电子对抗技术
电子对抗技术(Electronic Countermeasure)又称电子战或电子斗争,1902年英国皇家海军中首次应用。电子对抗技术主要是指在敌对双方进行电子斗争的电子技术设备、器材,以及在战争时使用这些设备器材的方法和手段。该技术可以削弱、破坏敌方的电子设备并能保证自己的设备正常使用,是现代战争中一种重要的作战手段。
电子对抗技术起源于20世纪初期,此时期电子战以 “通信对抗” 为主,电子设备局限于电话、电报等。如1904年日俄旅顺港海战中,俄军因使用通信干扰而获得优势;1905年对马海峡之战,俄军忽视通信干扰致全军覆没。20世纪40至50年代末期,诺曼底登陆战役电子战策略综合运用影响重大,此时期雷达等电子技术投入战场,出现雷达对抗等新形式,多个国家成立专门电子战部队。二战后美军轻视电子战,在越南战争初期付出惨重代价。20世纪60至80年代末期,越南战争初期美军飞机电子战设备配备不足损失惨重,后加速发展电子战,措施使战损比大幅降低。战后电子战持续发展。20世纪90年代以来:海湾战争联军全方位电子战,科索沃战争北约测试新型电子攻击武器,网络战成关键角色,电子战进入系统对抗新阶段,在信息战中起核心作用。
电子对抗技术在现代军事上的应用主要包括分为:电子干扰技术、隐身技术、电子防御技术、反辐射摧毁技术四个方面的技术应用。并且,电子信息技术的发展呈现出了通信对抗技术、雷达对抗技术、光电对抗技术、网络进攻技术、网络防御技术五个方面的新的发展趋势。
发展沿革
背景起源
电子对抗技术起源于20世纪初期,随着无线电通信技术的兴起而逐步显现。在电子战的初始阶段,特别是在第一次世界大战期间的日俄冲突中,电子技术的运用还处于初级阶段,主要服务于战场通信。当时,电子对抗尚未形成一套完整的战术理论,更多的是一种应急的战场策略。到了第二次世界大战,电子对抗技术迎来了迅猛的发展。无论是盟军还是轴心国,都纷纷投入资源研发雷达技术,并随之衍生出对抗雷达的策略。例如,盟军采用了名为“窗”的箔条技术来迷惑敌方雷达,使其难以精确追踪目标。同时,德国也研制了多种雷达干扰设备,以保护其空中和地面力量免受敌方的空袭。
在冷战时期,电子对抗技术步入了新的成长阶段。美国和苏联之间的军事竞争催生了电子战技术的深入研究与进步。两国不仅加强了电子侦察能力和干扰技术的研究,还致力于提升自身系统的抗干扰能力。这一时期,雷达和通信系统的复杂性不断提升,相应的对抗技术也在不断发展。20世纪90年代以后,伴随着信息技术的飞跃,电子对抗技术变得更加精细和多元化。现代电子对抗技术不仅涵盖了传统的雷达和通信干扰,还包括网络战、GPS干扰以及无人机作战等多个维度。随着电子设备向小型化、集成化和智能化的方向发展,电子对抗技术的应用领域也在持续拓宽。
发展历程
20世纪初~30年代末
1904年2月,在日俄旅顺港海战中,处于劣势的俄军对日军实施了通信干扰,在战斗中几乎无一损伤;而在1905年的日俄对马海峡之战中,俄军并不处于劣势,由于忽视对日军的无线电通信进行干扰,导致全军覆没。两种做法,两种命运。日俄海战,也因此成为世界上第一次运用通信电子技术进行电子战的战争,这一时期所使用的电子设备仅局限于电话、电报等通信设备,电子战只限于通信干扰、通信欺骗等比较简单的手段,主要是以“通信对抗”的形式出现。
20世纪40~50年代末
