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武装直升机的综合多普电子战系统

  防空系统越先进,对飞机生存性设备(ASE)的要求就越高。在冷战结束,局部战争加剧的今天,防空系统的配置已发生显著变化。它的构成已不是单纯的原苏制设施(又称红色威胁)或北约制(蓝色威胁)系统,一些地区从国际市场上获得的“蓝色威胁”系统已经组合到以苏制武器为主的“红色威胁”系统中,由此产生了更为致命的“灰色威胁”。例如,在“沙漠风暴”行动期间,伊拉克部署了法—德联合生产的R018nd地空导弹和俄罗斯的SA—8地空导弹;利比亚采购了法国的 Crotale导弹以补充原有的苏制防空系统。组合威胁随着同一战场上新老武器的增长而增长。
  近年来,雷达制导和红外制导的防空武器有了很大的发展。特别是当今的防空系统已经把直升机的飞行方式列入攻击对象之一;脉冲多谱勒雷达能从地面杂波中发现与瞄准超低空飞行的飞行;单脉冲雷达可以对抗简单的干扰;红外双波段或红外成像导弹导引头可以从任何角度引导导弹攻击那些仅冒出余烟或仅表皮产生热辐射的目标。
  为提高21世纪战场直升机的生存性,美国陆军正在组织研制无源与有源综合于一体的ASE。其大力开发的综合红外干扰装置(SHRCM)和综合射频干扰装置(SIRFC),在先进微处理机基础上,能将干扰信号聚焦成束, 力图对付现代防空系统的威胁。为对付现代防空系统的杀伤性及多样性,要求干扰一方必须具有宽波段、多谱的干扰能力(即能够综合干扰红外、射频和激光威胁),还必须具有快速识别与同时对付多种威胁源的能力。
  直升机ASE的今天与明天

  现有的无源告密接收机和有源干扰机,是分别针对具体的威胁技术设计的。美陆军宜升机装备的A四—39A(V)l型雷达告警接收机只能检测脉冲雷达型威胁;部署在海湾地区的舰载直升机 OH—58D,需要加装 APR—44型告警接收机才能探测连续波照射器;装在AH—64和AH—!直升机上的ALQ—136射频干扰机只能干扰ZSU—23—4机载火炮系统脉冲瞄准雷达之类的威胁;装在 EH—60、MH—60 MH—47直升机上的ALQ—162射频干扰机只能干扰像SA—6地空导弹之类的连续波威胁。
  直升机要求其机载设备体积小、重量轻、功耗小。然而,由相互独立的、专用的告警接收机、有源干扰机和干扰物投放器组成的ASE系统,体积大且重量重;在任务最紧张的阶段还会加重飞行员的负担。
  SIIRCM和 SIRFC这两个系统的开发,目的是使电子战设备的发展走在红外及射频威胁发展的前面。 SIIRCM和SIRFC这两个系统综合了新一代有源和无源ASE技术,它们能够为宜升机提供全方位的防护能力。
  综合红外干扰系统(SIIRCM)
  第一代SA—7便携式防空系统只能从飞机后部跟踪攻击发热的发动机部位;在“沙漠风暴”中使用的SA—16,带有一个双波段的红外高灵敏导引头,能够追踪飞机机体任意方向的热辐射,还能反掉曳光弹诱饵产生的干扰。当前的红外威胁频谱分布在1—4波段。 下一代红外成像器增加了第5波段。
  ALQ—212(SIIRCM)是一种红外定向干扰系统,其高分辨率导弹告警接收机能够检测和跟踪来袭的导弹威胁。相比之下,目前装
在美军直升机上的ALQ—144和ALQ—157型全向干扰机只能全方位辐射调制的红外线能量。为了对付那些辨别力较强的威胁,ALQ—
212能够将干扰能量聚焦对准来袭威胁,使干扰能量提高100倍,因此大大提高了干扰效果。
