曹 晨
只要是打仗,總是在敵我之間進(jìn)行。所以,分清敵我,是打仗的首要問題。自從有戰(zhàn)爭開始,人們就在尋找各種辦法來分清敵我。戰(zhàn)國時(shí)的兵書《尉繚子兵法》中記載了這樣的敵我識(shí)別方法:左、中、右三軍用不同顏色的旗幟和帽沿上不同顏色的羽毛來區(qū)分,縱隊(duì)之間用不同顏色的記章來區(qū)分,列與列之間把記章佩戴在身體的不同部位來區(qū)分。但是,現(xiàn)代戰(zhàn)爭由于作戰(zhàn)單元多如牛毛、作戰(zhàn)手段五花八門、作戰(zhàn)速度疾如閃電,單靠人自身的感官和思維去判斷敵我,已遠(yuǎn)不能滿足作戰(zhàn)要求。特別是二次大戰(zhàn)期間,英國發(fā)明了雷達(dá),讓戰(zhàn)爭擁有了“千里眼”,同盟國很是興奮了一陣子,可是很快他們便意識(shí)到一個(gè)大麻煩,那就是雷達(dá)雖然能夠看到更多的飛機(jī),但不管是敵方飛機(jī)還是我方飛機(jī),在雷達(dá)屏幕上看到的都是一樣的光點(diǎn),無法區(qū)分是敵是我。所以,當(dāng)時(shí)的英國空軍轟炸機(jī)指揮中心的司令官就發(fā)出了警告:雷達(dá)帶來的問題比自身所能解決的問題還要多,除非找出一種能在屏幕上區(qū)別敵我飛機(jī)的方法,否則就要停止研制和使用雷達(dá)。那么,是什么方法使得雷達(dá)幾十年來一直能夠安身立命并長就一雙“火眼金睛”?這些方法在預(yù)警機(jī)中是如何使用的?這就是我們今天的話題。
敵我識(shí)別器——無線電“對(duì)暗號(hào)”
要想搞清楚雷達(dá)所發(fā)現(xiàn)的一架戰(zhàn)斗機(jī)到底是“何方神圣”,主要靠問與答??墒牵瑔栍植荒苊鲉?,以免暴露自己,只能帶著暗號(hào)問。當(dāng)然,答也不能明答,只能帶著暗號(hào)答,就跟我們?cè)诜刺赜耙暲锼吹降哪菢?。?dāng)中最經(jīng)典也是最好玩的,當(dāng)數(shù)《智取威虎山》中楊子榮和座山雕的那一段對(duì)話?,F(xiàn)代戰(zhàn)爭中,由于雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的飛機(jī)常常是在數(shù)十千米至幾百千米以外,靠聲音和語言來對(duì)暗號(hào)是不行了,還得靠無線電。而對(duì)暗號(hào)的過程,自然也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不會(huì)像文學(xué)作品中描寫的那樣可愛和瀟灑。在所有分清敵我的辦法中,現(xiàn)代戰(zhàn)爭用得最多的是敵我識(shí)別器(IFF),就是通過發(fā)射攜帶了“暗號(hào)”的無線電波來達(dá)到分清敵我的目的。能夠發(fā)射詢問信號(hào)的無線電裝置,稱為詢問機(jī);在戰(zhàn)斗機(jī)上,則會(huì)安裝能夠發(fā)射回答信號(hào)的無線電裝置,稱為應(yīng)答機(jī)。不管詢問機(jī)還是應(yīng)答機(jī),因?yàn)槎家l(fā)射無線電信號(hào),所以都得有天線。于是,詢問機(jī)、應(yīng)答機(jī)和天線就成了敵我識(shí)別器的三要素。如果一架戰(zhàn)斗機(jī)接到了來自預(yù)警機(jī)的詢問信號(hào),并且是“自己人”,就能夠“讀懂”攜帶在無線電波中的“暗號(hào)”,并通過自身的應(yīng)答機(jī)向預(yù)警機(jī)發(fā)射回答的信號(hào)——當(dāng)然,也是帶“暗號(hào)”的,并且能夠被預(yù)警機(jī)“讀懂”。如果是敵人,由于“讀”不懂暗號(hào),所以也就不能正確回答,或者根本就做不出反應(yīng)。這就是無線電“對(duì)暗號(hào)”的識(shí)別方法。
