國外直升機傳感器和武器系統最新進展

旨在增強AH-64D阿帕奇長弓Ⅲ作戰能力並降低維護時間的26項新技術中,無人機系統戰術通用數據鏈組件是關鍵技術。

在阿富汗和伊拉克10年嚴酷的地面戰經歷有助於加速為三項美國及歐洲直升機計劃引入新型武器和傳感器。更具殺傷力的武器及改進的傳感器系統將裝備能在地面戰執行任務的增強型旋翼飛機。

國外直升機傳感器和武器系統最新進展

在20世紀80年代,兩部電視連續劇在美國廣播公司(ABC)與美國哥倫比亞廣播公司(CBS)之間引起長期的高水準爭奪戰。由兩家電視網絡分別出品的《飛狼》和《藍光霹靂》吸引著全世界觀眾的關注。在這兩部電視劇每週播放時間段,兩架齊名的未來直升機利用先進的傳感器、武器系統及依靠駕駛員的飛行技巧擊敗了邪惡勢力,這裡暫且不論其中有一定程度的藝術加工成分。

今天,當與目前的軍用直升機傳感器和武器系統的能力相比較時,這些概念型旋翼機的科幻能力似乎顯得太離奇。在本文有限的空間裡不能描述現有的每一種軍用直升機傳感器和武器系統,然而,本文將旨在使讀者瞭解世界上軍用直升機子系統的最新創新技術的點滴。

波音公司從20世紀90年代後期開始就為美國及其10家盟國生產AH-64D直升機。目前有1000架以上AH-64D直升機在服役。

AH-64直升機上裝備的傳感器有激光器、紅外裝置以及其它系統,如目標捕獲指示瞄具/飛行員夜視傳感器,用於定位、跟蹤和攻擊目標。

AH-64直升機上裝備的武器包括激光制導精確海爾法導彈、火箭彈和裝有1200發高爆兩用彈藥的30mm自動機關炮。

2011年10月,波音公司向美國陸軍交付了AH-64D阿帕奇長弓Block Ⅲ(AB3)的第一套機體。這種旋翼飛機按計劃將是美國陸軍到2040年甚至更遠期的主要攻擊直升機。在低速初生產計劃下,波音公司將生產51架AB3直升機。美國陸軍的採購目標是690架AB3直升機。

在旨在增強該直升機作戰能力並降低維護時間的26項新技術中,無人機系統戰術通用數據鏈組件(UTA)是關鍵技術。

在長弓阿帕奇直升機上添加無人機系統戰術通用數據鏈組件(UTA)是其它旋翼飛機計劃所做的代表性工作之一,表明將更加完全地在作戰環境下將有人旋翼飛機與無人空中資源相結合應用。

集成在長弓阿帕奇直升機上的UTA 是一種雙向高帶寬數據鏈,可以使飛行員控制傳感器和無人機系統的飛行路線。裝備UTA的阿帕奇直升機飛行員可以遠程操作無人機系統,並在其多功能顯示器上顯示接收到的實時高清晰視頻流。

2012年2月,長弓有限責任公司——洛馬公司與諾格公司的合資公司,宣佈將向美國陸軍交付首批生產的UTA,用於阿帕奇Block Ⅲ直升機。

美國防務安全合作署已告知美國國會將可能有大量的阿帕奇Block Ⅲ直升機向外國軍隊(例如,沙特)的外軍銷售訂單。

全球約有206架歐洲直升機公司的虎式旋翼機在服役。用戶包括法國(40架HAP和40架HAD型號)、德國(80架UHT型)、澳大利亞(22架ARH型)和西班牙(6架HAP和18架HAD型號)。

從2009年6月起,法國陸軍在阿富汗連續部署了3架虎式直升機。歐直公司發言人Julie Guerin指出,在2011年底已在法國部署了一架虎式直升機,在2012年,計劃部署第五架虎式直升機。“在這個戰區內,虎式直升機具有很高的可利用性(90%以上),並且記錄有3000小時以上的飛行時間,其中大約25%的時間是夜間飛行。”

