美國海軍水面電子戰改進計劃述評

宮尚玉，王月悅，陳 亮

(中國船舶重工集團公司第七二三研究所，江蘇 揚州 225101)

0 引 言

“水面電子戰改進計劃”(SEWIP)是美國海軍21世紀以來對艦載電子戰裝備的主導性升級、開發計劃。該計劃于2002年啟動，分4個階段對美國海軍原主戰艦艇裝備AN/SLQ-32電子戰系統進行螺旋式升級，至今仍在進行中。4個階段分別稱為Block 1，Block 2，Block 3和Block 4。其中，Block 1主要對原AN/SLQ-32的顯示、控制、信號處理技術進行改進，采用高靈敏度接收機和輻射源個體識別技術，改善威脅相關和反艦導彈預警能力。Block 2對原AN/SLQ-32的偵察系統進行更新換代，采用新型的天線、接收機及作戰系統接口，改進信號檢測和信號分析能力，提高分選精度，同時減少電磁互擾，以應對新型導彈的威脅。Block 3在Block 2的基礎上對干擾系統進行了更新換代，增加了新型的電子攻擊能力，并采用通信和雷達共用天線陣列，實現雷達、通信、電子戰一體化設計。Block 4將在Block 3的基礎上增加先進的光電/紅外對抗能力。

SEWIP是一個持續的改進計劃，每個階段只在前一個階段的基礎上作部分改進，而每個階段性升級又自成為一代裝備。目前，SEWIP Block 1已基本完成；Block 2已于2016年開始量產；Block 3于2019年初完成里程碑C評審，進入低速率批量生產階段；Block 4尚未正式展開，但已作先期研究。

文章對美國海軍AN/SLQ-32電子戰系統的階段式改進歷程、思路、內容和進展進行了全面闡述，總結分析了水面電子戰改進計劃的特點，并提出了一些思考。

1 基本型和早期改進計劃

1.1 基本型AN/SLQ-32(V)系統

AN/SLQ-32(V)最顯著的技術特點是采用了瞬時多波束體制。所用的基本天線陣列為帶狀線型、多波束平板透鏡饋電發射機/接收機陣列，通過同軸電纜連接。接收系統采用多波束單脈沖比幅測向體制，干擾發射透鏡饋電多波束陣列實現空間功率合成。基本型AN/SLQ-32(V)系列電子戰系統包括5種型號：AN/SLQ-32(V)1～(V)5。其中，(V)1為覆蓋X/I波段(7～11.2 GHz)頻率范圍內雷達威脅的ESM系統。(V)2在(V)1基礎上引入2個附加的接收機鏈，即在已有的天線/接收機組合內增加一個E波段(2～3 GHz)子系統，并使用4個螺旋天線安裝于艦的桁端以提供360°覆蓋的D波段(1～2 GHz)接收鏈，擴展了系統的頻率覆蓋范圍，增強了對反艦導彈發射和尋的雷達的預警、識別和測向能力。(V)3在(V)2電子支援的基礎上增加了X/I波段有源電子對抗子系統，并增加了誘餌引導功能。(V)4是用于裝備航母和大型艦艇的(V)3版本，其外加的硬件主要包括用于左、右舷接收/發射組件之間數據通信的光纖接口。在(V)1或(V)2系統的基礎上增加“伙伴”(Sidekick)雷達干擾機，便構成了美國海軍AN/SLQ-32(V)5電子干擾/電子支援組合系統[1]。圖1為安裝在“伊利湖”號巡洋艦上的AN/SLQ-32(V)3系統。

圖1 安裝在“伊利湖”號巡洋艦上的AN/SLQ-32(V)3系統

1.2 先進綜合電子戰系統

“先進綜合電子戰系統”(AIEWS)最初設計于20世紀90年代初，總的目標是研制出一套集電子支援、電子攻擊、紅外搜索與跟蹤和紅外干擾能力于一體，并能與載艦的作戰情報系統完全集成的高性能電子戰系統，用以替代AN/SLQ-32(V)系統。

相較于AN/SLQ-32(V)系統，AIEWS的開發目標包括：擴展瞬時工作帶寬，以應對逐漸增多的頻率捷變尋的雷達；采用低發射旁瓣和低靜態發射機噪聲技術，克服AN/SLQ-32(V)系統尚未解決的收發隔離問題；采用極化分集技術；采取措施減小系統的雷達反射截面積。

