EA-18G战机升级中频电子战吊舱浅析

刘斌·周凯

2021年3月19日，波音公司公布了专门用于升级Block2的首架美国海军电子战斗机EA-18G“咆哮者”，并在惠德贝岛的海军航空站空正式服役。

EA-18G电子战斗机的这次升级包括更换更先进的干扰机、电子攻击单元处理器、安/ALQ-218(V)4电子侦察系统和安/ALQ-227(V)2通信对抗设备等。其中最重要的内容之一是本文的重点:下一代中频干扰吊舱。雷神公司在一架商用湾流飞机上进行了pod的首次通电飞行试验。

RD与下一代中频干扰吊舱的测试历程

早在2008年，美国海军就启动了下一代干扰机(NGI)计划，以取代自1971年以来一直在美军服役的AN/ALQ-99电子战吊舱。2017年5月，该项目进入实质性公开阶段，美国海军航空兵空系统司令部空电子攻击系统计划办公室在马里兰州帕特森河的海军航空兵空站完成了NGJ计划中中频干扰吊舱项目(以下简称NGI-MB)的关键设计审查。这个项目的全称是“下一代干扰机-中频增量1”项目(NGI-MB Inc 1)，已经给出了AN/ALQ-249(V)1的设备型号。2018年9月，美国海军将价值1.834亿美元的NGJ-MB工程和制造RD (EMD)合同授予雷神公司。次年8月5日，雷神公司向美国海军交付了NGJ-MB吊舱的首架RD原型机，同月，又获得了美国海军价值7400万美元的合同，为NGJ-MB提供“战前支持”，包括部分工程和制造RD，以及开发、测试和评估。

2019年9月，雷神公司向美国海军交付了首个NGJ-MB干扰吊舱。在美国海军NGJ-MB吊舱飞行许可证的早期低风险适航审定中，雷·玺恩不仅在一架商用“湾流”飞机上进行了首次电气化飞行试验，还表示将交付6个吊舱用于任务系统测试和审定，另外4个空气动吊舱用于适航审定。EMD合同下的吊舱总数计划达到28个。同年10月，美国海军空电子攻击系统计划办公室通过测试和评估第23空海军航空兵中队的EA-18G咆哮者电子战斗机，进行了NGJ-MB吊舱的首次外部测试。

2020年1月，雷神公司与美国海军签署了价值4.03亿美元的NGJ-MB系统演示和测试(SDTA)合同。当年3月22日，美国海军宣布，海军航空兵司令部空和雷神公司的技术人员在帕特森河的海军航空站空完成了一架EA-18G电子战斗机NGJ-MB的地面挂载和测试。在三个月的时间里，完成了600多个小时的基本功能、电磁环境影响数据收集和性能测试。当年8月7日，NGJ-MB吊舱集成到EA-18G咆哮者后完成了首飞。美国海军在9月份授予波音公司一份价值2200万美元的修订合同，该合同修改了之前授予的一份合同，为NGJ-MB与EA-18G“咆哮者”的集成提供测试和评估支持服务。NGJ-MB仍将交付给23空号试验鉴定中队进行飞行试验。2021年3月19日，波音公司正式向美国海军交付了首架完成了包括NJG-MB吊舱在内的Block2升级版的EA-18G“咆哮者”电子战斗机。安/ALQ-99发射机吊舱结构图。红圈是前后发射器天线。

NGJ-MB吊舱功能模块。左侧天线阵列和右侧电源系统。

NGJ-MB项目从2017年通过关键设计评审到2021年首次交付，历时4年。这不仅是这个pod项目的工程开发和测试的一个重大里程碑，也是美国海军现代化和升级EA-18G Block2的新起点。美国海军F/A-18和EA-18G项目办公室负责人表示，全速率批量改装工作将于2021年6月开始，计划于2022年达到初始作战能力。5年后的2026年，全部160架EA-18G将完成Block2的改装，使其电子战技术实力和作战优势持续到2040年。NJG-MB中频吊舱在NGJ项目中的地位

有国内媒体报道了EA-18G升级的消息，称美国海军将把EA-18G目前装备的安/ALQ-99系统的全部5个干扰吊舱替换为1个NGJ-MB吊舱。在我看来，这个观点是不准确的。因此，分别对AN/ALQ-99和NGJ-MB电子战发射吊舱AN/ALQ-249(V)1的分类和工作方式进行了描述和比较。

安/ALQ-99发射机吊舱的分类及工作方式

首先，安/ALQ-99战术干扰系统(TJS)是美国海军和海军陆战队电子战机的主战装备。1971年开始服役，多次升级改进。完整的安/ALQ-99(V)系统包括一个外部发射机吊舱(组)、一个系统综合接收机(SIR)子系统、一台系统计算机和两个操作员工作站，所以外部发射机吊舱只是安/ALQ-99(V)系统的一个组成部分。

