世界當紅F35戰鬥機具有無與倫比的態勢感知能力

原標題：世界當紅F35戰鬥機具有無與倫比的態勢感知能力

與F-22A戰鬥機相比，F-35戰鬥機在平台性能上可能略遜一籌，無法在戰爭第一天率先「破門而入」。然而，一旦提到機載航空電子設備所具備的綜合性能，「猛禽」就會頓生「廉頗老矣」之感。F-35將相控陣雷達系統、光電瞄準系統、分散式孔徑系統、電子戰設備和通信/導航/識別設備的融於一身，幻化出全方位的目標數據，為飛行員提供了前所未有的空戰環境的態勢感知能力，逐步練就出在防區外對敵方目標實施致命打擊的十足功力。

F35A戰鬥機

有 源 探 測 ：

F-35戰鬥機實現這個目標的一個關鍵系統是有源電子掃描陣列（AESA）火控雷達AN/APG-81。其顯著特點是，打破了雷達、電子戰和其他一些關鍵功能之間的界線，不僅可以提供全天候的防區外目標探測、掃描和跟蹤等傳統的雷達功能，同時還能用於干擾、偵查、通信和其他任務。

AN/APG-81雷達

就相控陣技術而言，AESA是由數百個、甚至數千個獨立的發射/接收（T/R）單元所構成，通過電子控制實現雷達波束的運動，比傳統的機械掃描雷達要快得多。因此，APG-81雷達具有很強的靈活性，可以快速改變波束的頻率、方向、波形和功率，獲得目標數據，具有非常優異的低截獲概率特性。

在F-22A戰鬥機的AN/APG-77雷達上，T/R模塊類似「磚」的形狀。相比之下，AN/APG-81雷達採用了更加輕薄的T/R模塊，被形象地稱為「瓦」。每個T/R模塊的頂部是一個釘狀結構，充當模塊的天線輻射器，用於射頻能量的發射和接收，另一側安裝了小型電子裝置。基於性能和成本的折衷，APG-81雷達採用了較小的陣面尺寸，陣列數目有所減少，作用距離大約只有APG-77雷達的三分之二，但成本和重量都只有前者的二分之一。由於沒有萬向接頭和電動機等活動部件，可以提供較長的使用期限。據諾?格公司稱，APG-81雷達的使用壽命預計達到8000小時，與飛機的壽命相一致。

通過座艙內多功能全景顯示器上的觸摸式活動按鈕，F-35戰鬥機飛行員可以選擇雷達的多種模式，包括：目標識別和跟蹤，對空、對地、對海目標探測，電子戰，以及合成孔徑雷達（SAR）地面測繪，可以同時指定地面目標和空中目標。APG-81雷達收集到的目標數據，可以迅速與機上光電系統的數據相互融合，也能與空中預警機等外部平台獲得的數據相互鏈接。

就對空作戰而言，APG-81雷達將支持無源搜索和多目標、超視距跟蹤和瞄準。它還將支持提示搜索，此時雷達波束將被引向其他感測器的探測方向，感測器可以是機載的也可以是外部的。由於雷達波束可以迅捷地從一點移動到另一點，這樣，APG-81雷達在1秒鐘內能夠觀察一個目標多達15次。

F35B戰鬥機

APG-81雷達具有合成孔徑雷達的地形測繪功能，可以用於對地監視和瞄準，其性能可以與偵察機、E-8C和無人機上的地形測繪雷達相比。這種高解析度雷達可很容易地識別地表特徵、有效消除背景雜波干擾，探測到較大的地面目標，而無需考慮目標環境。與今天的雷達所觀察到的面積相比，APG-81雷達的覆蓋區域將擴大3～4倍。

由於傳統的SAR是基於飛機運動來構成一個地面目標的合成圖像，不適合用於獲得可移動的艦艇目標成像。因此，APG-81雷達通過採用不同的演算法，使得移動引起的頻移可以提供目標成像所需的角度解析度，這就具備了逆合成孔徑（ISAR）模式的功能，可以將海面上艦艇的移動處理稱為一幅合成圖像。

