电子战的数字化演变

2020年2月5日，一架美国海军EA-18G咆哮者在美国中央司令部对敌防空上空飞行。E/A-18G 具有利用最新电子攻击技术、干扰吊舱和卫星通信执行各种对敌防空压制任务的能力。

计算能力的迅速提高和先进技术的可负担性如何推动传统模拟 EW 系统向新型数字 EW 系统转变。

诺斯罗普-格鲁曼公司（Northrop Grumman，NG）最近发表的一篇专题文章对电子战（EW）如何摆脱模拟时代、拥抱新的数字技术提供了一些有趣的见解。在过去几十年中，红外对抗和模拟 EW 系统非常有效地保护了机组人员在作战行动中免受传统防空武器的攻击。

如今，新一代的威胁正在世界各地出现，无论是防空武器（如SA-21/S400和新型空空导弹），还是新的EW能力，都以新的数字技术为基础。正如 NG 在其专题中提到的，一场电子战领域的数字变革正在进行，对手正试图通过使用复杂、敏捷的多频段系统构建密集、高度竞争的环境，来控制电磁频谱和拒止对方的进入。

对电磁频谱的控制是当今战争的一个重要组成部分，如果忽视这一点，就会影响任务的成功。电子战通过保护电磁频谱的获取和使用，同时削弱或拒止对手进行同样的活动，发挥着极其重要的作用。

电子战系统可为各种任务而配置，通常分为三大类：电子攻击（EA）、电子防护（EP）和电子支援措施（ESM）。

电子攻击是利用电子战削弱或拒止对手使用频谱的进攻性手段。如今，电子战已成为军事行动不可或缺的一部分。EA 的两个比较著名的例子是 '对敌防空压制'（SEAD）和用于破坏通信的进攻性干扰。.

电子防护是针对单个飞机、舰船、地面车辆和人员的电子战防御。电子防护系统通过使用消耗性反制措施（箔条、照明弹、拖曳诱饵）和防御性干扰等手段提供主动防护，以对抗电子战。

电子支持措施通过创建盟军和敌方阵地的作战图像，提供态势感知和对电磁作战空间的了解。雷达告警接收机（RWR）就是一个战术实例，而更具战略意义的则是用于创建电子作战序列（EOB）的信号情报（SIGINT）、通信情报（COMINT）和电子情报（ELINT）资产。

ESM 在战术上非常重要，因为它们可以实时确定潜在威胁的优先次序，从而改进策略。正因为如此，ESM经常与EA和EP系统集成，如RWR与用于自卫的消耗性反制和干扰机相结合，或HTS吊舱（AN/ASQ-213 HARM瞄准系统）与用于SEAD/DEAD任务的AGM-88 HARM（高速反辐射导弹）相结合。

我们刚才提到的三类电子战系统又有三大共同能力：感知环境、分析环境和对环境做出反应。为了更好地理解这一概念，让我们来看看一般的 '蓝方'飞机和 '红方 '飞机之间的基本 EW 交战场景是如何展开的。

红方飞机是攻击方，可以发射导弹或对对手实施 EA。蓝方飞机是防御方，其 RWR 接收机传感器检测到威胁。在对收集到的信号进行分析后，系统会确定击败威胁的最佳对策，并部署消耗性反制措施和干扰信号，也称为电子对抗措施（ECM）。

前者通过被动反射电磁能量来制造假目标，而后者则主动辐射能量，以利用 '红色EW '飞机系统的电磁噪声极限。噪声通常是指任何干扰系统的无用信号，一般来说，计算机可以容忍和忽略一定量的噪声。

干扰机就会发射大功率信号，制造高于对手极限的噪声，从而使 EA 行动降级或中断。但是，如果 '红方 '飞机配备了电子反对抗措施（ECCM），则仍可做出反应并抵御干扰。

许多战略家现在将电磁频谱视为需要管理和控制的主要作战领域。以下是美国空军上校、国防高级研究计划局（DARPA）战略技术办公室项目经理 Dan Javorsek 对电子战需要向数字时代发展的描述，能够在电磁频谱中进行机动是所有作战行动的基本要素，这已经有一段时间了。你无法想象任何一个现代国家的计划中没有电磁频谱方面的专业知识。通信和电子战都属于频谱的同一部分，你需要能够操纵这一空间。

向数字世界的过渡给我们带来了许多新的能力，但同时我们需要管理的东西也更多了。在大多数情况下，系统用户有机会对其进行调节和控制，在进攻和防御中使用 EW。如果用户拥有最大的灵活性（数字系统为我们提供了这种灵活性），那么重点就会经常转移。我们越能控制、操纵和利用电磁频谱，这项技术就越能真正做到攻防兼备。

