圖片來源：http://www.aiirsource.com/watch-us-navy-tests-f-35c-carrier-variant-aboard-uss-george-washington/
從F-35C看四代戰鬥機航空電子信息系統主要能力及發展趨勢
美國海軍28日宣佈，六架F-35C艦載機已開始在美國海軍「林肯號」航空母艦上進行新一輪驗證，這是F-35C首次與一艘航空母艦艦載機聯隊相結合，與其他海軍現役戰機共同執行任務，作為其首階段運作測試的一部分，以爭取在2019年2月達初始作戰能力（IOC）。這標誌著自2017年12月林肯號航母（CVN 72）成功完成9名飛行員駕駛的F-35C“航母認證”後，F35戰機正式成為合格的艦載機並形成真正的艦載作戰能力又近了一步。
作為第四代戰鬥機的典型代表，F-35集眾多先進技術和系統與一身，具有第四代戰機的典型特徵，是美國空海軍掌握下一代空中作戰優勢，實現先敵發現、先敵發射和先敵摧毀的重要主戰航空武器裝備。作為第四代戰機的經典，F-35的航空電子信息系統是四代機航電系統的典型代表。
主戰飛機航空電子系統概述
隨著近年來技術的不斷髮展，航空電子系統的性能日趨完善，已成為現代軍用飛機提高作戰效能的重要手段。近些年的幾場高技術條件下的局部戰爭表明，航空電子系統在保障主戰飛機遂行戰役戰術任務，發揮飛機的綜合作戰效能中起著決定性、關鍵性的作用。可以說，沒有先進的航空電子系統，就沒有先進的作戰飛機。
現代先進航空電子系統一個集傳感器、顯示、控制、任務處理、通信網絡技術於一身的高度綜合化的電子信息系統。其功能已不僅僅侷限於簡單的飛行儀表顯示和飛行輔助，而是通過將飛機上多種傳感器和電子設備高效、可靠和安全的綜合在一起，實現資源共享、信息融合及協同管理，從而為主戰飛機提供足夠的戰場態勢感知、武器管理發射、任務決策支持等能力，從而保障主戰飛機完成複雜電磁條件下的作戰任務。
一般的，不同類型的主戰飛機根據其作戰任務、對象和環境的不同，具有不同的航電系統配置和架構。但總體來看，現代先進戰機的航電系統一般都具有自主導航、對空/面目標攻擊引導、目標搜索與識別、通信與數據鏈、外掛物管理、任務規劃與參數記錄、綜合電子對抗、綜合顯示與控制、數據傳 輸等多種功能，能夠幫助飛行員 順利執行各種戰術操作，為飛機提供良好的使用性能和方便，掛載並應用多種精確制導武器，實現超視距攻擊。
F-35主要作戰任務示意
F-35的航空電子信息系統
F-35 聯合攻擊戰鬥機（JSF）是一種多用途、並能服務於空軍、海軍和海軍陸戰隊的多兵種作戰飛機，作為美軍下一代空中優勢力量的重要組成部分，F-35將承擔空中巡邏、護航、對地對海攻擊、近距空中支援、戰場遮斷等多種類型的作戰任務。全新的作戰模式和作戰任務複雜性對F-35的航電系統提出了多功能、高性能和綜合化的全新要求。因此，相比於美軍其它主戰飛機，F-35航電系統的主要特點包括：
更加強大的預警探測能力
F-35採用了包括有源相控陣雷達和分佈式孔徑系統等在內的多種先進預警探測傳感器，從而有效的整合了多種不同類型的探測手段，極大的提升了飛機的目標探測和識別能力，為形成強大的態勢感知能力奠定了基礎。F-35採用多功能綜合射頻系統（MIRFS），以最新型的APG-81有源相控陣雷達為統一射頻孔徑，同時能夠以各種不同的脈衝波形工作，保證了雷達信號的低截獲概率（LPI）。該雷達具有空對地、SAR/ISAR等多種工作模式，能夠支持海上目標識別分類，可以實現對指定空域的提示搜索、無源搜索和超視距、多目標的搜索和跟蹤，具備極強的多目標、抗干擾能力。 該雷達的成本和重量都只有F-22配備的APG-77雷達的二分之一，預期壽命達8000飛行小時。
F-35採用的分佈式孔徑系統（DAS）採用6個凝視焦平面陣列傳感器組成，可以實現飛機周邊360度完整覆蓋，完成中近距離的紅外搜索跟蹤，導彈逼近告警（MAW）和為飛行員頭盔提供光學態勢數據等功能，是全新的紅外/光電探測技術。與DAS並行採用的是光電瞄準系統（EOTS），該系統採用完全內裝的形式，具備空對空、空對地等任務條件下的光電掃描、跟蹤和瞄準能力。該系統集成了前視紅外成像（FLIR）、紅外搜索和跟蹤（IRST）和激光指示瞄準（LTD）等功能，相當於將傳統的光電雷達、前視紅外成像吊艙和目標指示瞄準吊艙的功能融合為一體，可讓飛行員準確的瞭解戰機狀況與空氣數據，有利於機組成員完成偵察及制導攻擊任務。
AN/APG-81雷達和綜合光電瞄準（EOTS）系統
更加綜合化的通信、導航與識別能力
F-35採用射頻綜合技術改變了原有戰機通信、導航和識別系統分離的狀態而採用了綜合化的通信導航識別架構（ICNI）。諾斯羅普·格魯門公司為F-35研製的CNI系統是一套軟件定義無線電臺(SDR)，用來提供諸如超視距敵我識別、保密話音通信、座艙告警、機內通信和多架飛機間的高速寬帶數據鏈等功能，由於採用了綜合化技術，使得該型飛機改變了原來電臺眾多，天線林立的狀況，使得其具有較輕的重量和較低的功耗，極大的降低了系統維護與後勤保障的成本。
