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“先进舷外电子战”系统的发展

发布时间:2024-01-15 19:35:18 文章来源: 爱游戏官网首页

  2017年1月,洛克希德·马丁公司旋翼及任务系统分部签约开发一种新型的吊舱式载荷,为MH-60R和MH-60S舰载直升机提供增强的电子战监视和对抗能力,以应对反舰导弹的威胁。这种命名为AN/ALQ-248的“先进舷外电子战”(AOEW)有源任务载荷(AMP)将于2020年初投入使用。

  AN/ALQ-248吊舱旨在提供一种维持的时间长的新型软杀伤能力,为海上战斗群提供持续可扩展的电子战功能。

  在工程上,可通过持续、可扩展电子战功能所提供的维持的时间长的新型软杀伤能力来为战斗群提供支持。AN/ALQ-248将生成和发射复杂射频的技术作为分层反舰导弹防御(ASMD)的一部分。此外,它能够与美国海军“舰载水面电子战改进计划”(SEWIP)中部署的舰载AN/ALQ-32(V)6和AN/ALQ-32(V)7电子战系统紧密协作。

  SEWIP和AOEW反映了美国海军高层对优先功能来投资的愿望,试图在电磁频谱中保持领先于敌方威胁的能力。综合战系统项目执行官道格·斯莫尔海军少将在2017年1月召开的水面舰艇协会年会上讲到:“电子战是水面力量战略的重要组成部分”。“我们正在以渐进的方式,提供能够感知一切的能力;并通过近期获得的先进舷外电子战项目,最终实现利用舷内外干扰资源干扰一切敌方威胁的能力。”他继续说:“我们的理念是获取战区全方位战术电子战优势。我们正在把这些部分整合在一起来发展这种能力。”

  AOEW AMP的推出,实际上并非是第一次使用旋翼飞机作为海军舷外有源诱饵的载体平台。早在1982年,根据“汉普顿梅费尔”计划,英国皇家海军匆忙改装了几架“山猫”HAS.2直升机,装载美国航空航天研究公司(ARI)研制的23165 I波段噪声干扰机,以应对AM39 飞鱼反舰导弹的威胁(意图是在于引发导弹寻的干扰源,引诱导弹偏离其预定目标)。经过四周的测试和试用后,“汉普顿梅费尔”装备在马岛战争后期被部署到南大西洋地区。

  随后,英国皇家海军在Menagerie项目(使用从前美国海军AN/DLQ-3B干扰舱中获得的硬件)中,为若干“海王”HAS.5直升机引入了ARI的23346/1型干扰机。在1980年代中期,引入了为“山猫”HAS.3GM采购的双频段(E/F频段和I/J频段)23379 Yellow Veil吊舱,以支援在海湾战区的反舰导弹防御行动。

  在1980年代中期,英国皇家海军为“山猫”HAS.3GM采购的23379 Yellow Veil干扰系统吊舱。YellowVeil是一种噪声干扰机,旨在使导弹寻的干扰源。

  因此,AOEW AMP不是第一个直升机载反舰导弹防御对抗手段。但它的作战理念与以往相比有很大不同,而且更为复杂。美国海军不准备透露具体细节,仍然严密保护电子攻击(EA)技术和战术的细节。综合武器系统项目执行办公室(PEO IWS)水面传感器主要项目经理Seiko Okano上校向媒体披露,AOEW将提供要地防御和区域防御能力以支持舰队作战。

  半个世纪以来,舷外诱饵已成为反舰导弹防御武器库的固有组成部分。在1960和1970年代,快速响应箔条系统问世,接着第一代红外诱饵诞生。

  汲取1982年南大西洋战役(马岛战役)的经验教训,1980年代涌现出了一种新型的更加自动的响应式软杀伤系统,引入了包括基于微处理器的指挥和控制、可编程引信诱饵弹,以及改进的箔条和红外载荷。

  然而,反舰巡航导弹威胁也在不断演进。整个1980年代,苏联海军都在建造大型超音速反舰武器库,采用更复杂的多通道射频搜索器。与此同时,以升级版“飞鱼”和“鱼叉”为代表的新型掠海反舰导弹,将低空飞行剖面与减小雷达截面积结合起来,以降低探测时间,并应用更先进的射频制导系统(具有更窄的距离波门和改进的电子反对抗处理技术)。

