EA-18G戰機升級中頻電子戰吊艙淺析

劉賓　周凱

2021年3月19日，波音公司宣布首架專門用于Block2升級的美國海軍電子戰機EA-18G“咆哮者”，正式進入惠德貝島海軍航空站服役。

EA-18G電子戰機的本次升級，包括換裝更先進的干擾器、電子攻擊單元處理器、AN/ALQ-218（V）4電子偵察系統和AN/ALQ-227（V）2通信對抗設備等。其中一項很重要的內容，就是本文介紹的重點：下一代中頻干擾吊艙。

雷錫恩公司在一架商用“灣流”飛機上進行吊艙首次通電飛行測試

下一代中頻干擾吊艙的研發測試歷程

早在2008年，美國海軍就啟動了下一代電子干擾機（Next Generation Jammer，以下簡稱NGI）計劃，以替換自1971年就開始在美軍中服役的AN/ALQ-99電子戰吊艙。2017年5月項目進入實質公開階段，美國海軍航空系統司令部空中電子攻擊系統計劃辦公室，在馬里蘭州帕特遜河海軍航空站完成了NGJ計劃中的中頻干擾吊艙項目（以下簡稱NGI-MB）的關鍵設計評審。該項目的全稱為：“下一代干擾機-中頻段增量1”項目（NGI-MB Inc 1），并被賦予了AN/ALQ-249（V）1的裝備型號。2018年9月，美國海軍授予雷錫恩公司價值1.834億美元的NGJ-MB工程與制造研發（EMD）合同。次年8月5日，雷錫恩公司向美國海軍交付了首臺NGJ-MB吊艙的研發樣機，并在同月獲得美國海軍授予的價值7400萬美元的合同，為NGJ-MB目提供“作戰前支持”，包括部分工程與制造研發工作，以及開發、測試和評估工作。

2019年9月，雷錫恩向美國海軍交付了首個NGJ-MB干擾吊艙。在當季開展的美海軍NGJ-MB吊艙飛行許可證的前期低風險適航認證工作中，雷錫恩不但在一架商用“灣流”飛機上開展了首次通電飛行測試，同時還表示將交付6部吊艙用于任務系統測試和鑒定，以及另外4個空氣動力學吊艙用于適航認證，EMD合同下的吊艙研制生產總數計劃達到28個。同年10月，美海軍空中電子攻擊系統計劃辦公室，通過海軍航空兵第23空中測試和評估中隊的EA-18G“咆哮者”電子戰機，進行了NGJ-MB吊艙的首次外掛測試。

2020年1月，雷錫恩公司與美國海軍簽署了一份價值4.03億美元的NGJ-MB系統演示與測試（SDTA）合同。當年3月22日，美海軍宣布由海軍航空兵司令部和雷錫恩公司技術人員在帕特遜河海軍航空站完成一架EA-18G電子戰機的NGJ-MB的地面掛載和測試，在為期三個月的時間里，共完成了600多個小時的基本功能、電磁環境影響數據收集和性能測試。當年8月7日，NGJ-MB吊艙完成了集成到EA-18G“咆哮者”后的首飛。美國海軍則在9月授予波音公司一份2200萬美元的修訂合同，將先前授出的一份合同進行了修改，為與EA-18G“咆哮者”集成NGJ-MB提供測試和評估支持服務。NGJ-MB仍將交付第23空中測試和評估中隊進行飛行測試。2021年3月19日，波音公司正式向美國海軍交付第一架完成了包括NJG-MB吊艙在內的Block2升級版EA-18G“咆哮者”電子戰機。

AN/ALQ-99發射機吊艙結構圖。紅圈為前后發射機天線

NGJ-MB吊艙功能模塊。左為天線陣列，右為動力系統

NGJ-MB項目從2017年通過關鍵設計評審到2021年首架交付，歷時4年。這不僅僅是該吊艙項目工程研制測試的重大里程碑，也是美國海軍對EA-18G進行Block2現代化升級改裝的新起點。美海軍F/A-18和EA-18G項目辦公室負責人表示，全速率的批量改裝工作將會從2021年6月開始，計劃2022年達到初始作戰能力。五年后的2026年，160架EA-18G將全部完成Block2改裝，使其電子戰技術實力和作戰優勢繼續保持到2040年。

