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雷达对抗――二战中的障眼法与明目术

2018-12-15  飘行者19
  二战是雷达电子战的催生婆。20世纪30年代后期,欧洲战争已迫在眉睫,英、德、意、法等国都在加紧研究和发展新的军事技术和兵器。在此期间,雷达研究取得突破性进展,并开始装备部队,用于探测空中飞机和海上舰船。

    第一次雷达战

    1937―1938年,英国在英格兰东部沿海建立了举世闻名的“本土链”雷达网,目的在于防备德国空军空袭英国本土目标。

    就在雷达研究取得进展的同时,对抗雷达的理论和应用研究也在秘密地进行着。1938年5月,英国使用一部机载间断连续波发射机对“本土链”进行干扰试验,并根据试验结果在“本土链”上采取各种反措施。这是首次进行的雷达干扰与反干扰试验,也是雷达首次采取反干扰措施。

    1940年7月开始,德军开始空袭英国本土。德军空军元帅戈林深知,要空袭英伦三岛,就必须首先摧毁“本土链”。于是,德国空军派出轰炸机对“本土链”5个雷达站的天线进行闪电式袭击。所有的雷达站都受到严重破坏,停止了发射,其中一部天线倒塌。但仅3小时后,这些雷达又开始发射了。其实这是英国设置的一个骗局,部分设备只能发射不能接收,因此也看不到目标。发射的目的是使德国人相信“本土链”并没有受到严重破坏,即使部分破坏,也可很快修复。德军果然上当,误认为对这些雷达的攻击难以取得良好效果,就不再对它们进行大规模轰炸。如此,“本土链”在整个大不列颠战争中得以保存下来,使德国的空袭一直处于被动状态。

    但德国并未放弃对付“本土链”雷达网。1940年9月,他们在俯临加来市的库普尔山上建立了一个地面雷达干扰站,配置了几部“布雷劳斯”干扰机。这些干扰机的天线面向海峡对面,发射功率达1000瓦,工作在“本土链”雷达使用的22―50兆赫频段上。但是,由于德国对“本土链”雷达的性能并不十分清楚,这些雷达又安装了反干扰装置,而且操作员训练有素,具有丰富的反干扰经验,而德国又仅有一个固定不动的干扰站,因此不可能完全破坏英国整个“本土链”雷达网的工作。这次干扰虽然不算很成功,但它是有记载的首次使用雷达干扰的行动,标志着雷达电子战的诞生,在电子战史上占有一席之地。

    德国巡洋舰海峡突围

    1941年,德国战列巡洋舰“沙恩霍斯特”号和“格奈森诺”号因长期在大西洋执行任务,于3月22日驶进被占领的法国布雷斯特海军基地进行休整和维护。两个月后,“欧根亲王”号重巡洋舰也来这里避难。在此期间,这些战舰虽然伪装得很好,但还是被英国空军发现,并派飞机对其进行轮番轰炸。德舰处于极端危险的境地,突围是其惟一生存之路。

    布雷斯特港处于英吉利海峡西端,要突围回到德国的港口要经过狭长的海峡水域。英国配置在海峡沿岸的“本土链”雷达网随时监视着海峡水面和上空,要通过海峡而不被发现,谈何容易。为此,德国制定了周密的计划。

    德国汲取1940年对“本土链”雷达干扰不太成功的教训,在法国北海岸建立了若干电子侦察站,并基本掌握了“本土链”的主要性能和配置情况,有针对性地设计和制造干扰机,并在实施突围行动之前将它们配置在法国北海岸的奥斯坦德、布洛涅、迪埃普、瑟堡、鹿特丹等有利位置,一部干扰机对付一个雷达站。

    为了不使英国人发觉是有意干扰,德国还采取了欺骗措施,在预定突围日期之前两个月就开始有步骤地施放干扰。开始时干扰仅持续几分钟,随后逐天增加,让英国误以为这是该季节特殊气象造成的不可避免的自然现象,并习以为常。

    德军对突围计划严格保密,最初只通知了3艘巡洋舰的舰长。并故意在英国间谍密布的布雷斯特港组织化妆舞会和打猎,照常和邮局来往、照常供应食品,制造德舰在一定时间内无意离开的假象。