AN/ALQ-99系统的工作频率覆盖64 MHz ~ 18 GHz，分为10个频段，每个频段对应一个独立的发射机。由于AN/ALQ-99发射机的每个吊舱只包含一个前向发射机和一个后向发射机，一个吊舱最多可以覆盖上述10个频段中的2个(除了频段5和频段6集成在一起)。因此，总共需要5个吊舱来完全覆盖从64 MHz到18 GHz的所有10个频带。

pod的前后各有一个发射器天线。其中，后天线已经转向侧面，即指向干扰目标的方向，干扰约束角为30°。此外，吊舱头部还有一台27千瓦的冲压涡轮发电机(注:与美国海军的EA-18G不同，美国空陆军的EF-111A采用了安/ALQ-99E，这是一种内置干扰机。所有10个发射器都安装在吊舱中，由两个内置发电机供电)和一个用于信号源和电源管理的通用激励装置(在中间位置)

整个安/ALQ-99吊舱大致为长方体，外形尺寸约为4.7m× 0.7m× 0.5m，头尾呈锥形。根据舱内使用的不同发射器组合，重量从465 kg到492 kg不等。该吊舱持续功率1千瓦，峰值功率20千瓦，可有效干扰160公里外的雷达和其他电子设施。一般情况下，EA-18G电子战机不会挂载全部5个吊舱，而是根据具体任务需求组合发射机(频段)。通常的挂载方式是3个发射吊舱，6个发射机，覆盖5 ~ 7个频段。两架飞机可以挂载所有五个吊舱，覆盖64MHz-18GHz，为攻击舰队提供150公里半径的安全走廊。一般来说，同时挂载三个安/ALQ-99吊舱+两枚哈姆反辐射导弹+两个副油箱是EA-18G的标准作战任务载荷配置模式。

NGJ系统及其吊舱的分类和工作模式

如上所述，NGJ-MB吊舱项目只是美国海军2008年推出的下一代电子干扰机NGJ计划的一部分。NGJ计划拥有三种不同的电子吊舱——低频、中频和高频吊舱，用于覆盖从100 MHz到18 GHz的不同频段。所以准确的说，NGJ计划的安/ALQ-249(V)1用高、中、低频三个吊舱代替了安/ALQ-99的五个吊舱。只有这三个吊舱相互配合，才能完整地进行各种电子干扰作战，而不是像某些报道所说的，只有一个吊舱就能以一敌五，一统天下。

美国海军将这三种吊舱分为三个项目，即前面提到的“下一代干扰机-中频增量1”项目(NGI-MB Inc 1)、“下一代干扰机-低频增量2”项目(NGJ-LB Inc 2)和“下一代干扰机-高频增量3”项目(NGI-HB Inc 3)。从这三个pod项目的序列号可以看出，NGJ-MB中频pod在三者中的优先级最高。测试中的NGJ-MB中频吊舱

从三个项目的实际进展来看，情况也是如此——NGJ-MB中频吊舱，如上所述，已于2020年进入系统演示与测试(SDTA)合同阶段，战斗机将于2021年列装。NGJ-LB低频吊舱已被美国海军选中，由诺格公司和L3哈里斯技术公司开发。2020年底进入工程制造RD阶段合同，预计2025财年第四季度交付战斗原型机。NGJ-HB高频吊舱最慢，目前没有其研发进展的具体消息。

据笔者分析，这种优先级在很大程度上是EA-18G作战需求的结果——NGJ-MB中频吊舱覆盖了2GHz-6GHz的频率范围，覆盖了S波段的全部(2GHz~4GHz)，C波段的一半(4GHz~8GHz)，达到了L波段的上限(1GHz~2GHz)。而这个范围是中远程地空导弹和舰空导弹的警戒雷达或搜索雷达的主要工作波段。比如美国宙斯盾舰的SPY-1系列预警雷达是S波段，爱国者反[/k0/]导弹的MPQ-53雷达工作在C波段，俄罗斯S-300反[/k0/]导弹的64N6E“大鸟”预警搜索雷达工作在S波段。许多地面空导弹的反空预警和中远程制导雷达也工作在S波段。这些S波段和C波段雷达多用于远程警戒，获取广域空信息，搜索、探测、跟踪和识别空内目标的潜在威胁，然后将威胁最大的目标交给火控系统(多为C波段或X波段)和目标辐射雷达(多为X波段)，它们的探测距离比警戒雷达短得多，也更精确。所以在水面空导弹系统中，中频范围的S波段和C波段远程警戒雷达对战斗机的探测距离最远(L波段雷达可能更远，但精度相差很大)，威胁也是第一位的。EA-18G因此被视为电子干扰作战的第一目标，从而形成对NGJ-MB中频吊舱的最高优先级需求。同时需要注意的是，2 GHz ~ 6 GHz的范围是由一个中频发射吊舱实现的，而安/ALQ-99需要5、6、7、8四个频段的两个吊舱才能覆盖。从这个角度来看，NGJ MB确实取得了很大的进步。新一代EA-18G Block2“咆哮者”，装备NGJ-MB等电子战部件

