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「別開槍,自己人」——坦克是如何避免誤傷的?

導語

ST-16射頻敵我識別系統實質上是一種二次雷達,它採用毫米波段,天線口徑更小;波束窄,「看」目標更清楚,十分適合體積較小的地面目標間相互識別;指向性更強,減少了因地貌起伏帶來的地面雜波干擾;在惡劣天氣下也能保持良好工作狀態。

出品| 網易新聞

作者| 404 Not Found,軍事愛好者

坦克被稱為「陸戰之王」,素來以兇猛的火力和厚重的裝甲這樣粗獷的形象示人,不過,你有沒有想過這樣的細節:戰鬥中,坦克是如何正確、及時地進行敵我識別,避免誤傷友軍的?這就不得不談到它們的敵我識別系統。

(一)簡陋的敵我識別手段,曾讓各國陸軍飽受誤擊之苦

最早大規模使用裝甲兵的英、法、美等國通常採用字母、數字、撲克牌花色等形式,標示部隊、分隊代號和車號。20世紀30年代後,隨著各國裝甲車輛數量劇增,許多國家的裝甲兵及其各級建制單位,都擁有了特定的圖徽和符號,以及區別車型的徽記或字母代碼。直到今天,各類可視標識都是各國陸軍機械化部隊進行敵我識別的重要手段之一。

(自坦克問世百年來,軍徽等可視標識一直都是裝甲兵敵我識別的重要手段)

然而,隨著滑膛炮與尾翼穩定脫殼穿甲彈的火力組合的問世,裝甲兵的交戰距離較以往大幅提升;熱像儀、激光測距儀等火控設備的出現,使得夜間與惡劣天氣等不良可視條件下作戰的頻率亦有增加。在這樣的戰場環境下,哪怕憑藉熱像儀等光學設備,也很難看清楚目標詳細特徵,更遑論較小的塗裝標識,通過可視標識進行敵我識別的速度與精度大為下降。

戰場環境的變化使得傳統識別手段難堪其任,在海灣戰爭中,美軍損毀的20輛M2步兵戰車中的17輛、9輛M1主戰坦克中的7輛即是被友軍誤傷擊毀。

最廣為人知的非(肉眼)可視標識敵我識別手段是採用由氧化鋅製成的V型識別塗裝,這是西方國家普遍採用的。它通過各種紅外線設備,讓人們不論晝夜均可清楚觀察到該標誌,這種標識後來進一步演變成面積更大的識別板。

但紅外識別手段在面對惡劣天氣或不使用紅外設備武器時效果大打折扣;與強敵對抗時,面對同樣有先進紅外探測手段的敵軍,紅外識別手段就無用武之地了。

這些情況下仍依賴人工識別判斷,在戰場環境下很容易因誤判引發誤擊。因此,現代陸軍強國都開展了自動化敵我識別系統的研發工作。

(西方國家使用的紅外敵我識別標記,在良好的光學條件下顯得效果不錯,但因仍需人工判別,加之易受不良氣候影響,而易引發誤擊,右圖的挑戰者2即因此中招。)

(二)中國早期的激光敵我識別技術,進步很大但並不完美

根據國外裝甲車輛敵我識別系統發展趨勢,中國相關單位在上世紀90年代也開展了戰場敵我識別系統研製工作。

最先於本世紀初投入使用的是一種通過編碼激光進行識別的裝置,該系統主要由顯控盒、信號處理箱、激光器、回波調製器、光電探測器等組成。

激光器用於發射激光查詢和識別信號,當發現目標後首先向對方發射編碼的激光束作為詢問碼;若目標為友方,則它安裝的光電探測器接收到詢問碼後,由裝有微處理器的信號箱將控制信號發送給反射稜鏡前方的回波調製器;回波調製器將調製成特殊激光識別碼由反射稜鏡返回,再由詢問方的激光接收機接收到信號後加以判別。

與歐美國家廣泛使用的紅外識別板相比,這種激光識別技術比需人工判斷的敵我識別板自動化水平高得多,識別精度高、速度快,減少了交戰時因判斷失誤導致的誤擊,且狹窄的激光束不像紅外信標一樣顯眼,避免了信號特徵明顯而導致車輛被暴露的情況。

然而,激光敵我識別也有其自身的問題,激光受到不良氣象條件(如雨、雪、霧)干擾的問題仍然很難克服,進而影響到識別裝置的識別效率;此外,如今坦克裝甲車輛已經普遍配備激光告警裝置,識別用的激光束有可能過早觸發敵方坦克報警,而當面對有經驗的敵方坦克乘員組時,他們則可能提早觸發報警並採取釋放煙霧等干擾措施破壞己方後續瞄準。

(中國在本世紀初研製的激光敵我識別裝置裝備在99式主戰坦克上,該系統的研發為後續更先進的敵我識別裝置問世打下基礎)

(三)射頻識別系統讓中國敵我識別技術邁入世界先列

為克服激光敵我識別器的固有缺點,結合激光敵我識別器的研發經驗與系統自動化、數字化等的合理思路,中國又研製出射頻式敵我識別系統。在出售給泰國的VT-4主戰坦克上,中國研製的射頻敵我識別裝置——ST-16首度公開亮相,雖然它是內裝裝備的外貿型號,但其艙外設備外形與內裝型基本相同,性能指標也類似。