NJG-MB中頻吊艙在NGJ項目中的地位

國內部分媒體在報道EA-18G升級的消息時，稱美國海軍將以1個NGJ-MB吊艙替代EA-18G目前所裝備的AN/ALQ-99系統的所有5個干擾吊艙。筆者認為，這種觀點不準確。為此，我們對AN/ALQ-99和NGJ-MB電子戰發射吊艙AN/ALQ-249（V）1的分類和工作方式分別加以闡述比較。

AN/ALQ-99發射機吊艙的分類和工作方式

首先，AN/ALQ-99戰術干擾系統（TJS，Tactical Jamming System），是美國海軍和海軍陸戰隊電子戰機的主戰裝備，1971年開始服役，后經數次大的升級改進。完整的AN/ALQ-99（V）系統，包括外掛發射機吊艙（組）、1部系統綜合接收機（SIR）子系統、1部系統計算機和2個操作員工作站，因此外部發射吊艙僅是AN/ALQ-99（V）系統的一個組成部分。

AN/ALQ-99系統的工作頻率覆蓋64MHz～18GHz，分為10個頻段，每個頻段對應一個獨立的發射機。由于AN/ALQ-99發射機的每一個吊艙，只包含1個前向發射機和1個后向發射機，因此，一個吊艙最多能覆蓋上述10個頻段中的2個（頻段5和6集成在一起除外）。所以要想完整覆蓋64MHz-18GHz的所有10個頻段共需要5個吊艙。

發射機吊艙的前部和后部各有1個發射機天線。其中，后部天線已經轉向側面，即指向干擾目標方向，干擾約束角為30°。此外，吊艙頭部有27千瓦沖壓式渦輪發電機（注意：與美國海軍的EA-18G不同，美國空軍的EF-111A采用的是AN/ALQ-99E，是內裝式干擾機，10部發射機均安裝在機內，由兩部機內發電機供電），中間位置有用于信號源和功率管理的通用激勵器裝置（UEU），兩個方向可控的高增益發射天線陣XMTR等。

整個AN/ALQ-99吊艙大致呈長方體，外形尺寸約4.7米×0.7米×0.5米，頭尾收尖。根據吊艙內采用的不同發射機的組合，重量大約在465～492千克范圍內變動。該吊艙持續功率為1千瓦，峰值狀態下為20千瓦，可有效干擾160千米外的雷達和其它電子設施。在通常情況下，EA-18G電子戰機不會掛載所有5個吊艙，而是根據具體任務需要進行發射機（頻段）組合。通常掛載方式是3個發射吊艙、6臺發射機，覆蓋5～7個波段。2架機就可以掛載所有5個吊艙，全面覆蓋64MHz-18GHz，為攻擊機群提供150千米半徑的安全走廊。一般來說，同時掛載3個AN/ALQ-99吊艙+2枚“哈姆”反輻射導彈+2個副油箱，是EA-18G的標準作戰任務載荷配置模式。

NGJ系統及其吊艙的分類和工作方式

如前述，NGJ-MB吊艙項目只是美國海軍2008年啟動的下一代電子干擾機NGJ計劃的一部分。而NGJ計劃，有3款不同的電子吊艙——低頻、中頻和高頻吊艙，用于全面覆蓋從100MHz-18GHz的不同波段。因此準確地說，NGJ計劃的AN/ALQ-249（V）1，是以高中低頻3個吊艙替代了AN/ALQ-99的5個吊艙。這3個吊艙相互配合，才能完整執行各種類型的電子干擾作戰，而并非如某些報道所稱，只要一個吊艙就可以以一敵五，包打天下。

