铁幕下的电子斗争技术的革命

[编者按]在朝鲜战争短暂的过招之后，东西方阵营又开始了几乎令人窒息的冷战对峙在这一时期，电子工业的最新成果不断被运用到电子战领域中。新技术给电子对抗装备的发展带来了深远的影响，但在应用之初的不成熟表现也让它们一度饱受争议。今天，就带大家了解一下上世纪50年代至60年代，在电子对抗领域应用的新技术情况。

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微波波段的“大喇叭”——行波管

话说苏联科学家秉承着“拿来主义”的基本思想仿制美国SCR-584雷达和CPS-6之后，让美国人恨得牙根直痒痒。以SCR-584为蓝本生产的SON-4火控雷达，拥有强大的功率，具备“烧穿”一般电子干扰的能力。而采用与CPS-6相同技术的P-20警戒雷达，可以同时在5个不同频率上发射雷达波，也就是说，要完全干扰这种雷达，需要同时在5个频率上进行电子压制。50年代开始大量生产的这两种苏联雷达，差一点就彻底改写了美国电子战装备的发展史，因为它们此时所具备的抗干扰能力已经让美国军界开始对电子干扰丧失了信心。原因主要有三个：一是美军缺少在微波波段功率完胜SON-4的干扰机，即使有，其体积和重量也不适合安装在最需要雷达干扰设备的战略轰炸机上：二是缺少能够同时压制多频段雷达信号的单部干扰机。在朝鲜战场上，如果遇到不同频段的雷达照射，美军的电子对抗操作员必须同时操作几部不同的干扰机，而事实证明，即使一个训练有素的操作手，同时操作3部以上的干扰机也是不可能的。三是调谐速度太慢。机械调谐的速率存在瓶颈，面对频率捷变的雷达当即傻眼。

一部有效的干扰机，要比对手的雷达拥有更强大的功率、更宽的频率覆盖范围、更快的调谐速度，这几个决定性因素将决定电子干扰设备发展之路该走向何处。如果没有实质上的技术突破，那么，电子干扰就将不再被视作一种低投入高效能的作战方式。值得庆幸的是，让电子干扰机生产商望眼欲穿的技术突破，很快就到来了。

50年代初，一种全新的真空管——行波管逐渐成为了微波波段主要的功率放大器件。行波管最早是由一个科班建筑师兼物理学爱好者鲁道夫-康夫纳在二战后期研制成功的，设计初衷是用于微波宽带检波电路，但效果一般。战后，康夫纳彻底放弃了建筑专业，在贝尔实验室继续其对行波管的研究，将行波管作为微波宽带放大器，用于无线电中继站传送电话信号。美国军方很快意识到这项技术在电子战领域的潜在作用，将其应用于电子侦察接收机中。通俗讲，行波管就是微波波段的“大喇叭”，可以在很宽的频带内对微波信号进行放大。1951年夏，美军对采用行波管为主要放大器件的电子侦察接收机进行了试验。当时的试验报告记载，这部被称作“麦片盒”的侦察接收机在敏感度等方面“表现出了非凡的效能”。

除了用于电子侦察，行波管在电子干扰领域也有用武之地。借助行波管优异的宽频带放大特性，可以制成一种转发式干扰机。简单的说，就是把对方雷达信号放大若干倍再发射回去。由于是直接放大，干扰波的工作频率、调制方式与原雷达波完全相同，“中招”的雷达会把干扰波误认为是目标回波接收进来，继而被其强大的功率彻底扰乱。在50年代中期，美军对采用行波管转发式干扰机进行了相关实验，同时对5部SCR-584雷达进行了有效地干扰。这个数字在今天看来似乎微不足道，但是在朝鲜战争刚刚结束的那几年里，同时干扰3部以上雷达都是极难完成的。

但是，早期行波管对于安装条件极为苛刻，以至于要安装在可调节的防震底座上，需要不断调节底座的水平度才能让管子正常工作。纵使在实验室里展现的性能再好，但这样的器件也是绝不可能装在不断颠簸的飞机上的。而且，行波管的生产工艺要求很高。作为一种特殊的真空管，管内的微小杂质颗粒、吹玻璃技工吹出的管子不过关，甚至某个触点上油腻的手指印，都会对成品的性能产生或多或少的影响，所以工艺问题也成了阻碍行波管规模化应用的拦路虎之一。直到60年代，行波管才真正达到了工业生产的水平。