(隨VT-4主戰坦克出口的ST-16識別器是內裝型號的出口型產品)

不同於傳統的搜索/火控雷達(一次雷達),這種射頻敵我識別系統實質上是一種二次雷達。

所謂一次雷達是雷達發射電磁波後,接收目標反射回來的回波,從而獲取目標的信息;而二次雷達是雷達先發送包含編碼信息的電磁波信號,裝備應答機的目標接收到信號後,由應答機再發送一段應答信號,二次雷達接收到的電磁波即是應答機發送的應答信號。

這種識別技術此前已廣泛應用于軍用/民航飛行器以及軍艦之上。不過,無論一次還是二次雷達,與天空和海洋相比,部署於地面上的射頻敵我識別系統都要面對在對地表目標進行探測過程中地面雜波對自身無線電波束的影響;與飛行器、艦船相比,坦克裝甲車輛無論是設備安裝空間還是電氣功率都要小得多,這也對射頻裝置的體積與功耗提出了較高的要求。

(二次雷達原理最早應用在空管識別上。受陸上平台運作環境限制,應用在裝甲平台上則是近年才有)

為滿足小體積與探測精度、抗干擾等苛刻要求,中國為坦克裝甲車輛研發的射頻敵我識別裝置採用了毫米波段(戰機、戰艦上慣常使用的是厘米、分米波)。

因受戰場環境(強烈的地面雜波)與交戰距離(不同於海戰空戰動輒數十甚至上百公里即發現目標,裝甲兵作戰往往不超過數公里視距範圍)影響,這種裝置不需要太遠的探測距離,但對探測精度卻有更高要求。

而使用毫米波束的敵我識別器因波束窄,所需天線口徑則更小;波長越短、頻率越高,則雷達波束越窄,「看」目標「看」得越清楚,十分適合體積較小的地面目標間相互識別;波束更窄、指向性更強,減少了因地貌起伏帶來的多徑反射和雜草、灌木等地物表面雜波干擾。

與此前研發的激光敵我識別器不同,ST-16敵我識別系統中的詢問機和應答機所使用的毫米波利用大氣窗口傳播時衰減小、穿透性強、受自然光和熱輻射源影響小的特點,使毫米波敵我識別系統在惡劣天氣下也能保持良好的工作狀態。

(波長更長的毫米波與各類光波相比在大氣中穿透率更強,也降低了對其的影響)

ST-16敵我識別系統使用毫米波的另一優勢在於,毫米波的波束非常窄,可以配合各類感測器進行方向性極強的詢問與識別工作,減少了被敵方截獲而導致己方暴露的風險。

使用毫米波的識別器詢問機具有極好的信號指向功能,加上毫米波電磁波照射的背景雜訊變弱,敵人很難在這一範圍內截獲該信號。裝上它,不必擔心天線指向範圍以外的非合作平台接受到詢問信號,減少了電子信號暴露的可能,從而讓自身更隱蔽。

此外,毫米波工作頻率高、通頻帶寬,除非預知確切使用頻率,否則是很難干擾的,也就不易受外界電磁干擾壓制,更不會像紅外識別標識和可視塗裝標識那樣輕易被敵方冒充。

(四)除了識別,ST-16敵我識別系統還能用來做什麼?

除了基本的敵我識別功能外,ST-16還兼具其他功能。

由於VT-4坦克上的敵我識別系統使用數字化架構,這使得坦克可以依靠識別器的應答機與激光告警裝置聯動,構成坦克主動防禦體系的一部分。

比如,面對長弓阿帕奇配備的毫米波束「長弓雷達」的探測時,只要接受到威脅信號的照射,坦克的指控系統就可以根據情況自動觸發煙霧彈,大大削弱了配備機載雷達與毫米波制導反坦克武器的武裝直升機對坦克裝甲車輛的威脅。

而識別器應答信號使用的無線電編碼技術,提高了信息的容量和保密性,讓ST-16系統也可以充當Ku波段數據鏈,利用其頻帶寬、通信容量大的特點傳遞戰術數據,在坦克裝甲車輛編隊之間進行信息交換,從而實現編隊戰場態勢共享和數據傳輸任務,大大提高坦克部隊整體作戰能力。

(工作在30-300GHz的毫米波段因頻譜更寬,數據傳輸速率更快,也使ST-16毫米波敵我識別系統兼具作為高速數據鏈的潛力)

結語

如果說過去軍事演習時「插著紅藍旗幟跑全場」,逼著演習雙方鍛煉敵我識別能力,是強化陸軍人員相關訓練水平、實現敵我識別「軟體」上的提升,那麼中國新型射頻式敵我識別器的服役則是從硬體上助力陸軍在訓練中「真打真練」,以適應未來瞬息萬變的戰場環境。

ST-16型敵我識別系統的出口,也表明中國電子產業的發展,使得中國裝甲兵信息化能力的大幅提升、敵我識別手段的日趨豐富,並有足夠產能與信心滿足國外用戶的需求。

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編輯| 孫健航、史文慧


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