火 眼 金 睛 ：

APG-81雷達為F-35A戰鬥機飛行員提供了一個全天候的有源瞄準感測器，光電感測器系（EOSS）則將白天與夜晚的無源感測器合二為一，從而避免被敵機的告警系統探測發現。這個系統由光電瞄準系統（EOTS）和分散式合成孔徑系統（DAS）組成，前者主要用於識別和瞄準戰場目標，後者更多地用於探測飛機四周空域內的敵方威脅。

光電瞄準系統（EOTS）採用了獨特的內部安裝方式，安裝在機頭雷達罩下方。由於沒有突出的轉塔設備，也就不存在相應的氣動阻力，而且可以方便地進行檢查和維修。EOTS將瞄準激光、電視攝像機和前視紅外感測器集於一身，可以有效瞄準目標、獲得穩定圖像。所有的內部感測器共用一個開口，能夠容易校準，具有十分出色的探測性能。

F35的光電瞄準系統（EOTS）

EOTS的核心部件是一個第三代前視紅外（FLIR）陣列，基於512×640元的銻化銦凝視焦平面陣列，可以在非常遠的距離產生清晰圖像。藉助專門的二維圖像處理軟體，EOTS具有強大的圖像處理能力，可提供了高解析度紅外圖像。EOTS與APG-81雷達互相補充，雷達在各種氣象條件下出色工作，而EOTS憑藉著高解析度能夠更好地鎖定目標，特別是空對地瞄準。

F35的光電瞄準系統（EOTS）

通常，EOTS在雷達初步探測的基礎上，向F-35戰鬥機的飛行員提供一種更加靠近目標區域的探測。如果通過雷達發現一個感興趣的地面目標，飛行員可以選擇光學變焦或電子變焦，進一步探測、識別、跟蹤和瞄準，甚至在160公里外的距離上就可以進行確認。隨後，飛行員可以利用點跟蹤器和區域跟蹤器，分別鎖定固定設施和移動車輛。此外，EOTS還將作為一種遠程紅外搜索與跟蹤（IRST）系統，用來探測和識別空中目標。

類似EOTS，F-35戰鬥機還在機身內部嵌入了正式編號AN/AAQ-37的分散式孔徑系統（DAS）。DAS採用了6組凝視焦平面陣列，分別集成在機身各個部位，如同6個「眼球」分別注視著90°空域範圍，從而提供完整的360°無源圖像。其主要通過全向覆蓋探測空中威脅，提供導彈逼近告警，並且把視頻信號饋送到飛行員的頭盔顯示器中。

AN/AAQ-37的分散式孔徑系統

這樣，飛行員可以通過頭盔顯示器，隨時看到外部任何方向的情況、擴大態勢感知範圍。例如，DAS不僅可以實現夜間飛機近距編隊飛行，而且能在夜間和煙塵覆蓋情況下顯示飛機下方目標圖像，有助於飛行員在能見度很差的情況下駕駛飛機著陸。此外，DAS還能為飛行員提供一面虛擬的「反射鏡」，有利於實施空戰機動，或者評估轟炸效果。毫無疑問，F-35戰鬥機採用DAS後，將顯著增強作戰效能和生存能力。

F35的頭盔顯示器

耳 聽 八 方

與F-22戰鬥機相比，F-35戰鬥機的通信/導航/識別（CNI）設備更加完善，具備增強瞄準能力的作用，還可以根據需要增加各種功能，滿足了網路中心戰變化的需求。CNI設備採用了7個PowerPC處理器，分別固定在兩個機架內，其中一個損壞時其他處理器可以提供冗餘功能。其中5個處理器專門用於信號和數據處理，其餘2個處理器用於介面模塊，都與F-35戰鬥機的綜合核心處理器（ICP）相連接。每個處理器都採用保密演算法，以確保語音通信和數據通信的安全。

F35的通信/導航/識別（CNI）系統

綜合天線將包括1個S波段天線、2個UHF天線、2個無線電高度表天線和3個L段低可觀測性天線。考慮到通信，CNI內部的軟體無線電設備包括UHF/VHF接收機和Link 16數據鏈，後者採用L波段的網路化波形。它還設計成為接收「聯合戰術無線電系統」（JTRS）波形。CNI設備還包括TACAN導航、與GPS接收機的介面。儀錶著陸系統和基於GPS的「聯合精確著陸系統」（JPALS）將成為CNI設備的一部分。

