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美军最先进的F-35战机电子战系统

美国空军型F-35A联合直接攻击机

美国F—35战机是新一代战斗机,它将是美国海军和空军现有机型的补充,它将使美国海、空军的机型更加齐全。F—35战机是一种超音速隐形战机,它采用了一些尖端技术,例如定位系统,借助电子雷达进行监视的系统等,F-35战机的作战性能不仅超越了俄罗斯所有的现役主力战机,而且还优于欧洲的“台风”战机、法国的“阵风”战机和瑞典的JAS-39“鹰狮”战机。F-35战机短距起飞,垂直降落,能够比这些战机更早的发现目标,因此在对抗时可以先发制人,率先开火。在武器方面,F-35战机装备有先进中程空对空导弹(AMRAAM)和AIM-9X“响尾蛇”导弹,这使得F-35战机甚至可以在这些战机察觉前将其击落。

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F-35 腹部的 AAS-37 光电分布孔径传感器系统(EODAS)观察口

尤其是该型战机的综合电子战系统性能更是名列世界军机的榜首,很值得我军航空专家借鉴。

F-35战机的综合电子战系统(IEWS)具有雷达告警、信号收集和分析,被动式辐射定位和电子对抗能力,该综合电子战系统与战斗机的机载有源相控阵雷达和光电传感器系统高度融合。其设计目的就是最有效地向飞行员提供战场态势,从而使F-35在战场上远离危险的境地。

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F-35 的电子战系统示意图

电子战系统(EWS)在现代空战中的作用显得越来越重要,电子战包括对敌方信号的收集,辨别和定位,以便提前探测敌方的雷达和来袭导弹,并实施相应的反制措施和对抗手段瓦解敌方的作战能力。虽然美军配备有专门的电子战飞机(例如空军的 EF-111 和海军的 EA-6B),但是 F-35 战斗机仍然装备了功能强大的综合电子战系统,以便能够同时处理空对空和空对地的电子战任务。F-35 的电子战争系统能够极大地增强飞行员对战场态势的感知能力,并可以对敌方空中和地面的目标进行准确地辨认、定位、跟踪和打击。

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F-35 的头盔显示器

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F-35 的先进头盔综合显示器(HMD)

F-35 的航电系统设计师试图将战斗机的航电系统综合化程度提高到一个非常高的水平——其电子战系统和飞机的各个任务子系统高度融合。BAE 系统公司的 F-35 项目主管兼 F-35 战斗机电子战系统设计师马克.德雷克(Mark Drake)解释到:“我们用老旧的 F-14 战斗机打个比方,F-14 战斗机装备的是联合式电子战系统(FEWS),飞机上有一个专用的模块用于容纳雷达告警接收机(RWR),而另一个模块用于容纳干扰箔条散布器;飞行员在一个多功能显示器上控制机载导弹的发射,而在另一个多功能显示器上对战场环境进行监视,也就是说飞行员就是最后的信息综合处理器(CIP),其工作量异常巨大。相反的,F-35 的电子战系统大为简化了飞行员的工作量,在 F-35 航电系统设计之初,工程人员就提出将飞机的电子战系统和飞机的各个任务子系统高度融合。

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F-35 的座舱特写

洛克希德.马丁公司 F-35 航电系统负责人艾利克.布朗杨(Eric Branyan)说道:“虽然 F-35 并不是第一种装备综合式电子战系统的战斗机(在它之前,F-22A 就拥有了综合式电子战系统),但是 F-35 战斗机上的电子战系统带来了一次技术上的革命,它使得战斗机上各种电子战子设备可以联合起来运作。F-35 上先进的光纤高速数据总线系统和共用综合处理器(ICP)可以处理大量的信息,并将经过过滤的信息以最简洁的方式显示给飞行员,从而大幅度地减小了飞行员的工作量,使他们能够将更多的精力集中于空战中的战略和战术运用上,这就是 F-35 战斗机最大的优势。”