  为了在所有波段上都获得足够能量的干扰信号,ALQ—212干扰头装有能同时工作的氙闪光灯和激光器,氙灯和激光器产生的干
扰总能量大于2000瓦。因为干扰能量聚焦成束,要想在多个角度上同时干扰多个威胁源,就得安装多个干扰头。具体需要几个干
扰头,视飞机的体积及所担负的任务而定。AH—64很可能只装1个干扰头,CH—47也许安装2个或3个干扰头。每个干扰头重15千克,2个干扰头外加4个传感器、1个执行控制单元和2个处理器,总重量约为58千克。依据不同型号飞机的需要,ALQ—212可触发一个或多个干扰物投放器。
  SIIRCM是陆军主管的三军联合项目。洛克希德·马丁公司所属的桑德斯公司,已于1991年与陆军通信和电子司令部(CECOM)鉴
定了 SIIRCM中的有源部分——先进威胁红外对抗装置(AT I RCM)的研制合同。1995年,国防部将陆军的 SIIRCM并入空军、海军
的无源先进导弹告警系统(AMWS)中,取名为AN—AAR—57通用导弹告警系统(CMWS)。
  除了无源传感器和有源干扰机之外,红外对抗设备还包括无源的红外抑制器和改进型干扰弹投放器。由 AIx—47演变而成的新
型“灵巧”投放器,它能够将箔条弹与红外弹组合发射出去,以提高干扰效果。适用于新式投放器及现有投放器的先进红外干扰弹正在研制之中。
  SIIRCM现处于工程制造开发阶段,1998年4月已经完成了综合试验系统的第一次论证,6月份开始在陆军试用。试验系统能够识
别模拟的导弹发射特征,能够旋转干扰机头部并在1秒之内开始对两台 EIANPADS导引头实施干扰。
  一部独立的 ALQ—212试验系统已经安装在一架EH—60A66黑鹰”特种电子任务飞机上。一整套完全综合的系统于今年上半年在
一架MH—印K特种作战飞机上试飞,约2000年9月开始小批量生产。
  为了能准确地跟踪来袭导弹,SIIRCM必须依靠新型的AAR—57导弹告警接收机,该接收机装有先进的光学滤镜以提高接收灵敏
度。这种接收机能在导弹刚点火启动就进入跟踪状态,并提供精确的导弹入射角信息,其精确度优于当前使用的 AAR—47和 ALQ—
156导弹探测器。
  在导弹接近目标之前3秒(或更短)的告警时间内,SIIRCM将干扰头迅速对准导弹。先进的伺服控制系统及无级电机将在几分之
一秒内将ALQ—212干扰头旋转90度,其旋转角速度远快于“阿帕奇”直升机上的目标探测与瞄准系统,但精度稍差。
  要把一束光束对准正在加速飞行中的导弹,需要强大的处理能力和先进的跟踪算法。SIIRCM使用了9个以700处理器,它们能以
实时方式运行12加00行由 Ada语言编写的程序代码。
  SIIRCM还可应用于25种美军平台上。例如,F—16和AV—8B将使用6部带或不带干扰头的导弹告警接收机;目前正在研究V—22旋翼机是否也需要安装红外保护装置;英国陆军也订购了SI!RCM,准备安装在“长弓阿帕奇”直升机上。
  SIIRCM信息是在 MIL—STD一1553B数据总线上进行传输的,包括向任务计算机提供准确的威胁信息(入射角及距离),以告知飞机上的其他系统一起对付威胁。它还能与宽带、综合的ASE系统一起工作,以提供红外、雷达、激光全频谱防护能力。
综合射频干扰系统(SIRFC)
