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美國預警機的“強盜”行徑——技術性“偷取”別國雷達屏幕影像

2019-06-28 11:29 性質:轉載 作者:矢量加特林 來源:今日頭條
伊朗擊落美國RQ-4A BAMS-D無人偵察機的同時,放過了有人的P-8A,避免了事態的進一步擴大。緊貼伊朗領海線,只差0.23海里&emsp...

  伊朗擊落美國RQ-4A BAMS-D無人偵察機的同時,放過了有人的P-8A,避免了事態的進一步擴大。

緊貼伊朗領海線,只差0.23海里

  根據專業人士分析,美國人很雞賊,無人機雖然沒進入伊朗領空,但卻是貼著12海里的領海線飛的,在危險的邊緣反復試探,終嘗惡果。

  但不得不說,耍流氓也是個技術活。

  美國為了偷窺別國,可以說是不惜成本,為了能夠降低飛機的雷達截面積(RCS),甚至讓自己的屏幕顯示蘇聯雷達畫面。

“迷路”的雷達電磁波

  先了解一下有關雷達和電磁波反射,特別是天線會不停轉悠的搜索雷達。

  雷達發出電磁波后,只要是能夠反射能量的物體,都會將雷達發出的電磁波反射給天線,天線再轉給接收機,形成雷達回波信號。但反射物除了目標本身,還包括附近的地形地貌、水面、鳥類、甚至某些天氣狀況。

  而且,很多反射電磁波“被環境掰彎了”,經過數次折返才歪歪扭扭的回到天線。

多路徑反射示意圖

  換言之,天線收到的電磁波并不是直來直往的,還會有一堆多次折射、反射的部分,這種現象,被稱為多路徑反射。

雜波非常多

  那么問題來了,那些“迷路”的電磁波去哪兒了呢?

利用雜波,變廢為寶

  假如,有一臺很靈敏的接收機剛好卡在某個反射角度,那么這個接收機就可能接收到“迷路”電磁波。這就是電子偵察的理論基礎,也是很熱門的雙基雷達探測隱形戰機的理論基礎。

  上世紀60年代,美國海軍VQ-1偵查中隊有一位供應商,叫查克·克里斯特曼,他給美國海軍原有系統加裝了大尺寸天線,將靈敏度、指向性大幅度提高(不能稱為發明專利,應該算是“實用新型專利”)。

美軍EC-121預警機的雷達信號反射器

  該系統的小名叫“灰鞋”(Grey Shoe),安裝在VQ-1中隊的EC-121M預警機的機腹。

美軍EC-121M預警機

  EC-121M安裝“灰鞋”進行試飛時發現,只要與地面雷達接收頻率同步,就可以捕捉地面雷達的“迷路”雜波,從而看到該雷達站附近的地形地貌。這在以前是從沒發生過的。

  查克覺得這個現象應該有用,可是,要怎么運用呢?

美軍EC-121M預警機機艙內景

  思考一段時間之后,他想到:

  是不是可以用這個方法判斷對方雷達站的具體位置?既然美國的雷達可以,蘇聯的雷達行不行?

  既然“灰鞋”可以“偷窺人家的波”,那么,把獲取的地形地貌與地圖比對,就能確定該雷達的地面坐標啦!

  這個想法在1963年春天的時候開始付諸行動。

雜波一直是雷達識別的大敵,“強盜”創造性的反利用對方雷達雜波

  技術人員使用一具APR-9接收機與天線連接,輸出的信號同時饋入三具靈敏度不同(高、中、低)的放大器,然后再送到APS-20雷達的平面顯示器上。

  平面顯示器就是一個有一條線轉圈圈圓形屏幕,這條線轉動的速率代表雷達天線旋轉的速率。為了搜集地面雷達的影像,要與地面雷達轉圈速率完全同步,需要進行反復調整。

美軍的小白鼠CPN-4雷達系統

  美國海軍首先拿自己的CPN-4雷達當小白鼠練手,經過數次嘗試后,成功復制CPN-4收到的地面雜波影像。

“強盜”系統誕生

  VQ-1中隊的新發現得到美國海軍的重視,批準繼續進行更多的飛行試驗。

  既然官方認可了,就取個比較拉風的名字吧——Brigand,強盜!

  這.......也算名副其實吧,“偷窺人家的波”,當然不是什么好人。

  不過,Brigand也剛好是系統全名Bostatic Radar Intelligence Generation and Analysis, New Development的縮寫。

  但筆者嚴重懷疑是先有簡稱“強盜”,然后拼湊了一個全稱,美軍玩這種縮寫和全名的爛梗也不是一次兩次。

  “強盜”系統功能如此獨特,裝在預警機上要占據不少空間吧?

  恰恰相反,整套系統不足百斤,這在沒有現代電腦、晶片、大規模集成電路的1965年是非常難得的。

EC-121預警機機艙內APS-20控制臺

實戰效果

  來看看實際效果吧。

  在當時,如果要定位目標,飛機需要在該空域待上至少30分鐘,最好的情況下,定位的精確度是8X3公里的一個橢圓形區域(對,就是這么大)。

  “強盜”系統呢?

  對于使用E波段的地面搜索雷達,他可以在400公里外開啟系統去“偷波”,只需要雷達天線轉一圈,約10秒鐘。

“路過”的EC-121M預警機。美其名曰“無害通過”,其實真“腹黑”

  換言之,飛機基本無須停留,僅僅“路過”一趟,就能得到與地面雷達相同的雜波畫面(要經過算法還原)。

精確度呢? 320米!

  這個精確度是什么概念?相當于“黑鳥”偵查機執行一次照相偵查任務(黑鳥做一次偵查相當復雜,美國幾十架黑鳥,服役24年,總共才飛行2801小時)。

能嘲笑黑鳥的飛機確實很少。EC-121M預警機與黑鳥偵察機同框

  越戰時期,越方地面炮兵部隊雷達一開機就被美國預警機精準定位,“百舌鳥”反雷達導彈呼嘯而至,命中精度非常高。

  “強盜”系統也有明顯的限制,最主要的是雷達的種類。目標雷達天線必須360度旋轉,如果不是這種天線,就沒辦法同步“偷波”。不過,幾乎所有遠程預警雷達都是會轉的。

  除了定位之外,“強盜”系統還有意料之外的功能:假如雷達站附近有比較高大的山體,回波就會比較大,“強盜”上的顯示自然也會比較突出。

  大山為什么重要呢?這正是轟炸機飛行員最想知道的雷達"盲點"。

“強盜”來了咋辦?沒得說,狠揍!

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