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世界当红F35战斗机具有无与伦比的态势感知能力
发布日期:2019-07-12 03:16:53    来源:未知    作者:崛起我中华    浏览量:13

与F-22A战斗机相比,F-35战斗机在平台性能上可能略逊一筹,无法在战争第一天率先“破门而入”。然而,一旦提到机载航空电子设备所具备的综合性能,“猛禽”就会顿生“廉颇老矣”之感。F-35将相控阵雷达系统、光电瞄准系统、分布式孔径系统、电子战设备和通信/导航/识别设备的融于一身,幻化出全方位的目标数据,为飞行员提供了前所未有的空战环境的态势感知能力,逐步练就出在防区外对敌方目标实施致命打击的十足功力。

F35A战斗机

有 源 探 测 :

F-35战斗机实现这个目标的一个关键系统是有源电子扫描阵列(AESA)火控雷达AN/APG-81。其显著特点是,打破了雷达、电子战和其他一些关键功能之间的界线,不仅可以提供全天候的防区外目标探测、扫描和跟踪等传统的雷达功能,同时还能用于干扰、侦查、通信和其他任务。

AN/APG-81雷达

就相控阵技术而言,AESA是由数百个、甚至数千个独立的发射/接收(T/R)单元所构成,通过电子控制实现雷达波束的运动,比传统的机械扫描雷达要快得多。因此,APG-81雷达具有很强的灵活性,可以快速改变波束的频率、方向、波形和功率,获得目标数据,具有非常优异的低截获概率特性。

在F-22A战斗机的AN/APG-77雷达上,T/R模块类似“砖”的形状。相比之下,AN/APG-81雷达采用了更加轻薄的T/R模块,被形象地称为“瓦”。每个T/R模块的顶部是一个钉状结构,充当模块的天线辐射器,用于射频能量的发射和接收,另一侧安装了小型电子装置。基于性能和成本的折衷,APG-81雷达采用了较小的阵面尺寸,阵列数目有所减少,作用距离大约只有APG-77雷达的三分之二,但成本和重量都只有前者的二分之一。由于没有万向接头和电动机等活动部件,可以提供较长的使用期限。据诺・格公司称,APG-81雷达的使用寿命预计达到8000小时,与飞机的寿命相一致。

通过座舱内多功能全景显示器上的触摸式活动按钮,F-35战斗机飞行员可以选择雷达的多种模式,包括:目标识别和跟踪,对空、对地、对海目标探测,电子战,以及合成孔径雷达(SAR)地面测绘,可以同时指定地面目标和空中目标。APG-81雷达收集到的目标数据,可以迅速与机上光电系统的数据相互融合,也能与空中预警机等外部平台获得的数据相互链接。

就对空作战而言,APG-81雷达将支持无源搜索和多目标、超视距跟踪和瞄准。它还将支持提示搜索,此时雷达波束将被引向其他传感器的探测方向,传感器可以是机载的也可以是外部的。由于雷达波束可以迅捷地从一点移动到另一点,这样,APG-81雷达在1秒钟内能够观察一个目标多达15次。

F35B战斗机

APG-81雷达具有合成孔径雷达的地形测绘功能,可以用于对地监视和瞄准,其性能可以与侦察机、E-8C和无人机上的地形测绘雷达相比。这种高分辨率雷达可很容易地识别地表特征、有效消除背景杂波干扰,探测到较大的地面目标,而无需考虑目标环境。与今天的雷达所观察到的面积相比,APG-81雷达的覆盖区域将扩大3~4倍。

由于传统的SAR是基于飞机运动来构成一个地面目标的合成图像,不适合用于获得可移动的舰艇目标成像。因此,APG-81雷达通过采用不同的算法,使得移动引起的频移可以提供目标成像所需的角度分辨率,这就具备了逆合成孔径(ISAR)模式的功能,可以将海面上舰艇的移动处理称为一幅合成图像。

火 眼 金 睛 :