诺曼底登陆战役是电子战策略综合运用并对战争结果产生决定性影响的经典案例。这场战役成功地误导了德军,为盟军的大规模登陆行动提供了极为有利的条件。在那个时期,雷达、导航、电子侦察和电子干扰等电子技术相继投入战场,带来了雷达对抗和导航对抗等新兴的电子战形式。电子战的适用范围也扩展到了空军,研发了专门的电子战武器,如侦察飞机、电子干扰飞机以及金属箔条投放装置等。战争中首次使用了专业的电子侦察机、噪声干扰机和无源干扰弹等先进技术。同时,多个国家纷纷成立了专门的电子战部队。
二战落幕之后,美军自信地认为在电子战领域无人能敌,现有的电子战装备在接下来的十年内不会遭遇任何挑战,因此无需大量资源投入于其发展。由于对电子战在战争中的重要性的认识不足,美军在电子战技术、装备的发展,以及电子战教育和训练方面几乎陷入了停滞。美军对电子战的轻视,在越南战争初期的战场上付出了惨重的代价。
20世纪60~80年代末
在越南战争初期,仅有大约20%的美国空军轰炸机配备了电子战设备,而战斗机几乎未装备。这导致美国飞机的损失率高达14%。面对惨重的损失,美国将电子战发展提升为首要任务,加速研发和生产相关装备。美军首先为飞机配备了雷达告警接收机,并增加了干扰吊舱进行编队飞行。随后,他们开发了AGM-54“百舌鸟”反雷达导弹并投入战场使用。针对萨姆-7红外导弹的弱点,美军首次使用光电对抗技术,研制了红外告警和干扰设备、箔条红外弹和烟幕等装备。这些措施显著提升了美国飞机的生存率,战损比从14%降至1.1%。越战期间,美军还首次使用了反辐射攻击和光电对抗技术。战后,电子战技术摆脱了之前的低谷,开始持续发展。
20世纪90年代以来
在海湾战争中,以美国为首的联军对伊拉克发动了一场全方位的电子战,覆盖了整个空域、时域和频域,展现了前所未有的电子作战场景。科索沃战争进一步展现了信息化战争的特性,成为美国及其北约盟友测试新型电子攻击武器的试验场。北约部队综合运用了多种电子战手段,包括有源和无源干扰、压制与欺骗、雷达与通信干扰、软杀伤与硬摧毁以及网络攻击等。与此同时,网络战作为电子战的姊妹战术,也成为了战场上的关键角色。电子战与网络战的综合应用将成为未来信息战的主要手段。这一时期,隐身飞机、精确制导炸弹和新概念电子攻击武器等装备的出现,以及电子战与火力打击一体化和计算机网络攻击的应用,标志着电子战已进入系统对抗的新阶段,不仅成为关键的作战力量,还成为一种威慑力量,并在信息战中扮演核心和支柱角色。
技术特点
关键技术
电子侦察技术
电子侦察是获取军事情报的重要方式,分技术侦察和情报侦察。技术侦察了解敌方电子设备技术性能,为制定计划等提供依据;情报侦察获敌方电子设备情况及军事情报。从侦察对象分,有通信侦察和非通信侦察。通信侦察侦听通信信号等,非通信侦察主要是雷达侦察,有技术侦察、电子警戒、测向定位等功能。
电子干扰技术
战场威胁增加推动了电子干扰技术的进步,其中有源干扰技术仍是关键,特别是在多目标干扰方面。为高效利用干扰资源,开发了功率管理技术,通过计算机分析信号环境,识别威胁,并根据设备能力在多个域上精确控制干扰。雷达干扰机采用数字调谐和双模行波管,实现快速频率切换。相控阵和透镜馈电多波束阵列天线具有高带宽和精确指向性。技术成就还包括数字射频存储技术,一次性使用的干扰机,以及红外和激光干扰机。无源干扰技术也因新技术、新材料的发展而进步,如计算机控制的无源干扰投放系统,能根据威胁数据自动投放干扰器材。新型箔条和气悬体等无源干扰器材具有快速扩散、长时间留空和宽带干扰的特点。电波吸收材料有助于减少雷达截面积,推动隐身技术的发展。光电无源干扰器材,如气溶胶和发烟装置,也有所发展。