敵我識(shí)別器工作時(shí),雖然也是利用無線電波,但同雷達(dá)不同的是,雷達(dá)在看飛機(jī)的時(shí)候,首先需要自己發(fā)射無線電波,電波碰到飛機(jī)后,只是無意地反射,而不會(huì)再次發(fā)射,整個(gè)發(fā)現(xiàn)飛機(jī)的過程中只有雷達(dá)的一次自身的發(fā)射。而敵我識(shí)別器完成一次“對(duì)暗號(hào)”的過程,需要兩次發(fā)射:一次是預(yù)警機(jī)對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射詢問用的暗號(hào),第二次則是戰(zhàn)斗機(jī)讀懂暗號(hào)后,自身向預(yù)警機(jī)有意發(fā)射的回答信號(hào)。因?yàn)橛袃纱伟l(fā)射,所以敵我識(shí)別器還被稱為“二次雷達(dá)”。特別是用于識(shí)別民用飛機(jī)時(shí),一般就不說“敵我識(shí)別器”而說“二次雷達(dá)”了。而我們通常所說的雷達(dá),有的時(shí)候被說成是“一次雷達(dá)”一實(shí)際上,幾乎所有的敵我識(shí)別器都不光能認(rèn)識(shí)自己的飛機(jī),也能區(qū)別出不同的民航飛機(jī)。而只要雷達(dá)是用于打仗的,裝有雷達(dá)的地方,就一定有敵我識(shí)別器,它們就像如影隨形的兩兄弟,總是并肩戰(zhàn)斗、共同迎敵。因?yàn)檫@個(gè)緣故,敵我識(shí)別器有時(shí)候又被理解成為“第二雷達(dá)”,而這正是英語中“SSR”的原意。
“暗號(hào)”中的秘密
最早的敵我識(shí)別系統(tǒng)是美國人在20世紀(jì)40年代開發(fā)的MARKX(馬克10)系統(tǒng),現(xiàn)在已發(fā)展到MARK 12。它起初采用了1、2、3三個(gè)詢問模式,都是打仗用的。后來為了提高保密性能,使打仗時(shí)的敵我識(shí)別更為可靠,MARK 12又增加了保密模式4。只用于軍用從50年代開始,MARK系統(tǒng)從軍用向民航推廣,模式3被選為軍民共用,也稱為3/A模式。其中A代表“ATC”,即“空中交通管制”,這就是民航中通常所說的“航空管制”的學(xué)名。此外,還增加了一個(gè)C模式,與A模式一起用于民航。
對(duì)于西方國家,敵我識(shí)別器和二次雷達(dá)都是合用一套詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī);由于二次雷達(dá)是用于民航的,頻率必須全世界通用,但二次雷達(dá)和敵我識(shí)別器又是同一套設(shè)備,所以敵我識(shí)別器和二次雷達(dá)的工作頻率是一樣的,詢問頻率是1030兆赫,應(yīng)答頻率是1090兆赫。在打仗時(shí)要想保密,主要靠編碼,或者叫增加“暗號(hào)”的種類和復(fù)雜程度。那么,在詢問和回答的“暗號(hào)”中,究竟隱藏了什么樣的秘密呢?