APG-81雷达为F-35A战斗机飞行员提供了一个全天候的有源瞄准传感器,光电传感器系(EOSS)则将白天与夜晚的无源传感器合二为一,从而避免被敌机的告警系统探测发现。这个系统由光电瞄准系统(EOTS)和分布式合成孔径系统(DAS)组成,前者主要用于识别和瞄准战场目标,后者更多地用于探测飞机四周空域内的敌方威胁。

光电瞄准系统(EOTS)采用了独特的内部安装方式,安装在机头雷达罩下方。由于没有突出的转塔设备,也就不存在相应的气动阻力,而且可以方便地进行检查和维修。EOTS将瞄准激光、电视摄像机和前视红外传感器集于一身,可以有效瞄准目标、获得稳定图像。所有的内部传感器共用一个开口,能够容易校准,具有十分出色的探测性能。

F35的光电瞄准系统(EOTS)

EOTS的核心部件是一个第三代前视红外(FLIR)阵列,基于512×640元的锑化铟凝视焦平面阵列,可以在非常远的距离产生清晰图像。借助专门的二维图像处理软件,EOTS具有强大的图像处理能力,可提供了高分辨率红外图像。EOTS与APG-81雷达互相补充,雷达在各种气象条件下出色工作,而EOTS凭借着高分辨率能够更好地锁定目标,特别是空对地瞄准。

F35的光电瞄准系统(EOTS)

通常,EOTS在雷达初步探测的基础上,向F-35战斗机的飞行员提供一种更加靠近目标区域的探测。如果通过雷达发现一个感兴趣的地面目标,飞行员可以选择光学变焦或电子变焦,进一步探测、识别、跟踪和瞄准,甚至在160公里外的距离上就可以进行确认。随后,飞行员可以利用点跟踪器和区域跟踪器,分别锁定固定设施和移动车辆。此外,EOTS还将作为一种远程红外搜索与跟踪(IRST)系统,用来探测和识别空中目标。

类似EOTS,F-35战斗机还在机身内部嵌入了正式编号AN/AAQ-37的分布式孔径系统(DAS)。DAS采用了6组凝视焦平面阵列,分别集成在机身各个部位,如同6个“眼球”分别注视着90°空域范围,从而提供完整的360°无源图像。其主要通过全向覆盖探测空中威胁,*逼近告警,并且把视频信号馈送到飞行员的头盔显示器中。

AN/AAQ-37的分布式孔径系统

这样,飞行员可以通过头盔显示器,随时看到外部任何方向的情况、扩大态势感知范围。例如,DAS不仅可以实现夜间飞机近距编队飞行,而且能在夜间和烟尘覆盖情况下显示飞机下方目标图像,有助于飞行员在能见度很差的情况下驾驶飞机着陆。此外,DAS还能为飞行员提供一面虚拟的“反射镜”,有利于实施空战机动,或者评估轰炸效果。毫无疑问,F-35战斗机采用DAS后,将显著增强作战效能和生存能力。

F35的头盔显示器

耳 听 八 方

与F-22战斗机相比,F-35战斗机的通信/导航/识别(CNI)设备更加完善,具备增强瞄准能力的作用,还可以根据需要增加各种功能,满足了网络中心战变化的需求。CNI设备采用了7个PowerPC处理器,分别固定在两个机架内,其中一个损坏时其他处理器可以提供冗余功能。其中5个处理器专门用于信号和数据处理,其余2个处理器用于接口模块,都与F-35战斗机的综合核心处理器(ICP)相连接。每个处理器都采用保密算法,以确保语音通信和数据通信的安全。

F35的通信/导航/识别(CNI)系统

综合天线将包括1个S波段天线、2个UHF天线、2个无线电高度表天线和3个L段低可观测性天线。考虑到通信,CNI内部的软件无线电设备包括UHF/VHF接收机和Link 16数据链,后者采用L波段的网络化波形。它还设计成为接收“联合战术无线电系统”(JTRS)波形。CNI设备还包括TACAN导航、与GPS接收机的接口。仪表着陆系统和基于GPS的“联合精确着陆系统”(JPALS)将成为CNI设备的一部分。