在Harmattan行動(2011年法國支持利比亞的軍事任務)中,法國陸軍在2011年6月到10月期間,將兩架虎式直升機部署在利比亞海岸附近的一艘航母上。

虎式直升機主要採用兩臺傳感器進行工作。

頂部貓頭鷹(TOPOWL)頭盔式瞄具和顯示器(HMSD)用於支持飛行員及炮手執行任務。該裝置將領航符號與增強型目標瞄準符號相結合,使飛行員的作戰效率大幅度提高。“頭盔式瞄具和顯示器隨動於30mm轉塔火炮,也隨動於頂部瞄具(RMS)。它還採用夜視鏡(NVG),從而將夜視鏡圖像顯示在護目鏡上,”Guerin 說道。

頂部瞄具支持HAP和HAD型虎式直升機,而桅杆式瞄具(MMS)可用於UHT改型虎式直升機。“虎式直升機裝備有紅外(3個視場)熱像儀和電視攝像機(3個視場)以及激光指示器和激光測距機。並可隨動于飛行員或戰場指揮官的頭盔瞄具。”Guerin補充道。

國外直升機傳感器和武器系統最新進展

美國軍隊最新型的直升機載武器是裝備在UH-1Y直升機上的APKWS(BAE系統公司產品)

國外直升機傳感器和武器系統最新進展

虎式直升機採用兩臺主要傳感器進行工作。頂部貓頭鷹(TOPOWL)頭盔式瞄具和顯示器輔助飛行員和炮手完成任務。頂部瞄具可用於HAP和HAD型虎式直升機,桅杆式瞄具用於UHT改型虎式直升機。

虎式直升機上的武器裝備是依據任務來配置:執行攻擊任務配置4枚空空Mistral(西北風)導彈、8枚海爾法或長釘導彈以及30mm轉塔火炮;第二套攻擊選項配置2枚空空Mistral導彈、4枚海爾法或長釘導彈和34發68mm火箭彈或26發70mm火箭彈以及30mm轉塔火炮;執行武裝偵察任務配置4枚空空Mistral導彈和44發68mm火箭彈或38發70mm火箭彈以及30mm轉塔火炮;執行地面任務配置68發68mm火箭彈或52發70mm火箭彈和30mm轉塔火炮;執行空空作戰配置空空Mistral導彈和30mm轉塔火炮。

歐直公司是負責其承包部分的另一家主承包商,將研發旋翼飛機與其它無人機系統的協作能力。基於這一目的,要求無人機系統實現基於虎式直升機的完全指揮通信能力(C2),以及無人機與虎式直升機之間的實時信息交換能力。

美國陸軍最初採購了411架基奧瓦勇士(KW)直升機。目前,美國陸軍擁有329架基奧瓦勇士直升機,還需要368架KW直升機,因為美國陸軍贊助的戰時飛機替換計劃要求重建直升機數量到368架。以Bell(貝爾)飛機(Textron)公司為首的承包商於2012年6月開始交付飛機。

目前的OH-58D直升機群採用DRS公司生產的桅杆式瞄具(MMS)。雷聲公司生產的AN/AAS-53通用傳感器負載(CSP)將集成到OH-58F(OH-58D的後續型號)直升機上,並與美國陸軍MQ-1C 灰鷹無人機共用。

桅杆式瞄具由黑白電視、前視紅外(FLIR)系統、激光測距機/指示器和目標跟蹤器組成。

AN/AAS-53包括彩色電視、前視紅外系統、像增強電視、圖像融合、激光測距機/指示器、人眼安全激光測距機、激光指向器、目標跟蹤器和激光光斑跟蹤器。

OH-58D和OH-58F都可以裝備以下武器的組合:0.50口徑機槍、2.75英寸火箭彈以及海爾法激光制導反坦克導彈。

OH-58D還裝備了激光探測及雷達告警接收機以及美國陸軍的通用導彈告警系統和對抗布撒器。

基奧瓦勇士計劃擁有打算在2012年完成的多項傳感器和武器改進項目。這些現代化工作將在後續OH-58F型號交付之前對操作員進行支持。

走在升級計劃最前端的是有人機/無人機(MUM)的協作,使得OH-58D直升機可以實時觀看來自無人機和其它飛機的視頻。有人機/無人機協作性能已經達到2級,相對作戰距離具有增強性能,並實現C波段及更寬的Ku波段覆蓋。