——它在哪里?即戰(zhàn)斗機(jī)相對(duì)于預(yù)警機(jī)的距離與方位,這是一個(gè)二維的信息。這個(gè)功能雷達(dá)也有,只是雷達(dá)測量距離時(shí),僅僅需要把電波從天線發(fā)射出去到接收回來的往返時(shí)間記錄下來再除以2,得到電波單程在路上的時(shí)間。而敵我識(shí)別器測量距離時(shí),得到電波單程在路上的時(shí)間后還要減去戰(zhàn)斗機(jī)上的應(yīng)答器“破譯”和發(fā)出應(yīng)答“暗號(hào)”的時(shí)間。
——它是我的朋友,還是我的敵人?即戰(zhàn)斗機(jī)的敵我屬性。敵我屬性除了是敵、是友、是我的區(qū)別之外,也有中立的或?qū)傩圆幻鞯?,這些不同的屬性常常在雷達(dá)顯示屏上以不同的顏色區(qū)分,來提示給雷達(dá)操作員。
——它在一個(gè)什么樣的隊(duì)形里?即編隊(duì)狀態(tài)和飛機(jī)編號(hào)。編隊(duì)狀態(tài)可以根據(jù)軍隊(duì)內(nèi)部既定的類別來加以定義,比如說一類編隊(duì)、二類編隊(duì)、長機(jī)或僚機(jī)等,分別代表戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)時(shí)的“隊(duì)形”。這些信息都隱藏在模式1~4中的暗號(hào)里。
——如果是我的朋友,它飛得有多高?即我方戰(zhàn)斗機(jī)的高度信息,從C碼中得到。獲得飛機(jī)的高度,這個(gè)功能雷達(dá)也有。我們?cè)谏弦黄诮榻B過,預(yù)警機(jī)上雷達(dá)對(duì)飛機(jī)高度的測量是非常不準(zhǔn)確的,對(duì)200千米外的飛機(jī),其測高的結(jié)果可能同真實(shí)的飛機(jī)高度相差1千米以上。而敵我識(shí)別器獲得的戰(zhàn)斗機(jī)高度卻是很準(zhǔn)確的,常常誤差只有幾十米不到,比有的地面雷達(dá)還要測得準(zhǔn)。敵我識(shí)別器怎么會(huì)有如此神通,連雷達(dá)都自愧不如呢?一“語”道破天機(jī)——原來敵我識(shí)別器對(duì)飛機(jī)的高度是“問”出來的,而不是“測”出來的。戰(zhàn)斗機(jī)上的敵我識(shí)別應(yīng)答機(jī)和高度計(jì)是相連的,應(yīng)答時(shí)可以“順手牽羊”,將高度數(shù)據(jù)一起打包在應(yīng)答的無線電波中,以“暗號(hào)”的形式發(fā)送給預(yù)警機(jī)。這樣一來,我們也就看到了敵我識(shí)別器在知道戰(zhàn)斗機(jī)的高度時(shí)所使用的不過是“一招鮮”而已,說穿了倒有些“一文不值”了。
——民航用的飛機(jī)代碼,即俗稱的“A碼”,可以從3/A模式中獲得。
——其它特殊的信息。例如對(duì)于民航機(jī),可以包含飛機(jī)被劫持或處于其它緊急狀態(tài)時(shí)的呼救信號(hào)。而在打仗時(shí),如
果事先對(duì)每架自己的飛機(jī)或友機(jī)都編了號(hào),相當(dāng)于為每一架飛機(jī)都起了一個(gè)名字,那么預(yù)警機(jī)就可以通過發(fā)射詢問信號(hào),讓每架飛機(jī)都“自報(bào)家門”,這樣就能知道每一架飛機(jī)的“名字”——學(xué)名叫“單個(gè)識(shí)別碼”。
總的講,在打仗時(shí),即使是自己人,或者因?yàn)閿澄易R(shí)別器故障,或者因?yàn)殛P(guān)機(jī),甚至根本就沒裝敵我識(shí)別器,就也可能對(duì)自己人的詢問不理不睬。那么這種情況下,要想搞清楚對(duì)方到底是誰,就是一件很麻煩的事兒,是一門很大的學(xué)問,也有一個(gè)很玄虛的名字,叫“非合作目標(biāo)識(shí)別”。關(guān)于這點(diǎn),本文就暫且不表了。與預(yù)警雷達(dá)的“一唱一和”