  考虑到箔条应对这些更先进的雷达制导威胁的性能,以及对舰载有源电子对抗易受干扰寻的影响的担忧,开发新型舷外软杀伤武器装备的项目络绎不绝。例如,以Irvin公司生产的Replica系统为代表的快速架设可充气角反射器(在1980年代中期作为Outfit DLF在英国皇家海军服役)。

  另一个主要的发展路线是有源舷外诱饵。将载荷的载体与电子对抗载荷相结合,这些诱导系统被开发来“捕捉”威胁导引头,然后产生射频信号引诱导引头偏离目标。虽然比传统的箔条诱饵弹更为昂贵,但是有源舷外诱饵具有以下几个关键的优势:避免与其他舰船自卫系统相互干扰;每次交战只需耗费一枚有源诱饵;无需规避机动;而且最重要的是能够引诱最先进的雷达威胁导引头。

  美国海军已经历了软杀伤技术的演变。继Mk33“快速散开舷外箔条”和Mk 36“超快速散开舷外箔条”系统之后,早期的Zuni箔条火箭也获得成功。Mk 36诱饵发射系统仍然普遍的使用,被配置为发射Mk 214 射频诱饵、Mk 216 射频干扰和Mk 245GIANT红外诱饵弹。

  1980年代,当Replica悬浮式射频诱饵(AN/SLQ-49)服役时,美国海军首次引入角反射器诱饵。最近,美国海军在快速响应项目下部署了Mk 59 Mod 0诱饵发射系统。由英国机载系统公司开发和制造的Mk 59 Mod 0是英国皇家海军Outfit DLF(3b)系统的定制型号,配置了一个快速膨胀的雷达反射阵列(由悬浮在海面上的多个射频角反射器组成)。

  现有软杀伤诱饵(如Mk 234 “纳尔卡”悬停火箭诱饵)的持续能力有限。

  关于有源舷外有源诱饵,美国已与澳大利亚合作开发并制造了Mk 234“纳尔卡”(Nulka)有源射频投掷式诱饵系统(由美国海军的Mk 53诱饵发射系统发射)。 “纳尔卡”在澳大利亚原住民中其词意为“快速”,它结合了由BAE系统公司澳大利亚分部生产的新型悬停式火箭载荷平台,上面安装了由洛马公司生产的宽带射频转发式载荷,辐射出类似大型舰船的雷达截面积,旨在引诱射频制导反舰导弹远离其预定目标。目前,被称为E-纳尔卡的秘密项目正在开发升级的载荷。

  然而,影响所有这些投掷式软杀伤系统的一个限制因素是它们的作用维持的时间相对较短——通常为几十秒,最多仅仅几分钟。因此,美国海军在过去25年中进行了大量的研究和技术论证工作,以开发出更持久的软杀伤对抗技术。

  1990年代,美国海军研究实验室开展的研究和开发工作,旨在降低风险并验证与未来长续航诱饵相关的技术。在1997年出版的文献中,美国海军研究实验室指出,“舰载电子战领域需要将小型、低速、低空、投掷式、无人驾驶飞行器作为诱饵,”并补充道:“携带电子载荷并远离舰艇位置的诱饵,提供了应对敌方雷达和雷达制导武器的高效舷外对抗措施。当诱饵飞行器经过优化,在长时间内以类似舰船的速度进行飞行时,电子战的效能就增强了。

  “在小型飞行器中实现这种性能在技术上是具有挑战性的,并且对飞行器的空气动力学设计提出了相当多的要求。另外的设计限制包括高效封装、与舰船上存储和发射要求的兼容性以及低生产成本。

  美海军开发和演示验证FLYRT电动折叠式无人机(下图)和Eager系绳式旋翼飞行器(上图)。

  由美国海军研究局资助的海军研究实验室战术电子战分部,提供了两个飞行演示样机。第一个是FLYRT(飞行雷达靶标)),使用电力推进的折叠式无人机,并采用海军研究实验室开发的光纤陀螺仪(提供高精度角速率诱饵)。作为一种与“纳尔卡”诱饵弹相辅相成的长续航射频干扰诱饵,FLYRT的飞行器被设计为使用小型火箭助推器从标准Mk 36发射器中发射出去,然后展开折叠式飞行面以转换到以类似舰船速度的动力飞行。1993年9月,在海军研究实验室切萨皮克湾支队进行的测试充分体现了FLYRT诱饵的性能。