电子战是人类肉眼无法看到的领域，在大约 30 年前，人们还不认为它有什么意义，认为它仅限于雷达。随着技术的发展，特别是从模拟到数字的转变，现代军事系统开始越来越依赖电磁频谱，利用它进行通信、收集有关作战环境的情报、准确识别和打击目标以及自卫。

几十年前，先进的电子战系统还只是富裕国家的专利，而今天，技术的发展和计算能力增强的现有商用电子产品的廉价性正在使这一领域趋于公平。例如，一些现代电子战系统使用的计算机基于英特尔 i7 四核处理器，与我们在普通消费计算机中可以找到的处理器相同。

微波单片集成电路（MMIC）技术在这方面功不可没，它使得小型化射频（RF）接收机的开发成为可能，与旧系统相比，这些接收机的功能得到了提升。与这些接收机配套的还有高质量和高速宽带模数转换器，它克服了模拟接收机信号质量下降的问题，以及新的干涉仪天线系统，现在它能以 0.05 度的精度确定威胁的方向，而不是老式天线 1 度的精度。

由于新型天线和计算能力的提高，现代雷达和EW系统能够在多个的频段上同时工作，实时转移并覆盖更广泛的电磁频谱。

另一个在EW系统领域大行其道的概念是减小尺寸、重量和功率（SWaP）。这一点与开放式系统架构相结合，使得具有成本效益的系统只需更换部分组件，而不是整个系统，甚至只需更新软件，即可轻松升级。

反过来，这些新系统也很容易重新编程，以便为每次任务提供最佳配置，能够实时从一种功能切换到另一种功能，并集成人工智能和机器学习功能，为新一代认知和自适应EW系统铺平道路。

诺斯罗普-格鲁曼公司用几句话概括了新技术的描述及其优势，超宽带数字接收机/激励器完全采用数字技术，建立在安全、模块化、开放式系统设计原则基础之上，其核心技术比传统系统具有显著优势。这项技术可以扩大频率覆盖范围、实现全空间覆盖和更快速的响应。它采用高效宽带功率放大器和自适应反制调制，旨在探测、识别、定位和击溃下一代传感器和武器。

几十年来，传统系统一直在高效工作，但受限于其技术。新的EW系统需要在新出现的威胁面前保持领先，同时避免因技术进步而造成的快速和代价高昂的淘汰。

正如 NG 在其网站上所指出的，数字系统是问题的解决方案：电子战套件现在可以执行多种功能，支持不同的任务集，而且组件和软件可以在一个体系中共享。在这种积木式方法下，开发成本和时间会减少，升级周期会加快，规模经济也会在生产过程中发挥作用。当发现新的威胁时，可在整个产品线中快速共享增强功能。通常情况下，只需更改软件即可增加新功能，从而最大限度地降低了过时风险，缩短了投入使用的时间。

第四代机队的过时风险甚至更高，因为其系统基于较老的技术，需要与第五代飞机一起在当前和未来的场景中保持相关性。例如，F-16 战隼是第四代战机中使用最广泛的飞机之一。NG 目前正在开发一套基于数字 RWR 和超宽带架构的新型机载 EW 套件，以帮助 '蝰蛇 '在未来数十年内，即使在高度复杂和有争议的电磁频谱环境中也能保持高效。

几十年来，F-16 战斗机一直依赖 ALQ-131 ECM 吊舱等外部吊舱，这是迄今为止安装最多的电子对抗系统之一。ALQ-131 也正在进行升级，以提供 F-16 的新型 EW 套件，该套件被称为 ALQ-131C，是一种用于出口的吊舱解决方案。

本文介绍的新型数字系统的另一个优势是更广泛的平台采用了电子战系统，这些平台现在包括运输机、空中加油机、无人机机（UAS）和情报资产，而在不到二十年前，电子战系统还是战术飞机的专利。我们在《The Aviationist》报道过的一个例子是，AC-130J '鬼怪 '和 MC-130J '突击队 II '安装了内部射频对抗（RFCM）系统。

随着数字技术在EW领域的应用，自适应EW和DRFM系统成为两种最具特色的能力。

自适应电子战利用机器学习来收集、分析和实施对射频威胁的反应。目前，EW可对数据库中预先编程的已知威胁做出自动反应。自适应系统甚至可以根据数据库中的可用信息或人工智能实时制定的先前任务，与未知威胁进行对抗。这样还可以对付软件定义的电子战系统，因为这些系统可以随时改变，而且数据库可能无法识别。

DRFM 系统通过修改雷达信号来制造假目标，从而提供了一种更为复杂的电子战防护方法。这包括接收实时数字化处理和更改的雷达信号，然后将其转换回模拟信号并重新传输。系统必须避免信号衰减，并使改变后的信号与原始信号源保持一致。