    1942年1月29日,英国飞机在侦察中发现德国的大量鱼雷艇、轻型驱逐舰和扫雷艇到达布雷斯特港,断定德舰正准备紧急撤离。2月3日,英国海军部命令雷达、飞机和舰艇处于高度戒备状态,并沿德舰可能通过的航线布下水雷。

    德国的3艘巡洋舰在其他舰艇的护卫下于2月11日半夜起航,在沉沉黑夜迷雾中,德国舰队利用涨潮的有利时机,尽可能靠近法国沿岸,在“本土链”雷达作用距离之外的狭窄航道上行驶。整个编队的无线电台和雷达严格保持静默,舰艇之间用特殊的红外信号灯进行通信联系,整夜保持全速行驶。

    2月12日清晨,2架装有干扰机的德国亨克尔111型飞机按照精心策划的方案开始对英国的“本土链”雷达实放干扰。干扰飞机沿着英吉利海峡以平行于英格兰南岸的方向飞行,以阻止英国雷达发现为突围编队护航的大型空中飞机编队。地面干扰机的任务是掩护舰艇编队。按照计划,地面干扰机在9时之前继续严格保持静默,只有当舰队迫近监视多佛尔海峡的英地面雷达站的探测距离时才开始干扰。9时一过,所有干扰机全部调到英国雷达频率上同时实施干扰。干扰非常成功。英国雷达有的被迫关机,有的试图改变频率避开干扰也无济于事,甚至有一部以前没有暴露的雷达也立即被弄成了瞎子。在英国方面,由于具有丰富反干扰经验的雷达操作员已调到战斗更激烈的地中海地区作战,年轻的操作员对荧光屏卜出现的干扰杂波不能正确判断,或者认为是设备故障,或者认为是气象干扰,没有人认为出现了异常情况。

    德国舰队大约已行驶10个小时,并很快接近英吉利海峡的最狭窄部分――多佛尔海峡。此时英国有一部工作在德国干扰机工作频率之外的特高频雷达开机,才发现沿法国海岸低空飞行的德国飞机。到10时45分,几架英国巡逻飞机为了避免与德国大队飞机遭遇而俯冲到海面飞行时,才在无意中发现了德国突围舰队。又由于一连串拖延,直至11时30分,英国空军和海军司令部才得到发现敌舰突围的情报,但为时已晚。此时英国的主力舰队为了躲避德国的轰炸还隐蔽在英格兰的北海岸,根本来不及组织阻截。

    中午,德舰进入多佛尔海峡,受到英国的岸炮攻击。但由于浓雾密布,炮手看不见弹着点,只能依赖因受干扰而不准确的雷达指示目标,没有一发炮弹击中德舰。不久,英国又派出6架“箭鱼”式鱼雷轰炸机在5个中队战斗机护卫下前来攻击。但该型飞机速度很慢,很难与战斗机配合,而且又要在几乎与波峰相同的高度投放鱼雷,不仅没有一枚鱼雷击中目标,反而一架一架被舰上的防空武器击落。   2月13日中午,德国突围舰队回到德国。本次德舰突围成功是一个多种电子战手段综合使用的典型战例,也是海军作战史上的第一次。

    挫败德国防控系统

    1941年7月以后,由于德国空军在大不列颠战役中遭到严重失败,被迫停止对英国本土的大规模轰炸。英国皇家空军则“以其人之道,还制其人之身”,开始了猛烈轰炸德国本土的大规模报复行动。但由于德国在本土和法国、比利时北部沿海建立了严密的防空系统,英军飞机损失惨重。

    “月光”Vs“弗雷亚”