1997年夏季AIEWS開發項目開始競標，1997年12月，美國海軍與洛克希德·馬丁公司簽訂研制合同。2002年4月，AIEWS計劃因研制進度遲緩且經費嚴重透支而被取消。

2 水面電子戰改進計劃

在取消AIEWS計劃后，美國海軍重新考慮了風險較低的SLQ-32系統改進計劃，“水面電子戰改進計劃”由此啟動。SEWIP是一個螺旋式發展計劃，與之前改進計劃不同，SEWIP雖然起始點是AN/SLQ-32，但通過幾輪改進，最終卻要推出在體制和技術上完全不同于原AN/SLQ-32系統的全新艦載電子戰系統。

2.1 第1階段(Block 1)

SEWIP Block 1通過一系列低成本、低風險的技術插入式方案解決AN/SLQ-32系統存在的一些問題，例如關鍵硬件老化，反艦導彈防御、反瞄準和反監視3個方面能力亟待提升等問題。Block 1分為Block 1A和Block1B兩個不同性能升級的子階段，可以用于現役艦改造，也可裝備新建的艦艇[2]。

Block 1A在海軍UYQ-70標準顯控臺基礎上改進了顯示和控制技術，通用動力任務系統公司為此研制了“改進的控制和顯示”(ICAD)分系統，其目的是更快地識別威脅，并對截獲信號更好地進行關聯和顯示。同時采用“電子支援增強”(ESE)的信號處理單元，替代原AN/SLQ-32系統的數字處理和預分選單元，這種新型處理單元是在海軍水面作戰中心主導下，由諾斯羅普·格魯曼公司開發的，能夠提高脈沖處理和計算速度，增強對付反艦巡航導彈的能力，作為一款商用現貨產品，其處理器容量便于擴充，有效解決了后續的支持與維護問題。

Block 1B又分為1B1、1B2和1B3三類升級。Block 1B1通過更換原AN/SLQ-32的舊電子設備來提升系統的方向性和精度；通過集成通用動力任務系統公司生產的AN/SSX-1“小型艦艇電子支援系統”(SSESM)，增加獨立的輻射源個體識別(SEI)功能。AN/SSX-1的集成使得AN/SLQ-32能夠對個別雷達輻射源獨有特征進行被動“指紋”識別，有助于AN/SLQ-32系統區分多枚同時來襲的反艦導彈。Block 1B2的改進內容是將SEI功能、網絡中心和任務規劃能力集成至ICAD分系統中。

Block 1B3旨在開發高增益(天線)/高靈敏度(接收機)(HGHS)專項能力，更方便地根據作戰系統的跟蹤數據啟動“納爾卡”有源干擾和其他無源對抗措施。HGHS以附加傳感器的形式集成到AN/SLQ-32系統中，使系統可以探測和分類特殊輻射源，尤其是低截獲概率(LPI)信號。根據美國“海軍2007項目指南”中所述，HGHS將改善威脅相關和反艦巡航導彈預警功能，縮短系統的反應時間，并且“通過非協同的機載平臺探測和識別，提高了在雷達視距和陸上被動探測能力及‘納爾卡’指示距離之外的態勢感知能力”。起初，通用動力公司授予洛克希德·馬丁公司子合同開發HGHS模塊，包括上層天線系統和甲板下信號處理器及其軟件算法。在洛·馬公司交付少量HGHS模塊后，通用動力公司轉而自己開發并提供后續的HGHS模塊。

輻射源個體識別能力和高增益/高靈敏度接收能力是Block 1B升級的核心，位于華盛頓的海軍研究實驗室(NRL)承擔了這2項技術的先期開發工作。圖2為SEI天線和HGHS系統。

圖2 SEI天線(左)和HGHS系統(右)

目前，通用動力系統公司已完成121套Block 1A，148套Block 1B1和Block 1B2以及16套Block 1B3系統的交付，另有75套Block 1B3系統待交付。