  第二个技术演示模型,命名为Eager,是一种可回收的电动操纵式旋翼机,带有射频转发载荷。Eager是为了能在沿海环境中作战而设计的,海军研究实验室的作战方针是设想Eager在进入战区之前进行部署,以便诱饵早已就位并能够立即发现和响应来袭的导弹。

  Eager携带一个10千瓦的电子载荷,并由一台驱动3米直径转子的电动马达供电,通过一根包含有用于有效载荷和控制信号的光纤链路(至少230米长)的与主舰相连。在1997年进行的测试中,该飞行器演示了六小时的连续自主飞行。

  最近,海军研究实验室战术电子战分部调研了电子战载荷技术的研制,提供了适合安装在无人艇上的反瞄准和导引头欺骗手段。运用美国海军研究局“先进多功能射频”概念开发的基于宽带数字射频存储器的电子攻击载荷试验系统,已经集成在高速无人海面水翼艇上,并于2006年8月成功进行了演示。

  1999年,美国海军研究局简要地公布了一个名为“区域防护舷外对抗网络”的项目概念。依据这一些理念,一系列射频和红外对抗装置被远程部署在战场周围。实际上,这将建立一个互连的网络化“安全避风港”,为海上部队提供协同和无冲突的区域防护。

  据推测,这些持久的舷外对抗措施可能包括像Eager这样的系留无人机,以及围绕战斗群飞行的自由飞行无人机,根据精确的时间和定位标准部署射频设备,如电子转发式干扰器、角反射器和/或箔条。无人机也可能被用来重新播撒红外云。

  美国海军研究局当时公布的有限信息披露了为期四年的需求分析、试验和样机制造与测试计划,最终在海上环境进行演示。然而,这个计划后来从公众的视野中消失了,是否被取消或纳入更机密的领域还不完全清楚。

  十多年之后,同样的概念在2011年3月又出现,当时美国海军提出了一项计划,即将长航时自主无人机作为 “舰射持久综合对抗电子战(SPICE)未来协同舰载/舷外电子战能力的组成部分。无人机和无人艇被视为潜在的候选对象; 投掷式系统的概念也被考虑在内,只要它们能显现出总成本的优势。

  根据美国海军海上系统司令部发布的信息请求,舷外飞行器应能够携载标重为35磅的电子战载荷(最低25磅至最高50磅),提供给载荷1千瓦的初始功率,可放置一对有90°无障碍视域的发射/接收天线,并与舰载平台整合,以实现最大的发射接收隔离。此外,要求飞行器能够在风中从360°方位角的任何方向上操作飞行器/天线对。

  每一个飞行器都可以在一定程度上完成和保持与舰船的相对位置至少持续两个小时的时间(期望更长的维持的时间)。指挥控制能力有一定的要求三个平台能够同时在一个控制站做相关操作,执行飞行架次以实现持续24小时的滞空任务,并对舰载存储、操作和所需人力影响最小。

  在信息请求中,美国海军海上系统司令部规定飞行器“要能够与在海况5级以上海上环境中作战的舰船兼容”,并补充道:“需要采用创新技术,以最好能够降低舰上操作和后勤方面的负担,包括储存、加油、维修、安全以及发射和恢复操作。预计船舶系统将提供初始定位、速度和飞行器方向等信息。”

  该信息请求要求具有自主操作能力,以及与发射/控制平台做交互的通信能力,以接收任务更新并报告健康和位置状态。美国海军海上系统司令部表示:“这个无人机系统的概念必须认识到使舰载操作中人员配备最少的要求。利用船上可用能源的技术是至关重要的,并且建议优先使用美国海军舰船上现有的指挥和控制链路。”

  对“舰射持久综合对抗电子战”市场调研的响应是由美国海军分析中心进行的先进舷外电子战替代方案分析。除替代方案分析之外,美国海军实验室和约翰×霍普金斯大学应用物理实验室还开发了先进舷外电子战的应用理念和顶层系统要求,以支持诱饵研发计划和系统采购。这中间还包括明确规定了对先进舷外电子战和其他电子战装备运用协同战术的系统要求,以支持反舰导弹防御和反舰弹道导弹的有效软杀伤作战。