預(yù)警機(jī)中的敵我識(shí)別器和二次雷達(dá)(SSR)雖然共用一套設(shè)備,且都要與雷達(dá)配合工作,但有時(shí)候在具體的配合方式上還是有所不同。
預(yù)警機(jī)在飛行時(shí),二次雷達(dá)的詢問機(jī)可以一直開機(jī),不斷向空中發(fā)射無線電波;天線波束可以像雷達(dá)一樣,在空中對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)和民航機(jī)進(jìn)行搜索或掃描,而不管與它配合的雷達(dá)是否開機(jī)。工作過程中,軍用的1~4模式和民用的A碼模式可以輪換。如果某一時(shí)刻,有一個(gè)回答信號(hào)進(jìn)來,敵我識(shí)別器就要判斷這種情況下是誤報(bào)呢,還是確實(shí)有飛機(jī)存在。如果確實(shí)有飛機(jī)存在,而不是誤報(bào),就會(huì)在屏幕上的某個(gè)位置顯示出一個(gè)點(diǎn),并指示出這個(gè)點(diǎn)所代表的飛機(jī)的位置。這樣的點(diǎn),專業(yè)上叫“點(diǎn)跡”。如果隨著天線的掃描,連續(xù)有很多回答的信號(hào)進(jìn)來,二次雷達(dá)就會(huì)在屏幕上顯示出很多的點(diǎn),并且判斷出這些點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的是哪幾架飛機(jī),然后把屬于同一架飛機(jī)的那些點(diǎn)連起來形成一條線,這條線可以指示出飛機(jī)運(yùn)動(dòng)的方向和速度,專業(yè)上叫“航跡”。當(dāng)雷達(dá)也在工作時(shí),也可能與二次雷達(dá)看到同一架飛機(jī)。由于同一架飛機(jī)的信息(如距離、方位和高度)有了兩個(gè)來源,這時(shí)候預(yù)警機(jī)就得動(dòng)一動(dòng)腦筋了,看看每一類信息到底該用誰的數(shù)據(jù)更可靠,一般來說,在雷達(dá)和二次雷達(dá)都看到同一架飛機(jī)的情況下,并且這架飛機(jī)是我機(jī)或民航機(jī),那么雷達(dá)的距離和方位數(shù)據(jù)更值得信任,高度則要用二次雷達(dá)的。但是,對(duì)于民航機(jī)的情況,二次雷達(dá)看飛機(jī)的連續(xù)性要比雷達(dá)好,因?yàn)槎卫走_(dá)可以“問”到民航機(jī)的代碼,通過代碼可以把多個(gè)不同的點(diǎn)跡準(zhǔn)確地進(jìn)行歸類,把屬于不同飛機(jī)的飛行軌跡區(qū)分開,
與SSR不同,IFF則不是始終處于工作狀態(tài),只是在雷達(dá)看到飛機(jī)時(shí),才會(huì)由雷達(dá)給IFF發(fā)一個(gè)指令,告訴它要發(fā)出詢問信號(hào),詢問后的結(jié)果將給雷達(dá)航跡“一點(diǎn)顏色看看”。例如,我機(jī)或友機(jī)的航跡用紅色,敵機(jī)的航跡用藍(lán)色,敵我屬性不明或中立的飛機(jī)用黃色顯示等等,或者改變屏幕上用以表示飛機(jī)的圖形形狀,之后則保持沉默,直到出現(xiàn)新的雷達(dá)航跡再一次告訴IFF,“你又該干活了”。IFF的這種觸發(fā)式工作方式主要是因?yàn)楸C芷鹨?。如果頻繁工作,可能被敵方所偵收,進(jìn)而破譯我方密碼,從而引起滅頂之災(zāi)。要知道,敵我識(shí)別器的“暗號(hào)”的含義(也就是編碼)就是它的生命。如果被敵方破譯,唯一的選擇便是把部隊(duì)中的敵我識(shí)別器全部更換。1976年9月6日,蘇聯(lián)飛行員維克多駕駛米格25叛逃至日本,致使蘇聯(lián)喪失大量的軍事機(jī)密,被迫更換空軍和防空軍的所有敵我識(shí)別器,由此至少損失20億盧布。所以,為確保安全,飛機(jī)上通常安裝有敵我識(shí)別器密碼的自動(dòng)銷毀系統(tǒng)。順便說明一下,由于對(duì)于西方國家來說,SSR和IFF設(shè)備共用,所以對(duì)SSR和IFF不加區(qū)分。在本文中,讀者只需要知道,當(dāng)像雷達(dá)一樣獨(dú)立地掃描工作,或者用于對(duì)民航機(jī)的場合,就多稱為SSR;而當(dāng)用于軍用場合,以觸發(fā)方式工作,主要獲得飛機(jī)的敵我屬性時(shí),就多稱為IFF。
