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欧洲台风战斗机电子战系统分析

云脑智库 2022-10-27 00:00
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欧洲台风战斗机（Eurofighter Typhoon，也称欧洲战斗机），是一型由欧洲战斗机公司（英、德、意和西班牙4国合作）设计的双发、三角翼、鸭式布局、高机动性的多用途第四代半战斗机。它最新的能力如下图所示。

台风战斗机拥有先进的雷达系统，同时还装备了防御辅助子系统（DASS）、红外搜索/跟踪系统（IRST）和激光告警接收机（LWR）等。这些传感器的覆盖能力如下图所示。
欧洲战斗机的DASS（防御辅助子系统）电子战系统，包括 RWR/ESM 和 ECM、导弹接近警告（MAW）、激光警告系统（LWS）、拖曳雷达诱饵（TRD）、箔条和热焰弹发射器。大致位置如下图所示。
挂载在两个主翼上的电子战吊舱外形不同，左侧（Port）吊舱执行 RWR/ESM 和 ECM 任务，右侧（Stardboard）吊舱执行 RWR/ESM 和拖曳诱饵任务。
RWR/ESM天线在下图中用红色和蓝色表示。考虑到天线的尺寸和安装位置，红色圈为RWR/ESM低频段天线，蓝色圈内为RWR/ESM高频段天线。
根据网上的说法，DASS频率覆盖范围为100MHz到10GHz，个人认为这不准确，可能为2-40GHz。蓝色圈内的高频段天线如下图所示。
红色圈内的低频段天线如下图所示。
根据天线的安装位置，其可能采用如下图所示的比幅测向体制。
比幅测向体制结构简单，可实现瞬时测向，但由于通道误差、接收机噪声等影响，四天线的总精度能在10°左右，很难获得网传的1°的测向精度。因此，小编推测，该系统可能采用如下图所示的到达频差无源定位，即FDOA，
该方法是在同一飞行平台中安装两套天线/接收机组测多普勒频差来定位。
FDOA能够实现非常准确的定位估计，如下图所示，因为频差是在信号波前到达平面时瞬间完成测量的，它的优势在于，辐射源定位耗时少。
当然，
 DASS的 ECM 设备包括舱内和拖曳两部分，其中舱内ECM安装在左侧主翼尖的吊舱前部和后部，该系统最初采用TWT大功率放大器和喇叭天线，后经升级改造，由一系列基于固态放大器的发射和接收模块组成。
基于TRM的有源相控阵（APA）系统可以产生比现有行波管系统更大的有效辐射输出。首先，行波管产生的高功率射频通过固定波束宽度的天线辐射出去，即使它试图干扰特定方向的威胁，能量也会在空间中广泛传播，因此特定方向的增益不可避免降低。然而，在 APA 方法中，虽然放大后的射频输出与行波管相比可能较小，但没有射频电缆造成的损耗，并且在威胁方向的有效辐射输出要大得多，因为它可以形成一个特定威胁方向的窄波束。行波管法很难做到输出有效辐射KW级，而APA法则很容易实现。
此外，据说应用于欧洲战斗机的干扰系统能够精确跟踪威胁的位置，并通过接收来自 RWR 的威胁的存在和方向来精确发射干扰波束。窄波束的产生有利于减少射频干扰对机载射频设备的影响，而TRM结构在MTBF（平均无故障时间）方面具有优势。
欧洲战斗机舷外ECM设备的两个拖曳式诱饵安装在右翼尖吊舱的后部，如下图所示。