电子防护技术
抗干扰能力强的电子设备如频率捷变雷达等已广泛装备部队。多基地雷达关键技术突破,战术导弹采用复合制导技术,还有自适应跳频、超低副瓣天线等技术。自适应跳频可快速跳频且跳到无干扰频率。超低副瓣天线结合副瓣对消技术提高反侦察、反干扰能力。多参数捷变技术让对方难获有用信息。有对抗反辐射武器的告警和诱饵技术,专用设备可告警并防护电子装备,诱饵性有源假目标可吸引来袭导弹脱靶。
典型设备
电子干扰机
雷达干扰机通过发射大功率、宽频带的噪声信号来淹没目标雷达的回波信号,对已知型号的地空导弹雷达进行压制。比如EA-18G“咆哮者”电子战飞机搭载的ALQ-99干扰系统。ALQ-99战术干扰系统由波音E/A-18G“咆哮者”电子战飞机携带,具有一部数字式电扫描雷达干扰机。
电磁脉冲武器
电磁脉冲武器指的是运用电磁技术驱动,可在短时间内产生强电磁场,强度相当于几十次雷鸣电闪所形成电磁场强度的叠加。它所生发的高强度电磁脉冲能量以辐射方式攻击电子信息系统,可在瞬间破坏特定区域内雷达、电脑和其他电子设备,达到瘫痪指挥控制及作战系统的目的。如俄军试用的“阿拉布加”电磁脉冲武器,在200-300米的空中爆炸,能够中断周围3.5千米之内的电子设备运行,使营团级规模的作战分队丧失通信能力。
电子战机
电子战飞机在战斗中的作用是在一定空域设立了无形“栅栏”,对手的一些信号会被压制,己方的通信联络则可畅通无阻。如俄罗斯的“伐木人”电子战飞机,该电子战机干扰范围比较广,敌方的远程预警机、空中指挥机、侦察机、战斗机及地面防空(雷达)系统、通信中心,甚至敌方纳入作战网络的武器系统,只要采用无线电功能模块,都在“伐木人”电子战飞机的干扰范围内。与此同时,“伐木人”电子战飞机不会误伤己方电子信息系统。实施干扰前,它能通过高精度电子扫描,识别出哪些电磁频率是敌方的,哪些是己方的,并有选择地对敌方无线电通信信道的工作频率及雷达波段进行干扰。
反辐射导弹
反辐射导弹又名反雷达导弹。顾名思义,它就是为了反制雷达而生。使用电子干扰设备对雷达进行电磁压制,被称作“软杀伤”。不过,这种方式只“管得了一时”,管不了长久。如果相关技术不过关,还会殃及己方电子设备。而用反辐射导弹实施打击,则属于“硬摧毁”。一旦命中,它轻则会对雷达天线造成永久性破坏,重则会让目标雷达系统长时间瘫痪。其中较为典型的是美国的AGM-88“哈姆”、英国的“阿拉姆”、法国的“阿玛特”以及俄罗斯的Kh-31P等。这些反辐射导弹导引头可以覆盖现役雷达的绝大多数工作频段,反应快、射程远、威力大、抗干扰性能好,采用复合制导技术以提高攻击成功率。
分类
电子对抗技术按技术可分为雷达对抗技术、通信对抗技术和光电对抗技术;按作战应用可分为电子侦察与反侦察技术、电子干扰与反干扰技术、电子摧毁与反摧毁技术。
电子干扰与反干扰
电子干扰与反干扰是现代战争中争夺战场电磁优势极为重要的作战手段。它和兵力优势、火力优势、武器装备优势一起,成为决定战争胜负的重要因素。
