但在前桅上就没有看到这些义大利原厂的天线。估计,珠海号是用以
上其中一个系统或其改良型,来整合舰上的电战装备。
    干扰天线
    以上提到的两种整合式电战系统,都备有噪音和欺骗式干扰器,所以珠海号上的系统也
应该不会例外。现在的珠海号除了RW□23-1型ESM天线外,是装有3种设有天线罩可能是
供ECM干扰用的天线。究竟这些天线是否全部都是ECM干扰用,而个别的功用究竟是什麽,
下文就会探讨一下。
    珠海号应该是噪音、欺骗两种干扰系统都有。两者中,应该是用于对付反舰飞弹的I/J
频带欺骗式干扰器比较重要。这些比较高频的系统,不受E/F频带传播时出现接收不到信号
(Nulls)与信号强度衰弱(Fades)的限制,所以通常都装在比较高的位置(提高水平线距
离)。中国海军江沪III级巡防舰和出口给泰国海军的同型舰,都只有1对ECM干扰天线;
这个用圆顶形天线罩盖住的天线,是装在舰桥的顶部。估计在这位置的天线应该是属于I/J
频带欺骗式干扰系统。
    珠海号在舰桥大约这个位置上装有1对具圆筒形天线罩的天线(左、右各一个)。
    这些天线的基部装有很像从发信器传送信号给发射天线的导波管(WaveGuide),很可
能就是用作发射欺骗式干扰信号的ECM天线。
    珠海号在舰桥两侧装有外形像哈尔滨号上用圆顶型天线罩盖住