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Legion Pod对美军空中战力提升分析

来源:九州体育官网入口  作者:九州bet9网页版网址 发布时间: 2022-10-05 08:00:00

  导读:美军计划利用以IRST21系统与TTNT数据链为核心的Legion Pod装备所有四代机以及无人机,以支持有人机/有人机与有人机/无人机的空战协同,提高美军对于战场空间的整体态势感知能力,构建远程杀伤链。本文基于对装备Legion Pod的F-15C 和 F-16、F/A-18E/F以及MQ-20无人机的能力提升与典型测试的梳理,从多个层面分析了Legion Pod对美军空中战力的提升。

  作战飞机的空对空跟踪和跟踪目标是一个非常标准的程序,通常依靠雷达进行目标的定位与锁定,尽管有效,但战时雷达并非全程可用。如,战时出于隐身目的,有时需要在雷达静默的情况下飞行,亦或是敌方部队可能使用雷达干扰系统,或者由于可能存在过多的无线电干扰或背景杂波,而导致雷达无法正常运行。

  因此,为解决此问题,有效探测、定位并打击具备低可观察性的隐身战斗机、无人机、轰炸机,尤其是巡航导弹等目标,美军正在致力于开发可装备于F-15C 和 F-16 喷气式战斗机上、F/A-18E/F以及“复仇者”无人机等之上的红外搜索/跟踪系统吊舱,并基于该型吊舱能够通过联网实现“协作定位交战”的特点,赋予机载平台无需依赖可能扰的雷达,远程探测、定位、打击隐身目标等的能力。

  “军团”吊舱(Legion Pod)是一种多功能传感器系统,重249.48千克,被放置于一个长2.5 米、宽41 厘米的圆筒状盒子内,既能独立使用,也可与其电源及冷却组件组成吊舱整合到机腹中线的副油箱前端。

  该型吊舱主要由 IRST21传感器和先进的处理器组成,用于高保真探测和跟踪空对空目标。其中,IRST21系统是洛克希德·马丁公司的新一代红外搜索和跟踪系统,是被动式长波红外传感器,由无源长波红外接收器、处理器、惯性测量单元与环境控制单元组成,结合了红外和其他传感器技术,与新处理器相结合,可实现高精度瞄准,并能够在强电子干扰环境下的有效距离内侦测到隐身飞机。

  美军还将先进的战术目标网络技术(TTNT)数据链直接集成到“军团”吊舱中,包括一个适合现有吊舱结构的线路可更换单元,这使得IRST21系统能够为飞机提供完整的3D(角度和范围)轨迹,IRST21系统所具备的优越的角度分辨率可以实现比传统IRST系统更为广泛的探测、定位范围。美军宣称通过在整个战场空间共享IRST21的3D轨迹,加上先进的数据链,能够有效为联合全域作战(JADO)提供支持。

  在此值得关注的点在于,TTNT数据链作为美国高速、宽带、基于互联网协议(IP)的网络通信系统,已经是洛克希德·马丁公司所展示的用于连接 F-35和F-22的软件包的一部分,能够支持战斗机、无人机等组建空中局域网,实现信息的共享和交换。由此表明,“军团”吊舱的作战用途绝不仅仅是传输 IRST 数据,利用IRST系统与TTNT数据链将有望构建战斗机、无人机的空中网络,使得作战飞机在获取和共享高度准确的目标数据的同时,使得不同的空中平台以新的方式或以前不可能的方式进行相互“对话”,从而大幅提升对于隐身目标等的探测、打击等能力。

  梳理可知,包括IRST21系统与先进数据链的“军团”吊舱还具备一下特点。

  早在2017年,IRST系统就被选为美国空军F-15C 机队的红外搜索和跟踪系统,并且基于设计灵活,可随时投入生产的特点,将成为美军固定翼飞机的下一个首选传感器系统。IRST21能够基于自身的检测和跟踪算法对于探测到空中目标的各种飞行轨道进行优先排序,使得作战飞机能够与威胁目标进行机动作战。

  “军团”吊舱能够跟踪各种高速喷气式飞机和低速飞机,其专门为满足额外有效载荷的尺寸、重量和功率要求而建造,还采用了通用接口,无需对飞机进行大量修改,对飞机的核心软件影响最小。使用“军团”吊舱及其IRST系统,飞行员可以拥有另一个与飞机集成的传感器,并构建更完整的战场图景。美军称下一步将会探索具有先进数据链的IRST系统为作战人员提供的作战相关能力,最终目标在于为携带“军团”吊舱的任何飞机提供这种能力。