2.2 第2階段

Block 1采用的主要是可快速研發和部署的低風險升級舉措，雖然能解決一些AN/SLQ-32系統存在的問題，但長遠來看，為電子戰系統提供基礎能力的接收機/輻射源電子需要用現代化技術進行更新，用于其他傳感器的數據融合的軟件同樣需要改進。因此，美國海軍展開了SEWIP Block 2的研制。

美國海軍對Block 2的系統研制需求，概括起來主要包括以下2個方面：(1)Block 2是一項競標性現貨采購計劃，最終在多個生產商提供的“單個企業解決方案”中進行選擇。(2)Block 2系統設計必須是基于“非獨家占有”的開放式架構和模塊化的企業電子戰解決方案，以便低成本地實現軟、硬件持續快速的升級，既能為海軍未來新型艦艇提供可變規模的配置，還能用于現役“宙斯盾”巡洋艦和驅逐艦的改裝。

由于SEWIP Block 2是當時美國海軍最大的水面艦艇電子戰采購項目，諾斯羅普·格魯曼公司、BAE系統公司-通用動力公司聯隊、洛克希德·馬丁-國際電報公司(ITT)聯隊等都參加了競標。其中，諾·格公司以“多功能電子戰先期發展模型”(MFEW-ADM)電子支援原型樣機參與競標，BAE系統公司聯隊基于“巴拉科達”(Barracuda)機載通用電子戰系列中的數字接收機軟硬件，通過增加信號處理算法減弱多路徑效應、共位干擾等因素的影響以及其他海上特有電磁環境挑戰。洛·馬公司聯隊以“綜合通用電子戰系統”(ICEWS)為原型，采用模塊化的通用電子部件為美海軍提供最新的水面電子戰能力，賦予了系統升級的技術靈活性，從而能夠有效應對變化和新出現的威脅。在性能演示環節，洛·馬公司把不同的接收機和調諧器集成到其集成通用電子戰系統(ICEWS)結構中，而且僅需很短的海上集成時間。憑借ICEWS系統的靈活性，洛·馬公司聯隊最終獲得了項目合同授予。

為應對頻率不斷擴展的威脅變化以及日益復雜的海上電磁環境，SEWIP Bock 2重點對AN/SLQ-32系統的電子偵察(ESM)部分進行了更新換代，以提升無源探測的距離和精度。改進內容包括以新型陣列天線替代原先的多波束天線，接收方面采用數字接收和全信號處理設計，大量運用商用現貨而非定制的處理器，能實現前端快速可重構，架構極具靈活性；同時引入了精確的到達角測量能力，可為硬殺傷火控系統傳感器提供更加精確的信息引導。新系統的頻率覆蓋范圍、靈敏度、到達角測量精度、脈沖吞吐量、虛警率等指標均實現跨越式提升。為簡化原AN/SLQ-32與作戰系統之間的多重接口，海軍首次在接口方面使用統一開放式設計，所傳輸的數據可為任何其他傳感器所用而不需要再重做，且端到端延遲降至200 ms以內[2]，能有效減輕操作員的負擔，顯著提高態勢感知能力和作戰效能，方便后期維護與升級。圖3為SEWIP Block 2采用的相參多通道直接轉換接收機。

圖3 SEWIP Block 2采用的相參多通道直接轉換接收機

除了天線、接收機和作戰系統接口的改進外，Block 2硬件升級還包括SLA-10D匿影器、通用處理系統、通用顯示系統、液體調節單元和數據自適應處理器等。Block 2形成的裝備與輻射源個體識別傳感器、高增益高靈敏度附加傳感器一起構成了AN/SLQ-32(V)6系統，計劃裝備于美國海軍驅逐艦、巡洋艦、兩棲戰艦以及航母等平臺。此外，洛·馬公司還設計了一款精簡版——AN/SLQ-32 (V)6 C系統，計劃裝備近海巡邏艇和瀕海戰斗艦等小型艦艇。圖4為安裝在“唐納德·庫克”號驅逐艦上的AN/SLQ-32(V)6系統。

圖4 安裝在“唐納德·庫克”號驅逐艦上的AN/SLQ-32(V)6系統

目前SEWIP Block 2正處于全速率生產階段。2014年AN/SLQ-32(V)6系統首裝“班布里奇”號“阿利·伯克”級導彈驅逐艦。洛·馬公司計劃到2020年完成89套AN/SLQ-32(V)6系統的交付。

