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美国典型机载光电侦察设备研制及发展情况

2019-01-14 来源:北京太阳谷咨询有限公司 发布:高端装备产业研究中心

  作为空中侦察、测量及打击的有效重要手段,机载光电侦察设备日益受到青睐,各国竞相研制。一些发达国家如美国、以色列、加拿大、法国、英国、俄罗斯等国家都已研制并服役了多种型号机载光电侦察设备。目前,机载光电侦察设备已经向吊舱式结构转型,国外吊舱主要有LANTIRN瞄准吊舱(美国),“狙击手”(Sniper)先进瞄准吊舱(美国),TIALD热成像机载激光指示器吊舱(英国)和LITENING吊舱(以色列)等。下面我们来盘点一下几款美国典型的机载光电侦察设备。

  “狙击手”(Sniper)先进瞄准吊舱(Advanced Targeting Pod,ATP)

  Sniper ATP由洛克希德·马丁公司设计、开发并制造。该设备具有信息传输能力,提供精确的目标瞄准能力,便于维护,使用了革命性的光学基仪设计,具有最优化的间隔和诊断能力,从而允许进行真正的二级维护,避免昂贵的中间级支持。内置的自动测试功能可以使维护人员在20分钟内完成独立部件的替换工作。

  

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  该设备使用了先进的目标瞄准技术,其高分辨率的图像处理能力使得机组人员在防区外对战术级大小的目标进行识别,从而使敌方的防空系统失效,同时,还可以在喷气式飞机噪音传播的范围之外对目标进行识别,执行城市反游击作战。和LANTIRN系统相比,“狙击手”ATM的探测范围提高了3至5倍,同时还具有用于夜间作战的低海拔导航能力和红外瞄准能力。

  

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  采用了光学系统共孔径设计方案,所有传感器都共用一个孔径,有效减小了体型;光学系统采用独特的楔形设计,避免了球形头部和空腔因气流诱导而产生振动的可能(特别是在超声速飞行状态下)。集成了高分辨率中波第三代前视红外、双波段激光器、CCD电视摄像机、激光光斑跟踪仪和激光指示器,极大地改进了目标探测/识别能力,其目标确认距离为第一代吊舱的4倍。激光光斑跟踪仪还可以利用另一架飞机的激光器进行瞄准,并投放精确炸弹。美军已经向狙击手吊舱加装数据链,可以将图像等信息通过数据链传给地面部队,为其提供战场环境信息。

  

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  Sniper ATP Infographic – 1,000th Delivery

  Sniper ATP已被集成到F-15“鹰”、F-16“战隼”、A-10“雷电II”、F-18 、B-52、B-1战机平台上使用。截止2015年该系统已向美国空军交付第1000套该设备,且据2017年5月15日媒体报道,洛克希德·马丁公司收到美国空军的一份交付命令,向科威特空军提供Sniper ATP,用于其F / A -18C / D大黄蜂飞机。

  集成FLIR + IRST 的F-35“光电瞄准系统”(Electro Optical Targeting System,EOTS)

  F-35 EOTS是世界上第一款,也是首次将前视红外和红外搜索和跟踪功能结合的传感器,由洛马公司导弹与火控部研制,为F-35飞行员提供精确的空对空和空对地瞄准能力。EOTS允许机组人员确定预侦察区域,执行侦察并精确提供激光和GPS制导武器。

  EOTS对于空对空和空对地跟踪提供了一种价格较低、高性能、轻量化的多功能系统。EOTS由可见光摄像机、红外成像、激光器测距机、点跟踪器、激光指示器组成。

  

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  EOTS的剖面图

  EOTS于2005年首飞,2007年装备在F-35上。EOTS位于F35机身前部下方,雷达和座舱舱壁之间。如图所示。

  

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  EOTS采用了由7片蓝宝石玻璃拼接而成的单口径共光路形式,以散射雷达信号,减小对飞机RCS的影响。EOTS系统是F-35重要的被动式红外探测手段,可以在雷达静默下完成对目标甚至是隐身目标的搜索和探测,以便最大限度地隐蔽自己;与头盔显示器结合可以把探测信息投影在头盔上。由于EOTS装在机头下方,其位置限制了对空探测能力,无法对前上方空域进行探测,因此具有有限的对空探测能力,可以提供远距离、窄视场的探测能力,主要用于发现、跟踪、指示地面目标。

  

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  ETOS玻璃机构

  

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  洛克希德·马丁公司官网报道的关于ETOS的进展情况如下表。

  

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  注:表中时间为官网新闻报道时间

  洛克希德马丁公司正在着手开发新一代光电瞄准系统用于F-35 Block 4批次,新一代ETOS具有更为广泛的探测能力,并且具有更高的精度,能让飞行员更迅速的获得目标的信息。

  AN/AAQ-37光电分布式孔径系统(EO DAS)

