大周末都在吃美军误打自己人的瓜，我们来讲讲敌我识别的硬核故事
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2024-12-22 22:57
四川
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编者按： 今天，美国海军一架F/A-18F“超级大黄蜂”战斗机在红海上空飞行时被美军“葛底斯堡”号导弹巡洋舰误击而坠落的新闻又吸引了大家的注意。实际上早在今年9月我们公号就刊载了《“爱国者”误击F-16？都是北约通用装备，怎会敌我不分？》一文，今天也借着美军误击一事，再次整理推出，阅前敬请加注星标，以免错过精彩内容，谢谢！据美国中央司令部周六晚些时候发布的声明，美国海军一架双座 F/A - 18F“超级大黄蜂”战斗机被一艘美国舰艇误击而坠落，但两名飞行员安全获救。
根据声明，这架隶属于“哈里·S·杜鲁门”号航空母舰（CVN - 75）的“超级大黄蜂”战斗机在红海上空飞行时，被“葛底斯堡”号导弹巡洋舰（CG - 64）开火击中。一时间，很多网友都很惊讶装备如此先进的美军竟然也会发生这么严重的误击事件，不过实际上敌我识别其实一直都是个不小的难题，尤其是防空系统上。包括俄军误击事件也一样不少，2023年9月28日，俄军S-300防空系统就在托克马克附近击落了1架友军的苏-35战斗机。![]()
■2024年5月在演习中，从美军乔治华盛顿号航母甲板上起飞的超级大黄蜂战机。![]()
■美军海军地勤人员正在调试F/A-18战斗机上的敌我识别应答机。在战场上如何快速、准确的识别敌我，是个古已有之的问题。冷兵器时代，交战各方主要依靠旗帜、军服、号角、烟火等简易办法进行识别。但战争进入空战时代后，传统的目视识别面对超音速飞行的战斗机和射程超过视距的空对空导弹，已经有心无力。![]()
■一战时期德国著名飞行员——红男爵里希特霍芬驾驶的福克Dr1三翼战斗机（现代复刻版），为了便于在空中进行敌我识别，采用了显眼的红色涂装。一战时期的飞机多为双翼机或三翼机，在实战中的最大速度通常不超过250千米/小时，目视识别勉强还能应付。随着战争形式的进化，敌我识别问题也变得愈加复杂。在二战时期，德军飞机曾经在收到地面友军信号后通过进行翻滚机动来表明身份，英军也尝试过在飞机上安装雷达反射器好让其在地面雷达屏幕上看起来与众不同。但这些敌我识别方案弊端多多，很快就遭到军方放弃。真正有使用价值的敌我识别系统的诞生还得仰仗雷达问询机制的引入。雷达问询系统由问询机和应答机两部分组成，分别在不同的频率上发送信息，实现二者之间的一问一答，从而确定敌我身份。![]()
■二战时期英国皇家空军部署在直布罗陀基地的“喷火”战斗机装有敌我识别系统天线（红色箭头处）。最早的现代敌我识别系统起源于英国，于1939年发明，主要是配合早期地面防空雷达系统使用，并在不列颠战役中得到实战运用，进而成为二战后北约组织军用识别系统的源头。在二战期间，通过英美两国技术人员的通力合作，敌我识别系统从最早的Mark I型发展到Mark V型，到战争结束后又在此基础上改进为Mark X型，于20世纪50年代初开始应用。其基本架构已经与今日使用的版本相当接近了。Mark X的特点是可以让飞行员选择应答机回复的内容，也被称为“选择识别装置”（Selective Identification Feature，SIF），该装置通过一个可以设置编码的控制盒来实现定制应答内容。![]()
■敌我识别应答器控制盒面板，旋转旋钮可以设置4位数字，从而构成应答内容。Mark X的问询机发送2个脉冲：当其间隔为3微秒时，应答机就会按照被定义为Mode 1的模式进行回复；当其间隔为5微秒时，应答机就按照Mode 2模式进行回复；当其间隔为8微秒时，应答机就按照Mode 3模式进行回复。![]()
■应答机回复的脉冲格式：F1和F2是一条回复的前后框架，期间的12个脉冲对应应答的具体内容。民用航空使用的身份识别系统基本照抄了军方系统的这套机制，只是在模式上有一些不同，如民航有Mode A和Mode C模式，此处不赘述。![]()
■民航地面雷达上根据Mode A和Mode C应答信息将空中每架客机的编号和海拔标识出来。Mark X的这套机制确实增加了敌我识别的效率，但是也有其不容忽视的bug。由于问询和应答各自所在的发射频率固定（分别是1030MHz和1090MHz），内容并不加密，则友军可以问询，敌军亦可以问询，有问必答的自动应答机对友军应答，对敌军亦会应答！基于这种担忧，美军飞机执行任务时一度需要关闭敌我识别系统，尤其在敌方空域执行攻击任务时。这个操作的弊端是，如果需要进行超视距空战，关闭敌我识别系统肯定大大增加误击友军的风险。值得一提的是，在越战期间，美军利用了Mark X系统的这个漏洞，开发了“战斗树”系统，用于克制越南空军米格战斗机的威胁。AN/APX-80“战斗树”电子战系统首先装备美国空军的主力战斗机麦道F-4D“鬼怪II”上。在实战中，巡航的“鬼怪”用该设备可以向视距外的越南米格战斗机发出询问，然后获得对方机载敌我识别器的自动应答，并由此提前掌握对方的存在和身份，而如果采用雷达搜索，米格机就有可能察觉到自己被美军战斗机跟踪，从而丧失突袭的优势。![]()