  据洛克希德·马丁公司披露,“军团”吊舱的开放式任务系统(OMS)设计可轻松支持替代数据链架构的联合全域作战(JADC2)要求。OMS允许快速集成,使技术在飞机平台之间可移植,并减少在新平台上集成的时间和复杂性,有助于在未来集成到F-15EX等多型战斗机以及无人机上。

  美军正在致力于为四代机装备IRST系统,并且已经开始探索多平台联合探测、定位、打击空中目标的能力,探索具有先进数据链的“操作相关能力”。

  美国空军以任一飞机均能够携带和使用“军团”吊舱为最终目标。在此将F-15、F-16等装备IRST系统的相关测试/发展情况梳理如下表所示。

  结合上表梳理可知,美军已经针对配备IRST系统的战斗机进行了空战试验,测试了战斗机利用新型数据链与IRST系统在密集电子攻击威胁环境中的信息共享能力以及两架不同机型的战斗机基于“军团”吊舱实现联合探测、跟踪、测量的能力。

  其中,美国空军第85测试评估中队的F-15C战机基于IRST进行实弹发射、完整杀伤过程、针对高性能目标的空战实验,展示了IRST对AIM-120和AIM-9X导弹的目标被动指示能力,初步证明了配备IRST系统的F-15战机可在不依赖雷达的情况下进行探测、跟踪、瞄准、运用武器和拦截验证,并且不易受到电子干扰或目标雷达隐形设计的影响,表明该系统已经具备一定成熟度与实战能力。

  F-15C与F-16的首次联合测试,更是初步揭示了两种空中平台基于IRST系统实现共享数据,有效定位目标飞机的能力。由此表明美军的不同空中作战平台未来有望在不使用雷达或其他主动测距源的情况下,使用IRST的先进数据链实现数据共享,从而最终实现对隐身目标的联合探测、跟踪与定位。

  F-15C所装备的IRST系统已于2022年1月21日正式形成作战能力,预计“军团”吊舱将在2022年晚些时候达到全面作战能力 。据称,美军计划为服役的4代机全面加装“军团”吊舱,提升其对抗隐身战斗机能力。

  现阶段,美国空军大约拥有220架F-15C/D,对其进行反复升级,保持其与战斗的相关性,仍然具备较为强大的空中优势,“军团”吊舱未来有望能够实现F-15C/D、F-16喷气式飞机之间共享数据以获得更准确的射击解决方案和增强态势感知的潜力,有助于增强战斗机之间的连通性,并有助于共享来自多个来源的信息,作为重要的战场力量倍增器。

  美国海军F/A-18E/F Block III,第一架F/A-18E/F Block III已于2021年9月交付,机腹外挂型IRST Block II是该机型的重要改进项目之一,将替换IRST Block I,通过将来自 IRST传感器的数据与其他机载 F/A-18 的传感器数据相融合,实现作战人员态势感知能力的大幅提升。

  据称,IRST Block II将使得F/A-18E/F Block III通过牺牲部分载油量(油箱的载油量由1817升下降至1250升),实现约达18.288公里的探测距离(也有消息称,波音公司宣称该传感器的探测距离可达16公里)。

  IRST Block II的高角度精度使其还能够在最大范围内被动跟踪近距离目标,从而使F/A-18E/F Block III无需使用APG-79雷达即可进行跟踪,并作为智能传感器节点运行;其数据可供战机单独使用,也可与挂载IRST Block II传感器的相同/不同机型的战斗机进行态势感知数据融合。

  IRST Block II传感器配合F/A-18E/F所搭载的新型分布式目标处理网络(DTP-N)与TTNT数据链,能够使多架F/A-18E/F共享融合红外传感器等多种传感器的数据,形成通用战术图片,极大提升战机编队的作战能力;

  多架挂载IRST Block II传感器的战斗机可进行分散型编队下的数据链联网作战,共享其被动探测到的目标数据,通过三角定位解算出每个目标的距离与航向数据,为导弹提供精确目标数据融合,实现单个IRST传感器所无法实现的全静默探测与攻击。

  美国国防部并未透露IRST系统对隐身和非隐身飞机探测距离的具体信息,仅称该型传感器将有助于美方战机在中距/近距有效抗衡对方的隐身战机,即使不打开机载雷达,IRST21 Block II传感器系统亦为其机载平台实现更高水平的额外性能增强,可在数十公里范围内有效侦测J-20与Su-57等隐身战斗机。

