国外武装直升机光电系统的发展＊

2012-01-14李国柱

舰船电子工程 2012年7期

李国柱孙轶

（海军驻汉中地区航空军事代表室汉中 723213)

1 引言

武装直升机载光电系统是一项涉及信息获取、传输、处理、显示、利用与对抗等综合性的技术。安装了光电系统的直升机能够缩短武器装备的反应时间，提高射击精度，最大限度地发挥现有武器装备的作战效能，具有快速机动、精确打击、侦察预警、信息作战、电子对抗等作战能力。本文就直升机载光电系统、发展动向、发展分析等，作进一步的探讨。

2 直升机载光电系统

直升机载光电系统，主要包括：瞄准线稳定系统、侦察系统、夜间飞行导航系统、光电对抗系统等。

1)瞄准线稳定系统。运动载体上的光电跟踪系统（如导引头、机载光电侦察设备等)由于载体的振动通过轴承摩擦耦合到跟踪平台上造成跟踪器瞄准线（LOS)晃动，引起图像模糊而影响提取目标脱靶量精度。针对陀螺惯性平台上的跟踪器瞄准线稳定系统中非线性不确定因素对稳定精度的影响，改进自适应调整算法进行控制参数和规则的在线修正，采用PID控制克服模糊控制固有的精度盲区，在一定测量噪声和速度敏感范围内，能有效地隔离载体扰动，保证跟踪器对目标的准确瞄准，具有动态响应快、稳定精度高、自适应抗干扰强等特点。例如，采用粗/精组合二级稳定的新方案，用于对武装直升机多传感器光电综合制导系统瞄准线（LOS)及图象进行高精度稳定与跟踪。该技术的重要特征是采用挠性支承精稳反射镜组件以及粗/精多回路复合控制技术以获得高回路带宽和对扰动的大幅度衰减。用一个双自由度陀螺进行稳定及跟踪，有效地解决了粗/精通道的匹配与耦合。与传统的LOS稳定系统相比较，稳定精度提高近一个数量级。根据某型直升机振动频谱进行定频振动测试，目前的原理样机在35kg稳定负载下其稳定精度优于14微弧（RMS)，粗、精振幅衰减比大于8倍。

洛克希德·马丁公司将为AH1Z直升机提供目标瞄准系统。法国《航宇防务》网站2011年8月31日报道：洛克希德·马丁公司导弹与火控系统分布接到了一份4995万美元的固定价值合同，将生产18套AN/AAQ30目标瞄准系统（TSS)，并集成到AH1Z“眼镜蛇”武装直升机上。

该集成工作是美国海军陆战队H1改进项目的组成部分。该项目旨在采用最新设计改造传统的AH1W直升机，将其升级为AH1Z。AN/AAQ30目标瞄准系统具有目标识别和跟踪、被动目标锁定，以及为友军激光制导武器提供激光指示的能力。

合同工作计划在2014年8月前完成，合同经费不会在2011财年到位。该合同并不是一项竞标采办项目，洛克希德·马丁公司的AN/AAQ30目标瞄准系统是提交的所有方案中，唯一满足美国海军陆战队需求的系统，而洛克希德·马丁公司也是唯一能够按照政府制定的采办计划按时交付AN/AAQ30目标瞄准系统的生产商。

DRS技术公司继续为美国陆军的直升机桅杆瞄准具提供技术支持。美国《西部防务》2012年3月8日报道：DRS技术公司获得美国陆军一份价值3190万美元的合同，为OH58D“基奥瓦勇士”直升机的桅杆瞄准具（MMS)提供项目支持、装备维护和后勤保证。该合同是美国陆军航空与导弹寿命周期管理司令部综合装备管理中心授予的一份为期五年（2009年～2013年)的主合同的一部分。

桅杆瞄准具是集成了高分辨率电视摄像机、热像仪、激光指示器/测距机、系统处理器、电源、防护罩等组件的监视系统，30年前首次为“基奥瓦”直升机开发。在过去10年，该公司生产和交付了一系列电子器件和传感器，相继替换和升级了桅杆瞄准具的组件，确保该系统保持技术和性能领先。