在其它OH-58D直升機現代化工作中,陸軍還另外分析了增添0.50口徑機槍的可能性,提供優於現有M3P機槍更可靠的武器系統。

部隊還野外裝備了導彈發射器(減輕了重量)、複合武器吊架以及輕型多功能顯示器。

“OH-58D直升機繼續保持陸軍航空部隊作戰的最高速度,”基奧瓦勇士直升機的產品經理Matt Hannah中校以及OH-58野戰系統產品經理Kirk McCauley在武裝偵察直升機陸軍項目辦公室強調道。陸軍正針對傳統KW直升機的安全性、過時和減重能力,利用座艙和傳感器升級計劃(CASUP)——OH-58F直升機的配置——對KW直升機進行改進。

座艙和傳感器升級計劃旨在改善過時的航電系統,這是這種直升機固有的,因為自從通過非武裝型OH-58D陸軍直升機改進計劃(AHIP)於1990年改進為武裝型OH-58D基奧瓦勇士直升機以來,這一型號的直升機再沒有經歷過全面的現代化改進工作。通過現代化相互協作、飛機生存性設備(ASE)、武器和殺傷力、傳感器、數字化座艙顯示器/處理器/控制器、導航引導以及通信/識別這些技術改善KW直升機過時的功能。

Hannah和McCauley指出,座艙和傳感器升級計劃的大部分能力提高集中在直升機頭部傳感器上,而這相比於當前的桅杆式傳感器,性能顯著提高。“此外,座艙和傳感器升級計劃將完全集成多個飛機系統,這些系統通過重新設計,相互組合,替換整個飛機佈線線纜,並增添了集成未來數字武器系統的能力。”

座艙和傳感器升級計劃的首架OH-58F打算於2016年完成,並將所有OH-58D直升機改裝為新型配置。2011年春天開始了第一批飛機的生產和工程化工作。2012年夏天計劃進行預飛行測試和地面試驗,2013年初將開始座艙和傳感器升級計劃的OH-58F直升機的首飛。“陸軍計劃通過座艙和傳感器升級計劃生產線將所有OH-58D直升機轉換為OH-58F配置直升機。從2016財年到2021財年底將進行飛行中隊野戰測試,”Hannah和McCauley補充道。

BAE系統公司先進的精確殺傷武器系統

美國軍事裝備中最新型的直升機載武器是BAE系統公司的先進精確殺傷武器系統(APKWS-WGU-59/B)。該系統為軍隊的空中平臺及其它平臺提供一種新型武器能力,填補了非制導小口徑火箭彈與更大口徑反坦克彈藥之間的空白。APKWS是國防部唯一完全合格的制導型2.75英寸火箭彈,並與AH-1W直升機和UH-1Y直升機兼容。

BAE系統公司於2011年12月前向美國海軍陸戰隊和美國海軍交付了整個低速初生產階段1的所有325套武器裝置。該公司現在正忙於交付低速初生產階段2合同規定的600套武器裝置,這些有望在2012年9月完成。“同時,我們期望我們的第一個全速生產合同在2012年第2季度簽訂並完成。我們還期望在完成低速初生產階段2合同之後就開始對該項全速生產合同進行交付。該項合同的生產數量待定。”BAE系統公司導彈及彈藥解決方案業務開發部經理George Adamakos解釋道。

該公司已經計劃2012年擴展APKWS在其它平臺上的應用,主要是MQ-8B火力偵察兵無人機和武裝MH-60B直升機上的應用。“我們剛剛與美國海軍陸戰隊和美國海軍一起完成了最終階段的初始作戰測試和評估,雖然我們目前還沒有得到正式的結果,但我們已被告知在這些試驗中APKWS工作性能良好。針對該計劃,我們還得到了來自國際用戶的廣泛關注,並計劃在不遠的將來加快外軍銷售工作。”Adamakos得出如上結論。