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F-35 座舱内的触摸式大型平板显示器

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高度综合化的电子战系统

F-35 的电子战系统综合了机载 AN/APG-81 有源电扫相控阵雷达(AESA),通信、导航、识别系统(CNI)和光电分布式孔径系统(EODAS),F-35 的电子战系统拥有大量专用天线,当然机载有源相控阵雷达的也可为电子战系统服务,例如 AESA 可执行电子战支援和信号收集、分析的任务。由于 AESA 能够提供非常强的定向射频(DRF)输出能力,F-35 可利用其综合电子战系统中的雷达告警接收机(RWR)与 APG-81 相配合工作,雷达告警接收机能为 APG-81 雷达提供敌机精确的目标方位指示,在此指示下,APG-81 雷达可以不采用大空域扫描方式,而采用 2°×2°(方位×俯仰)的针状窄波束对所指示的方向进行精确扫描,在减小被截获概率的同时提高搜索效率。即 F-35 的电扫相控阵雷达完全在电子战系统的控制之下对敌机进行定向扫描,从而大大提高了 F-35 的战场生存能力。

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APG-81 有源电扫相控阵雷达工作示意图

与老旧的联合式电子战系统(FEWS)相比,综合电子战系统(IEWS)的体积更小,重量更轻,对电力系统的要求更低,并且成本低廉,IEWS 可大幅度增强现代战斗机的战场生存能力。综合电子战系统通过和机载 AESA 雷达系统交联,即提高了雷达的工作效能,又缩短了综合电子战系统的反应时间。艾利克.布朗杨说道:“F-35 的机载综合电子战系统和相控阵雷达系统的结合非常完美!”

F-35 的机载综合电子战系统的综合化水平是世界上所有战斗机中最高的,通过 F-35 的综合核心处理器(ICP),其综合电子战系统不仅和 APG-81 雷达相交联,还和其它的机载任务传感器相连通。当电子战系统的综合化程度达到了这个水平的时候,其机载光电分布式孔径系统(EODAS)传感器也可支持电子战系统的对抗措施。虽然基于射频(RF)信号的电子战系统和基于红外(IR)信号的分布式孔径系统是在不同的电磁波频率范围内分开地运作的,但是,通过功能强大的机载综合核心处理器,它们也可以交联在一起进行工作。以前,在老旧的战斗机上,电子战系统的传感器和红外光电侦测系统的传感器是互相独立工作的,飞行员要分别操作电子战系统和光电侦测系统的传感器来探测到的威胁目标,并在座舱内不同的显示器上读取不同传感器的探测到的不同信息,其工作量过大。而 F-35 上的高度综合化的电子战系统可以将各种不同的传感器交联起来,并自动对比各种传感器探测到的威胁目标,经过信息过滤后,自动将最佳结果显示给飞行员,这极大的减轻了飞行员的工作负担。如此高的自动化水平使飞行员更为高效地掌握战场态势,从而大大缩短了飞行员实施电子对抗措施的决策和反应时间。

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光电跟踪系统(EOTS)工作示意图

F-35 上的综合核心处理器能够将各种传感器通过光纤数据总线传输来的各种数据进行汇总、整理、选择和过滤,并将处理器过滤后的最有效信息传输给飞行员。从而使得飞行员方便地掌握战场态势,飞行员可以根据综合电子战系统提供的信息选择最合理的作战方式,即选择规避、接触、对抗或者消灭敌方目标。

洛.马公司国际项目经理乔.沃德诺普(Jon Waldrop)说道:“通过和战场指挥和控制节点(例如预警机)相交联,F-35 的电子战系统将确保不遗漏战场上的任何敌方目标,从而使孤立在飞机座舱中的飞行员对战场态势拥有最全面的了解。” 艾利克.布朗杨预言道:“F-35 的高度综合化电子战系统的性能将不亚于 F-22A,但是由于 F-35 的电子战系统更多的采用了民用超现成技术,所以其可靠性超过 F-22A 上 IEWS 一倍以上,而其成本只有 F-22 上 IEWS 的一半。”