美國海軍將這3種吊艙分為三個項目，即前述的“下一代干擾機一中頻段增量1”項目（NGI-MB Inc 1），和“下一代干擾機-低頻段增量2”項目（NGJ-LB Inc 2），以及“下一代干擾機-高頻段增量3”項目（NGI-HB Inc 3）。從這3個吊艙項目的序號中，就可以看出三者之中優先級最高的就是NGJ-MB中頻吊艙。

組裝測試中的NGJ-MB中頻吊艙

而從3個項目的實際進度看，也是如此——NGJ-MB中頻吊艙，如前述已經在2020年進入系統演示與測試（SDTA）合同階段，并在2021年實裝戰機。NGJ-LB低頻吊艙，已經由美海軍選定諾·格公司和L3哈里斯技術公司來研制，并在2020年底，進入工程與制造研發階段合同，預計2025財年第四季度交付作戰型原型機。NGJ-HB高頻吊艙，進度最慢，目前尚未有其研發進展的具體消息。

筆者分析，在很大程度上，這種優先級是EA-18G作戰需求牽引的結果——NGJ-MB中頻吊艙覆蓋的是2GHz-6GHz范圍的頻率，覆蓋了S波段的全部（2GHz～4GHz），C波段（4GHz～8GHz）的一半，并達到L波段（1GHz～2GHz）的上限。而這個范圍，是中遠程地空導彈和艦空導彈警戒雷達或搜索雷達的主要工作波段。例如美軍“宙斯盾”艦的SPY-1系列警戒雷達是S波段，“愛國者”防空導彈的MPQ-53雷達工作在C波段，俄羅斯S-300防空導彈的64N6E“大鳥”預警和搜索雷達工作在S波段。很多用于地空導彈的對空警戒與中遠程引導雷達也工作在S波段。這些S波段和C波段的雷達，大多用于遠程警戒，獲取廣域空情信息并對空中目標進行搜索、檢測、跟蹤和識別潛在威脅，隨后將威脅最大的目標交給探測距離比警戒雷達短得多也更加精確的火控系統（多為C波段或X波段）及目標照射雷達（多為X波段）。由此可見，在面空導彈系統中，處于中頻范圍的S波段和C波段遠程警戒雷達，對戰機的探測距離是最遠的（L波段雷達有可能更遠，但精度相差很大），威脅也是首要的。EA-18G也因此將其作為電子干擾作戰的第一目標，從而形成了對NGJ-MB中頻吊艙的最高優先需求。同時應該注意，2GHz～6GHz這個范圍是用一個中頻發射吊艙實現的，而AN/ALQ-99要5和6、7和8共4個頻段2個吊艙才能覆蓋。從這一點來說，NGJ-MB確實進步不小。

裝備NGJ-MB等電子戰組件的新一代EA-18G Block2“咆哮者”

對于覆蓋100MHz～2GHz的NGJ-LB低頻吊艙，大致覆蓋了米波和部分分米波波段，處于探測距離遠，具有反隱身效果的米波和部分L波段雷達的工作范圍。尤其是俄羅斯等國構建的反隱身體系中，類似雷達已經形成戰斗力，對美軍隱身戰機的威脅非常突出。加強對米波分米波雷達的干擾，成為NGJ項目的又一個需求牽引重點。因此2019年，美國海軍要求L3哈里斯和諾·格這兩個主要的NGJ-LB吊艙承包商，“改進實驗性低頻戰術射頻干擾機的組件”，努力確保EA-18G能夠“對抗敵方反隱身雷達系統”。同年，美國海軍授予美國康訊易達（Comtech）公司數百萬美元的合同，為NGJ-LB提供固態大功率射頻放大器。

至于覆蓋6GHz～18GHz的NJG-HB高頻吊艙，涵蓋了C波段的上半段和X波段和Ku波段的全部。這些頻段波長相對較短，傳輸距離相對較近，在地空防御早期預警體系中應用相對較少，對攻擊機群的威脅相對較小。或許是這個原因，目前尚未看到美軍確定研發承包商并授予EMD研發合同的公開報道。