  据悉,先进舷外电子战项目是由美国海军研究局资助的“舰艇导弹防御未来海上能力(FNC)”项目中的“下一代对抗技术”。未来海上能力项目将在具有指挥控制链路演示器的垂直起降无人机(被认为是SA-400无人支援直升机)上测试电子攻击载荷的开发、制造、试验、集成和演示。美国海军实验室(转换器、接收机、吊舱与电源)和麻省理工学院林肯实验室(阵列及相关的射频设计)有效支撑了未来海上能力项目。

  先进舷外电子战诱饵研发计划构想了一种舰射长航时的、集成在现有飞行器上并与SLQ-32(V)6/SEWIPBlock 2舰载电子战系统配合使用的有源舷外电子诱饵系统。“该系统可用于在下一代协同电子战任务中对抗当前和未来的反舰导弹威胁”。尽管与舰射持久综合对抗电子战信息请求和舰艇导弹防御系统未来海上能力项目中下一代对抗技术有关的早期术语似乎暗示了对无人载荷平台的偏爱,但美国海军海上系统司令部在2014年4月发布的预先征集公告显示,先进舷外电子战诱饵研发计划将采取集成在MH-60R和/或MH-60S直升机上的吊舱式有源任务载荷形式。招标书于2014年8月发布,对有源任务载荷的初步设计、工程和制造开发以及小批量试生产进行招标。

  招标书公布的工作说明规定了与AOEW AMP的设计、开发、集成、安装、测试(陆基、机载和舰载)和小批量初始生产相关的要求,并将其与MH-60R、MH-60S直升机和AN/SLQ-32集成,以满足机密AOEW AMP系统范围文件中规定的要求。此外,系统范围文件提出了系统工程、项目管理、测试与评估的要求及开发所需的相关可交付数据,并提供产品支持包,确定工程服务以及制定现场服务支持。

  工作说明中概述的初步设计任务要求承包商解决设计、开发、制造、测试、评估和维持持久电子战载荷所需的硬件、固件、软件和数据。这些电子战载荷可以完全按照系统范围文件规定的功能接口与主平台集成。关键需求包括能够从舰载AN/SLQ-32系统上发送、接收和执行命令,并以最低限度的机身/硬件修改在MH-60主平台上集成AOEW AMP系统能力。

  根据系统范围文件的规定,Link 16(安装在AMP中)是用于舰艇双向通信的无线电系统。工作说明要求承包商对通信设施进行分析,以提供AMP、主平台、舰艇作战管理系统与AN/SLQ-32电子战系统/软杀伤协调系统(SKCS)之间所需的接口,包括评估并最小化Link 16与AMP收发系统之间的干扰。其他与Link 16紧密关联的问题包括带宽和反应时间要求、视距限制以及对主平台的干扰。

  招标书中详细说明的另一个关键要求是采用体现模块化开放式系统架构(MOSA)的设计方法,以允许将来插入“市场驱动的技术升级”。 要求申请者描述其模块化开放式系统架构设计方法,包括确定关键接口和评估组件间的依赖关系/相互作用。

  据了解,AMP将能够以独立和协作的模式与威胁交战。在前一种情况下,吊舱将使用自己的高灵敏度接收机系统来检测、识别和跟踪威胁辐射源,然后在先进的电子攻击子系统上生成和发射适当的干扰。在协作模式下,舰载AN/SLQ-32系统探测来袭的反舰导弹威胁,然后使用其软杀伤协调系统的功能通过Link16指示和控制直升机载的AMP;SLQ-32/软杀伤协调系统将在交战期间协调AMP电子攻击统与其他软杀伤射频对抗措施配合使用。

  HSM-78的MH-60R“海鹰”直升机准备从“卡尔·文森”号航母上起飞。洛马公司已经将AOEW AMP吊舱集成到MH-60R/MH-60S航空电子设备操作程序中。

  AOEW AMP开发阶段的初始投标已于2014年12月提交,洛马公司、雷声公司和哈里斯公司都对招标书做出了响应。最终,经过几轮答辩和最终提案修订,洛马公司旋翼与任务系统部电子战业务部门在2016年12月23日获得了550万美元的初步设计合同。该合同包括全面开发和小批量初始生产选项,如果实施的线万美元的累计收益。该合同于2017年1月9日正式公布,被命名为AN/ALQ-248。