2)侦察系统。随着现代军用光电装备，特别是光电侦测系统和精确制导武器的广泛应用，各国竞相发展相应的光电侦察设备。如美国装备的AN/AVR2激光告警器、AN/AAR系列红外告警器。英国、德国等都在研究先进的激光告警器和红外告警器。例如，美国和前苏联等发达国家装备的电子侦察设备主要有：美国的 AN/ALR45、45f、56、62、66、67和 AN/APR49（V)机载雷达告警接收机，AN/WR系列和 AN/SLQ32（V)舰载告警侦察接收系统，AN/TSQ109、112、114A和 AN/MSQ103A 地面侦察接收系统；前苏联的“警笛”系列机载雷达告警接收机；英国的“后卫”、ARI18223和ARI18228机载雷达告警接收机；法国的BF、“依利沙”系列、DR3012、DR4000和TRC系列告警侦察接收设备；日本的J/ALR2机载电子侦察系统，J/ALR1、J/APQ1、J/APR3、4、5和6机载雷达告警系统，AN/ALR66（V)机载雷达警戒系统，J/ARR2机载雷达告警接收机和 AN/ALR59（V)、AN/APQ142机载无源探测系统；NOLR1、2、3、4、5、6、8。印度的 Hermes机载电子侦察告警系统、Serval和ARI 18228机载雷达告警系统及MSDF2型机载监视/告警系统；台湾的AN/ALR46机载雷达告警系统和AN/ALR66机载电子侦察设备。

3)夜间飞行导航系统。现代化战争要求武装直升机具有全天候、全天时的作战能力。尤其在夜间进行突防作战时，武装直升机采取超低空飞行不仅可避免雷达侦测，提高自身的生存能力，而且可出其不意地对敌方实施打击。直升机驾驶员夜间飞行导航系统（NVPS)是随着红外夜视技术进入实用化阶段而发展起来的。例如，可根据直升机驾驶员夜间飞行观察系统（NVPS)的特点，对NVPS的环境适应性设计、光电传感器选取以及控制系统设计等问题进行仿真分析与计算。在系统热设计中热像仪传感器通过传导、对流或辐射将热传递到壳体上，由系统采取统一的散热措施，给出NVPS中伺服系统的两个主要工作模式，即随动与锁定的控制回路原理。

诺斯罗普·格鲁曼公司对CH53K直升机LN251导航系统进行软件升级。美国诺斯罗普·格鲁曼公司网站2012年2月28日报道：美国海军空中系统司令部（NAVAIR)授予诺斯罗普·格鲁曼公司一项价值560万美元的阶段II合同，对用于新型CH53K“超级种马”直升机的LN251嵌入式GPS/光纤惯性导航系统（INS)的现有软件进行修改。诺斯罗普·格鲁曼公司导航系统部将提供升级后的软件，以及在平台上集成和试飞的工程保障任务。

目前“超级种马”直升机正进行地面试验和飞行试验阶段。LN251导航系统尺寸小、重量轻、可靠性高。这种高性能的导航系统将进一步增强CH53K直升机的能力。系统是世界上同类产品中最小、最轻的导航级嵌入式GPS/INS装置，其基于光纤陀螺的惯性测量装置，为各种传感稳定和导航应用领域提供了小型、低噪的解决方案。LN251系统采用模块化、开放式系统结构，能用于其它的应用领域并满足未来发展的需要。

4)光电对抗系统。光电对抗是指敌对双方利用光电相关的设备、器材，在光波段实施电子进攻和防御的军事行动。通常先以技术手段获取敌方光电武器和侦测器材的工作信息，然后再采取措施破坏或削弱其作战效能，并保护己方光电装备正常工作。光电对抗装备主要指光电侦察告警装备和光电干扰装备。（1)光电侦察告警装备。光电侦察告警装备用于实时探测指向目标的导弹或激光束，确定其特征、方位和威胁程度，并及时发出告警指示或启动相应的干扰和对抗措施。（2)光电干扰装备。光电干扰装备通过光电技术手段改变或模拟目标的典型光电特征，扰乱、欺骗或压制敌光电侦察设备和精确制导武器，使其迷茫或失效。

3 发展动向

1)诺·格公司交付第500套定向红外对抗系统。美国《诺斯罗普·格鲁门公司网站》2010年3月16日报道：诺·格公司宣布已向美国政府交付第500套定向红外对抗系统（DIRCM)用于飞机自保护。美国海军官员称：“诺·格公司的IRCM系统可以为每天执行重要任务的飞行员提供保护，因此该系统是美国海军陆战队优先配给的系统”。诺·格公司的DIRCM是目前同类产品中唯一投入全速生产的系统。按计划，该系统将安装在数百种军用飞机上，以保护约50种不同类型的大型固定翼运输机和旋转翼飞机免受红外导弹的攻击。该系统可以自动探测导弹发射、对该导弹是否够成威胁进行判断并启动一个高强度激光对抗系统来跟踪并摧毁该导弹。

2)三星泰利斯联合公司开始推销HFLIR光电吊舱。英国《谢泼德》2010年3月24日报道：在第16届智利国际航空展（FIDAE 2010)上，三星泰利斯联合公司（Samsung Thales)开始销售其新型HFLIR光电/红外吊舱。