由于雷達(dá)在某個(gè)方向上發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)斗機(jī)后,需要引導(dǎo)敵我識(shí)別器在同樣的方向上發(fā)射攜帶詢問暗號(hào)的無線電波用來探得戰(zhàn)斗機(jī)的敵我屬性,因此,敵我識(shí)別器的詢問機(jī)天線需要在發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)斗機(jī)的方向上把無線電波能量更為集中地發(fā)射出去,這樣無線電波能夠傳得更遠(yuǎn)。否則對(duì)于遠(yuǎn)處的戰(zhàn)斗機(jī),雷達(dá)的電波夠得著,敵我識(shí)別器的電波卻夠不著,這樣戰(zhàn)斗機(jī)的敵我屬性就不能知道了。但由于應(yīng)答機(jī)要接收和應(yīng)答來自其它飛機(jī)的詢問信號(hào),所以它的應(yīng)答機(jī)天線在各個(gè)方向上接收詢問信號(hào)的能力是相同的。形象地說,應(yīng)答機(jī)的天線在接收無線電波時(shí),天線的接收能力在空間的分布是一個(gè)圓,叫做全向天線:詢問機(jī)的天線在發(fā)射無線電波時(shí),發(fā)射能力在空間的分布像一朵梅花瓣,叫做有方向性天線,其中有一個(gè)梅花瓣特別長——就是主瓣,說明在這枚花瓣的方向上能夠最強(qiáng)地發(fā)射電磁波:其余的瓣就是副瓣,或者叫旁瓣。為了避免預(yù)警機(jī)機(jī)身對(duì)電波的遮擋,天線總是選在一些受機(jī)身遮擋較少的地方。例如,敵我識(shí)別器的詢問天線可以像雷達(dá)天線一樣放在機(jī)背蘑菇形的天線罩內(nèi)高高在上,而應(yīng)答天線則一般裝在機(jī)頭或垂尾。
就詢問天線來說,它可以“寄生”在雷達(dá)天線上,也可以安裝在與雷達(dá)天線不同的位置上。例如,E-3A預(yù)警機(jī)的雷達(dá)工作在S波段(波長為lO厘米),雷達(dá)天線陣面和詢問天線陣面在機(jī)背的大盤子里背對(duì)背安裝。此時(shí),雷達(dá)在某個(gè)方向上發(fā)現(xiàn)飛機(jī)目標(biāo)后,敵我識(shí)別器經(jīng)半個(gè)掃描周期(5秒)后在這個(gè)方向上發(fā)出詢問信號(hào)。此時(shí)不用擔(dān)心飛機(jī)目標(biāo)在這5秒鐘后找不到了,因?yàn)閿澄易R(shí)別器的波束寬度一般要比雷達(dá)波束寬。以2度計(jì)算,在100千米的距離上波束覆蓋范圍就是3500米。即使飛機(jī)目標(biāo)以2馬赫飛行,在5秒內(nèi)飛行的距離3400米,也還是逃不過敵我識(shí)別天線波束的“手掌心”。
對(duì)于采用相控陣天線的預(yù)警機(jī),它的敵我識(shí)別天線則“寄生”于雷達(dá)天線的上部或下部。由于其雷達(dá)是相控陣的,詢問機(jī)天線也是相控陣的,以便兩個(gè)天線在搜索時(shí)能夠服從同一個(gè)計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一號(hào)令。
波光粼粼的湖面與“單脈沖技術(shù)”