在本文出版之際,BAE系統公司還與美國海軍和空軍致力於另一項計劃,測試APKWS從快速運動的固定翼平臺上發射時的各項能力。

Elbit系統公司

Elbit系統公司為25個以上的國家承擔大量的軍用直升機升級項目,實現的子系統包括該公司最通用的頭盔式系統、ANVIS/HUD晝夜(疊加)符號安全系統、該公司的DCompass光電系統(包括高倍率變焦熱像儀、雙波長激光測距機和指示器、激光跟蹤器以及萬向架上的慣性測量單元)。Elbit系統公司生產的武器是GATR(制導型先進戰術火箭彈),它的精度在8km的範圍內約為1m,並採用半主動激光制導。該公司用於輕型通用直升機的輕型武器方案被稱之為LEAP,LEAP方案要求在通用直升機上裝備傳感器組件和武器系統,以提高飛機的打擊能力。這一方案表明,陸軍和空軍可以選擇所需的多用途通用武裝直升機,但是由於缺少資金,不能投資生產高端直升機。作為一種替代方案,這種系統對於已經應用攻擊直升機的部隊來說是理想的,在反擊叛亂和低強度衝突(這時,地對空威脅的危險性不大)的有利環境下,所需的裝備成本不太昂貴。

Elbit系統公司直升機方案的高級董事Gil Russo強調道:“目前,世界各國正面臨的是夜間條件下的非對稱低強度衝突戰,因此,更多國家尋求直升機裝備的多樣性,即每架直升機可以響應各種場景,包括防禦型和攻擊型任務。Elbit系統公司開發的夜視技術多年來應用於其先進的頭盔顯示器(HUD)系統,其中包括瞄線跟蹤功能,保證使飛機武器和觀察系統隨動於瞄線,並且已經在26種不同平臺(包括攻擊型和突擊型直升機)的頭盔顯示器(平視顯示器)上實現了這種系統。”

FLIR系統公司的STAR系列吊艙

FLIR系統公司在光電系統研發領域國際知名,不僅用於軍用直升機,還可以應用於其它平臺。該公司重點推出BRITESTAR和StarSAFIRE系列產品作為軍用旋翼機的理想應用。特別是,該公司推出它的StarSAFIRE 380-HD作為旋翼機應用的最新理想產品之一。基於二代高清光電技術,StarSAFIRE 380-HD採用中波紅外傳感器,並可選擇裝備一臺短波紅外攝像機和一臺彩色微光高清攝像機。同時,StarSAFIRE 230-HD系列產品也採用中波紅外傳感器、晝間高清攝像機和微光攝像機。對於BRITESTAR系列產品,FLIR系統公司特別推出BRITESTAR-II作為軍用直升機的理想產品,因為它在不足54千克的組件內組合了一臺紅外熱像儀和一臺晝光攝像機。對於該公司來說,將短波紅外技術應用於StarSAFIRE 380-HD是一項重要的進展;“這是我們首次將短波紅外攝像機應用於機載系統中。”結果是我們獲得的系統“可以保證我們在惡劣天氣條件下,並且透過厚重的霧霾汙染來進行觀察。”短波紅外技術的優勢之一是它在傳統晝光成像與中波紅外成像之間搭起一座橋樑,它的另一項優勢是短波紅外裝置的工作波段正是“許多激光發射波段,從而使得乘員可以清楚觀察到激光指示器和測距機的指向;計劃在不遠的將來,幾乎每個軍用系統都應用短波紅外技術。”該公司補充道。

L-3 WESCAM公司直升機光電系統

L-3 WESCAM公司作為堅實可靠的直升機光電系統的供應商已久負盛名,主要產品是MX-10、MX-15和MX-20系列負載。MX-10的傳感器轉塔重量不足17kg,採用數字式紅外高清彩色傳感器,可以與激光測距機、指向器和照射器相耦合應用。更大型的MX-15真高清產品採用高清技術,和MX-20真高清系統還能以更高的穩定性和放大倍率提供高清圖像,實現遠程監視成像。這些產品的一個標準功能就是圖像穩定,有助於降低操作者的疲勞。另一個標準功能就是整體式慣性導航系統,它使得操作者可以對關注的目標實現快速地理定位。