该系统目前正在服役于韩国军方的若干平台，包括韩国海军的“山猫”直升机和隶属于总统机群的飞机。迄今为止，该吊舱尚未销往韩国以外。

HFLIR光电/红外吊舱采用了一种4轴稳定红外热像仪，但并未采用高清传感器，其分辨率为640×480。该系统即将装备韩国正在为军方开发的韩国通用直升机（KUH)机群。KUH又称为“雄鹰”，由韩国宇航工业公司与欧洲直升机公司联合开发，于3月10日首飞。据该公司发言人称，KUH的飞行试验正在顺利进行中。

3)BAE系统公司向英国皇家海军交付首套“山猫”直升机的光电头盔显示仪。美国海军技术网2010年11月22日报道：BAE系统公司向英国皇家海军交付第一套新型光电头盔瞄准系统，供“山猫”Mk8直升机使用。皇家海军“山猫”直升机能力项目经理证实已接收首套QSight机枪手远距离瞄准系统。

QSight头盔显示仪是一种低成本、轻型、夹持式系统，只需用一个小型驱动单元连接在直升机的主电源即可工作，也可以依靠电池组工作。系统采用了一种可快速连接/断开的猪尾式导线，不会影响乘员的紧急通过。皇家海军将在“山猫”直升机上使用该系统现有的热成像瞄准具以增强舱门处的机枪手的态势感知能力。

4)意大利空军部分运输机和直升机将配备定向红外对抗设备。英国《国际飞行》2011年1月7日报道：意大利电子公司近日获得一笔价值2540万欧元（3370万美元)的合同，将为意大利空军的运输机和直升机提供ELT/572型定向红外对抗设备（DIRCM)。

根据这笔为期三年的合同，意大利电子公司将负责DIRCM的开发、集成和地面测试，并将其安装在意大利阿莱尼亚飞机制造公司研制的C27J运输机、美国洛克希德·马丁公司研制的C130J运输机和意大利意大利/英国阿古斯塔·韦斯特兰公司研制的AW101直升机上。

据披露，在面临便携式地空导弹的攻击时，ELT/572型DIRCM设备可为飞机（直升机)提供360°的防护，甚至当来袭导弹是从飞机上方发射时也同样有效。

5)俄罗斯展出新一代直升机定向红外对抗系统。英国《简氏防务周刊》2011年8月25日报道：在近期举办的2011年莫斯科国际航空航天展览会上，俄罗斯Ekran研究和开发中心展出了最新一代“总统S”（PresidentS)吊舱式直升机载防御系统。

系统由两部吊舱组成，可实现360°方位和＋90°到－60°俯仰覆盖。每部吊舱重100到150kg，采用两个紫外传感器，可探测和分类红外和非红外导弹。其激光器采用了氟化氢/氟化氘（Hydrogen Fluoride/Deuterium Fluoride，HF/DF)技术，可在几个红外波段工作。该系统已成功在“米26”直升机上进行了试验。该系统可应付多枚导弹，可有效对抗任何红外导引头，包括成像导引头。它适用于多种直升机、大型运输机和战术快速喷气机。

6)美国成功演示直升机载第五代红外对抗系统。美国诺斯罗普·格鲁曼公司网站2011年9月12日报道：诺斯罗普·格鲁曼公司成功演示了专用于保护军用旋翼平台的第五代红外对抗系统。

该系统能有效接收从导弹告警系统发来的指令，转动指示/跟踪器捕获快速移动目标，并持续干扰直至使先进的红外导弹失效。第五代红外对抗技术是美国陆军通用红外对抗自卫系统的核心技术。与当前的定向红外对抗系统相比，第五代红外对抗系统重量减轻了1/3，所需的电源输入功率仅为现在的1/4。系统采用开放式界面和嵌入式高分辨率红外摄像机，可快速升级。

7)赛峰公司和泰利斯公司签署光电领域合作协议。法国《航宇防务》2011年12月21日报道：法国赛峰公司和泰利斯公司于12月20日签署了建立各自持有相同股份的光电系统与装备合资公司的谅解备忘录，法国国防部长隆盖出席了签字仪式。

通过这一合资公司，泰利斯和赛峰将联合各自在光电领域的专业能力，扩展其提供的产品和服务，以满足包括现代化项目和原始设备在内的新的防务系统需求。目前考虑中的新系统包括用于现代化的“大西洋2”海上巡逻机的光电吊舱、用于即将到来的英法联合研制的中空长航时无人机的图像系统、用于陆军地面车辆的模块化光电系统，以及用于未来直升机的光电设备。

8)美国陆军透露通用红外对抗项目经费细节。英国《简氏防务周刊》2012年1月12日报道：近日，媒体公布了国防部2011年12月28日签署的一份内部备忘录，文中提到美国国防部批准了陆军继续开发新型直升机对抗防护系统的请求。

根据这份文档，陆军获准在通用红外对抗项目（CIRCM)技术开发阶段投资57亿美元。这份文档由国防部负责采购的高级官员签署，数据来源于国防部成本评估与项目估算办公室。其中，系统的研究和开发经费为8.15亿美元，采购经费为33亿美元，运行和维护经费为16亿美元。