2.3 第3階段

SEWIP Block 3要在Block 2的基礎上開發新型電子干擾(攻擊)系統，使之能應對新興的反艦導彈——包括反艦巡航導彈和反艦彈道導彈的攻擊。同時，裝備新艦時要求利用“綜合桅桿”設計，天線孔徑能與艦上的其它電子設備(包括雷達、通信等)實現共享。Block 3目前已通過里程碑C評審，并轉入低速率初始生產。

SEWIP Block 3的重要目標之一是通過改進早期探測、定位、分選和識別能力，進一步提升通用電子攻擊能力。為此，它更新了發射機、天線陣、處理電路以及干擾技術。美國海軍希望Block 3利用海軍先期開發項目的研究成果，實現其性能提升。這些先期開發項目主要包括：海軍研究實驗室的“可移動電子戰模塊”(TEWM)項目；海軍研究署(ONR)開發的 “先進多功能射頻概念”(AMRFC)計劃，以及后來由其進一步延伸的“綜合桅桿”(InTop)項目。TEWM是一個為滿足快速部署艦隊需求,設計用于提供先進的抗末制導的電子攻擊能力的開發和演示項目。它對Block 3性能提升的具體細節主要集中在TEWM的先進技術產生器。AMRFC及InTop主要是針對現代艦船天線數量迅速增多而帶來的雷達隱身問題及電磁兼容問題，研究多種電子設備共用天線孔徑，與桅桿集成一體設計。InTop項目之下開發了多個先進開發模型(ADM)和技術測試平臺，其中多波束電子戰/信息戰/通信ADM旨在通過4個寬帶有源相控陣(AESA)收發陣列，覆蓋C波段～毫米波段，綜合演示電子戰、信息戰和通信的同時多功能；底層資源分配管理器和架構開發(LLRAM&ID)旨在開發管理資源分配、優先級排序、校準和系統內頻率去沖突能力。多波束電子戰/信息戰/通信ADM與LLRAM&ID集成到一起，為SEWIP Block 3的技術實現奠定了基礎。

通過對上述項目關鍵技術的過渡，Block 3以新一代氮化鎵寬帶有源電掃陣列集成多種功能，開發出一個執行全部通信功能、基本的雷達功能和電子戰功能的開放式架構，允許射頻孔徑完全由軟件控制，可重新定義功能、動態配置。這種設計有助于縮減雷達特征，增加可用通信帶寬，減少互擾，方便未來任務升級。與以往的組合式電子戰系統只能在相對較窄的頻率覆蓋范圍對抗已知威脅相比，Block 3采用了新型電子攻擊技術，如數字波束賦形、精確指向目標干擾功率、寬頻帶干擾等。為適應新型反艦導彈導引頭的作戰需求，該系統通過新型“智能化”的電子戰數字處理技術，能夠對不含在數據庫中的未知威脅進行響應，具備了一定的“自適應”對抗能力。經Block 3開發的電子干擾系統與AN/SLQ-32(V)6系統集成便構成了AN/SLQ-32(V)7系統。AN/SLQ-32(V)7系統根據裝備平臺采用半球(DDG-51驅逐艦)或象限配置(航母、DDG-1000、兩棲艦)，每個象限包括4個寬帶AESA收發陣列，其中干擾天線陣列分高低2個波段布置，如圖5所示。

圖5 暗室中的AN/SLQ-32(V)7系統

Block 3是美國海軍重樹電子攻擊威力計劃的一個關鍵部分，它還將與射頻舷外干擾措施協同工作。射頻舷外干擾措施包括“E-Nulka”(改進型“納爾卡”有源誘餌，在已有的“納爾卡”有源導彈誘餌系統中引入一個新的電子載荷)和快速響應Mk59 Mod 0無源角反射體。除了提供先進的艦載電子攻擊能力，Block 3的另一重要設計目標是與“先進舷外電子戰”(AOEW)完全綜合一體，通過嵌入的軟殺傷協同子系統(SKCS)和Link 16數據鏈引導及控制先進舷外電子戰系統，執行持久的電子偵察和電子攻擊任務。SKCS是由約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室開發的系統工具，用于管理電子攻擊協同作戰。該系統期望將AOEW、舷外有源以及無源對抗措施同Block 3形成電子戰一體化網絡，提供遠距離、全方位的反艦導彈綜合防御能力，構成了美國海軍電磁機動戰的基石[3]。為了支持截斷反艦巡航導彈殺傷鏈的舷外電子戰能力，美國海軍已確定最有可能的解決方案是依靠有人駕駛機載平臺，后期的增量可能會采用無人機載平臺。