■装备“战斗树”系统的第555战术战斗机中队的F-4D “鬼怪II”，编号号65-0784。在“战斗树”系统部署之前，在越南上空作战的美军战斗机飞行员都被迫靠近越南空军的米格机，以便在攻击敌机之前对其进行目视识别，因为雷达只能确定前方天空中是否有其他飞机，而不知道其是敌是友。虽然美国的“鬼怪”在技术上更先进，但它们在近距离缠斗中的机动性对米格机而言并无优势，这导致美军战斗机的损失率一度高企。“战斗树”系统则极大地拓展了美国飞行员的安全边界，使他们能够在视距外早早获得敌机的身份识别，并且敌机对此还毫无察觉。针对Mark X系统有求必应式的应答机制缺陷，后续的Mark XII系统进行了纠正，并作为通用识别系统应用至今，同时支持军用和民用的身份识别。Mark XII与Mark X的最大区别是引入了新的Mode 4应答模式，在Mode 3的询问信号后增加了12个脉冲以构成4位数的秘钥，在每次任务开始前该秘钥会统一下发到所有的问询机和应答机，应答机只对秘钥一致的问询进行答复。并且，应答机通过自身的加密算法决定收到问询后延迟多久答复，这样就算敌军侥幸获得了答复，也不可能根据毫无规律的答复时延来定位应答机的准确位置。![]()
■BAE公司制造的舰艇用敌我识别设备，用于装备各型海军舰艇。在20世纪80年代，在民用航空领域引入了一种新的Mode S应答模式，可单独询问一架飞机，而每架适用此模式的飞机都有唯一的24位编码，这意味着全世界有1600万组编码可用。飞机进入管制空域后，会对收到的第一个问询进行回复，然后就对广播群发的问询不予回复，除非收到带有自己那组24位编码的问询。![]()
■一位美国空军的技术军士正在测试敌我识别系统的信号转发器。在Mode S基础上很快衍生出军用模式，即Mode 5模式，该模式与Mode 4类似，对问询和应答信号进行加密，以及随机生成问询和应答之间的时延。如果没有这个时延的随机生成，密集编队的一群飞机很可能会同时收到问询并同时应答，地面雷达系统就会收到互相干扰的信号，因而以往一个编队中只有长机才打开敌我识别器。在运用Mode 5模式后，不仅编队的全部飞机都能互不干扰地应答地面问询，还能让地面警告飞机“如你再不应答就会受到攻击”。和Mode 4一用一整天的秘钥不同，Mode 5的秘钥随时都在重新生成，极大增加了破解难度。Mode 4模式已在2020年6月30日被北约组织正式下线解密，所以目前北约国家的军用装备均采用Mode 5模式的敌我识别机制，运用该模式的系统则为Mark XIIA。在“伊拉克自由”行动期间，美军“爱国者3”防空导弹于2003年3月23日击落了1架完成任务后准备在科威特机场降落的英军“狂风”战斗机，造成2名飞行员死亡，事后美军辩解道“雷达屏幕上的英军飞机看上去就像1枚飞向雷达的反辐射导弹”，而且英军飞行员未按规定开启敌我识别器。4月2日，1架美国海军F/A-18“大黄蜂”战斗机的飞行员又成为“爱国者”的刀下冤魂，地面防空部队给出的解释仍然是“友军飞机看上去就像1枚伊拉克战术导弹”。“爱国者”系统的雷达经常不分青红皂白对海军和空军的飞机实施锁定操作，友军飞行员被突然大作的火控雷达告警惊得冷汗连连。由于陆军偏爱自动模式，“爱国者”雷达会自动跟踪飞机一段时间，如欲解锁还得切换到人工模式手动操作，流程体验很不友好。过于自动化的“爱国者”索敌模式直到2006年美国开始推广Mode 5敌我识别系统后方才有所改善。![]()
■美制“爱国者”防空系统的搜索雷达，背景中可见导弹发射器。再回到上面那架折在科威特基地家门口的倒霉“狂风”。当天，英军2架“狂风”战斗机完成任务后返回位于科威特的基地，在进近阶段被部署在伊拉克南部的美军“爱国者”单位发现。后者向其发起多轮敌我识别问询，但是始终没有得到应答，因为“狂风”编队未开启敌我识别器。在此情景下“爱国者”系统将“狂风”判为敌军目标并实施了攻击。“爱国者”系统的操作员虽然在岗，却未能及时发现和纠正导弹系统的异动。虽然“爱国者”导弹本身的交战规则设置难言完善，但是多国部队之间的协调方面也有可检讨之处。如果驾驶“狂风”的是美军飞行员，返回基地时应该会沿着预先设定的安全走廊进入机场。如果飞行高度、线路、速度等参数和作战简报中的程序一致，就算没有获得正确的应答也可以判为友军。![]()
■在中东沙漠地区低空飞行的英国皇家空军“狂风”战斗机，在伊拉克战争中曾被美军“爱国者”系统误击击落。![]()
■一位“爱国者”防空系统的操作人员在观察监视屏幕，不难想象在面对大规模空袭时屏幕上的信号会有多混乱。现代战争中敌我识别系统的有效运作是保证部队战斗力发挥、避免误伤损失的重要一环，Mode 5问询应答机的性能固然如何强调也不为过，但显然还不是敌我识别工作的全部。在大力发展技术装备的同时，对作战流程的优化和组织协调的深化同样不能稍有放松。也许美军这次误击也是出自同样问题。各位，这两天冬至你们吃着羊肉，我们却在周末都加班加点的干活，赶着把这篇硬核的稿子再次整理推出。怎么着，兄台打个赏呗，我们以后加班也更有激情和动力！通信工科野生军迷，关注前沿军情（尤其美军），也在故纸堆中勾勒战史真相。爱好研究大国之间的纵横捭阖，也乐于了解各国军队最新科技。但作一渔樵，浊酒壶中鼓角闻，笑谈任平生。
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