通用红外对抗项目旨在开发一种重量较轻的直升机对抗防护系统，以替代美军现役先进威胁红外对抗系统（ATIRCM)。先进红外对抗系统由BAE系统公司开发，体积较为笨重，仅用于CH47“支奴干”等中、重型直升机，无法装备陆军所有直升机。尽管2010年陆军减少了先进红外对抗系统的采购量，但考虑到在阿富汗战场上的紧急作战需求，陆军仍然为“支奴干”直升机采购了83套系统。

国防部方面希望通用红外对抗系统的年度经费不超过2.25亿美元，每套系统的运行费用为7.24万美元。成本评估与项目估算办公室预计系统平均单价为250万美元。目前，BAE系统公司、ITT公司、洛克希德·马丁公司、诺斯罗普·格鲁曼公司和雷声公司等团队均已提交竞标方案。根据文档提出的时间表，系统将于2018年进入部署。

9)诺斯罗普·格鲁曼公司向美军交付第2.5万套光电激光系统。诺斯罗普·格鲁曼公司网站2012年1月30日报道：诺斯罗普·格鲁曼公司近日交付了第2.5万套光电激光系统，以支持美国士兵作战使用。该公司自“伊拉克自由行动”开始向美军交付这类系统。

光电激光系统可使士兵在安全距离监视、识别和应对目标，有助于减少附带损伤。美军目前部署的这类系统包括轻型激光指示测距机和Mark VII、Mark VIIE激光目标定位器等便携式系统，M1“艾布拉姆斯”人眼安全激光测距机和用于“斯特莱克”装甲车的瞄准一体化测距机等车载系统，以及用于“阿帕奇”直升机的目标捕获指示装置等机载系统。

10)IAI公司推出 MOSP3000多任务光电稳定系统。以色列航空航天工业公司网站2012年3月20日报道：以色列航空航天工业公司（IAI)将为3家客户提供升级FLIR变焦多任务光电稳定有效载荷系统MOSP 3000。

该系统于2012年3月20日至22日在无人机系统国际（AUVSI)协会展示。MOSP3000由IAI公司的Tamam部门开发，采用开放式结构设计，最多可容纳5个传感器。传感器包由一台昼夜彩色变焦摄像机，一台连续变焦热成像摄像机（640×480探测器格式)，一个激光指针和一台护眼激光测距仪组成。MOSP3000也可安装激光指示器和激光测距取景器（LDRF)。所有配置含一个内置自动视频追踪系统（AVT)。此外，该系统采用先进的图像处理能力，加强了目标抓取范围。

MOSP3000是一种多传感器电光和红外（EO/IR)有效载荷系统。14英寸系统主要为无人机和航空器设计，15英寸系统则主要用于直升机、固定翼飞机、舰艇和需加强结构的地面应用。

4 发展分析

为了应对迅速发展和完善的光电侦察、火控设备，以及红外成像、激光、电视、复合制导等光电制导武器，未来的武装直升机载光电对抗技术和装备将向综合化、一体化、多元化、立体化等方向发展。

1)光电复合告警和综合干扰。单一波段的光电设备很容易被干扰，而光电复合告警装备能根据战术需要，对红外、紫外和激光等不同波段的光电威胁源进行复合探测和数据融合处理。多波段光电传感器的综合和多种光电探测信息的融合，将使各类告警技术优势互补、资源共享，从而更好地发挥综合效能，提高探测识别的概率。例如，将把多个单一的干扰设备有机地结合在一起，集红外光、可见光、激光，紫外光等多个波段于一身，集有源干扰和无源干扰手段于一体，同时通过对威胁源的分析和识别，确定最佳对抗方案和时机，从而达到最佳的对抗效果。

2)宽频谱、一体化光电对抗。采用单一波段的光电对抗设备来对抗多波段光电探测和光电精确制导武器是难以奏效的，必须采用可探测干扰各主要波段光电威胁的光电探测干扰一体化、软硬杀伤一体化的综合光电对抗系统，来对抗多类型、多目标、多批次的光电精确制导武器。例如，美、英等多方合作研制的定向红外对抗系统就是一种多光谱一体化的对抗设备，它采用紫外波段做导弹逼近告警，并可实施定向红外激光干扰。

3)多元化的光电对抗。随着新能源、新材料和新技术的研究和应用，光电对抗手段更加丰富全面。新材料技术如致变色材料、智能型材料等逐渐成熟，新的干扰对抗手段和装备不断涌现，形成宽谱、高效的干扰体系。另外，高能激光武器将成为“杀手锏”。新型光电探测技术使得光电侦察告警的精度和作用距离明显改善。各种抗干扰措施综合使用，将进一步提高武器装备的抗光电干扰效能。