诺・马公司的无线电系统分公司正在研制一套软件定义的无线电(SDR),设计用于提供诸如超视距敌我识别、安全语音通信、提醒与告警、内部通信和多架飞机间通过高速宽带数据链实现内部飞行信息共享。

CNI内的通信无线电装置采用多信道和多波段,因此它们可以被配置和设定为同时执行多种功能。F-35战斗机的飞行员可以在飞行中手动重构无线电装置,可以支持动态任务,并允许从作战损伤中恢复。在加载一项任务时,这些设备按照卡式存储器上的预定程序工作。

在F-35战斗机上,最值得注意的能力是自动目标识别。对此,洛・马公司仅简单介绍说,战斗机将持续处理传感器的探测数据,而不会考虑定位。一些跟踪可能很容易地分辨目标和归类,而其他的跟踪将需要大量处理,以分辨出含糊不清的目标。对于自动目标识别而言,F-35飞行员将能够在飞行前的任务规划过程中选择目标类型。

F35的通信/导航/识别(CNI)系统

洛・马公司在研制CNI设备过程中,通过一种航空电子综合方法,进一步减少系统硬件,从而减轻重量、提高保障性。为了进一步改善维护性,F-35战斗机的CNI设备包括自动故障检测和隔离的功能,尽量减少系统的重量和消耗功率。随着CNI设备的进一步发展,三维音频算法有可能成为其中一个部分,其作用是围绕飞行员的360°空间内提供适当的声音提示。

心 领 神 会

面对瞬息万变的空中态势,F-35战斗机的飞行员必须以最敏捷的方式首先发现目标,并选择最有效的方式发起攻击,这很大程度上依赖于综合核心处理器(ICP)能否对各种态势信息心领神会。为此,洛・马公司充分借鉴了研制F-22A战斗机的通用综合处理器(CIP)概念,为F-35打造出一个思路敏捷的“神经中枢”,可以迅速处理和融合来自不同传感器的信息。这样,飞行员就摆脱了传感器操作员的角色,转变为主宰空战的战术家。

F-35战斗机紧紧围绕用户“买得起、用得起”这一目标,更好地折衷了成本与性能。在开放式系统结构的基础上广泛采用各种商用成品,不仅大大降低了航空电子系统的成本,同时可以满足多国多军种的作战需求,也为今后实现快速技术升级奠定了良好基础。

F-35战斗机每一个传感器都能提供强有力的态势感知和瞄准信息,但是它们集成后构成的一个完整融合图像,其作用更加明显,而不会增加飞行员的过多的信息负荷。每个传感器都有自己的处理器,可以自动地确定适当模式、获得瞄准数据和提交图像数据,最后通过ICP融合,呈现一个易于理解的清晰目标图像。为了分析和区分输入目标数据的优先顺序,ICP在设计上将以往由单独的任务计算机、武器计算机和专用信号处理器来实现的各种功能集于一身,并采用了专门针对各种任务的不同算法。 在此基础上,ICP还可以根据需要进一步扩展能力。在增加新的功能模块时,无需改动原有的软件或硬件,同时还可以实现功能模块间共享支援,具有容错特性,从而提高了可靠性。

任务系统软件将成为F-35 战斗机成功的关键,筛选、融合、显示各种传感器的数据,对于飞行员来说是非常重要的。软件将把各种传感器纳入到一个功能性结构中,可以使它们智能地协同工作、互相提示,利用融合信息来帮助飞行员。在批次升级过程中,将研制大约450万行的任务系统软件代码。

在F35无与伦比的势态感知系统的支持下,飞行员由繁重的操作员变成了必胜的空中作战战术家,看到的是无与伦比的清晰准确的态势画面,听到的是系统精炼的提示,完成的是高效率的打击。

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