  AN/AAQ-37 EO DAS光电分布式孔径系统是诺格公司根据美军要求为F-35 研制的一种高分辨率360°红外机载光电传感器,可提供先进的全方位态势感知能力,提高其生存能力和作战效能。通过符合F-35集成系统架构要求的高速光纤接口连接到F-35主机。EO DAS主要功能如下图:

  

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  AN/AAQ-37 EO DAS

  诺格公司除了开发EO DAS外,还向F-35提供AN/APG-81有源相控阵(AESA)火控雷达。 AESA雷达旨在使飞行员能够长距离有效地接触空中和地面目标,同时提供出色的态势感知能力。F-35 DAS和APG-81雷达具有探测,追踪,瞄准弹道导弹的能力,可自主探测、跟踪和瞄准多枚同时发射的弹道导弹。

  

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  AN/APG-81 AESA

  AN/AAQ-37 EO DAS是基于成熟的狙击手XR技术开发的,由安装在机身周围6个特定部位的红外传感器组成的;通过后续信息融合,将全向图像信息提供给飞行员头盔显示系统或全景多功能显示器,从而为飞行员提供一个360°的全向球形视野图像信息;主要用于探测空中目标,能自动对周围全向目标探测并持续跟踪,空战格斗中飞行员不必担心丢失目标,但无法完全探测、跟踪地面目标,只能有限探测、跟踪地面发射的导弹等高温目标。

  

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  机载EO DAS系统安装位置示意图

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  EO DAS已经被应用集成到F-35A Lightning II、F-35B Lightning II、F-35C Lightning II、F-35I Adir战机上,其具体进展情况如下表。

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   注:表中时间为官网新闻报道时间

  捕食者无人机多频谱瞄准系统(MTS)

  MTS系统是雷神公司为捕食者无人机系列研制的光电瞄准设备。它由转台单元(内部安装了惯性测量单元(IMU)和电子处理单元组成。转台单元内部装有红外/可见光电视、激光测距机、激光指示器和激光照射器,其内部还可提供多波长传感器,近红外和彩色可见光摄像机、照射器、人眼安全激光测距机、光斑跟踪器等一系列安装选项。

  

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  MTS吊舱系统采用雷神研制的局域图像处理技术(自动的图像优化技术),融合输出的图像信息量明显优于单一波段的图像,另外,它可以最大限度地显示图像信息,提高态势感知和远距离监视能力。吊舱内部的图像跟踪器具有重心、区域和特征跟踪模式。

  

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  MTS吊舱参数

  MTS吊舱系统采用了先进的数字架构,提供了远距离监视、目标获取、跟踪、测距和激光指示功能,可用于AGM-114地狱火导弹、北约激光制导武器的制导。

  

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  其中,MTS-B是公司研制的一种多用户、数字式、光电/红外传感探测、跟踪设备,具备了红外、光电、激光指示等能力,可以实现远程空中监视、高空目标截获、跟踪、测距,主要用于侦察和瞄准。

  目前主要装备美国空军的“捕食者”B(Predator B)无人机和其它多种飞机,它具备远程监视、目标捕获、跟踪和为“海尔法”空地导弹提供激光指示等多种功能。

  MTS-B具有同时跟踪多个弹道导弹目标的能力,且MTS-B中不同传感器图像可融合产生组合图像,还具有无需人工图像优化的技术。MTS-B重104Kg,具备方位360°全视角能力,俯仰角度搜索范围为+135°~-40°,且内部具备制冷功能,视轴稳定精度优于10μRad。

  雷神公司为“捕食者”和“收割者”无人机提供了一系列多光谱传感器。最新的是下一代雷神多光谱瞄准系统(MTS)AN / DAS-4。与其前身的多光谱瞄准系统AN / AAS-52,AAS-53,ASQ-228,DAS-1和DAS-2相比,DAS-4为精确坐标提供了更大的火控和目标定位精度技术,雷声公司在2016年4月赢得了AN / DAS-4的9000万美元的第一批生产合同。

  

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  迄今为止,公司已经向美国和国际武装部队交付了3000多枚MTS传感器,并成功地将该系统的44个变种集成到20多个旋翼,无人机系统和固定翼平台上,其中包括MH-60黑鹰,C-130大力士,MQ-9C收割机,MQ-1捕食者和MQ-1C灰鹰。

  目前,雷神公司正在开发一种小型、轻型多频谱瞄准系统(MTS)。该MTS是一个直径12英寸(30.48厘米)、重量不足60磅(27.2千克)的转塔,为出口型设计,将提供先进的光电和红外敏感性能。该MTS传感器利用目视和红外光谱探测器,可提供高清晰度的全视频数据;这种瞄准系统拥有与已生产的MTS系列产品相同的成像和瞄准能力,该MTS产品系列(包括MTS-A、MTS-B、MTS-C和MTS-D),将成为美国军用成像和瞄准系统的首选传感器。该系统计划于2019年11月1日前完成。MTS的一些动态进展情况如下表。

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