-
1 # 帥小文
-
2 # 千騎營卍首席司號員
說起坦克,大部分人的第一印象肯定是厚重的裝甲和兇猛的火力,實際上支撐起這個粗獷形象的各類裝置卻遠不是如其外表一樣粗糙。特別是冷戰後的各類高新技術的進步發展與應用,為長期籠罩在“坦克無用論”陰影中的各類坦克的發展注入了新活力。 例如, 現代各國主戰坦克例如美國M1“艾布拉姆斯”、中國的99式亦或是俄羅斯的T-80主戰坦克,他們所裝備的大口徑坦克炮最大射程有的能達到十公里,有效射程也在四五公里左右。
這麼遠的距離,大部分情況下憑藉光學手段例如望遠鏡、紅外探測儀等裝置,也是很難看清楚目標究竟是什麼樣子的,在傳統的光學裝置中,目標要麼被障礙物所遮擋,要麼就是一個模糊的點,那麼這種情況下如何避免“我們打得是友軍!!!”這種尷尬的情況發生呢?這就要從雷達裝置在各型坦克裝甲車輛上的運用說起了。
坦克上也要裝雷達嗎?是的,說起雷達在坦克上的運用,最早主要還是得益於一種叫做“主動防禦系統 ” (APS)的興起,主動防禦系統為了做到在敵方導彈或火箭彈武器擊中自己之前就將其摧毀,必然需要各類裝置對己方坦克周圍的環境態勢進行無死角的預警和探測。這個時候,各類全方位光電告警探測裝置乃至雷達作為主動防禦系統的配套,開始在坦克上得以運用。
不過細心的朋友可能會發現。有些坦克,明明沒有裝備主動防禦系統,但是身上也會出現一些奇奇怪怪像小雷達一樣的天線。比如中國的99A式主戰坦克和最近剛剛出口泰國的VT-4型外貿主戰坦克,這些都沒有裝備主動防禦系統,但是炮塔上都出現了雷達天線一樣的東西,這到底是什麼原因呢?
眾所周知,現代戰爭在先敵發現,先敵打擊的戰術思想的指導下,各型裝備得益於中隨著類先進探測裝置的發展和運用,其態勢感知範圍相比早期完全依靠人眼目視有了極大的拓展。這給各方帶來極大的戰術優勢的同時,也無疑加深了戰場環境的複雜性。其中最為困難的就是如何進行有效的敵我識別,防止友軍遠端火力的誤傷的問題。
相比很早就開始建設了比較完善的敵我識別體系的海軍與空軍裝備,陸軍裝備的敵我識別體系建設就滯後以及複雜許多了。單就有著“陸戰之王“美譽的坦克而言,早年的敵我識別手段無非是和普通步兵一樣,以塗裝迷彩進行區分,顯得十分的原始和落後,也很難適應現代戰爭複雜的戰場環境。因此在戰後各類形形色色的誤傷友軍的事故中,陸軍無疑成了典型的”被害擔當“。最典型的就是海灣戰爭,與陸軍裝備有關的誤傷事故佔了絕大部分。
不過俗話說得好:活人哪能讓尿憋死。為了儘可能減少誤傷事故,各種土法上馬的識別手段也被開發了出來,其中最廣為人知的無疑是就是多國部隊沙漠塗裝上醒目的V型識別塗裝了。發展到後來,更加適應戰場環境,具備全天候識別能力的紅外識別裝置也開始推廣開來,成為了一些陸軍裝備如M1主戰坦克的標配。
然而即使是紅外識別的手段,在一些特定情況下也不是十分好使,如惡劣的天氣以及對於不使用紅外感測器的武器來講,紅外識別的效果就大打折扣了。這個時候,我們今天所講的主角——毫米波敵我識別系統就應運而生了。
文中提到的99A和VT4型主戰坦克上的”雷達”其實就是中國產ST-16戰場毫米波敵我識別系統的詢問機天線。這種毫米波敵我識別系統相比於傳統意義上用於搜尋目標的雷達(一次雷達)又被稱之為“二次雷達”。相比與一次雷達的工作方式,敵我識別系統(二次雷達)並不靠目標的反射雷達回波工作,而是先透過詢問機天線發射加密的詢問訊號給待識別目標,如果目標無應答或發回的應答訊號錯誤,則說明目標大機率為敵軍,如果應答訊號透過解碼,符合識別密碼,則說明目標為友軍。這樣就完成了一個完整的敵我識別流程,並透過識別結果對目標制定相應的對策。
在坦克上,毫米波敵我識別系統主要由詢問機天線、應答機天線、控制盒和解碼器等幾個裝置組成。以美國陸軍在海灣戰爭後開發的戰場作戰識別系統(BCIS)為例,其使用流程為:車長透過觀瞄裝置發現目標,在無法透過目視對目標進行識別的情況下。首先透過鐳射測距儀取得與目標的相對距離,並解算火控。在解算火控的同時,位於M1坦克炮塔兩側的詢問機天線對目標發射出一段加密過的詢問資訊,如果目標無應答或應答錯誤,則自動被判定為敵軍目標,可以第一時間進行打擊,這樣就極大的減少了在目視條件不良好的情況下對友軍的誤傷。同時,敵我識別系統使用毫米波的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,減少了被敵方截獲的而導致己方暴露的風險。此外,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,也是其如今被各國陸軍青睞的一個十分重要的。
除了以上提到的中國產ST-16和美國陸軍BCIS兩個毫米波敵我識別系統在傳統陸軍強國的運用例子外,許多新興的陸軍強國如中國周邊的印度和南韓等國在毫米波敵我識別系統的開發和使用上也緊跟潮流。
南韓陸軍為其號稱可以在5000米距離上“ 一炮打穿7輛99式的K2主戰坦克 ”裝備了由法國泰利斯公司研發最大工作距離大於6公里的BIS-戰場毫米波敵我識別系統,並在其炮塔正前方安裝了多達6面的詢問機天線,給人一種這其實不是天線而是什麼黑科技裝甲的錯覺。此外面天線也長期以來被人誤認為是主動防禦系統的搜尋雷達,其實南韓中國產的K-APS主動防禦系統的配套搜尋雷達的安裝位置是在炮塔兩側,相比安裝在炮塔前方的敵我識別詢問機,能更好的提供全方位的預警探測。
作為華人民老鄰居的印度,同樣對毫米波敵我識別系統的研究給予了厚望,由印度國防電子應用實驗室(DEAL)為本國主戰坦克開發的敵我識別系統,並已經成功的在T72主戰坦克上進行測試,未來打算裝備在現役印度陸軍的主力——T90S型主戰坦克和中國產的阿瓊主戰坦克上。有意思的是,在關於其中國產毫米波敵我識別系統的介紹示意圖中,充當假想敵目標的正是中國的96式主戰坦克,這可以說是十分合情合理。