SEWIP Block 3項目原計劃于2017年完成研發并簽訂首批采購合同，2018年首次交付。在經歷項目延期和重大成本增加后，最終在2019年1月SEWIP Block 3通過“里程碑-C”設計評審，獲準進入低速率初始生產階段。首套裝備預計將在2021年交付,裝備在“阿利·伯克”級驅逐艦。

2.4 第4階段

SEWIP Block 4計劃要為AN/SLQ-32系統提供先進的光電和紅外對抗能力，該項目還未正式啟動。美國海軍已開展的“聯合光電/紅外監視和響應系統”(CESARS)項目即是為SEWIP Block 4探討技術需求、降低風險而做的準備工作。

CESARS項目是由海軍研究署未來海軍能力(FNC)計劃資助，海軍研究實驗室負責管理，它組合了2個主要功能領域：艦載全景光電/紅外引導和監視系統(EO/IR SPECSS)；應對先進威脅的多譜光電/紅外干擾(MERCAT)。

其中，SPECSS完成寬視角目標探測和跟蹤，要應對的首要威脅目標是反艦導彈和攻擊快艇/近海攻擊快艇，其次是無人機。SPECSS進行初始探測和跟蹤后，將數據引導至MERCAT高分辨率傳感器，由MERCAT進行目標再捕獲、跟蹤、分選/識別、三維測量、威脅估計、干擾實施和干擾效果監視。為滿足作戰要求，MERCAT必須能在1個單次交戰中提供對抗多頻段多目標的能力。

為提升美海軍長航時電子戰誘餌能力，美海軍研究署在 MERCAT項目下建立了1個子項目——“艦載電子戰增程誘餌干擾機”(SEWEED)，旨在開發一種可攜帶電子戰載荷的快捷反應、長航時、一次性使用的飛行器，從艦上發射升空，為艦艇對付各種反艦導彈提供有效的電子防御作戰能力。美海軍研究署要求對SEWEED項目中關鍵技術組織重點攻關，取得突破。這些技術包括：(1)用于電子戰兼容天線隔離設計的飛行器表面處理方法；(2)機身材料/幾何學；(3)載荷熱管理；(4)先進的控制算法；(5)無自動傾斜器旋翼和旋翼快速展開結構等動力與推進；(6)可升級的小型、高效“黑色幽靈”渦輪發動機等[4]。SEWEED項目作為MERCAT的組成部分，有望為SEWIP Block 4提供長航時舷外多頻譜光電/紅外對抗能力。

3 美國海軍水面電子戰發展的思考

SEWIP所采用的螺旋式開發升級方法，是一種利用商用現貨和政府成品設備迅速將系統投入使用的革命性手段。整個開發過程綜合運用技術進步，不斷增加新功能，以“步進式”提高的方式完成階段性升級和采辦，每個階段及子階段的開發和合同簽定是獨立的，又是前后連貫和部分重疊的。在SEWIP Block 2階段，洛·馬公司“綜合通用電子戰系統”的設計方案借鑒了在潛艇聲吶開發中成功使用的“先進快捷商用現貨插入”(ARCI)漸進方法設計，最大化地利用商用現貨的元器件和組件，包括水星公司的Echotek系列超快射頻調諧器、數字接收機及相關配套，科巴姆綜合電子設計公司的基于干涉儀的測向天線陣列平板組件和高分辨率角度測量子系統等，因此Block 2又被稱為美國海軍第1套商用現貨電子戰系統。SEWIP采用這種開發方法及架構擁有顯著的優勢：(1)根據實際運用啟動新能力；(2)易于系統的互操作性和集成；(3)降低開發風險和成本；(4)加速開發和系統部署的進程。