F-35 的综合电子战系统是全数字式的,因此其设备尺寸、重量和耗电量都比 F-22 上的同等设备要减小很多,同时其综合核心处理器(ICP)的运算速度和准确性也比 F-22A 上的 CIP 更高。F-35 上的综合核心处理器的运算速度高达 1 兆次/秒(F-22A 上的共用综合处理器的运算速度为 105 亿次/秒,也就是说 F-35 战斗机上核心处理器的运算速度是 F-22A 上处理器运算速度的十倍——译者注),并且在 F-35 形成战斗力时,其 ICP 内存保留有容量扩大一倍的能力。乔.沃德诺普说道:“洛.马公司在 F-35 上选择了基于民用技术的综合核心处理器,这样和 F-22A 上的 ICP 相比,其成本大为降低,而性能大为提升。”

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美军F-35A战机局部特写

德雷克说道:“F-35 的综合电子战系统可以为飞机提供全向、宽频的保护。如果你绕着 F-35 飞机走一圈的话,你不会发现任何外凸的电子战天线,因为我们将 6 个低可视度电子战天线内嵌入飞机结构之中,它们分别被嵌入主翼的前、后缘和水平尾翼的后缘。这 6 个电子战系统天线对于 F-35 战斗机的雷达隐身特性非常重要,其中一个天线能够识别敌方雷达的工作模式,还有两个天线则可以确定敌对雷达辐射电磁波的入射方向,而另外三个电子战天线是为四通道宽频电子战接收机(four-channel wideband EW receiver)工作的。”

由 APG-81 有源相控阵雷达支持的各种任务传感器和电子战系统将首先探测到敌方目标,随后 F-35 上的光电跟踪系统(EOTS)内的激光测距仪将对目标进行探测。F-35 的机载相控阵雷达和电子战系统将在射频领域紧密合作:在综合电子战系统被动侦测系统(例如雷达告警器)的指示下,F-35 的机载相控阵雷达将对远距离目标进行快速而精确的定向扫描(针状窄波束精确扫描)。

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F—35B短距起飞 垂直降落

F-35 的机载雷达告警器能够分析、鉴别和跟踪敌方雷达信号,区分敌方雷达的工作模式,并能够对敌方雷达进行精确的定位。通过识别敌方雷达在信号特征(例如不同的频率、脉冲宽度和脉冲重复频率等)上的差异,F-35 的综合电子战系统可以区分敌方不同的雷达型号;而区分敌方雷达的工作模式相对比较困难,这要根据美军已经掌握的敌方各种雷达的不同工作模式下的信号特征来鉴别,这就需要强大的数据库系统的支持。

F-35 战斗机的自我保护系统包括分管射频(RF)、红外(IR)对抗措施的两部任务管理器,而在 F-35 的后机身装有红外干扰弹发生器和雷达干扰箔条散布器,F-35 上先进的红外干扰弹散布器在体积上比它的前辈们要小得多,但是它却可以携带更多的红外干扰弹,以满足未来战场上高强度红外对抗的要求。F-35 的电子战系统在可靠性和可维护性上比它的前辈有了大幅度的提高,洛.马公司宣称其平均故障时间间隔高达 440 小时,而 F-35 的机载自我诊断和故障隔离系统可以自动地为地勤保障人员提供故障信息和数据,由于 F-35 的电子战系统采用了模块化设计思想,所以地勤人员可以通过更换外场可更换模块(LRU)的方法,迅速地排除 F-35 战斗机电子战系统的故障。这样极大的简化了 F-35 战斗机的后勤保障难度,并大幅提高了战斗机的出勤率和完好率,成倍地增加了 F-35 战斗机的作战效能。

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F-35战机空中加油

拥有众多的对空和对地工作模式,其雷达探测到的战场态势还可以通过战术数据链系统在整个 F-35 编队之间进行共享不仅可以用来探测空中目标,还可以用来探测地面目标,进行联合直接攻击。其在对地面目标的前视红外成像可将目标放大 4 倍,以求得到分辨率较高的红外图像。另外 EOTS 系统还具有激光定位和标准的能力,并引导激光指导武器打击任何地面目标。

F-35 战斗机改变了人们对空军的传统观念,先进的电子装备,超强的火控系统,全新的战法......一旦成军,美国空军将在相当长的一段时间内雄霸蓝天,不得不引起各国尤其是中俄军事首脑的深思。不能任由美军肆无忌惮地掠夺制空权!

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