无源干扰,戈林一个蠢到荒谬的想法

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  出品:科普中国

我们常说,事情总有两面。就拿二战来讲,这场人类历史上空前的灾难给整个世界带来了极为惨重的损失,但从另一个角度而言,它又促进了许多新事物的发展,如电子战。

  作者:太赫兹工作室

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  监制:光明网科普事业部

在此之前,我们先来讲个有趣的故事:早在“海狮计划”期间,英军的猛烈抵抗给德军带来了很大的损失,他们的雷达让德军飞行员感到十分头疼。1942年的一天,有一位德军工程师提出了一套对付英军雷达的方案,戈林听后十分激动。然而他转念一想,如果德军将这项技术发扬光大,那么英军不就可以拿它来对付德军了吗?结果,戈林不但禁止研发,还下令将大量已经取得的研究成果全部销毁。

  1943年7月24日深夜,英军开始了空袭德国汉堡的战斗。汉堡拥有强大的防空力量,城市周围有54个大口径高炮连,22个探照灯连,3个烟幕站。在港口附近有20个雷达地面引导站,还有6个可供夜间歼击机使用的机场。英国出动了791架的各类飞机,组成了长320千米、宽32千米的巨大飞机方阵,以每小时360千米的速度向汉堡飞来。当时,德军已经装备了“维尔茨堡”、“曼海姆”、“弗里亚”等雷达。这些雷达本已经发现了这批庞大的机群,但是雷达屏幕上这些飞机竟然在“繁殖”,目标回波开始增加,总数达到了上万架飞机,德军马上乱作一团,雷达无法提供正确的目标信息,德军的夜间战斗机只能在空中盘旋,等待地面的引导。雷达控制的探照灯漫无目的地在四处寻找目标,炮瞄雷达无法工作,高炮只能朝天空胡乱射击。这次大规模空袭中,英军飞机没有受到任何阻碍,仅用两个半小时,就将2300吨炸弹投落在汉堡港口和市中心,汉堡遭到了巨大的破坏。而英军飞机只损失了12架,占出动飞机总数的1.5%,低于以往的6%。

戈林的确是糊涂,他的短视可谓是害惨了德军。他并没有意识到从那时开始,影响到今天的电子战就已经开始发展了。

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  被干扰的雷达的显示屏(来源:维基百科)

在电子战的发展方面,英国人无疑是先行者。在保卫英国的战斗中,英国人使用大量机载和地面无线电通信干扰台、发射假引导指令的地面电台和大功率地面干扰战等电子装备,对德军无线电通信网、战斗机及轰炸机的引导雷达QAY-2弹道导弹的无线电遥控系统施放干扰信息和无线电假信息,使其迷失方向、不能接受指令或偏离目标,从而有效地挫败了德军企图以轰炸、导弹和航空兵摧毁英国空军和目标的企图。

  取得如此巨大成功的原因其实很简单,英国人动用了秘密武器——“窗口”。“窗口”其实就是我们经常听到的箔条。箔条是使用最早和最广泛的一种无源干扰技术,在二战前就有人提出了相关概念。1943年所罗门群岛战役后期,日本海军航空兵首次在实战中使用箔条,但由于投放的数量太少,效果不佳,在日后的战斗中极少使用。英国和德国都发现了箔条的强大能力,但考虑到使用箔条很容易被敌方模仿,并且自身没有反制手段,两国都将其视为最高机密,轻易不使用。

海上敌对双方为争夺大西洋而展开的电子战更为激烈。德军潜艇利用波吸收材料,得以及时隐蔽、狡猾地逃脱盟军的打击,以及小的代价换取了对方极大的损失。当盟军改变雷达参数,试图躲避德军潜艇侦查时,德军也做出了相应的改变。就这样,双方借助反潜雷达与潜艇察设备反复争夺着大西洋的制海权。西欧战场上,英、美空军至少投入了5种型号的无线电反射体和10种型号的有源干扰机,甚至发明了投放箔条干扰的手段。

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  英国的“窗口”箔条(来源:维基百科)

为了干扰敌军通讯,英军就曾在1943年7月24日~25日两天之内先后出动746架飞机,在德国汉堡上空投下了9200万根、总重超过40吨的箔条。

  箔条通常由金属箔切成的条、镀金属的介质或直接由金属丝制成。箔条使用最多的是半波长的振子,也就是箔条长度为雷达波波长的一半(实际比一半略长),这种振子对电磁波的谐振、散射波最强,材料最省。箔条产生的回波类似噪声,能够掩盖目标的回波。为了能够干扰不同极化和波长的雷达,箔条也采用长达几十米甚至上百米干扰丝。

英率先应用有源和无源干扰相结合的方法,使干扰效果达到最佳,使德国雷达饱和、紊乱而不能发现及确定空袭飞机的坐标,使击落一个地方空中单位的“成本”大大增加。例如,原本击落1架飞机平均仅需要约800发子弹,现在则需要至少3000发。

  半波长振子的缺点也很明显,其频带很窄,只有中心频率的15%~20%。为了增加频带的宽度,可以采用两种方法。一个是增大单根箔条的直径或宽度,但这样增加的带宽量有限且重量太大,容易影响相关性能。第二种方法是将不同长度的箔条混合包装。

在举世瞩目的诺曼底登陆中,盟军投入飞机超过1.37万架,大小舰船近万艘,总兵力约280万人,携带有大量机载和舰载干扰机、箔条投放器、雷达假目标和假设备以及装填有耦极子反射体的舰载火箭和炮弹、角反射器及发烟罐等。在战役进行的同时,盟军还对德军投放了大量的有源和无源干扰,设置了大量假目标,并用猛烈火力推毁北岸德军通信枢纽及约80%的雷达站,致使德军雷达和通信指挥系统完全痪,使盟军登陆作战得以成功。德军苦心营造的“大西洋死亡墙”的神话破灭。在这次战役中,盟军无意中开辟了电子战的新纪元。

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