諾?馬公司的無線電系統分公司正在研製一套軟體定義的無線電（SDR），設計用於提供諸如超視距敵我識別、安全語音通信、提醒與告警、內部通信和多架飛機間通過高速寬頻數據鏈實現內部飛行信息共享。

CNI內的通信無線電裝置採用多信道和多波段，因此它們可以被配置和設定為同時執行多種功能。F-35戰鬥機的飛行員可以在飛行中手動重構無線電裝置，可以支持動態任務，並允許從作戰損傷中恢復。在載入一項任務時，這些設備按照卡式存儲器上的預定程序工作。

在F-35戰鬥機上，最值得注意的能力是自動目標識別。對此，洛?馬公司僅簡單介紹說，戰鬥機將持續處理感測器的探測數據，而不會考慮定位。一些跟蹤可能很容易地分辨目標和歸類，而其他的跟蹤將需要大量處理，以分辨出含糊不清的目標。對於自動目標識別而言，F-35飛行員將能夠在飛行前的任務規划過程中選擇目標類型。

F35的通信/導航/識別（CNI）系統

洛?馬公司在研製CNI設備過程中，通過一種航空電子綜合方法，進一步減少系統硬體，從而減輕重量、提高保障性。為了進一步改善維護性，F-35戰鬥機的CNI設備包括自動故障檢測和隔離的功能，盡量減少系統的重量和消耗功率。隨著CNI設備的進一步發展，三維音頻演算法有可能成為其中一個部分，其作用是圍繞飛行員的360°空間內提供適當的聲音提示。

心 領 神 會

面對瞬息萬變的空中態勢，F-35戰鬥機的飛行員必須以最敏捷的方式首先發現目標，並選擇最有效的方式發起攻擊，這很大程度上依賴於綜合核心處理器（ICP）能否對各種態勢信息心領神會。為此，洛?馬公司充分借鑒了研製F-22A戰鬥機的通用綜合處理器（CIP）概念，為F-35打造出一個思路敏捷的「神經中樞」，可以迅速處理和融合來自不同感測器的信息。這樣，飛行員就擺脫了感測器操作員的角色，轉變為主宰空戰的戰術家。

F-35戰鬥機緊緊圍繞用戶「買得起、用得起」這一目標，更好地折衷了成本與性能。在開放式系統結構的基礎上廣泛採用各種商用成品，不僅大大降低了航空電子系統的成本，同時可以滿足多國多軍種的作戰需求，也為今後實現快速技術升級奠定了良好基礎。

F-35戰鬥機每一個感測器都能提供強有力的態勢感知和瞄準信息，但是它們集成後構成的一個完整融合圖像，其作用更加明顯，而不會增加飛行員的過多的信息負荷。每個感測器都有自己的處理器，可以自動地確定適當模式、獲得瞄準數據和提交圖像數據，最後通過ICP融合，呈現一個易於理解的清晰目標圖像。為了分析和區分輸入目標數據的優先順序，ICP在設計上將以往由單獨的任務計算機、武器計算機和專用信號處理器來實現的各種功能集於一身，並採用了專門針對各種任務的不同演算法。 在此基礎上，ICP還可以根據需要進一步擴展能力。在增加新的功能模塊時，無需改動原有的軟體或硬體，同時還可以實現功能模塊間共享支援，具有容錯特性，從而提高了可靠性。

任務系統軟體將成為F-35 戰鬥機成功的關鍵，篩選、融合、顯示各種感測器的數據，對於飛行員來說是非常重要的。軟體將把各種感測器納入到一個功能性結構中，可以使它們智能地協同工作、互相提示，利用融合信息來幫助飛行員。在批次升級過程中，將研製大約450萬行的任務系統軟體代碼。

在F35無與倫比的勢態感知系統的支持下，飛行員由繁重的操作員變成了必勝的空中作戰戰術家，看到的是無與倫比的清晰準確的態勢畫面，聽到的是系統精鍊的提示，完成的是高效率的打擊。

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