美国联合对地攻击巡航导弹防御浮空式网络化传感器系统发展综述

龚钰哲

美国联合对地攻击巡航导弹防御浮空式网络化传感器系统（JLENS）是一种基于战场的先进战术传感器系统。它由浮空器携带监视雷达和火控雷达部署到空中，为战场部队提供长时间、大范围的巡航导弹防御能力，还能为战场指挥官提供态势感知能力和空中通信中继能力。JLENS系统的主承包商是雷声公司，由雷声综合防御系统公司负责开发火控雷达和处理站，航天机载系统部负责研制监视雷达，位于马里兰州的TCOM和L.P负责研制浮空器和其他地面设施。

发展过程

研制背景根据国防情报局（DIA）和中央情报局（CIA）于20世纪90年代初进行的评估，美国本土及其海外基地遭到未来巡航导弹攻击的可能性是现实存在的，并且还在不断增加。美国必须加强巡航导弹防御能力，尤其是提供能够探测低飞巡航导弹的探测器网络。因此，开发一个可靠、经济可承受、持久耐用的空中ISR系统十分必要。JLENS应运而生。

1996年1月，根据美国国防部长和参谋长联席会议指示，美国陆军牵头组建了JLENS项目办公室，由防空反导司令部领导此项计划，美国空军和海军派出专职负责人员担任办公室副主任。

1997年，美国陆军对JLENS系统进行了概念性研究。JLENS系统在雷达性能上并没有太多出彩之处，但其设计概念却是革命性的。它将监视雷达和火控雷达装备到空中，不仅同时探测和跟踪在公路、水面和空中的多种车辆、船舶、飞机以及巡航导弹，而且在空中为防空导弹提供制导，通过空中雷达传感器与地面发射的防空导弹相结合，探测、跟踪和打击低空/超低空飞行、利用复杂地形突防的飞机、无人机和巡航导弹等目标。JLENS系统的研制初衷是打造一个高效费比的空中平台，和美国陆军现役防空导弹系统协同工作，为其提供超视距的防御拦截能力。

研制经过JLENS的研制工作可分为两个阶段，分别是演示阶段和系统研制与验证阶段。

1、演示阶段（1998—2005年）

1998年1月30日，美国陆军防空反导司令部向休斯和雷声的合资公司H&R（现已全部并入雷声公司）授予了演示阶段研制合同。当时，美国陆军计划在2000年开始JLENS样机的研制和试验，到2002年具备初始作战能力，到2005年具备全面作战能力。美国陆军计划采购12套系统，花费16亿美元。

1998年，JLENS系统参与了美军“漫游沙漠”98防空演习。JLENS系统以仿真方式运行，使用“延伸防空仿真模型”对平台、传感器和通信设备进行建模，将数据输入联合战术信息分发系统（JTIDS）网络，把全空域图发送给“爱国者”导弹、末段高空区域防御系统、“宙斯盾”系统和近程防空导弹系统。在演习中，JLENS系统将基于浮空器的雷达获得的空中轨迹信息与JTID系统和战术信息广播服务系统的轨迹信息融合，使得综合空域图能够在处理站被处理，空中轨迹信息经JTIDS传输给演练人员。同年，JLENS系统进行了技术验证性试验，结果显示该系统比地面防空雷达早10分钟发现目标。

1999年，JLENS系统参加了“全军作战识别与评估小组（ASCIET）99”演习。它采用一个15米长的浮空器，可以携带70千克的有效负荷升至1000英尺（304.8米）的空中。在演习中，它提升了海军“协同交战系统”（CEC）的通信中继能力，使“爱国者”系统与“宙斯盾”系统交换雷达数据，共享综合空域图，在同一个作战环境中开展模拟拦截作战。

2001年，美国陆军在新墨西哥州白沙导弹靶场对JLENS系统进行了试验，以评估该系统和先进中程空空导弹（AMRAAM）实施协同作战的效果。试验中，漂浮在约300米高度的JLENS系统发现了模拟巡航导弹的BQM-74无人机靶标，并引导AMRAAM导弹将其摧毁。

2001年8月，美国陆军防空反导司令部与Clemson大学应用研究试验室签订了一份价值1000万美元的合同，要求后者开展为期4年的JLENS浮空器设计与制造研究。Clemson大学的工作主要包括：开发先进材料与技术、开发和测试雷电保护系统、提供统计数据和用来预测恶劣气候条件的仪器和提供系绳改进和浮空器寿命周期管理的意见等等。

2、系统研制与验证阶段（2005年至今）

2005年11月，雷声公司从美国陆军获得一份价值13亿美元的JLENS系统研制与验证阶段合同，继续开发JLENS。

2006年1月，布什政府加紧部署拦截弹道导弹的国家导弹防御系统（NMD），同时出台了拦截巡航导弹的新计划。在此背景下，美军与雷声公司签订了总价约110亿美元的订单，资助该公司加紧研发JLENS。