“阻塞式干扰”成为现实

在行波管的研发当中，人们发现在某些情况下，行波管中会产生很强的寄生振荡，也就是说在接收端除了有被放大的输入信号之外，还有一些不同频率的杂波产生。此时摆在技术人员面前有两条路，一是滤除杂波，二是想方设法利用这些杂波。在大部分人只选择了第一条路的时候，法国的技术人员却在这两个截然不同的研发方向上同时展开了攻关，最终，在研究利用寄生振荡的过程中发明出了一种全新的器件——返波管。

二战期间的微波雷达都使用磁控管作为振荡器产生微波，磁控管的优点是效率高、成本低、体积小、重量轻。时至今日，家家户户厨房中的微波炉也都是采用磁控管作为辐射源的。但是，磁控管的辐射频率调谐是一个完全机械的过程，类似于西洋乐器中的长号，长号依靠套管的前后滑动未改变声调的高低，而磁控管是依靠改变谐振腔大小来改变输出频率的。这种纯机械的调谐方式存在速度上的瓶颈，因为谐振腔很容易在高速的机械运动中变形，致使输出频率不稳定，功率也会大打折扣。返波管的出现，完全打破了调谐的速度限制，因为只要改变返波管的底极电压，其输出频率就会迅速改变，电压只要稍微调整几伏特，频率就可以改变1兆赫。显而易见，返波管革命性的快速改频能力大大超越了磁控管采用的机械调谐方式，使电子干扰机的发展进入了一个新的阶段。

返波管的出现带来了频率调谐速度的大幅度提高，但天线却拖住了它的后腿。因为要想把干扰波发射出去，必须通过天线这关才行，而天线其实是个“刺儿头”，对“合得未”的频率可以放行，“看不惯”的频率就会挡着不让过。不同类型的天线，也有不同的脾气，跟它最“合得来”的频率也不一样。一般来讲，通过调整天线的阻抗，就可以找到和某一频率的电波最“合得来”的那个点，电波才能顺顺当当地发射出去，这一过程称为天线的阻抗匹配。阻抗匹配同样是一个慢工出细活的工作，当时干扰机所配的传统天线根本赶不上返波管每秒钟扫过成百上千兆赫的速度，所以，对于宽带天线的需求日渐迫切。

在这种形势下，美国伊利诺斯大学首先制造出了平面螺旋天线。这种天线是个“老好人”，对电波频率的变化比较“宽容”，每次改频之后不用调整天线阻抗也能达到较高的效率。以平面螺旋天线为基础发展的半月形天线和对数周期天线也得到了广泛应用。宽带天线的出现，给具备高速调谐能力的返波管带来充分的施展空间，并给日后干扰机的发展铺平了道路，二者的组合使得“阻塞式干扰”从教科书上的术语变成了现实。对抗红外线的威胁

1954年，以“响尾蛇”导弹为代表的红外制导空空导弹进入了飞行试验阶段，苏联的AA-2“环礁”也在紧锣密鼓的研制当中。虽然当时对红外线的探测技术还不算成熟，但对于目标明显、动作迟缓的轰炸机而言，已经构成了足够的威胁。面对这种全新的威胁，几种前所未有的对抗手段应运而生。

首先是红外告警接收机开始试验，这种装置可以在战斗机逼近和导弹点火发出闪光时向轰炸机驾驶员发出告警。在试验中，美国人把类似于“响尾蛇”导引头的硫化铅探测器安装在一架B-47轰炸机垂尾顶端，使设备能够覆盖360。的范围。试验证明，这个小装置的灵敏度是毋庸质疑的，能够有效针对逼近的飞机发出告警。但唯一的问题是，没有飞机时它也会经常告警，尤其是对于太阳的告警提示，让机组成员对这个告警距离达到1.5亿千米的超级装置唏嘘不已。

另一种对抗思路是红外闪光干扰机。这种干扰机的工作原理是用一个燃烧器对钢板加热，并在外面罩上一个类似百叶窗的挡板，当百叶窗以一定频率开合时，导弹红外导引头就会探测到一个个脉冲，这些脉冲会给导引头造成误差，最终使导弹偏离目标。但是，如果百叶窗的开合频率不正确，这个安装在飞机上的装置就成了能让导弹轻松锁定的一个红外源。

美军还展开了牵引红外诱饵的一系列试验，让目标飞机拖曳一架带有红外闪光弹的小型三角翼滑翔机一同飞行，载机与诱饵保持约200米的安全距离。如果敌人只发射1枚导弹，那么诱饵能够有效将导弹引到自己身上：如果敌人再发射一枚导弹，载机就会失去保护，因为诱饵已经被上一枚导弹炸成了碎片。