  目前IRST Block II仍处于研发阶段,搭载该型传感器系统的F/A-18E/F的飞行测试将为波音公司与美海军在部署到舰队之前提供有关系统的珍贵数据。据称IRST Block II可能于2021年交付海军,并于下半年达到初始作战能力,将是未来F/A-18E/F的重要配置之一。

  此外,美国海军早在2020年3月授予波音公司采购 78 架 F/A-18 Block III战斗机(61 架单座E和17架双座F)的合同,还计划于2024年交付完毕。第一批IRST21 Block I技术已经在美国海军作战部署中得到验证,美海军将发展IRST Block II新型红外/光电传感器系统作为F/A-18E/F战机的Block III重要升级计划之一,未来装备“军团”吊舱的78架F/A-18 Block III的陆续服役,将有望在实现以被动方式为美国航母的舰队防空增加一种全新的反隐身搜索方式的同时,大幅提升美海军协同一体化反隐身的作战能力,以应对敌方先进隐身作战飞机封锁己方预警机所带来的威胁等。

  并且作为Block III 升级的一部分,F/A-18E/F已经获得了TTNT连接,这进一步表明配备“军团”吊舱的美国空军F-15C等喷气式战斗机未来有望与海军的F/A-18E/F实现数据共享。

  无人机也是美军安装IRST系统的主要平台之一,如MQ-20 “复仇者”无人机。“军团”吊舱能够使用开放式任务系统(OMS)消息标准与“复仇者”无人机的自主引擎进行通信,可在不到三个月的时间内将该型吊舱及其软件安装到“复仇者”无人机的任务管理系统(MMS)中。

  并且通用原子航空系统公司在2020年12月对“复仇者”无人机进行的自主飞行测试的基础上,对配备“军团”吊舱的“复仇者”无人机自动跟踪目标的能力等方面进行了测试。

  梳理可知,美军现阶段主要致力于针对具有先进传感功能的协作式自主平台如何提供持久的共享空中域感知进行测试,结果初步显示“军团”吊舱和无人平台的集成使无人机能够自主机动以优化目标交战,而该项能力使无人机更接近于在联合全域作战中拥有支持有人-无人团队(MUM-T)的自主系统。

  2022年1月的测试更是揭示了多架自主飞机上的 IRST 系统首次向地面用户提供合并的空中威胁数据的能力,表明了无人机具有作为美军未来构建共同作战图景的空中力量,提高联合作战领域的态势感知能力的潜力。

  此外,通用原子航空系统公司还参与了被称为“机外传感站”(OBSS)的空军示范项目。该计划要求开发一个无人平台(计划到 2024 年完成),能够与美军现役或未来的战斗机共同运行,在远处运行并携带 IRST系统,提供态势图,为从防区外发射的远程导弹提供被动提示,并能够在战斗机的指挥下充当“武器舱”,从而使有人驾驶飞机可在远离危险区域进行作战,使得四代机与五代机能够在不激活雷达的情况下与隐身目标交战并发射导弹,从而使对手无法获得任何预警。

  此外,美国空军还计划将“军团”吊舱集成在Talon HATE通信节点吊舱中,结合美军近几年的相关研究情况可以推测,“军团”吊舱很可能成为美军正在启动的各种无人机项目的主要传感器。

  由此可知,利用以IRST系统为核心的“军团”吊舱提升无人机自身的作战潜力,并利用无人机与四代机、五代机,乃至未来的先进战斗机构建作战网络,提升战斗机生存力与探测、打击隐身目标的能力,是美军围绕IRST系统展开的重点研究方向之一。

  小结:美国空军与海军使用了相同的基本IRST21系统,尽管采用了不同的吊舱配置与不同的后端,但未来均会利用IRST21装备战斗机与无人机,将使得F-15、F-16、F/A-18E/F等具备与隐身战机抗衡的能力,并且还将有望基于IRST系统与TTNT数据链实现美国空军与海军四代机、五代机,乃至未来作战飞机多平台之间的航迹、威胁目标等数据融合与共享,支持有人/有人与有人/无人协同,提升战场空间的整体态势感知能力,构建对隐身目标等的远程杀伤链,并进一步增加其他国家对抗美国空对空等战术的复杂度。(北京蓝德信息科技有限公司 研究员 姜林林)

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