從F-35C看四代戰(zhàn)斗機航空電子信息系統(tǒng)主要能力及發(fā)展趨勢

美國海軍28日宣布，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(lián)隊相結(jié)合，與其他海軍現(xiàn)役戰(zhàn)機共同執(zhí)行任務(wù)，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(zhàn)能力（IOC）。這標(biāo)志著自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”后，F(xiàn)35戰(zhàn)機正式成為合格的艦載機并形成真正的艦載作戰(zhàn)能力又近了一步。

作為第四代戰(zhàn)斗機的典型代表，F(xiàn)-35集眾多先進技術(shù)和系統(tǒng)與一身，具有第四代戰(zhàn)機的典型特征，是美國空海軍掌握下一代空中作戰(zhàn)優(yōu)勢，實現(xiàn)先敵發(fā)現(xiàn)、先敵發(fā)射和先敵摧毀的重要主戰(zhàn)航空武器裝備。作為第四代戰(zhàn)機的經(jīng)典，F(xiàn)-35的航空電子信息系統(tǒng)是四代機航電系統(tǒng)的典型代表。

主戰(zhàn)飛機航空電子系統(tǒng)概述

隨著近年來技術(shù)的不斷發(fā)展，航空電子系統(tǒng)的性能日趨完善，已成為現(xiàn)代軍用飛機提高作戰(zhàn)效能的重要手段。近些年的幾場高技術(shù)條件下的局部戰(zhàn)爭表明，航空電子系統(tǒng)在保障主戰(zhàn)飛機遂行戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)任務(wù)，發(fā)揮飛機的綜合作戰(zhàn)效能中起著決定性、關(guān)鍵性的作用。可以說，沒有先進的航空電子系統(tǒng)，就沒有先進的作戰(zhàn)飛機。

現(xiàn)代先進航空電子系統(tǒng)一個集傳感器、顯示、控制、任務(wù)處理、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身的高度綜合化的電子信息系統(tǒng)。其功能已不僅僅局限于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(shè)備高效、可靠和安全的綜合在一起，實現(xiàn)資源共享、信息融合及協(xié)同管理，從而為主戰(zhàn)飛機提供足夠的戰(zhàn)場態(tài)勢感知、武器管理發(fā)射、任務(wù)決策支持等能力，從而保障主戰(zhàn)飛機完成復(fù)雜電磁條件下的作戰(zhàn)任務(wù)。

一般的，不同類型的主戰(zhàn)飛機根據(jù)其作戰(zhàn)任務(wù)、對象和環(huán)境的不同，具有不同的航電系統(tǒng)配置和架構(gòu)。但總體來看，現(xiàn)代先進戰(zhàn)機的航電系統(tǒng)一般都具有自主導(dǎo)航、對空/面目標(biāo)攻擊引導(dǎo)、目標(biāo)搜索與識別、通信與數(shù)據(jù)鏈、外掛物管理、任務(wù)規(guī)劃與參數(shù)記錄、綜合電子對抗、綜合顯示與控制、數(shù)據(jù)傳 輸?shù)榷喾N功能，能夠幫助飛行員 順利執(zhí)行各種戰(zhàn)術(shù)操作，為飛機提供良好的使用性能和方便，掛載并應(yīng)用多種精確制導(dǎo)武器，實現(xiàn)超視距攻擊。

F-35主要作戰(zhàn)任務(wù)示意

F-35的航空電子信息系統(tǒng)

F-35 聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機（JSF）是一種多用途、并能服務(wù)于空軍、海軍和海軍陸戰(zhàn)隊的多兵種作戰(zhàn)飛機，作為美軍下一代空中優(yōu)勢力量的重要組成部分，F(xiàn)-35將承擔(dān)空中巡邏、護航、對地對海攻擊、近距空中支援、戰(zhàn)場遮斷等多種類型的作戰(zhàn)任務(wù)。全新的作戰(zhàn)模式和作戰(zhàn)任務(wù)復(fù)雜性對F-35的航電系統(tǒng)提出了多功能、高性能和綜合化的全新要求。因此，相比于美軍其它主戰(zhàn)飛機，F(xiàn)-35航電系統(tǒng)的主要特點包括：