功能強大的綜合核心處理機
為了提高系統的綜合化程度，更好的完成作戰任務規劃管理，進一步減輕飛行員工作負擔，F-35採用了專用的核心處理機（ICP）來實現系統任務管理和規劃。ICP承載整個飛機任務系統軟件，它包括兩個機架，把以前的任務計算機、武器管理計算機以及信號處理機的功能集於一身。ICP採用商用貨架產品（COTS），系統基於採用Motorola G4 PowerPC 微處理器構建。圖像處理器採用商用可編程門陣列電路（FPGA）實現。ICP可實現更加複雜的傳感器數據融合能力，從而提供更加準確的態勢和瞄準信息。並將相關信息疊加在飛行員頭盔上。
更加全面的態勢感知能力
F-35在傳統的飛行儀表系統的基礎上，採用了更加先進的顯示控制技術，從而全面的提升了飛行員的作戰控制效率，改善了飛行員的態勢感知能力。F-35座艙改變了傳統戰鬥機一平三下的顯示佈局，採用了大屏幕綜合顯示器，從而能夠全景顯示更加全面的戰場態勢信息、敵方動向信息、武器準備信息和飛行狀態信息，支持觸摸屏操作，從而極大地減輕了飛行員的工作負擔。
座艙綜合大屏幕顯示
此外，F-35取消了之前各型戰鬥機普遍採用的平視顯示器（HUD），而是採用了最新的頭盔顯示系統（HMDS），這一系統使飛行員可以在利用頭盔獲得大量信息的同時仍然保持觀察一體式顯示器，HMDS也讓F35戰鬥機具備了唯一的270度大角度格鬥能力。也就是說，面對F35戰鬥機，任何攻擊位置都不是有利站位，因為無論敵人在哪裡出現，HMDS和配裝的AIM-9X導彈都能進行緊密配合，保證F35再不調整飛行姿態和影像的情況下完成反擊。
F-35的頭盔顯示系統
更加強大的電子對抗能力
F-35採用了BAE公司研製的AN/ASQ-239綜合電子戰系統，該系統與AN/APG-81雷達相配合工作，能在保證F-35隱身狀態的前提下，顯著提高探測效果。該電子戰系統能夠同時處理空對空和空對地的電子戰任務，可直接對敵方空中和地面的目標進行準確地辨認、定位、跟蹤和打擊。該系統的主要功能包括：
1）雷達告警，周邊敵意雷達信號分析、鑑別、跟蹤、工作模式識別和定位；
2）導彈逼近告警，能夠採用多種模式探測和干擾來襲導彈；
3）戰場態勢感知，幫助飛行員規劃航路，規避敵方雷達搜索範圍；
4）“射頻-紅外”信號雙重監視，與F-35的機載有源相控陣雷達和光電傳感器系統實現高度融合和聯合使用。
和老舊的聯合式電子戰系統相比，綜合電子戰系統的體積更小，重量更輕，對飛機供電系統的要求更低，可以大幅度提高戰機的戰場生存能力。
AN/ASQ-239綜合電子戰系統任務能力示意
從F-35主戰飛機航空電子信息系統發展趨勢
從F-35的具體系統配置來看，航空電子信息系統的發展將日益呈現出如下的發展趨勢和特點：
更加強調綜合態勢感知能力
F-35廣泛的採用了包括EOTS、先進有源相控陣雷達、綜合頭盔顯示等先進技術，從而實現更加全面、清晰、完整的態勢信息收集、處理和顯示，從而將飛行員從原有的繁雜的常規戰術和飛行操作中解脫出來，專注於核心作戰任務和戰場決策，從而進一步提升作戰效率；
系統綜合化趨勢不斷強化
綜合化是複雜電子信息系統的重要發展趨勢之一，在航空領域，採用綜合化的系統架構，就是要採用通用化、模塊化和標準化的系統軟硬件實現系統在物理、功能等各個層面的有效整合。F-35採用COTS技術構建的核心處理機（ICP）的模式實現不同傳感器、任務的綜合處理，從而實現了更加高效的任務規劃和管理。同時，F-35採用了美軍近年來在射頻綜合技術領域的最新研究成果，有效的綜合了雷達、電子戰、通信、導航、敵我識別等多種類型的傳感器，從而有效的減少了射頻孔徑數量，在提升系統整體的作戰效能的基礎上進一步減輕了系統重量、體積和功耗。
更加適應網絡中心戰的要求
與F-22一樣，F-35應用了更多的先進數據鏈技術，從而極大的提升了其在複雜戰場條件下進行信息共享和任務協同的能力。藉助靈敏高效的數據鏈技術打通信息收集、指揮控制與火力打擊三個主要的作戰環節，建立高效 穩定 可信的協作攻擊能力 根據機載傳感器和通信系統傳來的目標 威脅及友機的狀態等信息，自動作出協同攻擊中的實時引導；能根據目標的性質、技術性能、氣象條件、戰術要求等，選擇既能佔據有利戰術位置又便於對敵實施攻擊的戰法，同時引導引導精確制導武器實施精確目標打擊。
《中國電子科學研究院學報》歡迎各位專家、學者賜稿！投稿鏈接
http://kjpl.cbpt.cnki.net
學報電話：010-68893411
學報郵箱：[email protected]
閱讀更多 信息與電子前沿 的文章