  在红外制导导弹充斥现代战场的同时,雷达制导的防空系统继续在所有高度上对直升机构成远程威胁。雷达制导的SA—15地空导弹能在贴地飞行到12千米高度区间内攻击目标;探测雷达还能引导SA—9这类近距红外导弹。 IIT航空电子公司设计的 AN/ALQ—211(SIRFC)能够对组合雷达威胁进行告警,还能对雷达威胁实施射频干扰。
  自1991年与 CECOM签定先期研制合同以来,ITT航空电子公司已在宽带微波接收机、毫米波行波管和固态放大器等技术领域取得了重大进展,有关硬件已于1993年在EH—60直升机上进行了对抗试验。1995年,该公司论证了与多频谱干扰机相协调的威胁环境告警算法,结果形成了一套全自动防御系统,其雷达告警接收机的频率覆盖范围为 C—M波段。有源干扰频率范围为H—J波段。
  随着系统的进一步改进,未来的模块化系统的频率探测范围将扩展到 H波段,频率干扰范围扩展到K波段。重要的是,SIIRFC是目前唯一一种干扰功率大、技术先进、能对抗脉冲、连续波、脉冲多普勒等多种威胁的直升机防御系统,它能够依据作战方式对战场环境进行威胁等级排序,并在数毫秒时间内实施相应的射频干扰; 如果需要,SIRFC还能自动地触发箔条投放器实施红外干扰。
  SIRFC的接收机和发射机天线重47千克。 SIRFC电路采用标准电子模块(SEM—E)结构,便于改变功能以适应不同平台的需要。SIRFC功能模块将占用“科曼奇”直升机任务设备机柜若干个插槽,从而取代“阿帕奇”上的若干个黑箱。模块化设计不仅有利于两级维修,还有利于增加功能或改用更先进的处理器。例如,ALQ—211只要增加4个模块,就可以使它的威胁源处理数目增加一倍。
  SIRFC综合系统中的有源及无源部件,受控于4个64位的缩减指令集计算机,使这两种部件能够快速、自动地对抗同时存在的多
个威胁。现役雷达告警接收机存在着误警率及威胁识别率高的缺点,而ALQ—211无源部分识别威胁的准确度预计高达90%;现役告
警接收机仅分析威胁信号中的2个特征参数来识别雷达类型,SIRFC则要检查信号的10个特征参数。在每次任务之前要给S!RFC加载敌方防空系统参数,机组人员可在飞行中随时将有关数据调显于多功能显示器上。
  现役 AH—以D没有数字地图功能,而“长弓阿帕奇”座舱显示器能在任务飞行的任何阶段,依据飞行员的需要,将SIRFC数据显
示于ASE页面、任务计划页面或战术环境页画上。预计ALQ—211装备部队时,“长弓”航空电子系统将具有数字地图功能,且在对作
战态势的了解上将有重大改进。
  对作战态势的了解决定着机组人员的生死存亡。 SIRFC所产生的威胁入射角信息可精确到1度,对威胁发射源的测距误差不超
过10%。有了GPS导航仪和数字地图,机载系统就能为机组人员及战术互联网上的其他部队提供敌防空系统威胁的准确位置。
  SIRFC显示于数字地图上的信息包括:提示威胁致命区域,提示哪个威胁应立即实施躲避、干扰、攻击等行动;与此同时,合成语音也给出威胁告警信息和战术对策。过去飞行员只能依靠告警接收机获得威胁信息。现在,装有SIRFC的防御系统能产生准确的威
胁图像,以便飞行员决定什么时候应改变任务计划;SIRFC还能记忆威胁显示位置,即当飞机进入遮挡掩蔽区后,仍能保持原先的威
胁显示。