更加強大的預(yù)警探測能力

F-35采用了包括有源相控陣?yán)走_和分布式孔徑系統(tǒng)等在內(nèi)的多種先進預(yù)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(biāo)探測和識別能力，為形成強大的態(tài)勢感知能力奠定了基礎(chǔ)。F-35采用多功能綜合射頻系統(tǒng)（MIRFS），以最新型的APG-81有源相控陣?yán)走_為統(tǒng)一射頻孔徑，同時能夠以各種不同的脈沖波形工作，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(biāo)識別分類，可以實現(xiàn)對指定空域的提示搜索、無源搜索和超視距、多目標(biāo)的搜索和跟蹤，具備極強的多目標(biāo)、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(yù)期壽命達8000飛行小時。

F-35采用的分布式孔徑系統(tǒng)（DAS）采用6個凝視焦平面陣列傳感器組成，可以實現(xiàn)飛機周邊360度完整覆蓋，完成中近距離的紅外搜索跟蹤，導(dǎo)彈逼近告警（MAW）和為飛行員頭盔提供光學(xué)態(tài)勢數(shù)據(jù)等功能，是全新的紅外/光電探測技術(shù)。與DAS并行采用的是光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)（EOTS），該系統(tǒng)采用完全內(nèi)裝的形式，具備空對空、空對地等任務(wù)條件下的光電掃描、跟蹤和瞄準(zhǔn)能力。該系統(tǒng)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(zhǔn)（LTD）等功能，相當(dāng)于將傳統(tǒng)的光電雷達、前視紅外成像吊艙和目標(biāo)指示瞄準(zhǔn)吊艙的功能融合為一體，可讓飛行員準(zhǔn)確的了解戰(zhàn)機狀況與空氣數(shù)據(jù)，有利于機組成員完成偵察及制導(dǎo)攻擊任務(wù)。

AN/APG-81雷達和綜合光電瞄準(zhǔn)（EOTS）系統(tǒng)

更加綜合化的通信、導(dǎo)航與識別能力

F-35采用射頻綜合技術(shù)改變了原有戰(zhàn)機通信、導(dǎo)航和識別系統(tǒng)分離的狀態(tài)而采用了綜合化的通信導(dǎo)航識別架構(gòu)（ICNI）。諾斯羅普·格魯門公司為F-35研制的CNI系統(tǒng)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(nèi)通信和多架飛機間的高速寬帶數(shù)據(jù)鏈等功能，由于采用了綜合化技術(shù)，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(tǒng)維護與后勤保障的成本。

功能強大的綜合核心處理機

為了提高系統(tǒng)的綜合化程度，更好的完成作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃管理，進一步減輕飛行員工作負擔(dān)，F(xiàn)-35采用了專用的核心處理機（ICP）來實現(xiàn)系統(tǒng)任務(wù)管理和規(guī)劃。ICP承載整個飛機任務(wù)系統(tǒng)軟件，它包括兩個機架，把以前的任務(wù)計算機、武器管理計算機以及信號處理機的功能集于一身。ICP采用商用貨架產(chǎn)品（COTS），系統(tǒng)基于采用Motorola G4 PowerPC 微處理器構(gòu)建。圖像處理器采用商用可編程門陣列電路（FPGA）實現(xiàn)。ICP可實現(xiàn)更加復(fù)雜的傳感器數(shù)據(jù)融合能力，從而提供更加準(zhǔn)確的態(tài)勢和瞄準(zhǔn)信息。并將相關(guān)信息疊加在飛行員頭盔上。

更加全面的態(tài)勢感知能力

F-35在傳統(tǒng)的飛行儀表系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用了更加先進的顯示控制技術(shù)，從而全面的提升了飛行員的作戰(zhàn)控制效率，改善了飛行員的態(tài)勢感知能力。F-35座艙改變了傳統(tǒng)戰(zhàn)斗機一平三下的顯示布局，采用了大屏幕綜合顯示器，從而能夠全景顯示更加全面的戰(zhàn)場態(tài)勢信息、敵方動向信息、武器準(zhǔn)備信息和飛行狀態(tài)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(dān)。

座艙綜合大屏幕顯示

此外，F(xiàn)-35取消了之前各型戰(zhàn)斗機普遍采用的平視顯示器（HUD），而是采用了最新的頭盔顯示系統(tǒng)（HMDS），這一系統(tǒng)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(zhàn)斗機具備了唯一的270度大角度格斗能力。也就是說，面對F35戰(zhàn)斗機，任何攻擊位置都不是有利站位，因為無論敵人在哪里出現(xiàn)，HMDS和配裝的AIM-9X導(dǎo)彈都能進行緊密配合，保證F35再不調(diào)整飛行姿態(tài)和影像的情況下完成反擊。

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