其他國家在戰場敵我識別領域的研究也不甘下風,圖為印度國防電子應用實驗室(DEAL)為本國主戰坦克開發的敵我識別系統。
陸軍的戰場敵我識別系統,除了毫米波體制外,也有其他諸如鐳射敵我識別體制,但是鐳射敵我識別系統因為其裝置體積小和有效作用距離較近的因素,主要運用在單兵作戰系統領域。不過中國陸軍也曾經在99式主戰坦克上對鐳射敵我識別系統進行過裝備驗證,雖然最後在99A型主戰坦克上被毫米波敵我識別系統所取代,並透過“土豪師”這個試驗田慢慢推廣到全軍的各型坦克裝甲平臺上並實現了對外出口,由此也可見中國對陸軍敵我識別系統的重視。被廣大網友戲稱為“裝備不土,戰力負五”的陸軍也有不土的時候。
99式主戰坦克上的鐳射敵我識別系統,同時還擔負著通訊和對敵方光學裝備進行壓制的任務。
回覆列表
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程式碼。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、鐳射測距儀等火控裝置的出現,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裝置,也很難看清楚目標詳細特徵,更遑論較小的塗裝標識,透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。它透過各種紅外線裝置,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裝置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)中國早期的鐳射敵我識別技術,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透過編碼鐳射進行識別的裝置,該系統主要由顯控盒、訊號處理箱、鐳射器、回波調製器、光電探測器等組成。 鐳射器用於發射鐳射查詢和識別訊號,當發現目標後首先向對方發射編碼的鐳射束作為詢問碼;若目標為友方,則它安裝的光電探測器接收到詢問碼後,由裝有微處理器的訊號箱將控制訊號傳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鐳射識別碼由反射稜鏡返回,再由詢問方的鐳射接收機接收到訊號後加以判別。 與歐美國家廣泛使用的紅外識別板相比,這種鐳射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,且狹窄的鐳射束不像紅外信標一樣顯眼,避免了訊號特徵明顯而導致車輛被暴露的情況。 然而,鐳射敵我識別也有其自身的問題,鐳射受到不良氣象條件(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鐳射告警裝置,識別用的鐳射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鐳射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 為克服鐳射敵我識別器的固有缺點,結合鐳射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,但其艙外裝置外形與內裝型基本相同,效能指標也類似。 (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) 不同於傳統的搜尋/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,從而獲取目標的資訊;而二次雷達是雷達先發送包含編碼資訊的電磁波訊號,裝備應答機的目標接收到訊號後,由應答機再發送一段應答訊號,二次雷達接收到的電磁波即是應答機發送的應答訊號。 這種識別技術此前已廣泛應用於軍用/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裝置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。受陸上平臺運作環境限制,應用在裝甲平臺上則是近年才有) 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釐米、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。 與此前研發的鐳射敵我識別器不同,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視窗傳播時衰減小、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訊號指向功能,加上毫米波電磁波照射的背景噪聲變弱,敵人很難在這一範圍內截獲該訊號。裝上它,不必擔心天線指向範圍以外的非合作平臺接受到詢問訊號,減少了電子訊號暴露的可能,從而讓自身更隱蔽。 此外,毫米波工作頻率高、通頻頻寬,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鐳射告警裝置聯動,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,只要接受到威脅訊號的照射,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。 而識別器應答訊號使用的無線電編碼技術,提高了資訊的容量和保密性,讓ST-16系統也可以充當Ku波段資料鏈,利用其頻頻寬、通訊容量大的特點傳遞戰術資料,在坦克裝甲車輛編隊之間進行資訊交換,從而實現編隊戰場態勢共享和資料傳輸任務,大大提高坦克部隊整體作戰能力。