当时官兵们想了许多匪夷所思的方法,甚至把主意打到营长的指挥口令上。不过从我的角度上看他们最大的成就就是找到了缩短制导雷达跟踪时间的方法。那么所谓的锁定是怎么回事呢?

  所谓的锁定就是雷达能够自动指向目标,在萨姆-2 防空系统下,制导雷达必须能自动跟上目标的机动,地面的导弹发射架则随动于制导雷达的指向,导弹发射后就能进入制导雷达的波速中,这样雷达就同时测出导弹和目标的位置。位于地面的制导系统自动计算导弹的最佳飞行弹道,向导弹发送遥控指令,引导导弹飞向目标。在这个过程中制导天线必须精确地跟踪目标。一旦精确的自动跟踪状态建立,那么我们就称为锁定。导弹就可以随时发射了。

  要让制导雷达锁定目标需要许多繁琐的步骤,首先远程的预警雷达要不断地通报目标的各项参数,距离、方位、高度等等。在导弹营中配有一台”匙架”远程预警雷达可以提供目标的距离和方位,有时还会加上一台测高雷达获取目标的高度数据。这些数据定时通报给指挥部,除了大长官之外其他人可就忙咯。他们需要把上述数据解算成制导雷达的指向,让制导雷达在一开机就能捕捉到目标。由于预警雷达和制导雷达通常不在同一个地方,这个坐标换算可是让当时大多数高中没毕业的 PLA 头疼了很久。当然这些解算过程还是有机器辅助的,不过却不是我们常用的电子计算器,而是令人眼花缭乱的电路、指示灯、开关、仪表。由于远程预警雷达的数据精度不高,当制导雷达开机的时候还是需要操作员手动搜索一阵才能抓到目标的,这个动作是由三个瞄准手完成,三个人分别负责方位、仰角和距离。当三人都把目标锁在各自的截获波门内,才可以让雷达进入自动跟踪状态,至此锁定完成。当时的雷达是非常原始的,因此他们不能指望用鼠标或操纵杆上的”苦力帽”来选择目标。那时候他们大致是使用下图的 A 显来跟踪目标的。

雷达的 A 显,横坐标可以使距离、方位或角度。目标以脉冲的方式显示在上面的横线上,下面的横线是一个示意图,实际未必是这样。瞄准手必须让目 标脉冲落在下面横线的凹槽里,这个凹槽雷达术语叫波门或截获波门。一旦锁定成功,雷达的电路会自动让截获波门跟踪目标脉冲。(此图来自 http://www.radartutorial.eu)

  从以上可以看出要把锁定时间缩短到8秒的难度有多大。由于预警雷达的数据精度不够,所以正常情况下制导雷达开机后还需要手工搜索一阵,由于制导雷达的波束宽度比较窄,扇歌雷达的搜索波束宽度只有 7 度左右,相当于用一根拇指粗细的管子来搜索天空那样,如果误差比较大的话,找起来就很费劲。因此决定锁定时间的关键就在于预警数据的准确性以及数据通报的及时性。几乎所有的书籍、文章大多将其时间缩短放在发射动作的安排和频繁的练习上,只有某些文章轻描淡写地提到他们用炮瞄雷达来做早期的预警。虽然前者功不可没,但是后面这个动作才是关键!因为炮瞄雷达可以提供比远程警戒雷达精确得多的目标数据,这样大多数时候只要制导雷达一开机就抓到目标了。个人认为这才是近快战法的核心。

  现在回过头来看,我们在第一次成功的电子战中就运用了系统工程的方法。方向是正确的,从这个角度上看我们的电子战水平一开始的起点并不低。从我们的解决方法中可以看到许多现代电子战技术的雏形。比如雷达组网——这个是现在也在不断发展的概念,及时地情报传递——数据链就是做这种事情的。

  美国的科技发展还是很快的,在这个预警系统被破解之后,很快又搞出了一个 System-13,和 System-12 不同,这个不再是被动的电子支援措施。 而是一个正式的电子对抗措施(ECM)。它是一个干扰设备,专门干扰萨姆-2 的制导雷达,而且这玩意用的是一种比较先进的思路,它的原理是欺骗而不是暴力的噪声压制。所以 PLA 的导弹兵没高兴太久又要面对世界领先的高科技手段了。

PLA 的电子战之三

  “屏幕上原本饱满圆润的枣核形回波突然发生了变化,不断地拉长,两端翘起变成一艘船的样子。”

  以上是 U-2 使用了 system-13 电子对抗设备时在制导雷达屏幕上看到的情形,更严重的是射出去的导弹都打偏了。这种情形连续出现了好几 次。把解放军的导弹兵郁闷得不行。总结会、讨论会、批评与自我批评、诸葛亮会等等会议,再加上多次的实验、练习。终于有一个参谋说这很可能是一种角度欺骗式干扰。

  首先,我们需要知道雷达是怎么测量目标的方位角的。许多人以为雷达测角就是测量雷达波束扫到目标时天线转轴的偏角,这对于搜索雷达和远程警戒雷达基本是正确的。不过对于需要精确测量目标方位角的火控雷达、制导雷达这个精度就远远不能满足要求了。因为雷达波束的宽度一般是 1 度左右,而军队中角度的最小单位通常是以密位计算,中国的密位制是一个圆周 6,000 密位,也就是一个密位为 0.06 度。通过雷达天线的旋转轴的偏角是达不到这个精度的,而且通过测量雷达信号回波最大的位置也无法满足这个精度。原因是雷达波束最大处的信号强度随偏角的改变并不明显。下图是一个典型的雷达波束图,或者用雷达术语叫天线方向图。图中反映雷达天线辐射强度随角度的变化关系。我们可以看到雷达波束并不是一根针状,而是和一根根大小不同棒球棍差不多。其中辐射最强那根”棒球棍”我们称之为主瓣,其他小”棒球棍”称之为副瓣。也就是除了雷达天线指向的方向之外,其他方向也是有辐射的。另外要注意,这个方向图是辐射接收都适用的,也就是说辐射方向强的地方接收灵敏度也高。这个特性给干扰带来很大的好处,嗯,关于这个我们下回分解。在图中我画了两组线段,分别表示来自不同角度的回波强度。可以看出两根红线的夹角和两根绿线的夹角基本一致,但是两根红线的长度差别比较小,而两根绿线的差别就比较大。这说明了在辐射强度最大的地方,雷达灵敏度对方向不敏感。所以用这个位置测角的误差就很大了。

  雷达测角的一个常用方式就是使用两个偏置的波束,如下图,图中的红点表示目标,可以看出这个目标在两个波束上的强度差别是很大的。通过计算这两个回波的强度就可以得出目标的精确方位,这个精度可以高于 0.1 度。另外,这两个回波强度的差别也可以提供一个偏转信号让雷达天线自动转向目标。如果大家还记得我在电子战序幕那节提到的 ASV 雷达就明白是怎么回事了。只不过那个偏转是手工的——雷达操作员指挥飞行员。而导弹的制导雷达是自动的。不过萨姆-2 的制导雷达——”扇歌”和 ASV 还有一些区别,首先”扇歌”要测量两个维度的方向角——方位和仰角,所以要两幅天线。另外 ASV 用了三个天线来做这个事情,而扇歌早期雷达只用一个天线,它采用快速切换波束指向的方式来模拟两个接收天线,而且早期的扇歌雷达这个天线还负责发送测角信号。