我們都有這樣的生活經(jīng)驗(yàn),在明媚的陽光之下,垂楊柳邊,一片平靜的湖面,在微風(fēng)的吹拂下,波光搖曳。這些粼粼的波光有時(shí)候會(huì)讓我們覺得晃眼,有時(shí)候卻又很溫柔地進(jìn)入我們的視線。這種情況實(shí)際上表示,陽光照射到湖面以后,由于微風(fēng)吹動(dòng)了湖水,姿態(tài)在變化和起伏,使得陽光照射到同一片水波的位置會(huì)不一樣,從而使水波反射進(jìn)入人眼的陽光強(qiáng)度發(fā)生了變化。目標(biāo)對(duì)雷達(dá)的反射有如此理。在雷達(dá)的波束先后兩次照射到目標(biāo)的時(shí)間間隔內(nèi),由于目標(biāo)在此期間的姿態(tài)或其它物理特性的變化,雷達(dá)兩次收到的回波強(qiáng)度會(huì)有很大不同,專業(yè)上叫作“目標(biāo)閃爍”或“目標(biāo)起伏”。這對(duì)雷達(dá)確定目標(biāo)位置是非常不利的,就像人眼第一次看到了個(gè)目標(biāo),可是這時(shí)候還來不及知道它具體在哪兒,想再看一眼的時(shí)候,它卻已不知去向。所以,雷達(dá)在確定目標(biāo)位置時(shí),要想測得準(zhǔn)一些,總是希望克服目標(biāo)閃爍的影響。前面介紹過,二次雷達(dá)可以像雷達(dá)一樣地工作,所以,目標(biāo)閃爍對(duì)二次雷達(dá)也有著一樣的影響。由于目標(biāo)并不隨雷達(dá)或二次雷達(dá)的意志而運(yùn)動(dòng),因此要想克服目
標(biāo)閃爍,只能從雷達(dá)或二次雷達(dá)本身想辦法,這個(gè)辦法就是采用單脈沖技術(shù)。這種技術(shù)能夠大大增加對(duì)飛機(jī)角度測量的準(zhǔn)確性。在理解單脈沖技術(shù)之前,我們需要知道,雷達(dá)或二次雷達(dá)的脈沖工作是怎么一回事,以及在不采用單脈沖技術(shù)的時(shí)候,又是怎樣測角度的。
大部分雷達(dá)在發(fā)射無線電波時(shí),就像人類通過嗓門說話一樣,是不會(huì)滔滔不絕、一直說下去的,而是說一會(huì)兒,歇一會(huì)兒。說的時(shí)候是在發(fā)射能量,一般持續(xù)一個(gè)微秒量級(jí);歇的時(shí)候是在接收回波,就是在“聽”,一般持續(xù)幾十微秒。并且是說的時(shí)候不聽,聽的時(shí)候不說,就像人通常在說話時(shí)很難聽到別人說給自己聽的話一樣,否則接收到的回波要被發(fā)射出去的能量給擋住了。用圖形來表示的話,雷達(dá)發(fā)射電波的時(shí)間可以表示為在數(shù)軸上的一個(gè)個(gè)隔開的矩形,在矩形之間的空隙就是雷達(dá)接收電波的時(shí)間,而這一個(gè)個(gè)矩形就是一個(gè)個(gè)脈沖。
當(dāng)雷達(dá)不采用單脈沖技術(shù)時(shí),對(duì)角度的測量需要利用波束在至少兩個(gè)不同位置上對(duì)飛機(jī)的兩次照射。如果只在一個(gè)位置上照射,由于波束是有寬度的,對(duì)于預(yù)警機(jī)來說,通常為1°左右,那么都被這1°的波束所覆蓋到的,但其具體位置又有所不同的多個(gè)目標(biāo),在雷達(dá)看來都是在同樣的方位上。如果利用兩個(gè)波束在兩個(gè)不同位置上的照射,就可能把對(duì)角度的區(qū)分能力提高到這波束寬度范圍內(nèi)的幾分之一或零點(diǎn)幾度。具體做法是,通過先后改變波束位置,使得在這兩個(gè)位置上都能照射到飛機(jī),并且目標(biāo)在這兩個(gè)波束位置上的回波強(qiáng)度都一樣,那么由于波束位置是事先知道的,就可以判斷出目標(biāo)的方向是在這兩個(gè)波束位置的角平分線上。如果目標(biāo)不是位于兩個(gè)波束位置的正中,那么兩次回波在強(qiáng)度上就有所不同。由于這種測角方法需要利用波束先后兩次照射到目標(biāo)期間返回到雷達(dá)的很多個(gè)脈沖,而由于目標(biāo)閃爍的影響,這些回波的強(qiáng)度可能會(huì)變化很大,所以測角效果不好。