  洛马公司负责电子战的总监乔·奥塔维亚诺告诉媒体:“海军进行了广泛而深入的评估工作,同时将风险排除在外。海军希望可以对技术解决方案和项目风险水平两方面都感到满意。”他继续讲道:“AOEW将是舰船自卫的延伸......将通过SEWIP Block 2开放式架构得到大幅度提升。这是一个节奏非常快的计划,我们已面临着加快进度的挑战”。

  开发阶段将包括生产一些工程研制模型,包括非功能性的质量模型来支持评估。除了效能测试之外,工程研制模型还将用于评估SLQ-32/软杀伤协调系统和作战系统的接口,并确定MH-60的飞行许可。

  洛马公司也将负责完成正式的鉴定测试。除了在承包商的设施中来测试之外,鉴定测试还将在位于帕塔克森特河的海军航空站进行主平台的集成的检验。

  奥塔维亚诺说:“AOEW将把性能优异的电子侦察和电子攻击吊舱置于MH-60平台上。它扩展了电子战的作用距离和覆盖范围,为海上作战编队提供超视距的“整体保护”。“它能够给大家提供更大的视野,可以在敌方尚未发现我方舰队的情况下,清晰地观察敌方并且以某种方式与之交战。”“这也是电磁机动战的切入点。在敌方知道你在哪里之前,就能感知和观察环境,并且进入敌方的杀伤链。这是一个新任务,但它确实结合了我们已知道和已经做的一些事情。它将ES和EA与MH-60结合在一起,并且与SEWIP Block 2一起整合到“宙斯盾”中。

  AN/ALQ-248系统的制造计划将于2019年初开始,以实现该计划在2021年形成初步作战能力的目标。科巴姆电子集成解决方案公司是洛马公司的主要工业合作伙伴。

  洛马公司旋翼及任务系统部于2017年1月26日获得2000万美元的合同,将AOEW AMP吊舱集成到MH-60R/MH-60S航空电子设备操作程序中。这项工作包括整合支持AMP(装载于MH-60S飞机的左右扩展武器舱中以及MH-60R飞机的左右扩展吊架上)的系统软件。

  据奥塔维亚诺所说,MH-60机身不需要修改即可安装AN/ALQ-248吊舱,还可以在现有发电能力范围内满足“最坏情况”下的功耗要求。他说:“这是一个容易扩展的解决方案。它起初是一个非常小的有效载荷......当我们开始的时候,就针对不一样的载体(有效载荷直径为8英寸)。因此,对于MH-60,我们大家可以向上扩展。”

  如果所有的工程制造开发和低速率初始合同选项都被执行,洛马公司将向美国海军提供初始的18个AOEW AMP AN/ALQ-248吊舱,这将包括6个工程研制模型、在2020财年最多4个低速率初始生产系统,以及2021财年最多8个低速率初始生产系统。该公司认为总共需要100个AN/ALQ-248系统订单。

  展望未来,洛马公司预计AMP衍生技术能在其他运载平台上得到应用,例如无人机或系留设备。奥塔维亚诺说:“这是舷外电子攻击后续发展的第一步。海军内部有几个未来海上能力项目正在研究舷外电子战。我们始终相信,我们的技术能满足未来的任务需求。”

  除了AOEW AMP以外,“舰射电子战扩展型持久诱饵”(SEWEED)计划用于后续AOEW的增量。目前,由海军研究实验室领导的未来海上能力计划的主题是舰射电子战扩展型持久诱饵未来海上能力,旨在演示“舰艇发射、快速反应、长续航性、可携带EW载荷的投掷式飞行器”。海军研究局透漏了舰射电子战扩展型持久诱饵概念的有限细节,披露了一种能转换为旋翼飞行的火箭发射飞行器,以便快速部署和定位。未来海上能力计划要解决的关键技术问题包括表面处理和机身材料/几何结构、用于电子战兼容的天线隔离、有效载荷热管理以及先进的控制算法。未来海上能力计划也在探索动力和推进方面的问题,如无斜盘转子以及旋转翼快速部署结构。还将研发一种被称为“黑幽灵”的小型、高效涡轮发动机,作为未来可能的升级版本。

  将MH-60平台用作AOEW计划首批增量载荷平台的决定反映了美国海军在为支持战斗群而提供的持续舷外软杀防御方面有意降低风险的做法。然而,预计以后的增量将采用无人机。



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