图片来源：http://www.aiirsource.com/watch-us-navy-tests-f-35c-carrier-variant-aboard-uss-george-washington/
从F-35C看四代战斗机航空电子信息系统主要能力及发展趋势
美国海军28日宣布，六架F-35C舰载机已开始在美国海军「林肯号」航空母舰上进行新一轮验证，这是F-35C首次与一艘航空母舰舰载机联队相结合，与其他海军现役战机共同执行任务，作为其首阶段运作测试的一部分，以争取在2019年2月达初始作战能力（IOC）。这标志着自2017年12月林肯号航母（CVN 72）成功完成9名飞行员驾驶的F-35C“航母认证”后，F35战机正式成为合格的舰载机并形成真正的舰载作战能力又近了一步。
作为第四代战斗机的典型代表，F-35集众多先进技术和系统与一身，具有第四代战机的典型特征，是美国空海军掌握下一代空中作战优势，实现先敌发现、先敌发射和先敌摧毁的重要主战航空武器装备。作为第四代战机的经典，F-35的航空电子信息系统是四代机航电系统的典型代表。
主战飞机航空电子系统概述
随着近年来技术的不断发展，航空电子系统的性能日趋完善，已成为现代军用飞机提高作战效能的重要手段。近些年的几场高技术条件下的局部战争表明，航空电子系统在保障主战飞机遂行战役战术任务，发挥飞机的综合作战效能中起着决定性、关键性的作用。可以说，没有先进的航空电子系统，就没有先进的作战飞机。
现代先进航空电子系统一个集传感器、显示、控制、任务处理、通信网络技术于一身的高度综合化的电子信息系统。其功能已不仅仅局限于简单的飞行仪表显示和飞行辅助，而是通过将飞机上多种传感器和电子设备高效、可靠和安全的综合在一起，实现资源共享、信息融合及协同管理，从而为主战飞机提供足够的战场态势感知、武器管理发射、任务决策支持等能力，从而保障主战飞机完成复杂电磁条件下的作战任务。
一般的，不同类型的主战飞机根据其作战任务、对象和环境的不同，具有不同的航电系统配置和架构。但总体来看，现代先进战机的航电系统一般都具有自主导航、对空/面目标攻击引导、目标搜索与识别、通信与数据链、外挂物管理、任务规划与参数记录、综合电子对抗、综合显示与控制、数据传 输等多种功能，能够帮助飞行员 顺利执行各种战术操作，为飞机提供良好的使用性能和方便，挂载并应用多种精确制导武器，实现超视距攻击。
F-35主要作战任务示意
F-35的航空电子信息系统
F-35 联合攻击战斗机（JSF）是一种多用途、并能服务于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机，作为美军下一代空中优势力量的重要组成部分，F-35将承担空中巡逻、护航、对地对海攻击、近距空中支援、战场遮断等多种类型的作战任务。全新的作战模式和作战任务复杂性对F-35的航电系统提出了多功能、高性能和综合化的全新要求。因此，相比于美军其它主战飞机，F-35航电系统的主要特点包括：
更加强大的预警探测能力
F-35采用了包括有源相控阵雷达和分布式孔径系统等在内的多种先进预警探测传感器，从而有效的整合了多种不同类型的探测手段，极大的提升了飞机的目标探测和识别能力，为形成强大的态势感知能力奠定了基础。F-35采用多功能综合射频系统（MIRFS），以最新型的APG-81有源相控阵雷达为统一射频孔径，同时能够以各种不同的脉冲波形工作，保证了雷达信号的低截获概率（LPI）。该雷达具有空对地、SAR/ISAR等多种工作模式，能够支持海上目标识别分类，可以实现对指定空域的提示搜索、无源搜索和超视距、多目标的搜索和跟踪，具备极强的多目标、抗干扰能力。 该雷达的成本和重量都只有F-22配备的APG-77雷达的二分之一，预期寿命达8000飞行小时。
F-35采用的分布式孔径系统（DAS）采用6个凝视焦平面阵列传感器组成，可以实现飞机周边360度完整覆盖，完成中近距离的红外搜索跟踪，导弹逼近告警（MAW）和为飞行员头盔提供光学态势数据等功能，是全新的红外/光电探测技术。与DAS并行采用的是光电瞄准系统（EOTS），该系统采用完全内装的形式，具备空对空、空对地等任务条件下的光电扫描、跟踪和瞄准能力。该系统集成了前视红外成像（FLIR）、红外搜索和跟踪（IRST）和激光指示瞄准（LTD）等功能，相当于将传统的光电雷达、前视红外成像吊舱和目标指示瞄准吊舱的功能融合为一体，可让飞行员准确的了解战机状况与空气数据，有利于机组成员完成侦察及制导攻击任务。
AN/APG-81雷达和综合光电瞄准（EOTS）系统
更加综合化的通信、导航与识别能力