对于覆盖100 MHz ~ 2 GHz的NGJ-LB低频吊舱，大致覆盖米波和部分分米波，处于米波和部分L波段雷达的工作范围，探测距离远，具有反隐身效果。特别是在俄罗斯等国构建的反隐身系统中，类似雷达已经形成战斗力，对美军隐身战机的威胁非常突出。加强米波分米波雷达的干扰已成为NGJ项目的另一个需求牵引焦点。因此，2019年，美国海军要求NGJ-LB吊舱的两家主要承包商L3 Harris和Norge“改进实验性低频战术射频干扰机的组件”，努力确保EA-18G能够“对抗敌人的反隐身雷达系统”。同年，美国海军授予Comtech一份价值数百万美元的合同，为NGJ-LB提供固态高功率射频放大器。

NJG-HB高频吊舱覆盖6 GHz ~ 18 GHz，覆盖C频段的上半部分，X频段和Ku频段全部。这些频段波长相对较短，传输距离较短，因此很少用于地面空防御预警系统，对攻击舰队的威胁相对较小。也许这就是原因。目前，没有公开报道称美国军方已经确定了RD承包商并授予了EMD RD公司合同。NGJ-MB吊舱的技术性能优势

根据公开报道，NGJ-MB发射吊舱配备了两个有源相控阵发射天线，使用的是第三代半导体材料之一的氮化镓。作者认为，这种新材料的采用将大大提高NGJ-MB吊舱的性能。

首先，天线的辐射功率对性能影响很大。例如，雷达最大作用距离的四次方与雷达功率成正比。为了增加最大输出功率，应该增加工作电压。而有源相控阵天线的发射电路集成在半导体基板上，基板的耐压有一定的范围。如果超过击穿电压，雷达器件就会损坏。因此，器件的击穿电压越大，天线的最大输出功率就越大。

同时，击穿电压越高，电路开关的响应速度越快，发射器件的工作频率越高。工作频率向高频段的有效扩展，可以使一个天线工作在更宽的频段，从而减少发射机的数量。

过去，砷化镓被广泛用于高功率半导体器件。但随着雷达功率和频率的进一步要求，砷化镓已经支撑乏力。但氮化镓的击穿电压是砷化镓的12.5倍，对高频信号有更好的响应。当加热时，GaN晶体管的射频元件的尺寸不会增加，但其射频功率放大器可以达到GaAs器件的5倍。而且氮化镓材料比砷化镓散热性能更好，匹配的散热器体积可以更小。它非常适合具有空空间和严格重量要求的NGJ-MB机载干扰吊舱。得益于此，装备有源相控阵天线的NGJ-MB吊舱的干扰信号强度比上一代安/ALQ-99吊舱高出数倍，明显增加了EA-18G咆哮者的作战范围。

NGJ-MB吊舱有源相控阵天线除了具有高功率、宽频带、体积小的优点外，还与全数字智能雷达后端高度结合，在多方面提升了干扰吊舱的作战性能、日常维护和功能扩展能力。如:提高干扰频段分配的准确性，最小化附带干扰；增强干扰频段分配的敏捷性，针对各种频率发射机构成的大规模电子威胁，快速锁定电子威胁频段，进行针对性干扰覆盖，从而显著增强多目标攻击能力；增强干扰频段分配的智能性，干扰频段可以互操作，自动增加带宽容量，从单纯的功率干扰向智能干扰转变；模块化架构，通过模块化、开放的系统架构，快速更新升级目标信号特征库，快速识别实战中敌方新型电子装备的型号。NGJ-MB在外形上也可以伪装成副油箱，使得“咆哮者”和“超级大黄蜂”在外形上更加相似，增加了对敌人的迷惑性。

最后，根据美国海军的项目计划，未来NGJ-LB低频和NGJ-HB高频电子吊舱相继列装后，EA-18G Block2战斗机可以在一机挂载三个吊舱，实现100MHz-18GHz的全覆盖。与安/ALQ-99吊舱相比，这种吊舱能达到同样的覆盖范围，至少需要两个吊舱才能达到双倍的作战效率。另一方面，如果使用两个EA-18G Block2，分别挂两个吊舱和一个吊舱实现全信道覆盖，那么多出来的三个挂架可以大大增加反辐射导弹的挂载能力，从而提高对空设施的硬打击能力。

综上所述，装备NGJ-MB等电子战部件的新一代EA018G Block2“咆哮者”将大大提高其电子攻击能力，使其在未来电磁频谱战中能够更有效地应对中频段的电子威胁，在一体化反[/k0/]系统对抗外界干扰的作战过程中发挥重要作用。一方面，要求各国加强对电子攻击平台的防御能力；另一方面，他们应借鉴新一代电子对抗技术的发展，尽快研制新型陆基和空基电子战系统，以适应更加严峻的战场电磁环境。[编辑/行健]