技術(shù)人員解決這個(gè)問題的辦法就是“同時(shí)”產(chǎn)生兩個(gè)波束照射目標(biāo)而不是“先后”利用兩個(gè)波束照射目標(biāo),以克服先后兩個(gè)波束照射的間隔中目標(biāo)回波強(qiáng)度的變化。兩個(gè)波束同時(shí)照射時(shí),會(huì)有百十個(gè)脈沖從目標(biāo)返回雷達(dá)。理論上,只需要一個(gè)返回的脈沖所攜帶的能量就能把角度測出來,而測量的準(zhǔn)確度卻可以提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)然,實(shí)際上利用的脈沖遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止一個(gè),主要是因?yàn)槊}沖越多,蘊(yùn)含的能量就越多,雷達(dá)就越容易接收和分析:并且,利用多個(gè)脈沖測量的結(jié)果,還可以通過取平均值減少誤差。
在二次雷達(dá)中采用單脈沖技術(shù),所帶來的好處是,不僅提高了二次雷達(dá)本身的測角準(zhǔn)確性,而且由于預(yù)警機(jī)上的雷達(dá)早就采用了單脈沖技術(shù),使得二次雷達(dá)的測角準(zhǔn)確性與雷達(dá)更為接近,從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的匹配性。就像大家所熟悉的木桶理論,在預(yù)警機(jī)這樣一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)中,必須要考慮各種電子設(shè)備在性能上的匹配。
敵我識(shí)別中的“新貴”——S模式
敵我識(shí)別器在使用時(shí),經(jīng)常會(huì)碰到各種干擾,主要有“旁瓣干擾”、“竄擾”、“混擾”等,當(dāng)預(yù)警機(jī)敵我識(shí)別詢問天線的性能不是很好(主要是旁瓣較高,也就是天線把能量盡可能多地集中到主瓣范圍內(nèi)輻射的能力不強(qiáng))或戰(zhàn)斗機(jī)離預(yù)警機(jī)較近時(shí),詢問信號(hào)可能通過旁瓣輻射出去而問到戰(zhàn)斗機(jī)??墒?,這種詢問本來是應(yīng)該由主瓣發(fā)出的,如果通過副瓣發(fā)射出去,副瓣就是“假傳圣旨”,戰(zhàn)斗機(jī)收到“圣旨”后就會(huì)回答。由于副瓣和主瓣不在同一個(gè)方位上。因此,回答的信號(hào)就會(huì)從副瓣的方向進(jìn)入敵我識(shí)別器,從而造成預(yù)警機(jī)對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)方向的判斷錯(cuò)誤。為消除副瓣干擾,可以單獨(dú)發(fā)射一個(gè)比較信號(hào),將與主瓣對(duì)應(yīng)的回答信號(hào)和與副瓣對(duì)應(yīng)的回答信號(hào)在幅度上進(jìn)行比較。一般來說,來自主瓣的回答信號(hào)總是要比來自副瓣的要強(qiáng)一些,這樣就可以不處理由副瓣問出來的回答信號(hào),也就抑制了旁瓣干擾。