國外直升機傳感器和武器系統最新進展

L3通信Wescam公司生產了一系列用於直升機的光電系統,其中包括MX-10傳感器轉塔。圖中給出裝備在英國陸軍AgustaWestlandAW-159 LYNX 野貓直升機上的MX-10轉塔。

這些系統應用於世界各地的軍用直升機上。該公司負責政府銷售和業務開發的副總裁Paul Jennison說道,MX-15D裝備在AW159 LYNX 野貓(WILDCAT)直升機和波音公司AH-6 小鳥(LITTLE BIRD)直升機上。L3公司光電產品的特點之一是集成方式的多樣性。Jennison指出,這些光電產品可以作為獨立系統安裝在飛機上,通過Mil-Std 1553總線或以太網進行工作,並集成到飛機的航電體系中;還可以將這些光電系統以滾裝組件的方式進行配置,當需要時,將傳感器和操作站加載到飛機上。

洛馬公司海爾法導彈和定向攻擊制導火箭彈(DAGR)

以AGM-114海爾法系列空對地武器而聞名的洛馬公司目前正在開發AGM-114R海爾法II改型導彈,該導彈不僅保留現有的半主動激光制導,還添加了慣性導航系統(INS),並去除了傳統類型的陀螺。洛馬公司進行的有關海爾法導彈的研發工作有助於將該公司的定向攻擊制導火箭彈(DAGR)武器向前推進,DAGR採用了海爾法導彈的許多部件,但具有“更小的彈頭”,從而“降低附帶損傷,”據洛馬公司導彈和火控分部國際業務開發高級經理Tim Comett說道。

MBDA歐洲導彈公司的PARS-3LR空地武器

MBDA公司提供的PARS-3LR空地武器是一種高精度“打了不管武器系統,用於打擊移動的和靜止的目標,如裝備最新一代裝甲防護的裝甲車輛”以及“野外堡壘、掩體和其它高價值目標。”PARS-3LR可以裝備德國陸軍的EC-665虎式UHT直升機。而且,該公司稱,已經提交了提議,關於用這種武器裝備印度航空有限公司(HAL)DHRUV先進輕型直升機以及俄羅斯Kamov 設計局的卡50/52直升機和Mil設計局的Mil-28N直升機。MBDA公司稱,PARS-3LR這種打了不管的設計具有顯著的戰術優勢,因為它“使得直升機在發射完導彈之後可以立即離開,不再停留在原來位置,因而,只在需要時暴露自己,避免了來自威脅的反擊。”

拉斐爾先進防禦系統公司SPIKE系列空地導彈

拉斐爾先進防禦系統公司的SPIKE-ER導彈採用晝間型和全天型導引頭,射程達8km,而SPIKE NLOS(非瞄準線型)武器的射程在25km範圍內。若要需求射程更近的導彈,用戶可以選擇SPIKE-MR(射程2.5km)和SPIKE-LR(射程4km)。

雷聲公司

雷聲公司的軍用直升機子系統包括各種武器和傳感器。就傳感器而言,該公司提供有MTSA(多光譜目標瞄準系統)、Q2特種作戰系統以及通用傳感器負載(CSP),其中,通用傳感器負載作為OH-58F KW直升機座艙和傳感器升級計劃的一部分,裝備在OH-58F KW直升機上。此外,該公司還提供BGM-71陶式空對地導彈(管式發射,光學跟蹤,有線制導導彈)目標瞄準裝置,稱之為TSU,裝備在Bell AH-1眼鏡蛇系列攻擊機上。TSU與BGM-71一起使用,BGM-71也是雷聲公司的產品,它是雷聲公司直升機載空地武器之一,該公司的這類產品還包括AGM-176B GRIFFIN短程半主動武器。半主動激光/毫米波雷達制導聯合空地導彈(將取代BGM-71、AGM-114和AGM-65 MAVERICK武器)以及TALON激光制導火箭彈。