  在陆军数字战场上,能否获得精确的、可靠的威胁数据对战争胜负影响极大。有研究表明:与当今雷达告警接收机相Lb,SIRFC先进的无源告警能力,不仅可大大提高飞机的生存性;还能够将防空威胁信息通过数据通信网传给其他飞机,这样,一架引诱敌方雷达照射但位于敌方武器有效射程之外的飞机,可以指挥另一架掩蔽着的攻击直升机对威胁实施突袭。同样的威胁图像还将通过“阿帕奇”改进型数据调制解调器发送给作战指挥中心,从而为将来制定任务计划提供最新的战场情报。例如,由敌方装甲掩体辐射出来的防空系统信号可判定该处是个重要目标,因此可安排空军固定翼攻击机/轰炸机或火炮去摧毁该目标。每架装有 SIRFC的飞机,都是三军共有的情报数据收集站,它们所提供的威胁类型及定位信息,可及时用于更新战场数据库。
  在每次任务飞行之前,可以用陆军任务计划系统提供的数据卡更改ALQ—211的威胁数据库。战术互联网还能将无人驾驶侦察
机或情报系统收集到的最新威胁定位信息,传送给正在执行任务飞行中的直升机。SIRFC能弥补装在“长弓阿帕奇”上的
APR—48射频干涉仪(RFl)的不足。作为一种目标探测工具,RFI的角分辨率优于1/10度,即所提供的威胁人射角信息比ALQ—211
准确,但APB—48不具备全波段探测能力,而且角度探测范围无法覆盖360度。 AH—64D上的 RFI与 SIRFC相互取长补短,进而可完
整、清晰地产生电子战场图像。
先进的激光告警接收机
  除了红外的、射频的防空武器威胁之外,激光制导坦克炮和激光制导导弹也对直升机构成了致命的威胁。现在,AH—64D、0H—
58D、MH—47E和 MH—60K这些机型上的ASE设备,都装备了雷神系统公司生产的激光告警接收机,这种新型激光告警接收机与MILES—AG2S训练系统相兼容,具有第3波段检测能力,能检测波束制导型威胁;它能识别激光制导武器、激光光标/指示器和激光测距仪这类的激光威胁,并能进行威胁等级排序;在显示威胁信息的同时输出合成语音告警信号。
  目前的 AVR—2A不能与1553B总线兼容,但激光告警接收机的综合化研究工作已经开始,目标是将激光接收机挂到数据总线上,使得数字地图显示器能够综合显示激光告警接收机及其他ASE设备所产生的图象信息。将装备于“科曼奇”的 AVR—2X型激光告警接收机,能够以小于1度的角分辨率确定威胁的入射角,并能使综合航空电子系统显示出威胁发射机的位置;AVR—2X还将工作波段扩展到第4波段,能够检测二氧化炭激光器。用于采集接收机信号的接口单元比较器,将重新设计成SEM—E模块,以便直接插在“科曼奇”任务设备机柜中。
综合、多谱对抗系统
  在“科曼奇”直升机上,高性能任务计算机簇全权负责AES的管理。“长弓阿帕奇”系统为联合型系统结构,AH—64D将SIRFC和
AVR—2A所产生的告警信号传给系统处理器、显示处理器和通信接口单元。是启动雷达干扰机还是投放箔条弹或曳光弹,将由SIRFC作出决策,但飞行员拥有最终的干扰方案决定权。“长弓”系统处理器还要访问导航系统所产生的相对于本机的威胁地理位位置信息。一但SIIRCM完成综合设计,它就可以向SIRFC传送威胁告警及威胁人射角信息,以便SIRFC更好地确定干扰对策。
  美国陆军正在考虑的一些技术改进,使SIIRCM和SIRFC重量更轻、通用性更强。光纤和单激光器干扰头的应用,将使这两个系
统的重量减半,平均无故障时间增大一倍;传感器及其硬件的改进,将进一步增大系统的告警距离。
  在上述各系统改进基础上形成的综合多谱对抗系统,将大大提高直升机在现代数字战场的生存能力。美空军将在2002年开始
论证射频、红外、光电综合干扰系统与其他飞行及地面车辆实现双向数据链连接的方案。随着跨平台综合时代的到来,直升机ASE将
从防御型向进攻型方向发展。


摘自《国际航空》