當(dāng)有兩架以上的預(yù)警機(jī)對(duì)多架戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行詢問時(shí),預(yù)警機(jī)收到的來自某一個(gè)戰(zhàn)斗機(jī)的回答信號(hào)中,也會(huì)夾雜有這個(gè)戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)另外一架預(yù)警機(jī)的回答信號(hào),這種干擾就是“竄擾”,類似于我們?cè)诖螂娫挄r(shí)的“串線”,把另外一條電話線上的通話當(dāng)成了與自己的對(duì)話。而當(dāng)預(yù)警機(jī)的敵我識(shí)別天線同時(shí)照射到兩個(gè)或兩個(gè)以上的我方戰(zhàn)斗機(jī)時(shí),預(yù)警機(jī)可以同時(shí)收到這些戰(zhàn)斗機(jī)的回答信號(hào)。當(dāng)多架目標(biāo)很接近時(shí),多個(gè)回答信號(hào)會(huì)重疊和交錯(cuò)在一起。就像本來是多個(gè)獨(dú)立的甸子,每個(gè)句子的意思都是清楚的:可是不同句子的單詞打亂了順序混在一起,預(yù)警機(jī)就無法讀懂這個(gè)回答的句子,從而造成“混擾”。經(jīng)模擬計(jì)算,敵我識(shí)別天線只照射到1架飛機(jī)時(shí),“暗號(hào)”被對(duì)上的機(jī)會(huì)為90%以上;照射到5架飛機(jī)時(shí),這個(gè)機(jī)會(huì)則下降到72%。為了消除這兩類干擾,人們開發(fā)了一種新的敵我識(shí)別和二次雷達(dá)的工作模式,那就是S模式。s模式為每架飛機(jī)分配一個(gè)特定的地址代碼,代碼可達(dá)1600多萬個(gè),可以進(jìn)行點(diǎn)名詢問,從而從根本上解決了竄擾和混擾的問題。因?yàn)檫@個(gè)原因,s模式就變得非?!俺韵恪?,已經(jīng)成為西方各國開發(fā)敵我識(shí)別器的焦點(diǎn)。
大水也沖龍王廟
不少讀者都會(huì)對(duì)1973年的中東戰(zhàn)爭津津樂道,而談起這次戰(zhàn)爭時(shí),說得最多的,恐怕就是埃及軍隊(duì)在擊落以色列89架飛機(jī)的同時(shí),也擊落了自己的69架飛機(jī),真可謂是“殺敵一千、自毀八百”。當(dāng)時(shí),敵我識(shí)別器應(yīng)用還不廣泛。到了海灣戰(zhàn)爭期間,多國部隊(duì)已經(jīng)都使用了MARK12敵我識(shí)別器系統(tǒng),但由于各國敵我識(shí)別器自身的“暗號(hào)”事關(guān)國家安全,不能輕易泄露,也不能貿(mào)然整合,所以并不能很好地協(xié)同工作。再有,友機(jī)的敵我識(shí)別器有時(shí)因?yàn)殛P(guān)機(jī)、故障或其它原因,不能正確回答,都造成了“水淹龍王廟”的慘劇時(shí)有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì),海灣戰(zhàn)爭期間美軍其死亡148人,其中有35人是自己人的火力誤傷,也就是說,每4個(gè)陣亡的美軍士兵中,就有1個(gè)死于自己人之手。而在海灣戰(zhàn)爭結(jié)束后不久的1994年4月14日,發(fā)生了一起與預(yù)警機(jī)直接有關(guān)的誤傷事件——美國空軍的2架在E-3A預(yù)警機(jī)控制下的F-15戰(zhàn)斗機(jī)向2架正在飛行的直升機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈,機(jī)上26人全部喪生,事后才發(fā)現(xiàn)這2架飛機(jī)是美國UH-60“黑鷹”直升機(jī)。由此可以看到,即使應(yīng)用了敵我識(shí)別器,它在戰(zhàn)場中的應(yīng)用還是有很多局限性的。所以,人們總是在不斷尋找其它各種辦法,包括電子設(shè)備、光學(xué)手段以及不同的戰(zhàn)術(shù)方法等,同敵我識(shí)別器配合使用。其中一種辦法,就是利用電子偵察和通信偵察。那么,它們的基本原理是什么?在預(yù)警機(jī)中是如何應(yīng)用的?請(qǐng)看下期:預(yù)警機(jī)中的“順風(fēng)耳”——無線電偵察。