电子干扰是为了使敌方汽车传感器和系统丧失或降低作战使用效能而采取的措施,是电子对抗的组成部分。其目的是削弱或破坏敌方电子系统进行战场侦察、作战指挥、通信联络和兵器控制的能力;为隐蔽己方意图,达成战役、战斗的突然性和提高己方飞机、舰艇、装甲车辆等武器装备的生存能力创造有利条件。
反电子干扰是指针对敌方所施放的各种电子干扰而采取的反措施,目的是削弱或消除敌方电子干扰对己方电子设备使用效能的影响,简称反干扰或抗干扰。反电子干扰按电子设备种类的不同可分为雷达反干扰、引信反干扰、导航设备反干扰、光电设备反干扰。
电子摧毁与反摧毁
摧毁是指在查明敌方电子对抗武器及其工作情况的基础上.用直接毁伤的方法使其瘫痪并在短期内难以恢复正常工作的一种电子对抗手段。主要有火力摧毁、派遣人员摧毁、反辐射摧毁和网络黑客攻击等方法。
反摧毁是针对敌方的攻击手段,为保证己方电子对抗装备生存而采取的措施。反电子侦察是反摧毁的重要环节,而对电磁辐射源加强管制又是反辐射摧毁的有效措施之一。
发展趋势
电子对抗技术自从1902年英国皇家海军在地中海将无线电对抗首次应用于军事目的开始,电子对抗技术至今已经走过了100多年的发展历程。经过多年的发展,电子对抗技术已经呈现出了许多新的发展趋势,如通信对抗技术的发展趋势、雷达对抗技术的发展趋势、光电对抗技术的发展趋势、网络进攻技术的发展趋势、网络防御技术的发展趋势。
通信对抗技术的发展趋势
未来复杂电磁环境下作战,通信对抗技术的发展趋势主要有以下三个方面:一是研究对付扩频通信的技术手段。二是发展相参干扰、分布式干扰等新技术。三是研究空天一体的通信干扰新技术。
雷达对抗技术的发展趋势
目前情况看,要适应复杂电磁环境下的战场需求,雷达对抗技术的发展应向以下方面努力:一是更加智能化,以适应复杂多变的电磁环境。二是强化电子进攻能力,加强硬摧毁和定向打击能力。三是扩展频谱范围,并将无线电、微波、光学等多种频谱的利用综合为一体。四是增加与其他汽车传感器的综合一体化,降低费效比。
光电对抗技术的发展趋势
随着光电技术在军事上的广泛应用,光电对抗技术的发展方向是:一是注重采取新光电防护技术。新光电防护技术主要包括烟幕技术、诱饵技术和防止激光照射的装置等。二是向综合化、多功能化、全程化对抗发展。
网络进攻技术的发展趋势
络进攻技术的发展趋势主要包括:一是开发纳米机器人和芯片细菌。二是采用自动化网络攻击和快速反应技术。三是研制微机械有机体和数字有机体。
网络防御技术的发展趋势
网络防御技术的发展趋势主要包括:一是实施网络入侵综合探测。二是采用海量密码技术。三是进行多类型电子认证。四是开发反定向能武器技术。五是采用全光纤网络。六是研究量子密码学。
应用
电子对抗技术在现代军事上的应用主要包括四个技术,分别为:电子干扰技术、隐身技术、电子防御技术、反辐射摧毁技术。
电子干扰技术
由于军事战场上辐射源的增多,促使了电子干扰技术得到发展,有源电子干扰技术仍是应用的主要方面,其主要反映在干扰多目标上。为使得有限的电子干扰资源能获得最佳的运用,发展了功率管理技术。功率管理技术主要是采用计算机在对信号环境的信号进行分选识别、威胁运算和逻辑判断、确定辐射源威胁等级后,根据诸威胁的态势和本设备的干扰能力(干扰目标的数量、干扰功率、频率范围等),经过对策运筹,在时域、频域和空域上控制干扰发射机和天线波束,在需要的时间窗瞬间,以所需的干扰频率信号(含最佳干扰样式)向所需的目标方向发射。
隐身技术