例如，DRFM 在干扰机中就非常有效。简单地说，该系统将接收到的信号数字化，并在数字存储器中存储相干的更改副本，在需要时进行复制和重传。由于这是原始信号的相干表示，敌方雷达无法将其与其他合法信号区分开来，只能将其识别为真正的目标。DRFM 可用于在所保护资产的后方（反应性干扰）和前方（预测性干扰）制造虚假范围目标。

未来，射频和基于网络的 EW 将相互融合：电子攻击机即将采用可 '入侵 '敌方网络或向敌方网络注入恶意软件的技术。

过去，美国空军EC-130H Compass Call飞机曾参有过从空中攻击网络的演示，这种任务并不新鲜。2007年，以色列空军针对叙利亚核设施的 '果园行动'取得了成功，这在很大程度上归功于以色列电子战平台的有效性，这些平台为空袭提供了支持，并使叙利亚雷达失明。一些消息来源认为，'果园行动 '见证了舒特机载网络系统针对叙利亚雷达系统的火力洗礼。虽然有关这种能力的细节还有点模糊，但 F-35AESA 雷达可以做到同样的事情。

我们还联系了美国海军航空兵，希望了解 EA-18G '咆哮者 '的网络攻击能力的最新情况。

波音公司目前正在开发 Block II 型 '咆哮者'，该型战斗机将采用 Block III 型 '超级大黄蜂 '战斗机的先进座舱系统以及改进的传感器和升级的电子攻击系统；不过，这些需求仍在开发中，因此我们目前无法提供更多细节，'F/A-18 和 EA-18G 项目办公室（PMA-265）在一封电子邮件中向我们解释道。

事实上，波音公司计划改进 '咆哮者 '的电子攻击传感器，并且正在考虑改进诺斯罗普-格鲁曼公司的ALQ-218传感器系统，该系统被 '咆哮者 '用于雷达告警、电子支援措施和电子情报，国防新闻去年曾报道过。。

尽管尚未得到官方证实，但随着 Block II 的升级和 NGJ（下一代干扰）吊舱的配备，网络攻击能力很可能在未来实现。

EA-18G 配备的机载电子攻击（AEA）航电套件是由 EA-6B 的改进型能力 III（ICAP III）AEA 系统发展而来的。EA-18G 携带 AN/ALQ-99 干扰吊舱，该吊舱将被下一代干扰机干扰吊舱所取代。

美国海军指出，EA-18G的电子攻击升级达到或超过了EA-6B机载......电子攻击能力，可探测、识别、定位和压制敌方[电磁]辐射源；提供与国家、战区和打击资产的增强连接；提供有机的精确辐射源目标，以便使用机载压制武器来满足作战要求。

Gareth Evans 博士在 2018 年发表的一篇文章中提到，NGJ 也超出了传统干扰的范围，除了 AESA 阵列更常见的 EW 和雷达任务外，还增加了信号情报和通信中枢能力。

还有一些报道称，该系统具有发动网络攻击的潜在能力，包括在所谓的 '网络入侵 '中向敌方系统插入恶意数据包。据传这种攻击在 2007 年以色列对叙利亚东部城市 Dir A-Zur 附近一家核工厂的'果园行动'袭击中发挥了作用，据说 BAE 的 '舒特 '机载网络攻击系统在这次袭击中关闭了叙利亚的俄制防空系统。

美国海军在其 2015 年 '21 世纪海权合作战略 '中暗示了对这一想法的兴趣，在舰队的传统四大职能中增加了 '全域准入'，并将反介入/区域拒止威胁置于与核威慑几乎相同的优先地位。因此，如果有关新系统增加了网络攻击能力的报道最终被证实属实，也就不足为奇了。

甚至在 2018 年之前发表的其他文章也提到，'舒特 '网络攻击能力将补充 '咆哮者 '的电子战攻击能力，其武器将为美军规划人员提供三种 SEAD 选择：干扰、轰炸和黑客攻击。

因此，虽然 '网络攻击 '很可能是 NGJ 吊舱的一部分，咆哮者是否应该缝合网络攻击能力，并使目标网络攻击任务可以实现，即使它是封闭的，就像一个飞行网关？或者 EA-18G 会派遣成群的无人机，这些无人机可以自主或在有人驾驶飞机的引导下（在忠诚僚机的情况下），携带旨在攻击特定目标的恶意软件--一种类似于臭名昭著的 Stuxnet 的网络武器、 这种病毒的目标是管理管道、核电厂和各种公用事业及制造设备的 SCADA（监控与数据采集）控制系统--对敌方网络和系统进行攻击？

不管怎么说，虽然我们不知道 EA-18G 究竟何时以及在多大程度上能够发动网络攻击或支持网络攻击，但可以肯定地说，这种网络能力正在发展（而且可能很快也会实现）这一事实本身就证实了我们已经说了很久的话：无人机、AI（人工智能）、新的网络攻击能力（和威胁）已经在改变空军准备打未来战争的方式。