    1942年春,英国生产出第一批机载电子干扰设备,其中有一种叫做“月光”的机载脉冲转发器工作在德国“弗雷亚”对空警戒雷达的l25兆赫频率上。“月光”脉冲转发器在受到敌方雷达脉冲触发后即回答一个宽脉冲信号,在雷达显示器上相应纵深7千米,带有幅度调制,波形有节拍地跳动。波形内是交织状花纹,从雷达荧光屏上看起来就象以密集队形飞行的机群。但一架装备“月光”设备的飞机只能欺骗一部雷达,因此在一次作战行动中需要配编几架这样的飞机。8月6日,英国皇家空军派出8架装有“月光”脉冲转发器的“挑衅”式双座战斗机,在英吉利海峡上空对德进行试验性佯攻飞行,德国从法国北部的基地起飞了约26架战斗机准备迎战“入侵者”,瑟堡的拦阻气球也升起来了,证明这种欺骗干扰是成功的。

    1942年8月17日,美国陆军航空兵驻英国的第8航空队第97轰炸机大队派出12架B-17“飞行堡垒”轰炸机去轰炸法国鲁昂的机车调度场。在这批主攻飞机起飞之前,先起飞了2批佯攻飞机,第一批飞向距真实攻击目标以西220千米的奥尔德尼岛,第二批飞向目标东北180千米的敦刻尔克。第二批佯攻飞机包括当时仅有的9架装备“月光”干扰机的“挑战”式战斗机和97架“喷火”式战斗机。为造成攻击的真实感,它们以护航编队排列。这两批佯攻飞机均在距法国海岸15千米时掉转航向返航。

    抢夺“维尔茨堡”

    但仅仅有“月光”是不够的。德国的防空系统堪称最早的综合防空系统。该系统由许多叫做“四柱床”的防空站组成,每个站覆盖一定范围,并在德国赖克以西形成严密的覆盖网。“四柱床”防空站包括1部“弗雷亚”雷达、2部“维尔茨堡”雷达、一个工作控制室和一个通信站。“弗雷亚”为警戒雷达,工作频率为120~130兆赫,探测距离l50~180千米,测距精度1750米,方位精度1度。“维尔茨堡”为目标跟踪与高炮控制雷达,工作频率553~566兆赫,最大探测距离37千米,最大跟踪距离22千米,采用圆锥扫描,在当时是一种极为先进的防空雷达。在德国境内,这种防空站每隔75千米建一座。在其他地区,每35千米建一座。同时,德国空军的夜间战斗机上装备有“列支顿士登”雷达,作用距离10千米,也是其综合防空系统的重要组成部分。战时,首先由“弗雷亚”雷达探测英国空军的飞机编队,并立即将情报报告工作控制室,再用一部“维尔茨堡”雷达引导战斗机拦截敌机,另一部控制高炮瞄准射击。有关敌机的位置、高度等数据以“战术表格”方式通报,操作员据此进行必要的拦截计算。通过相应的通信站将情报发送给战斗机驾驶员,并将其引导到敌机的后方。当实施拦截的战斗机到达射击距离时,“列支顿士登”雷达则控制战斗机的航炮实施攻击。

    面对如此严密的防空系统,当时英国空军的轰炸机很难摆脱被攻击的命运,损失大幅度增加。到1942年底,已达到不能承受的程度。英国空军为了加强对“弗雷亚”的干扰,多次增派装备“轴心”干扰机的飞机,沿德国海岸线飞行,企图阻止“弗雷亚”进行远距离探测,但飞机损失并未明显减少。由此证明,德国防空系统的成功,主要不是依靠“弗雷亚”而是“维尔茨堡”。但是,英国不了解“维尔茨堡”的性能,难以对其进行有效干扰。于是,他们制定了一个大胆的计划,决定抢夺一部“维尔茨堡”。

    1943年2月27~28日夜间,英国派遣一个伞兵中队突然降落在法国沿岸勒阿弗尔附近的圣布吕纳瓦勒防空站。这些伞兵身着黑色服装,面部用烟灰涂抹,在黑暗中摸进防空站,经过激烈的搏斗,制服德国的守卫士兵,将“维尔茨堡”天线单元、接收机、放大器、调制器、发射机等主要组成部件拆下来,并挟持俘虏的一名德国操作员,神不知鬼不觉地回到几千米外的海岸,装上等待他们的一艘潜艇,顺利运回英国。