NGJ-MB吊艙的技術性能優勢

根據公開報道，NGJ-MB發射吊艙配備了2部有源相控陣發射天線，采用了第三代半導體材料之一的氮化鎵材料。筆者認為，這一新材料的采用，對NGJ-MB吊艙的性能改善大有裨益。

首先，天線的輻射功率對性能的發揮有很大影響，例如雷達最大作用距離的四次方與雷達功率成正比。而要提高最大輸出功率，就要提高工作電壓。然而，有源相控陣天線的發射機電路是集成在半導體襯底之上的，襯底的耐受電壓有一定的范圍，超過擊穿電壓，雷達器件就會損壞。所以，器件的擊穿電壓越大，天線最大輸出功率才更大。

同時，擊穿電壓增高，電路開關的響應速率也就更快，發射器件的工作頻率就可以更高。而工作頻率向高頻段的有效拓展，可以讓一副天線工作在更寬的頻段上，從而減少發射機的數量。

過去的大功率半導體器件普遍采用砷化鎵。但是隨著對雷達功率和頻率的進一步要求，使得砷化鎵已經支撐乏力。而氮化鎵擊穿電壓是砷化鎵的12.5倍，對高頻信號響應更好。在加熱狀況下，氮化鎵晶體管的射頻組件尺寸不增，其射頻功放功率卻可以達到砷化鎵器件的5倍。而且，氮化鎵材料散熱性能比砷化鎵更好，配套散熱器的體積可以更小。這對于空間和重量要求嚴苛的NGJ-MB機載干擾吊艙，是再合適不過了。得益于此，裝備了有源相控陣天線的NGJ-MB吊艙，其干擾信號強度數倍于上一代AN/ALQ-99吊艙，使EA-18G“咆哮者”的作戰范圍明顯增大。

除了功率大、頻帶寬、尺寸小這些優勢外，NGJ-MB吊艙的有源相控陣天線還和全數字智能化的雷達后端高度結合，在多方面提高了干擾吊艙的運行性能、日常維護和功能拓展能力。如：增強干擾頻帶分配的精確化，最大限度地減少了附帶干擾;增強干擾頻帶分配的敏捷化，針對各種頻率發射機構成的大范圍電子威脅，快速鎖定電子威脅的頻帶，并進行針對性干擾覆蓋，多目標攻擊能力顯著增強;增強干擾頻帶分配的智能化，干擾頻帶之間可以進行互操作、自動增加帶寬容量，從簡單的功率干擾轉變為智能干擾;架構模塊化，通過模塊化、開放式系統架構，快速更新升級目標信號特征庫，在實戰中迅速判別敵方新型電子設備的型號等。NGJ-MB還可以在外形上偽裝成副油箱，讓“咆哮者”與“超級大黃蜂”外形上更加相近，增加對敵方的迷惑性。

最后，按照美國海軍的項目規劃，未來NGJ-LB低頻和NGJ-HB高頻電子吊艙陸續實裝后，EA-18G Block2戰機可一機掛載3吊艙，實現對100MHz-18GHz的全覆蓋。這比AN/ALQ-99吊艙實現同樣覆蓋，至少需要2架的作戰效率將實現倍增。另一方面，如果用2架EA-18G Block2，分別掛2個和1個吊艙實現全頻道覆蓋，那么多余的3個掛架就可以大幅增加反輻射導彈的掛載量，從而提高對防空設施的硬打擊能力。

綜上所述，裝備NGJ-MB等電子戰組件的新一代EA018G Block2“咆哮者”將大幅度提高電子攻擊能力，從而在未來的電磁頻譜戰中，更加有效的應對中頻段電子威脅，在防區外干擾一體化防空系統作戰進程中起到不可忽視的重要作用。這一方面要求各國針對性地加強對電子攻擊平臺的防御能力，另一方面也應該借鑒新一代電子對抗技術的發展，盡快研發出適合各自作戰需求的新型陸基和空基電子對抗系統，以適應更加嚴峻的戰場電磁環境。 [編輯/行健]