美军机载电子战装备检修现状及对我军的启示*

吴阳勇 吴忠德 孙伟超 王树友 李睿峰

（海军航空大学 烟台 264001）

1 引言

机载电子对抗装备是实现战机在电子对抗中载机夺取电磁频谱权的重要手段及工具。随着使用时间的不断增长，相对于出厂状态，装备的各部分分系统将不可避免地出现性能变化。及时采取有针对性的维修保障措施，是载机的战斗力水平及飞行员安全的重要保证。与许多西方发达国家军队相比，尤其是美军，我军在电子对抗设备及相关维修保障技术方面开始的较晚，技术基础相对比较薄弱［1］。

从第二次世界大战结束以来，美国和英国等传统西方军事强国经历了许多次规模不同的实战，设备维修保障方式与手段一直在实战的经验中得到了不断的改进与完善［2～3］。尤其是美国，对于维修保障体系的重视度和成熟度均处于世界领先。紧跟世界的先进水平，了解以美国为代表的外国军用机载电子对抗设备测试设备的现状，分析其维修技术和保障理念，对我军在该方面进行高层设计具有重要的指导意义［4］。

2 美军检测设备配备情况

美军检测设备配备的标准化程度非常高，美国国防部（DoD）规定美军必须使用指定的标准ATS产品族（五大标准系列）［5］，其中与海军机载电子对抗装备相关的检测设备有（JSECST）（基层级）电子对抗系统测试设备及（CASS）产品族测试设备（中继级或基地级）［6］。分别应用于美空、海军电子对抗系统和海军/海军陆战队航空部分系统。美国海军机载电子对抗装备检测设备型谱［7～9］如图1所示。

图1 美国海军机载电子对抗装备检测设备型谱

JSECST是用于基层维护的主要测试设备，美军的产品型号为AN/USM-670。

该设备在统一的硬件基础上具有多样化测试程序集（TPS），可为多个平台的电子战装备提供完全自动化的性能测试和诊断功能，被称为航线测试的可靠之选。针对导弹逼近告警（紫外、红外）及无源干扰设备，也有相应的一线检测设备。

美国海军应用于中继级的测试设备是CASS，该系统采用通用化软、硬件平台，可完成海军各种武器装备的二线检测。

基地级采用的是型号为RTCASS D，该设备是基于CASS的改进、提升，增加了板级测试能力。

美军各军种设置有专门的电子战实验室，使用一系列信号仿真仪器、示波器、频谱仪、显示器和相关分析软件来产生雷达告警所需的激励信号，测量有源干扰输出的关键时域和频域参数，在此基础上开展电子战装备的效能评估和验证。

为满足实际保障需求，美军在传统三级维修体制基础上，对机载雷达告警和有源干扰装备（包括干扰吊舱）的维修又细分为六个层级（包括放飞前、基层级、中继级、基地级、实验室、飞行测试）［10～12］，贯穿装备从实验室到遂行作战任务的全过程，并为不同层级赋予了相应的职能和手段如图2所示。

图2 美军维修层级分配及检测手段

放飞前测试：任务开始前，对雷达告警系统进行最终的放飞检查。只有在飞机准备起飞前才进行此项测试工作。

航线（基层级）：检查机载电子对抗系统和干扰吊舱的使用状态，排除LRU故障。

中继级或大修厂：测试和修理LRU或吊舱，取出需要基地级维修的SRU。

基地级：测试和修理SRU。

实验室环境：对系统软、硬件进行升级和维修，测试、验证系统对新的或变化的威胁源响应情况。

飞行测试：验证系统软、硬件对模拟或真实威胁源的响应情况。

3 美军典型的一线检测设备

一线检测设备用于基层级（含放飞前）测试，主要在飞机外场条件下进行测试。其主要特点是便携、快速测试，并能进行LRU（含天线和馈线）的故障定位。根据不同应用场景的需要，设备从形式上可分为手持式和便携式检测设备［2］。

3.1 手持式检测设备

手持式检测设备主要用于飞机起飞前的“端到端”快速测试，以及机载预警通道中可能威胁源的检测，识别和定向判断［2］。

1）雷达信号模拟设备

手持式雷达信号模拟设备用于在距离飞机一定距离上，模拟产生一种或多种雷达射频信号，经空间辐射至机载雷达告警天线，通过飞机座舱内的显示器或告警音判断告警系统响应是否正常。设备可同时模拟多个目标，支持复杂场景测试，可验证雷达告警系统的威胁处理优先级。设备具有通用性，模拟的信号特征通过软件模型以离线方式编辑并加载到设备内部存储器中，一旦外部威胁源发生变化，用户可方便地进行数据重新定义。该类设备操作简单（大多是一键式操作），只需一人即可在飞机起飞前快速完成测试。

军典型设备有TEXTRON的Model 527如图3所示，具体参数见表1。

图3 美军TEXTRON的Model 527外形

表1 美国TEXTRON的Model 527参数

2）紫外/红外/激光模拟设备

手持式模拟设备可产生紫外/红外/激光信号，并根据上位机编程模拟导弹逼近的动态威胁剖面，可用于外场、大修厂和实验室对机载导弹逼近告警系统的测试［13］。

美军典型设备有TEXTRON的UV BARINGA（紫外）、INFRARED BARINGA（红外）、HYDRA（激光），MSTS（综合型），外形如图4所示。其中MSTS（综合型）是指在一台手持设备中集成了紫外、红外、激光多光谱测试功能，其技术参数如表2所示。