    美国与英国的电子战技术专家密切合作,立即组织对抢回的设备进行测试和分析。美国无线电研究实验室根据所获数据,迅速对已小批量生产APT-2“地毯”干扰机做了进一步改进和调整,并紧急运往驻英国的第8航空队,安装在B-17重型轰炸机上。装备了这种新型电子战系统以后,盟军的轰炸机损失立即逐步减少。

    箔条掩护轰炸汉堡

    但干扰机数量有限,不能充分保护盟军轰炸机。盟军轰炸机还面临另一个更为严重的威胁,即装备“列支顿士登”雷达的德国战斗机,“地毯”对这种机载雷达也无能为力。基于上述原因,盟军准备使用以前严格禁止使用的新对抗措施。丘吉尔亲自下令“打开窗口”(英国称无源干箔条为“窗口”),从此,无源干扰箔条登上了电子战的历史舞台。

    1943年7月24日21时55分,盟军经过精心策划,出动791架轰炸机,对德国汉堡进行大规模轰炸。汉堡是德国的第二大城市,欧洲最大的港口,是个极其重要的军事目标,因而也拥有强大的防空力量。汉堡周围部署有不少于54个大口径高炮连、22个探照灯连、3个烟幕站、20个引导雷达连和6个夜间战斗机机场。在轰炸机群即将进入德国领空时,即午夜零时25分,大量无源干扰箔条铺天盖地而下。德国防空站雷达屏幕上的回波立即急剧增加,好像有成千上万架飞机一同飞来。高炮控制雷达无法分辨真假目标,不能控制高炮射击。升空的战斗机既看不到目标,也收不到地面指令,整个防空系统完全陷于瘫痪。就在德军空军司令部一片混乱之时,盟军的轰炸机编队毫无阻挡地飞临汉堡上空,两个半小时内就在汉堡港口和市中心倾卸了2300吨炸弹,整个城市成为一片火海。盟军只损失12架轰炸机,其余全部安全返回。按以往的飞机损失率计算,40吨箔条换来数十架飞机免遭被击落。   其实德、英、美三国几乎同时研究并掌握了箔条的干扰原理和应用理论,但都因害怕对方得到这种技术会产生严重后果。因此由最高层亲自下令,停止继续试验并严禁使用无源干扰箔条。英国具有远见的科学家针对当时对盟军威胁最大的德国“维尔茨堡”雷达和“列支顿士登”机载雷达的频率,生产了大量半波长金属箔条贮存起来,等待准许时使用。首次使用获得如此巨大的成功。具有讽刺意味的是,作为首先发明无源干扰箔条的德国,在汉堡数万人被炸死、烧死时,从平民到德军防空司令部的高级官员,没有一个人知道那些箔条是什么东西,甚至当时还下令:“不要触摸那些东西(指箔条),它们可能有毒”。

    “弗伦斯堡”的追击

    德国在汉堡遭受重大损失之后,加紧在电子战领域采取新的对抗措施。一方面组织电子技术专家研究反干扰措施,包括雷达变频抗有源干扰技术和利用多普勒效应来区分相对固定的箔条和运动目标;一方面研制更低频率(90兆赫)的“列支顿士登SN2”机载雷达,并全面改进战术。其中最重要的成果,是研制了两种雷达告警接收机,与“列支顿士登SN2”同时安装,一种叫“纳克索斯”,用于接收英国空军领航飞机装备的、工作在3000兆赫的H2S机载雷达信号,另一种叫“弗伦斯堡”,用于接收英国轰炸机“莫尼卡”护尾雷达发射的信号。

    雷达告警接收机有许多优点,第一,它完全是一种被动设备,不发射电磁信号,因此不会暴露自己;第二,它直接接收雷达的发射信号,而不是反射信号,因而比雷达有更大的探测距离。实际上德国雷达告警接收机探测到盟军轰炸机雷达信号的距离,几乎是后者探测到德国战斗机距离的两倍。此外,雷达告警接收机还能把战斗机引导到敌机编队的后方,且不受无源箔条干扰的影响。