隐身技术包括雷达隐身、红外隐身、可见光隐身和声波隐身技术等,特别是雷达和红外隐身技术发展迅速并获得广泛应用。研制发展了一批隐身作战飞机和隐身巡航导弹,隐身军舰也在研制试验中。雷达隐身技术主要是采用电磁波低散射外形技术和新材料技术(电磁波吸收材料,透波一吸波复合材料)等,大幅度减小目标的雷达截面积。
电子防御技术
各种抗干扰能力强的电子设备已广泛装备部队使用,如频率捷变雷达、脉冲多普勒雷达、战术相控阵雷达、跳频通信电台等。部分地解决了捷变频与动目标显示的兼容问题,多基地雷达的关键技术已经突破,战术导弹广泛采用复合制导技术。
反辐射摧毁技术
20世纪80年代以来,各种反辐射导弹大量装备部队,在局部战争中广泛应用,并与电子干扰配合形成软硬一体化作战。反辐射摧毁技术的核心是对辐射源精确定位与引导技术。
影响
在高技术局部战争日益发展、日趋成熟的情况下,夺取制电磁权的斗争已成为赢得作战胜利的必由之路,成为未来战场上双方争夺的新的“制高点”。作为一种新型的作战方式,电子战已经并将继续对现代战争产生重大的影响。
反侦察难度进一空加大
传统的反侦察伪装主要是外形的实体伪装和无源假目标欺骗伪装,但在电子侦察技术大量运用的高技术战场上,这些伪装方式将形同虚设。现代战场上的各类电子侦察系统充满了从陆地到水下、从水上到空中以及宇宙空间的所有领域,这些电子侦察系统不但远离交战线,而且具有全纵深、全立体的侦察、探测能力,对方要想实施隐蔽,其难度是前所未有的。
作成手段得到了全面创新
电子战突破了无线电通信、雷达的范畴,扩展到指挥、控制、制导以及光电、水声等方面;由单一手段的运用发展为多手段的综合运用;从纯粹的作战保障措施上升为更直接的作战手段。电子战的重点目标是C4ISR系统,运用电子战手段,可以保护己方的C4ISR系统,干扰敌方的C4ISR系统。电子战的这种巨大的攻防作战能力,使它已由早期的作战保障措施上升为现代战争中不可缺少的重要作战手段。
整体作战能力得到了质的提高
多次现代高技术局部战争表明,强大的电子作战能力已成为胜利的重要前提和必要保障,从以色列在贝卡谷地的取胜,到美国军队空袭利比亚的成功,再到海湾战争,无不证明了这一点。现代化军队使用的火炮、坦克、飞机、军舰、导弹等各I种武器都不同程度地装备了电子设备,指挥现代化军队作战的C4ISR系统更离不开电子设备。正是由于电子设备在现代化军队中担任着重要角色,使得电子战能力已成为衡量现代化军队作战能力高低的重要标志。
相关事件
海湾战争
海湾战争是20世纪90年代初冷战结束后,由伊拉克入侵科威特引发的局部冲突。这场战争以美国为首的多国联军使用先进武器系统,实施了空地协同作战。它不仅展示了现代战争的信息化特征,还为全球国防和军队建设提供了重要经验。
1991年1月17日凌晨,在海湾战争的沙漠风暴行动中由9架阿帕奇直升机组成的特遣队,以超低空飞行方式摧毁了伊拉克边境的两个关键雷达站,从而在伊军的防空网络上打开了一个缺口。这标志着代号为“沙漠风暴”的军事行动开始。与此同时,美军的F-117A隐形战斗轰炸机使用激光制导炸弹摧毁了伊军的防空作战指挥中心,严重破坏了防空雷达和指控系统。20架F-117A隐形战斗轰炸机飞越伊军防空系统,对巴格达的多个重要目标进行了精确打击。由于伊军指挥系统失效,雷达被干扰或摧毁,伊军防空部队在无法锁定目标的情况下发射导弹,导致高射炮误击。两架伊军幻影战机起飞试图依靠机载雷达攻击,但立即被美军F-15C战机击落。
