据《英国防务期刊》报道,近日英国国防部宣布将建造一座“静音机库”,用于深入测试飞机等军用装备的电磁性能,比如在强干扰条件下,GPS导航功能的实际表现以及后续改进措施是否有效。
在尺寸级别上,该设施将成为欧洲最大设施之一,将能够为CH-47等大型装备提供测试服务,预计将在2026年建成使用。
美国B-1B在微波暗室中测试
根据公开报道,英国此次规划的新“静音机库”将建设在英格兰西南部的博斯科姆唐机场,预计投资2000万英镑(约1.86亿人民币)。该机场归英国国防部所有,由英国奎奈蒂克公司(QinetiQ)管理,将用于各型军用飞机的测试工作。
英国空军采购了两架达索猎鹰900LX公务机,以取代2022年退役的BAe-146飞机。
几乎所有海外飞机都依靠接收多颗GPS卫星发送的电磁信号来实现自身定位。
从新闻报道的先后顺序来看,该项目的上马和仍在持续的俄乌冲突有一定关系。根据美国媒体报道,今年3月英国国防大臣乘坐公务机访问波兰,在靠近俄罗斯领土“飞地”加里宁格勒时曾遭遇电子干扰。在大约30分钟的时长中,飞机上的全球定位系统(GPS)失去了导航能力。
由于GPS系统进入市场较早,对西方航空器来说,不论军机或民机,GPS系统已成为其重要导航工具。因此,在军机电子战能力的发展和运用中,针对GPS系统进行干扰也被列为关键任务之一。军事专家事后解读表示,按照英国政要公务机的常见飞行轨迹和速度特征,英国专机此次遭受的干扰相当强,而且覆盖范围较大。
自从上世纪美苏冷战落幕后,由于欧洲防务压力降低,欧洲各国的军备研发和基础设施建设在随后的20多年进入了一个平静期。近年来,随着俄乌冲突的爆发,欧洲多国都在大幅度增加军费预算。而现代战场上,对制电磁权的争夺已经成为决定胜负的重要因素。从这一角度来看,英国上马“静音机库”项目其实是顺势而为。
美国的机库被改建成微波暗室。
所谓“静音机库”,就是利用机库设施改造而来的大型全封闭式微波暗室。这样的环境能通过实现内外环境的电磁隔离,在内部建立一个电磁背景非常干净的测试环境。
比如针对飞机GPS抗干扰能力的精确研究,需要在没有其他信号干扰测量计算过程的环境下,在各种不同条件下,通过飞行器、GPS信号模拟器、目标模拟器三者间的交互结果,来获得最有效的抗GPS干扰措施。进一步来说,不仅限于GPS信号,军用飞机涉及外部环境的各种电磁性能,包括通信、敌我识别、探测等功能,都需要同样的环境来支持相关研究。
在人类进入航空时代后,英国是早期电磁领域能力最强的国家之一。实用化的雷达最早在20世纪30年代在英国出现。二战期间,英国更是围绕无线电探测通讯瞄准等核心环节,发展出了体系化的电子战能力,比如对纳粹德国轰炸机的瞄准过程进行干扰欺骗等。如今,尽管英国在电子产业方面的实力依然很强,但和美国等国家相比,依然有明显的差距。
截至目前,全球有能力独立研发高性能隐身飞机的国家依然数量不多,一个重要的原因就是大多数国家受限于体量和国情,难以投入巨大资源,来建设大型微波暗室等专门的基础研发设施。
从技术角度来说,微波暗室在技术上主要是通过在封闭空间内加装屏蔽层,布设吸波材料及其他测试设备来实现“吸波”能力。
屏蔽层通常由金属板材制成,材料、层数、实心或者网状结构不限,但要求结构件之间拥有良好的电连续性。如门、门框、门附件等部件的连接需要符合诸多特殊要求;而与外界连通的电缆和通风管道等,则须提供专用的贯穿波导。此外,为了防止射频信号污染或是仪器设备被干扰,也有很多规定需要遵守。比如,灯具需要采用白炽灯或者无射频干扰的荧光灯,所有电源和通信线都必须加装滤波器等。
一种电磁吸波锥。吸波锥的尺寸和形状根据材料和吸波性能不同会存在差异。
微波暗室最典型的外观特征是各种棱锥体,这些棱锥体负责对电磁射频信号的吸收衰减。常见的材料包括有损材料(如炭黑)、浸渍过的绝缘基质(如聚氨酯)、铁氧体瓦吸波材料和非电磁多层合成物等。这些材料吸波能力的好坏将直接影响微波暗室的能力高低。比如,材料太重会导致安装困难,针对电磁波吸收的频带有限会导致很多项目无法测试等。
尽管微波暗室的建设原理和工作逻辑并不复杂,但要做到较高的性能水平,工程难度和成本都比较高。而且,随着建筑尺寸的增大,其中的设计和施工困难也会随之增多。尤其是针对大型飞行器的大型微波暗室,由于民用航空市场对此需求寥寥,因此研制和运营成本难以被有效分摊。这导致全世界大型微波暗室的数量并不多。
除了尺寸外,微波暗室的实际能力还与很多因素密切相关。比如,它能支持的频谱范围是不是足够广阔,能实现的最高测量精度能达到什么水平等。这些细节因较为敏感而极少对外公开。
综合以上因素,除了针对GPS系统的抗干扰测试研究外,英国这一“静音机库”的能力边界在哪里,将承担哪些项目的相关试验,包括是否会参与新一代隐身飞机总体信号特征的高精度测量等工作,英国政府并未对这些问题进行明确说明,未来外界或许也难以得知。