2006年4月底，JLENS系统成功通过了系统工程评审，进入初步设计阶段。

2007年1月，雷声公司获得了14亿美元的进一步研制合同，计划在2010年开始系统试验并在2012年完成研制，此时美国陆军还计划采购12套JLENS系统。

2007年4月，JLENS完成了为期3天的系统功能评审。审查的主要目的是确保系统级需求分配至各种子系统或主要部件，评估了每个主要部件的系统需求与功能，包括火控雷达、监视雷达、处理站、通信系统以及浮空器平台。审查的成功完成标志着JLENS项目进入到初步设计阶段。

2008年11月，JLENS系统成功进行了对监视雷达和通信与处理装置（CPG）两个关键部分的关键设计就绪评审。

2009年2月，JLENS系统成功完成关键设计评估，全面评估了JLENS系统的设计成熟度和可靠性。

2009年3月，JLENS系统的首只长74米的浮空器首次离开地面。8月25日，雷声公司宣布完成首飞，JLENS系统的浮空器上升到3000英尺（914米）高度，并首次携带了雷声公司的传感器载荷，验证了浮空器平台的成熟性和可操作性。

2010年，JLENS系统浮空器多次上升到10000英尺（3048米）高度，验证了设计的飞行能力。endprint

2011年2月，JLENS项目在犹他州试验场成功地完成了升空浮空器的电磁辐射演示验证试验。

2011年4月，雷声公司在盐湖城空域成功完成了JLENS系统跟踪意外目标的验证试验。

2011年10月，雷声公司对JLENS系统成功完成为期14天的持久性试验。在试验中，JLENS系统跟踪了广泛区域内的数千个目标。

2011年末，由于JLENS项目的研制不断超支，触及了纳恩-麦克迪法案（Nunn-McCurdy），为了避免项目下马，美国国防部不得不在2013财年预算中将JLENS系统浮空器的采购数量降低到2艘，也就是说只保留已有的1套样机系统。

2012年2月，JLENS系统在犹他州试验场进行了进一步测试，成功证明了JLENS系统探测跟踪巡航导弹目标和为地面防空武器提供火控的能力，并演示了作为通信中继和提供敌我识别的能力。

2012年4月26日，在犹他州试验场的一次试验中，JLENS系统指示PAC-3导弹成功摧毁了巡航导弹目标，演示了超地平线探测跟踪能力和提供火控的能力以及与“爱国者”系统的互操作能力。

2012年6月，雷声公司在盐湖城空域进行了一次试验，演示了JLENS对水面目标的侦察和监视能力。试验中，JLENS系统同时探测并跟踪了水面上的多艘快艇。

2012年9月21日，雷声公司成功演示了JLENS系统对海域、陆地目标进行综合防御监视的能力。JLENS系统的火控雷达成功捕获并跟踪到反舰巡航导弹目标，通过协同交战能力系统将信息传送至海军，海军随后向目标发射了一枚“标准”-6拦截导弹，“标准”-6拦截导弹的各项信息通过JLENS系统发送至宙斯盾系统，直到“标准”-6系统雷达能够捕获并跟踪目标。

2013年2月，JLENS在白沙导弹靶场进行的一系列试验中，演示了战术弹道导弹防御能力。利用所携带的X波段雷达，JLENS探测并跟踪了4枚处于助推段的弹道导弹模拟弹，并实现了全部试验目标，包括进行发射点估计、弹道跟踪和识别等。

2013年7月，美国陆军完成了为期6周的JLENS系统早期用户测试（EUT），测试了JLENS系统在一系列复杂环境下的能力。在7月17日的试验中，首次利用JLENS系统引导先进中程空空导弹拦截反舰巡航导弹。陆军JLENS系统捕获并跟踪一枚反舰导弹，系统将目标数据经Link16数据链传输给空军F-15E战斗机，飞行员发射AIM-120C-7先进中程空空导弹成功拦截目标，达到所有试验目标。

结构组成

JLENS系统设计上并不算太复杂，其原理是在大型浮空器上安装先进传感器系统。每套JLENS系统由2艘浮空器、1部远程监视雷达和1部高性能火控雷达、系泊站和处理站组成。

浮空器浮空器包括两个系留气球，早期使用长约37米的系留气球，后来改为使用长约74米的系留气球。两个系留气球以氦气为填充，采用系绳同地面处理站相连，彼此相距5千米，飞行高度约3千米，可携带最重3175千克的载荷，提供总功率为80千瓦的电力，进行持续长达30天的不间断工作。

雷达JLENS系统的一艘浮空器携带一部360°全向扫描的广域远程监视雷达（SuR），另一艘浮空器携带一部精确跟踪与照射雷达（FCR），另外也可根据需要增加其他载荷如电子情报/通信情报系统（ELINT/COMINT）用于侦察、GPS伪卫星诱骗系统用于GPS干扰、或是蓝军跟踪系统（BFT）用于了解己方部队的位置和状态。JLENS系统的远程监视雷达使用旋转天线实现360°的全方位探测能力，最大探测距离约320千米，发射宽波束进行高效立体搜索，可探测到大量低空小雷达反射截面积（RCS）的目标，并同时跟踪数百个目标。精确跟踪与照射雷达采用8平方米口径的相控阵天线，方位可机械转动±200°，对250千米距离内的多个目标进行精确跟踪照射，作用距离虽然比监视雷达短，但可对来袭目标轨迹进行识别和分类，并将高精度数据提供给拦截武器。