拖曳式诱饵是一种从飞机上发射，由飞机通过拖缆牵引的干扰系统，主要用于干扰雷达制导导弹。典型的拖曳式诱饵接收信号、放大信号并重新发射。因此，在威胁雷达看来，它是一个具有大 RCS 的目标。此外，由于拖缆与飞机以相同的速度移动，威胁雷达无法通过多普勒效应区分目标。
连接到普通拖链的雷达诱饵一旦从飞机上发射，就必须完全依赖诱饵内部的资源来发挥干扰效果。FOTD（光纤拖曳式诱饵）是为了补充这一点而开发的。FOTD利用安装在飞机上的电子战系统资源，通过光缆向发射的诱饵传输信息，如检测新威胁、改变干扰技术，从而实现更有效的干扰。下图为安装在 F-35 上的 FOTD。
欧洲战斗机装备了 Selex 开发的 FOTD，工作频段为 H~J 频段。
尽管拖曳式诱饵有很多优点，但它也存在不足：
首先，由于它与飞机相连并飞行，因此限制了飞机的机动性能。换句话说，它的缺点是只能在特定的机动中飞行。此外，诱饵内部的天线或放大器必须做得又小又轻，因此与机载干扰系统相比，它的缺点是输出功率较弱。
尽管如此，即使是最新的战斗机，如 F-35 也使用拖曳式诱饵，以有效保护飞机免受雷达制导导弹的攻击。
欧洲战斗机的热焰弹发射器（红色圈）和箔条发射器（蓝色圈）如下图所示。
从热焰弹发射器的外形看，似乎使用的是圆形的热焰弹，但无法确认这种热焰弹是否是专门为欧洲战斗机研制的。欧洲战斗机的箔条发射器系统使用了 SAAB 的 BOL 系统。BOL系统是一种先进的干扰投放系统，该系统比常规干扰投放器携带的干扰物包数量多5倍。BOL 系统允许箔条安装在翼尖而不是机身上。箔条必须制造一个大的RCS，从而将飞机的RCS在敌雷达上消失。这可以通过使用飞机产生的涡流来增强。由于这些涡流主要在飞机机翼的尖端产生，从这个位置发射箔条可以让它在空中迅速而广泛地传播。
BOL 系统与广泛使用的BAE公司的ALE-47系统有很大不同，区别如下：
在 ALE-47 等系列中，当从发射器向弹的引爆管施加电信号时，弹内部的火药爆炸，弹在发射器外发射，然后释放弹丸内部填充的箔条丝。另一方面，BOL 发射器是一种机械地将箔条盒推出的系统，弹出的盒在空中打开，内部填充物出来。也就是说，在 BOL 发射器中使用的弹药筒中没有火药。
下图左图是ALE-47等发射器使用的箔条盒，右图是BOL发射器使用的箔条盒。
 欧洲战斗机的导弹逼近告警（Missile Approach Warning ：MAW）系统安装位置如下图所示。
MAW主要与无源传感器一起使用，该传感器一般采用探测逼近导弹尾焰发出的红外线或紫外线。然而，欧洲战斗机的 MAW 是一种使用脉冲多普勒雷达传感器的主动传感器系统。在上图中，前部的雷达安装在两个翼根上，后部的雷达安装在垂直尾根上。
由于 MAW 的探测范围比一般火控雷达短，而且需要高精度探测小型目标，因此工作频率被认为使用比 X 波段更高的频段。基于雷达的方法的优点是能够探测到接近导弹的距离和速度，因此它可以计算出与我飞机的碰撞时间，并在准确的时间引导热焰弹发射。此外，由于我飞机发射热焰弹，探测导弹发射的红外线或紫外线的导弹预警系统会受到干扰，但使用雷达的系统可以不受这种影响。
主动多普勒MAW的不足在于，相比其他两种光学体制MAW，其设备体积重量是最大的，适装性不佳。且在复杂电磁环境下容易被各类手段所干扰，导致告警效能下降的问题。此外其发射的电磁波容易被敌方电子侦查设备截获，因此当有任务需要战机保持无线电静默状态时，则必须关闭多普勒MAW，这种时候就无法起到导弹来袭告警的目的了。所以这类体制的MAW除了台风与F-16I等少数战斗机有装备以外，装备对象主要还是在大型飞机或直升机上。
欧洲战斗机的激光告警接收机 LWS是一种用于截获、测量和识别敌方激光信号，判断其威胁程度，并实时告警的光电对抗设备。当敌人用激光瞄准飞机时，它会显示威胁来袭方向。欧洲战斗机装备的 LWS 位置如下图所示。
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