进入沙漠风暴行动第二阶段,由于电子战飞机对伊军雷达进行了有效的电磁干扰,多国部队在这一阶段没有一架飞机被防空导弹击落。这种软硬结合的杀伤方式很成功。到了战争后期,伊军雷达开机十分谨慎,一位被俘的伊军指挥官说,他十分担心雷达开机后会立即遭到打击。
伊拉克战争
21世纪初的伊拉克战争是大规模高技术局部战争,2003年3月20日开始,5月1日结束,主要作战行动仅42 天。美国在传统和新兴作战领域对伊攻击,形成多领域作战优势,使战场呈 “单向透明” 和 “一边倒” 态势,呈现出信息化战争特征。
在伊拉克战争中,美军运用了航天、航空、地面、海上、电子和网络等多种侦察手段,形成了一个立体的侦察情报体系。这些手段高度融合,全方位、全天候、全频谱地工作,使得侦察手段一体化、三军情报联合化、情报处理高速化和数据传输实时化。这极大地提高了指挥决策的效率,成为决定战争胜负的关键因素。伊拉克战争同时揭示了信息时代战争的特点,它不仅是传统军力的对抗,更是指挥、武器平台和支援保障系统的全面竞争。天网电领域的活动是这些链条的关键部分,需要陆、海、空、天、电、网等领域的密切协同和精确控制,以及抓住战场的瞬时机会,才能迅速取得胜利。
俄乌战争
2024年,俄乌双方电子战的较量日益激烈。由于俄罗斯的电子干扰,美国向乌克兰提供的部分武器精确打击能力大幅下降,甚至失效。乌克兰方面则也在加大电子战系统的投入,以“欺骗”俄无人机等。乌克兰内部机密评估报告显示,乌克兰使用的许多卫星制导弹药无法对抗俄罗斯的干扰技术,导致这些弹药的精确打击能力大幅下降。受到俄军电子战干扰而失准的制导武器系统包括可由M777榴弹炮发射的美制“神剑”制导炮弹,以及“海马斯”火箭炮系统等。
为对抗俄罗斯干扰技术,乌方正部署一款电子战系统,以“欺骗”俄军无人机。报道称,这个“欺骗”系统会干扰全球定位系统(GPS)和其他卫星导航系统,通过生成虚假信号,导致导航系统给出错误位置,以防止对方导弹和无人机发现其目标。使用电子战手段可以针对对方的来袭火力进行最大程度的干扰,让对方的远程火力打不着打不到,让对方的无人机以及其他类似作战手段瞄不准,还可以更好地去保护一线作战部队。
参考资料
electronic countermeasure.britannica.com.2024-08-24
电子对抗:信息化战争看不见的较量 .中国数字科技馆.2024-08-24
电子干扰机:空中布设“电磁迷雾”.中国军网.2024-09-02
雷神公司成功进行美海军下一代雷达干扰机测试.印象网.2024-09-02
电磁脉冲武器:信息化战争中的“无形杀手”.中国军网.2024-09-02
从“伐木人”电子战飞机到“伐木人”-2电子战飞机的转型.中国军网.2024-09-02
反辐射导弹,以猎物形式出现的“高端猎手”.中国军网-解放军报.2024-09-02
面对群体高效电子对抗的多域匹配光电干扰方法.中国科学·科学通报.2024-08-24
电子战:接轨时代制胜未来.人民网.2024-08-24
“大国竞争”中的电子战博弈.全球技术地图.2024-08-24
信息化战争的开端——海湾战争进程述评.全球技术地图.2024-09-02
解密伊拉克战争中美军天网电作战行动.光明日报.2024-09-02
记者观察丨俄乌电子战较量日益激烈:手段哪些?影响几何?.央广网新闻.2024-09-02