系泊站系泊站通过缆绳将系留气球锚定到地面，并控制其展开和收回。缆绳除系留作用外，还为浮空器提供电力供应和宽带光纤通信传输能力。

处理站处理站是整个系统的核心。每个处理站包括工作站、飞行指挥控制站、天气监测设备以及可控制雷达运作并处理雷达数据的计算机。天气监测设备能及时将当地天气变化情况传送给相关操作员，以便及时调整浮空器的高度。

性能特点

JLENS系统已进行了多次试验与演示，表现出作战任务多、侦察范围广、效费比高和战场风险小等使用特点。

作战任务多JLENS系统是美国陆军提高巡航导弹防御能力的重要项目，可对来袭的巡航导弹进行超地平线的探测、跟踪，并为地面防空系统提供精确的目标数据以供瞄准，还可为指挥官提供空中通信中继能力，将整个战区传感器和火力单元纳入统一的单一综合空中图像（SIAP），提供更好的态势感知能力，此外它提供了更好的敌我识别功能。作为巡航导弹防御的关键传感器节点，JLENS系统配合地面的“复仇者”防空导弹系统、“爱国者”防空导弹系统和THAAD系统使用，为其提供超地平线的目标探测数据包括火控精度的目标数据进行瞄准攻击。作为空基监视和火控平台，JLENS系统还具有多用途能力，除了对抗巡航导弹外，还可为美国陆军提供对飞机、无人机、大口径火箭炮、地面移动目标和海上船只甚至弹道导弹目标的探测、跟踪信息和火控精度的数据，它也将与美国海军的海军综合火力控制-制空概念（NIFC-CA）整合，向美国海军的“宙斯盾”战舰提供火控精度的目标数据。另外，为了满足多方面的需求，JLENS的通信功能相当灵活和丰富，可通过Link 16和CEC或是其它战术数据链如JDN和JCTN进行通信。

侦察范围广地面雷达由于受地球曲面和高山的影响，存在严重的低空盲区。JLENS系统将高空浮空器作为雷达平台，使雷达视距大大增加。试验证明，陆基“爱国者”防空导弹系统发现并拦截在100米高度内飞行的巡航导弹的能力有限，融合JLENS系统的数据后，“爱国者”防空导弹系统的有效空间能增加7倍。

使用效费比高JLENS系统的效费比高主要体现在造价低、使用成本低以及占用人力资源少。由于雷达平台是气球或飞艇之类的浮空器，造价远远低于固定翼侦察飞机和低轨道卫星。另外，JLENS系统浮空器的系留缆线不仅提供固定能力，而且为浮空器携带的雷达等设备提供电力供应和宽带光纤通信能力，这样的设计可以将非必需设备部署在易于维护的地面，提高了系统的可靠性，并显著降低了系统的运行成本，为了进一步降低JLENS系统的使用成本，相关的数据处理也位于地面站而不是浮空器上。浮空器比固定翼飞机的人力资源占用也要少得多，JLENS系统只需要固定翼预警机不到50%的人力即可操作和维护。

综上所述，JLENS系统的使用成本低于500美元/小时，而美国空军E-3A空中预警机系统的使用成本则高达7000美元/小时。较低的使用成本是JLENS系统的核心竞争优势之一，虽然浮空器充气时间约24小时，从地面起飞到预定的工作高度需要约30分钟，但JLENS系统的浮空器可持续进行30天的全天候、全天时监视工作，如果使用传统的固定翼预警机如E-3A、E-2C/D或是E-8A来执行这样的任务，全时段监视至少需要4～5架预警机进行轮换，而且由于人力、维护和燃油费用的因素，这些固定翼预警机的单位时间的使用成本要比JLENS系统高5～7倍，综合估算JLENS系统具有数十倍的成本优势。

战场风险小JLENS系统是一种无人的战场侦察系统，可以进行长时间留空侦察，不受能见度影响，特别适用于高危或冲突地区。此外，浮空器囊体材料透波率高达98%，使系统具有一定的隐蔽性。

结束语

伊拉克战争和阿富汗战争结束后，美军在可预见的将来不会去打高强度的地面战。因此，在作战需求锐减和预算紧缩的背景下，美国陆军事实上已经放弃制造并列装新的JLENS系统。但是，在研制过程中，JLENS系统的理念和技术已得到成熟发展，并以各种形式投入应用部署。美军曾在阿富汗部署了数百个较小的浮空器，用于侦察与监视。美国国土安全部也已使用带雷达的浮空器来监控南部边界。未来，这种把监视、通信和火控技术成功结合在一个平台上的创新做法必将得到更加广泛的应用。

（编辑/王路）endprint