F-35采用射频综合技术改变了原有战机通信、导航和识别系统分离的状态而采用了综合化的通信导航识别架构（ICNI）。诺斯罗普·格鲁门公司为F-35研制的CNI系统是一套软件定义无线电台(SDR)，用来提供诸如超视距敌我识别、保密话音通信、座舱告警、机内通信和多架飞机间的高速宽带数据链等功能，由于采用了综合化技术，使得该型飞机改变了原来电台众多，天线林立的状况，使得其具有较轻的重量和较低的功耗，极大的降低了系统维护与后勤保障的成本。
功能强大的综合核心处理机
为了提高系统的综合化程度，更好的完成作战任务规划管理，进一步减轻飞行员工作负担，F-35采用了专用的核心处理机（ICP）来实现系统任务管理和规划。ICP承载整个飞机任务系统软件，它包括两个机架，把以前的任务计算机、武器管理计算机以及信号处理机的功能集于一身。ICP采用商用货架产品（COTS），系统基于采用Motorola G4 PowerPC 微处理器构建。图像处理器采用商用可编程门阵列电路（FPGA）实现。ICP可实现更加复杂的传感器数据融合能力，从而提供更加准确的态势和瞄准信息。并将相关信息叠加在飞行员头盔上。
更加全面的态势感知能力
F-35在传统的飞行仪表系统的基础上，采用了更加先进的显示控制技术，从而全面的提升了飞行员的作战控制效率，改善了飞行员的态势感知能力。F-35座舱改变了传统战斗机一平三下的显示布局，采用了大屏幕综合显示器，从而能够全景显示更加全面的战场态势信息、敌方动向信息、武器准备信息和飞行状态信息，支持触摸屏操作，从而极大地减轻了飞行员的工作负担。
座舱综合大屏幕显示
此外，F-35取消了之前各型战斗机普遍采用的平视显示器（HUD），而是采用了最新的头盔显示系统（HMDS），这一系统使飞行员可以在利用头盔获得大量信息的同时仍然保持观察一体式显示器，HMDS也让F35战斗机具备了唯一的270度大角度格斗能力。也就是说，面对F35战斗机，任何攻击位置都不是有利站位，因为无论敌人在哪里出现，HMDS和配装的AIM-9X导弹都能进行紧密配合，保证F35再不调整飞行姿态和影像的情况下完成反击。
F-35的头盔显示系统
更加强大的电子对抗能力
F-35采用了BAE公司研制的AN/ASQ-239综合电子战系统，该系统与AN/APG-81雷达相配合工作，能在保证F-35隐身状态的前提下，显著提高探测效果。该电子战系统能够同时处理空对空和空对地的电子战任务，可直接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。该系统的主要功能包括：
1）雷达告警，周边敌意雷达信号分析、鉴别、跟踪、工作模式识别和定位；
2）导弹逼近告警，能够采用多种模式探测和干扰来袭导弹；
3）战场态势感知，帮助飞行员规划航路，规避敌方雷达搜索范围；
4）“射频-红外”信号双重监视，与F-35的机载有源相控阵雷达和光电传感器系统实现高度融合和联合使用。
和老旧的联合式电子战系统相比，综合电子战系统的体积更小，重量更轻，对飞机供电系统的要求更低，可以大幅度提高战机的战场生存能力。
AN/ASQ-239综合电子战系统任务能力示意
从F-35主战飞机航空电子信息系统发展趋势
从F-35的具体系统配置来看，航空电子信息系统的发展将日益呈现出如下的发展趋势和特点：
更加强调综合态势感知能力
F-35广泛的采用了包括EOTS、先进有源相控阵雷达、综合头盔显示等先进技术，从而实现更加全面、清晰、完整的态势信息收集、处理和显示，从而将飞行员从原有的繁杂的常规战术和飞行操作中解脱出来，专注于核心作战任务和战场决策，从而进一步提升作战效率；
系统综合化趋势不断强化
综合化是复杂电子信息系统的重要发展趋势之一，在航空领域，采用综合化的系统架构，就是要采用通用化、模块化和标准化的系统软硬件实现系统在物理、功能等各个层面的有效整合。F-35采用COTS技术构建的核心处理机（ICP）的模式实现不同传感器、任务的综合处理，从而实现了更加高效的任务规划和管理。同时，F-35采用了美军近年来在射频综合技术领域的最新研究成果，有效的综合了雷达、电子战、通信、导航、敌我识别等多种类型的传感器，从而有效的减少了射频孔径数量，在提升系统整体的作战效能的基础上进一步减轻了系统重量、体积和功耗。
更加适应网络中心战的要求
与F-22一样，F-35应用了更多的先进数据链技术，从而极大的提升了其在复杂战场条件下进行信息共享和任务协同的能力。借助灵敏高效的数据链技术打通信息收集、指挥控制与火力打击三个主要的作战环节，建立高效 稳定 可信的协作攻击能力 根据机载传感器和通信系统传来的目标 威胁及友机的状态等信息，自动作出协同攻击中的实时引导；能根据目标的性质、技术性能、气象条件、战术要求等，选择既能占据有利战术位置又便于对敌实施攻击的战法，同时引导引导精确制导武器实施精确目标打击。
《中国电子科学研究院学报》欢迎各位专家、学者赐稿！投稿链接
http://kjpl.cbpt.cnki.net
学报电话：010-68893411
学报邮箱：[email protected]
閱讀更多 信息與電子前沿 的文章