研制AIEWS系統時，明確提出要解決SLQ-32系統尚未解決的收發隔離和極化分集問題并降低雷達截面積，采用低副瓣和低靜態發射噪聲的方法。可見，原AN/SLQ-32系統存在若干缺點，包括系統的收發隔離度不能滿足要求，俯仰覆蓋范圍有限，有源電子干擾可交戰的威脅數量有限，極化分集有限，副瓣電平過高，雷達截面積過高等。近年來，隨著中、俄先進反艦導彈的大量部署，美海軍對其水面艦艇電子防御能力顯得信心不足，表現在2個方面：一是對不具備有源電子干擾能力的水面平臺普遍裝備Nulka有源導彈誘餌系統。目前美國海軍有接近一半的“阿利·伯克”級驅逐艦的有源電子干擾由“納爾卡”系統實現。為滿足緊急作戰需求，美國海軍2012年開始從英國機載系統公司引進并部署MK 59 Mod 0射頻角反射體系統，補充反艦導彈的軟殺傷防御手段；二是在SEWIP Block 3形成能力之前，為第六和第七艦隊緊急安裝TEWM核心組件，多艘驅逐艦和兩棲艦平臺出現電子戰系統新型號AN/SLQ-59，同樣為緊急作戰之需，如圖6所示。

圖6 加裝的AN/SLQ-59系統

從SEWIP Block 3的開發目標可以看出，雖然以往的AN/SLQ-32系統的有效輻射功率(ERP)號稱已達兆瓦級，但是對于新興反艦導彈的攻擊顯然無能為力。特別是超音速掠海飛行反艦導彈，將有效反導作戰空間縮小到視距范圍以內，使得艦艇自衛反應時間縮小到30 s以內。對付這樣的威脅，有效降低反應時間需要軟、硬殺傷資源密切協同與配合，就必須采用多傳感器的綜合實現有效防御。為進一步整合電子對抗資源，美國海軍已確認依靠Block 3升級艦載電子攻擊能力，通過嵌入Block 3的軟殺傷協同器子系統(SKCS)，與舷外誘餌系統(包括AN/ALQ-248直升機載長持續時間有源誘餌吊艙以及舷外無源誘餌系統)的協同配合，“截斷新興ASM殺傷鏈”而達成這一目標。這說明，單純依靠艦載電子攻擊對抗新興反艦導彈難以奏效，采用與舷外有源誘餌協同是一條可行的途徑。

水面電子戰改進計劃中，清晰可見美國海軍提升電子戰綜合一體化水平的思路。Block 2作為美國海軍網絡中心戰解決方案和與宙斯盾作戰系統或艦艇自防御系統進行數據交換的一個關鍵部分，顯著提高了綜合態勢感知能力和與艦艇作戰系統的數據融合水平。Block 3實現了電子戰、雷達和通信同時多功能的綜合一體化設計，開發SKCS對艦載和舷外電子對抗資源進行交戰管理。Block 4將增加光電和紅外對抗手段，開發集射頻、紅外、光電偵察和干擾一體化系統，以應對多頻譜、多傳感器和多目標威脅。隨著電磁機動戰、電磁頻譜戰、馬賽克戰等新型作戰概念走向實踐, AN/SLQ-32(V)系統將充分發揮組網核心作用，電子戰網絡化、體系化作戰效應將進一步凸顯。為應對“制導武器集群”攻擊，除了水面電子戰改進計劃，未來美國海軍還將重點推進下一代干擾機(NGJ)、電磁機動指揮控制(EMC2)、針對綜合傳感器的多要素特征網絡化模擬(NEMESIS)、無人集群電子戰以及定向能武器等項目，繼續推動美軍電子戰反導向綜合一體化轉型。

4 結束語

2002年以來，除了SEWIP以及與該計劃實施相關的其它開發研究，美國海軍幾乎沒有其他艦載電子戰裝備的研發投入。SEWIP是美國海軍近20年來艦載電子戰裝備發展的一條主線，未來10年美軍還將投入多達24億美元用于SEWIP計劃的升級改造。按照目前的估計，該計劃研發的裝備至2030年代甚至更遠，可能仍將是美國海軍水面艦艇電子戰主戰裝備。因此對SEWIP的發展方法、歷程、各型產品戰術、技術性能特點及裝備部署研究，具有重要的現實意義，對我國海軍裝備的發展、信息對抗戰術的研究以及軍工集團的研發投入都具有重要的參考價值。