与前面的集中红外对抗手段相比，投放式红外诱饵弹显得更加实用。1956年11月，一架B-52进行首次试验，诱饵弹被安装在轰炸机平尾安定面上。试验是成功的，诱饵在硫化铅红外导引头最敏感的2微米频段产生了足够能量，达成了预期干扰效果。在后续试验中，也遇到一些小波折，出现过诱饵弹提前点火把B-52的平尾烧出一个大洞的情况，还出现过诱饵弹没有成功点火结果让目标无人机被导弹直接命中的情况，但是美军始终没有放弃对红外诱饵弹的研究和改进。

最终，在1961年，世界上第一种红外诱饵系统ALE-20投入使用。这种诱饵系统依然安装在B-52的平尾安定面内，每侧平尾安装一套。对于米格21战机大量配备的AA-2红外制导导弹，美国战略空军已经有了防备手段。

想说爱你不容易——早期计算机

50年代初，美国开始建立“赛其”防空系统，将数百部警戒雷达联接成网，将空情自动传送给防区指挥中心，经计算机处理后在屏幕上产生实时更新的空情态势图。每个防区的指挥中心有2套IBM公司生产的FSQ-7大型计算机，每台计算机占地2000平方米，由5万5千个真空管组成、重达275吨。如此巨大的计算机，可以同时处理数百批空情数据，比起人工标图来自然快得多。但是，计算机对于提升系统的抗干扰性能没有任何帮助。为了便于在屏幕上标定目标位置，“赛其”将空域划分为一个个若干千米见方的分辨单元，计算机根据目标在分辨单元中的停留时间来判断目标到底是飞机还是箔条，因为箔条的速度远低于飞机，所以分辨单元中停留过久的目标就会被判定为箔条。

针对“赛其”这一弱点，美军第376轰炸机联队使用B-47轰炸机进行了相关突防演练。高空飞行的B-47以每分钟1包的速率投放箔条，很快就填满了“赛其”屏幕上的分辨单元，但计算机很快把不移动的箔条回波滤除了，而后续轰炸机沿着箔条走廊呼啦啦飞过来的时候，计算机仍然把它们当做箔条，在显示器上没有任何反应。

用于制导系统的计算机，抗干扰能力也实在不敢恭维。美国第一代防空导弹“NIKE-I”(译作“奈基”或“胜利女神”，和那个运动品牌没关系)，是第一种采用窄波束单脉冲雷达的防空导弹，单从雷达技术来看，抗干扰能力理应不俗，但又是老式计算机坏了它的好事。

为什么呢7先让我们看一看“奈基”Ⅰ防空系统的工作流程吧。一个典型的火力单元包含1部监视雷达、1部目标跟踪雷达和l部导弹跟踪雷达，导弹发射后，目标跟踪雷达和导弹跟踪雷达的数据同时被输入一部“里弗斯”打孔式模拟计算机(REAC)，由它计算出导弹的飞行路径。表面看来这并没有什么不妥，但是REAC有个爱“挑食”的毛病，就是输入的数据不能有太大跳变，所有雷达数据都要经过平滑处理后才能输入REAC，否则当时就死机给你看，7秒后才能恢复工作。这成了“奈基”Ⅰ的致命弱点只要有效干扰两部跟踪雷达中的一部，就可以使REAC这个老爷计算机死机7秒，如果在死机的这段时间里再次扰乱跟踪雷达的工作，REAC的死机时间就会再加上7秒。根据“奈基”Ⅰ导弹的安全设置，为防止特殊情况下导弹失控冲向地面，导弹连续一段时间接收不到制导信号时就会启动自毁程序，等这边的REAC“苏醒”过来，导弹就只剩下碎片了。最终，“奈基”Ⅰ只在美军中服役了很短一段时间，就被采用数字化计算机的“奈基”Ⅱ所取代。

尽管在冷战高压下仓促上阵的新技术还存在这样那样的问题，但解决这些都只是时间问题。即使在21世纪的电子设备中，本文中提到的技术仍然在发挥作用。经历了一番技术上的竞赛后，炎热的东南亚雨林中又在酝酿一场新的冲突，空袭与反空袭作战成了美苏两大阵营电子战武器的试验场。其中，给美国轰炸机部队造成最大威胁的当属苏联SA-2地空导弹系统。为突破SA-2的防御，在越南战场上演了一幕幕好戏，详情请关注下期文章——《英雄“萨姆”》

[编辑／秦蓁]