在马岛战争期间,一枚阿根廷 '飞鱼 '导弹击中英国战舰 '谢菲尔德 '(HMS Sheffield)的一侧、 澳大利亚国防科学家认为,必须有比火炮、导弹更好的东西来保护舰船免受掠海导弹的攻击。
1982 年 5 月,英国谢菲尔德 '(HMS Sheffield)沉没震惊了海军界。 几年后,在波斯湾,'斯塔克 '号驱逐舰被伊拉克喷气式飞机发射的两枚 '飞鱼'(Exocets)导弹击中
澳大利亚的研究成果就是 '纳尔卡'(Nulka),一种'软杀伤'悬停诱饵,它通过模拟船只雷达回波,诱使来袭的雷达制导导弹远离目标船只。
纳尔卡已成为澳大利亚最成功的国防技术出口产品,应用于 150 多艘澳大利亚、美国海军和海岸警卫队以及加拿大海军舰艇,共生产了 1,400 多套。 在澳大利亚海军服役的堪培拉级轻型驱逐舰、澳新军团级护卫舰和霍巴特级驱逐舰上都可以使用 '纳尔卡'。
但很少有公开记录显示它的性能如何。虽然在试验中使用了许多,而且显然与宣传的一样有效,但导弹的作战经验与2016年10月涉及美国军舰在也门海岸的一系列事件有关。
10月9日,为了回应胡塞反叛军发射的两枚兔子蚕式(或变型)掠海舰导弹,梅森号用两枚SM-2、一枚ESSM和一枚Nulka进行了反击。梅森号没有被击中,但目前不清楚导弹是被击落、被引诱,还是只是没有击中而坠入海中。
三天后,美国海军梅森号再次被导弹攻击。美国海军研究所(USNI)的一份报告称,该舰以'未指名的反制措施'进行了反击。
10 月 15 日,'梅森 '号再次成为目标,这次是五枚导弹。 它以雷达诱饵、红外诱饵和数枚 SM-2 导弹进行了反击,摧毁了四枚来袭导弹。 第五枚导弹被 '尼采 '号导弹发射的雷达诱饵解除。
但究竟是什么样的雷达诱饵呢? 海军时报没有具体说明,但该报道附带的一张美国海军图片显示,'梅森 '号上的三名水兵正在重新装填一枚 '纳尔卡 '弹。
由此可见,没有哪支海军会依赖一种只能提供微弱防护的系统,而美国海军似乎将 '纳尔卡 '作为分层防御的一部分。
纳尔卡的诞生可谓一波三折,障碍重重。 澳大利亚国防科学家在 20 世纪 70 年代提出了这一概念,他们深信,鉴于告警时间短和可能发生的饱和攻击,针对新出现的海上威胁反制措施将是有效的。
奇怪的是,美国当时的做法是强调发展针对苏联集团系统的反制措施,如 '冥河 '导弹,而不是盟国开发的'飞鱼 '导弹等威胁。
冥河当然构成了威胁。1967 年第六日战争期间,以色列驱逐舰'埃拉特 '号就是被这种导弹击沉的,这也促使美国开发了 '长矛 '导弹。 冥河也是2016年美国海军在也门遭遇的 '蚕 '导弹的母体。
但在澳大利亚国防科学家看来,新出现的 '掠海者 '导弹威胁更大,事实也确实如此。英国和美国发现自己的舰船被这些导弹而不是冥河系统瞄准。
因此需要一种电子软杀伤系统,而初步研究表明,这是一个可行的概念。 但问题在于如何从舰艇上发射这种系统,并诱使袭导弹跟踪。
解决方案似乎是某种无人系统。事实上,早期的讨论曾考虑过直升机、气球、降落伞、滑翔机、牵引式自动旋翼机、有翼飞机和船只。
直升机看起来最有希望,但也存在各种问题,其中包括需要在任何天气和海况下立即发射。
如何研制出一种燃烧速度比以往任何火箭都慢的火箭推进剂成为一个重大挑战。
1979 年 3 月,当时被称为 '温宁计划 '的项目获得批准。 1981 年 5 月进行了首次自由(非系留)飞行试验,并取得了圆满成功。 澳大利亚对 Nulka 的标志性贡献由此诞生。 在此过程中,人们意识到需要一个合作伙伴,而谁比美国海军更合适呢?