    英国领航飞机的任务是在目标上空投放照明弹,为轰炸机编队指示目标,在英军作战中具有重要作用。“纳克索斯”在英机毫无察觉的情况下,将德国战斗机直接引向英国领航飞机并实施攻击,从而使轰炸机群失去目标,陷于混乱。“弗伦斯堡”则引导德国战斗机悄悄飞到英国轰炸机的尾后,占据有利的攻击位置。在很长一段时间里,德军利用这两种优势装备屡战屡胜,使首都柏林免遭像汉堡那样的毁灭性破坏,而英军则损失惨重。飞行员闻声丧胆,经常在精神过度紧张中将炸弹投入大海或旷野,有时一听到战斗机接近的声音,惊慌的炮手就胡乱射击,击落己方飞机的情况屡见不鲜。

    至1944年3月末,英国空军的这种慌乱状态达到了顶点。3月30~31日夜间,英国出动795架轰炸机轰炸德国的纽伦堡,刚刚到达比利时的布鲁塞尔,德国的战斗机就在其雷达告警接收机引导下到达英国轰炸机群的后方,并追踪攻击,空战一直打到德国的纽伦堡上空。此战役英国损失轰炸机115架,800名训练有素的驾驶员死于非命。

    1944年7月13日拂晓,德国的一架先进战斗机由于导航错误降落在英国本土。英国的电子技术专家对这架飞机上的所有电子设备进行了仔细检查,当他们分析和了解到雷达告警接收机的作用时大吃一惊。此后,英军拆除了轰炸机上的护尾雷达,并根据“列支顿士登SN2”雷达的波长重新生产新型号箔条,才使飞机损失显著减少,扭转了被动局面。

    德国轰炸机巧避盟军战斗机

    1944年1月,盟军在意大利中部的安齐奥登陆成功并建立了滩头阵地。德军飞机对盟军滩头阵地和海上舰船发起了空袭。为保护己方飞机,德军在山顶上架设了一部500瓦的“卡尔”地面干扰机,轰炸机上则装备“凯腾汉德”瞄准式自卫干扰机。这些干扰机都工作在140~220兆赫之间,用于干扰盟军登陆部队的SCR-268高炮控制雷达。

    2月16日黄昏,德国空军第100战斗航空联队第2大队中的9架多尼尔217型轰炸机从意大利北部米兰附近的贝加莫机场起飞,携带着滑翔式制导炸弹,到盟军登陆地区攻击盟军的海上舰船。这些飞机绕道海上飞行,意图是在日落之前接近目标。轰炸机群在飞越托斯卡诺群岛的厄尔巴岛时,发现了盟军的战斗机,便立即分散队形,俯冲到低空,飞向相对安全的陆地上空。盟军的战斗机没有发现轰炸机群,因此也没有跟踪追击,使这些奔袭飞机得以飞向各自的目标。尽管盟军战舰对滑翔式炸弹的制导信道实施了强烈干扰,但不可能干扰每一枚制导炸弹,7000吨级的“依莱休?耶尔”号运输舰和1艘坦克登陆舰被击沉。德国轰炸机全部安全返回基地。在战争进行到这一时期,德军取得这样的重大胜利是极其少见的。

    在此之前的多次空战中,盟军战斗机一般都能击落将近一半的德国轰炸机。而自此以后,在整个3月,德军轰炸机总能巧妙地避开盟军的战斗机,而没有被击落一架。战后查阅德军的档案时终于揭开了这个迷。原来德军在其多尼尔217轰炸机上安装了一种叫做“海王星”的机尾告警雷达,工作在180兆赫,正好与盟军战斗机上的敌我识别器工作频率(176~185兆赫)相吻合。当德军轰炸机的机尾告警雷达发射信号时,能触发战斗机上的敌我识别器,在德军轰炸机雷达的荧光屏上出现一个又大又清晰的回答信号。这就给轰炸机驾驶员提供了一个明确的告警信号:对方的夜间战斗机正在逼近。德军轰炸机的机尾告警雷达接收的是盟军战斗机敌我识别器直接发射的回答信号,远于战斗机雷达的作用距离,因此有充分的时间在其发现之前迅速躲避起来。

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