國外直升機傳感器和武器系統最新進展

雷聲公司AGM-176B GRIFFIN空地導彈的發射系統裝備在Bell OH-58D KW直升機上。AGM-716B具有很高的靈活性,其引信和雷管可以由操作員進行選擇。

利用GPS或激光指示來瞄準AGM-176B導彈,用戶可以選擇爆炸高度、引爆點,並在發射武器之前通過圖形界面實現引信延遲。關於裝備在有人機上,AGM-176B已經可以從OH-58D直升機上發射,TALON火箭彈也可以從OH-58D直升機上發射。雷聲公司稱,他們看到了這一武器的真正潛力,“這種武器可以實現快速集成,我們相信這種武器有很大的潛力裝備各種輕型偵察直升機。”AGM-176B的另一項優點是這種武器的尺寸:“GRIFFIN的小尺寸以及有限的殺傷力使之顯著優於它所替代的冷戰時期的武器。GRIFFIN可以使附帶損傷達到最小,對抗人員和輕型車輛都高度有效。它的小尺寸還有另外一個優勢,就是可以攜帶若干GRIFFIN導彈來替代目前裝備的武器。這意味著戰機裝備著充足的武器。”該公司稱,TALON可以用於任何裝備有M-200系列火箭彈發射器的飛機,這種武器不久將裝備阿聯酋陸軍的AH-64D阿帕奇直升機。

泰勒斯公司的輕型多用途導彈

對於任何飛機來說,重量是直升機的一個永久不衰的話題。為此,泰勒斯公司已經研發了輕型多用途導彈(LMM),它有兩種型號——激光駕束制導型或半主動激光制導型。作為輕型多用途導彈產品,它的一個主要原則是使直升機空地武器的重量達到最小,從而可以增加一架飛機攜帶武器的數量。而且,這種導彈的彈頭還非常輕,當與非常精確的制導系統相結合時,有助於降低附帶損傷。這種武器可用於空地/空面和空空攻擊任務,已經被英國陸軍和皇家海軍選用於裝備AgustaWestland AW159 LYNX野貓直升機。

隨著軍用直升機領域向前發展,顯現出以下發展趨勢。首先,正如MBDA公司指出,涉及武器價格標籤的預算限制起著越來越重要的作用,“除了有關精度及遵守交戰規則這些核心的軍事要求以外,我們發現裝備的單位成本正起著越來越重要的作用。”其次,該公司還指出,無人機和有人直升機相互協作的重要性日益凸顯,“在不遠的將來,有人直升機與無人機協同作戰將在直升機作戰中起到日益重要的作用。”

Bob Klaver還指出另一項重要的問題將涉及軍用直升機攜帶的子系統的實際特性:“這些子系統必須具有較小的尺寸,很輕的重量,並消耗較少的功率,具有較低的成本。”而且,“它們必須在非常惡劣的氣候和環境下可靠而耐用。”Klaver補充道,未來的光電系統必須能在更遠距離上實現目標分辨,並利用更小的像素保留易於編輯的數字視頻記錄能力。因為在伊拉克和阿富汗作戰遭遇的是乾旱、沙塵的環境條件,所以這些傳感器在炎熱氣候下的工作能力極為重要,而且,下一代光電傳感器必須“能夠在很高溫度條件下冷卻下來,從而延長系統壽命。”

雷聲公司認為,傳感器系統需要在更遠的距離範圍內工作:“交戰的限制性規則要求傳感器在更遠的距離上正確分辨目標。”關於武器設計,未來的空地直升機武器需要更高的精度是顯而易見的,據雷聲公司稱,“冷戰時期的大型武器摧毀目標的同時也危及著友軍和平民的人身安全。因此,你需要的是更小巧而極其精確的武器,可以殺傷目標區域內的一切,但不會對目標區周圍造成附帶損傷。”目前的武器和傳感器系統已經為軍用直升機飛行員帶來了外科手術般的精準度,而“使手術刀更鋒利而精準則是未來進一步發展的方向。”


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