因此,1986 年,澳大利亚和美国签署了全面合作开发协议。
1988 年,AWA 国防工业公司(现隶属于 BAE 系统澳大利亚公司)签约进行 '纳尔卡 '的工程开发,而 ADI 公司则分包在其穆尔瓦拉工厂开发和制造火箭发动机。 美国公司 Sippican现在隶属于洛克希德-马丁公司,负责开发至关重要的电子有效载荷。 1996 年,澳大利亚和美国开始联合生产 Nulka 诱饵。
1982 年被阿根廷发射的 '飞鱼 '导弹击中后的谢菲尔德。
技术方面
BAE 系统公司Nulka 诱饵设计的核心是一个简单优雅的安装在火箭顶部的射频(RF)中继器。当探测到有反舰导弹来袭时,诱饵就会发射,火箭会将诱饵推离舰船一段距离。
一旦达到舷外的最佳射程和高度,射频中继器就开始发射旨在引诱来袭导弹的频率。简而言之,射频发射的方式是使诱饵看起来比受攻击的船只更像一个诱人的目标。
在现代反舰导弹发射之前,其雷达已被设定为'识别'目标。 导弹的雷达将显示目标的雷达图像,更恰当的说法是雷达截面(RCS)。 当雷达遇到目标时,它将把'看到的'RCS 与装载的 RCS 匹配。 如果匹配良好,导弹就会明白它正朝着预定目标前进。
Nulka 通过发射类似的 RCS 来欺骗导弹'的雷达,但却利用它来显示为一个更具诱惑力的目标。
可以理解的是,'纳尔卡''的属性是高度机密的。尽管如此,公开资料还是提供了一些反制措施可能使用的方法。
导弹的雷达欺骗是通过数字射频存储(DRFM)实现的。 一旦发射升空,'纳尔卡'的 DRFM 就会检测到来袭反舰导弹的雷达发出的信号。 这时,诱饵就开始施展魔法了。
努尔卡很可能使用了标准的欺骗技术,如距离门和速度门拖引。
距离门拖引是一种旨在欺骗导弹雷达的技术。 雷达将包含一个距离门,其设计目的是只处理距离导弹一定距离的雷达回波。
假设一艘驱逐舰在 75 海里(139 千米)的范围内发现了一艘以 30 海里的速度行驶的敌舰。 此时,雷达脉冲从雷达天线到目标再返回雷达需要 0.25 毫秒的往返时间。
现在,假设我们的反舰导弹以 1,000 海里/小时(1,852 千米/小时)的速度飞行。导弹到达目标需要 145 秒。在这 145 秒内,目标舰艇可向任何方向移动 1 海里或 2 千米多一点。 因此,在发射前,导弹的雷达将被设定为其目标距离驱逐舰在 73.8 海里(136.7 千米)和 76.2 海里(141.1 千米)之间。
发射后,导弹的导航系统将不断记录导弹相对于发射船的位置,当导弹接近目标时,其雷达将启动搜索目标。
现在,假设雷达在导弹距离目标60 海里(111.1 千米)时启动,这就是距离门发挥作用的地方。考虑到导弹已经飞行的距离,测距门会告诉雷达目标的距离将在距离导弹 13.8 海里(25.6 千米)到 16.2 海里(30 千米)之间。
显然,随着导弹接近目标,这些距离阈值会不断缩小。 距离门的作用是提高导弹的精确度,并告诉雷达只关注这些设定距离内的潜在目标。 其他目标将被忽略,以避免在可能拥挤的海上环境中分散注意力或造成附带损害。
诱饵距离门拖引技术通过 DRFM 对导弹传入的雷达脉冲进行采样,然后将其回传给导弹的雷达,从而模仿导弹雷达预期从目标接收到的回波。
DRFM 将继续对导弹发出的脉冲进行采样,但会巧妙地改变每次回波的时间延迟,其目的是制造一种假象,让人以为目标正在逐渐远离导弹的距离门。 其逻辑是,一旦目标出现在距离门之外,它就不再被视为目标。
阿根廷海军达索 '超级埃顿达 '攻击机装备了一枚 '飞鱼 '导弹
这种方法的关键在于 DRFM 要吸引导弹雷达的注意力,使其相信接收到的回波来自目标。 具体做法是将诱饵置于舰艇和导弹之间的某个相对位置,后者探测到诱饵发出的'回波',从而开始欺骗。
距反门拖引等技术很少被单独使用,因为配备了电子对抗(ECCM)技术的现代导弹雷达可能能够探测到这一战术,并使其失效。
因此,还可以使用其他策略,如速度门拖引。 导弹的雷达会有一个速度门,确保导弹只攻击以特定速度行驶的船只,例如以大约 30 节的速度行驶的军舰,而不是缓慢拖网的拖网渔船。
速度门拖引的工作原理与距离门拖引类似,但速度门拖引不是利用回波的时间延迟,而是利用多普勒频移。
多普勒频移现象是脉冲多普勒雷达的核心,虽然频移很微小,但如果目标向雷达方向移动或远离雷达,雷达脉冲回波的频率就会发生明显变化。
简而言之,当目标远离雷达天线时,回波的频率会降低,因为当目标远离雷达时,回波返回雷达的时间会延长,而当目标朝雷达方向移动时,回波返回雷达的时间会缩短。
多普勒频移的例子经常被引用: 当警车驶近时,警笛的音调似乎升高。 当警车驶离时,音调似乎会降低。
雷达也利用了这一现象, 当目标靠近雷达时,回波频率会不断增加,而当目标远离雷达时,回波频率会不断降低,因此,通过计算目标的距离和多普勒频移,雷达可以确定目标的速度。
对于速度门拖引,诱饵DRFM 将对进入的雷达脉冲进行采样,产生回波并不断改变多普勒频移,使导弹 雷达相信目标正在以雷达速度门之外的速度移动。一旦超出速度门,目标将不再符合导弹标准,并将被忽略。
可以看出,将距离和速度门拖引等技术结合在一起,就能产生令人陶醉的干扰鸡尾酒,让邪恶的雷达沉醉其中。 即使导弹的雷达通过这些技术上当受骗,并开始重新搜索目标,只要导弹仍对其构成威胁,DRFM 就会重复这些程序。
鉴于 '纳尔卡 '可以说是当今服役的海军主动射频诱饵中的佼佼者,它几乎可以肯定拥有更先进的干扰技术。 该诱饵还可能包含复杂设计的算法,以克服雷达制导反舰导弹通常使用的 ECCM 技术。
纳尔卡的另一个潜在能力可能是欺骗毫米波反舰导弹雷达。
发射频率在 30GHz及以上的雷达非常流行,因为与低频雷达相比,这种频率的波长较短。 例如,30GHz雷达信号的波长只有不到 10 毫米,这使雷达能够'看到'目标的清晰细节。
这对于雷达从附近或沿岸环境中具有不同 RCS 的其他舰船中正确识别目标尤为重要。毫米波传输还有助于雷达从目标中分辨出物理干扰或雷达角反诱饵。 此外,MMW 天线体积小,有利于将其安装在空间有限的环境中,如反舰导弹。
但与低频雷达相比,MMW 雷达的缺点是射程较短。 不过,由于反舰导弹雷达通常是在武器相对接近目标的末段使用,因此这可能不是问题。
现代反舰导弹往往使用 GPS/INS(全球定位系统/惯性导航系统)使其到达目标附近,并进入雷达视距范围内,然后由雷达接管。
GPS/INS 至关重要。反舰导弹通常采用掠海飞行的方式,以避免被地平线上的雷达探测到,这意味着导弹只有在击中目标前的最后时刻才会被目标的雷达发现。
一些反舰导弹已被认为使用了毫米波雷达。 伊朗的 Kowsar 系列被认为配备了 Ka 波段(33.4 GHz至 36 GHz)雷达寻的器,而公开资料显示,兔子的 YJ-7/C-701 空对地导弹(据说 Kowsar 就是在此基础上研制的)配备了 Ka 波段或 K 波段(24.05GHz 至 24.25GHz )雷达。 两者都在 MMW 或略低于 MMW 的频率范围内。
未来发展
因此,拥有干扰 MMW 雷达的能力对 '纳尔卡 '来说至关重要。
但 '纳尔卡 '公司并不满足于此。2021 年 3 月,澳大利亚 BAE 系统公司获得了一份为期五年的 Nulka 开发、采购和维护合同,该合同将合并为一份单一的合同,供澳大利亚国防军以及美国、加拿大和英国使用。
新合同将确保澳大利亚皇家海军下一代战舰拥有最有效的反舰导弹防御系统。
国防工业部长梅利莎-普莱斯(Melissa Price)在另一份新闻稿中说:''纳尔卡 '无疑是澳大利亚最重要的国防出口产品之一。根据这份合同,澳大利亚皇家海军将在猎人级护卫舰等新平台上装备下一代 '努尔卡 '能力。
她补充说:'纳尔卡'计划利用最先进的悬停火箭、自主系统和电子技术,为军舰提供高效、全天候的反舰导弹防御能力。
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