图4 手持式紫外/红外/激光模拟设备

表2 手持式紫外/红外/激光模拟设备技术参数

3.2 便携式检测设备

1）综合型检测设备（美军JSECST设备）

Textron旗下AAI公司生产的联合军种电子战系统测试设备（JSECST），装备型号为AN/USM-670，是美国国防部指定采购的标准化自动测试设备，也是目前世界技术最成熟、应用最广泛的电子战一线综合检测设备。该设备从1996年开始研发生产，至今为止在美国海、空军及各盟国中已经装备了500多套。随着美军部队设备检测需求的增加以及相关技术的发展，Textron于2015年升级了JSECST检测设备，并将改进后的型号名AN/UAM-670A，预计可以服役到2030年前后。

JSECST主要服役于美国空军及海军，用于机载电子对抗装备的线路测试。主要用于快速准确的测试载机的射频电子战系统、航空电子系统及相关机载设备的电缆故障。该检测设备拥有双通道的射频仿真能力，仿真频率范围为10MHz～18.5GHz。每个通道可以同时模拟8个威胁源信号，来实现多威胁场景环境仿真。同时，设备可以检测频率范围在10MHz～18.5GHz的干扰信号，包括信号的功率及干扰类型。在时域和频域上对信号进行分析，并通过VSWR方法来定位故障。最后，在手提式PC机上运行检测程序，进行更加深入的故障诊断并及时的排除故障［2］。

JSECST设备的测试对象有A-10“雷电II”、F-15“鹰”、F-16“战隼”、F/A-18“大黄蜂”、E-2“先进鹰眼”、E-6“水星”、CV-22“鱼鹰”、MH-47“支奴干”和MH-60“海鹰”以及ALQ-131和ALQ-184干扰吊舱等。JSECST设备的外观及典型应用场景分别如图5、图6所示。

为保证其纵向测试性，JSECST在实验室或中继级的版本为ECSAMS，主要在硬件上简化了加固式结构（采用VME架构），软件除了包含航线测试程序外，还补充了信号模拟和测量程序，使其符合内场的使用要求。ECSAMS设备的硬件和软件如图7所示。

图7 ECSAMS硬件和软件

2）无源干扰检测设备

目前美军常见的无源干扰检测设备有BAE系统公司的CMDT设备［14］。CMDT按照不同型号无源干扰发射器弹匣外形尺寸，分别设计成不同尺寸。

如图8所示，通过内置电池供电（可连续使用50h以上），可以测试点火脉冲、发射顺序等参数，定位点火失败的位置。

图8 CMDT设备

4 美军典型二线检测设备

典型二线检测设备主要设备形式为自动测试系统，随着工业水平的不断提高及科技的发展，测试系统不断向着通用化、标准化和系列化的方向发展。据相关资料［15～20］显示，美军现阶段服役或即将服役的典型自动测试系统，主要有LM-STAR自动测试系统、NGATS、eCASS分别服役于美空、美陆/海、美海军。其中，eCASS测试系统是美海军通过再引进新技术及将ATS体系结构标准化，实现标准ATS现代化的典型范例。（CASS）综合测试系统由美海军花费12亿美金，委托Loma公司设计开发［21］。系统设备的主要设计产家及分工如下，Teradyne提供数字测试设备模块，Agilent技术公司提供射频测试设备模块，诺斯罗普·格鲁曼公司提供光电子模块。CASS类型的检测设备，是20世纪90年代开始设计生产，94年正式服役部队，整个设备的寿命周期大约在20年左右约。到目前为止，美国海军空军已经使用713个卡斯工作站来测试飞机的电子设备。包括美海军海上司令部（NAVSEA）及其他九个盟友国家均在使用 CASS［22］。

CASS解决了以往测试过程中存在的许多问题，在一定程度上，减少了机载电子对抗系统的维修保障成本。CASS测试设备的平均无故障时间大约为776h，可用性可以达到87.9%，与以往的自动测试设备相比优势比较突出［23～24］。然而，自21世纪初以来，中国社会科学院一直老化，技术能力不足，基础设施枯竭等问题。渐渐的，CASS的功能已经无法满足美海军日益增加的测试需求，继续将系统进一步的更新换代。21世纪初期，美海军开展了新一代的CASS的研究。主要做法为统一所有CASS的体系架构及相关配置。达到了在所有配置测试程序集可以相互作用，系统可以与同其他保障系统系统互相兼容，并可以将一些新的测试技术融入到系统中。最终，实现了CASS的升级来满足测试需求，同时保证了较低的升级成本［25］。

CASS升级的承包商为洛克希德·马丁公司，整个升级成本费用大约为8，330万美元，升级后的设备型号取名为eCASS［29］。eCASS包括六种类型：基本类型，射频类型，通信/导航/响应识别类型，大功率雷达类型，光电类型和基本类型。

为了现在及未来美海军机载电子对抗系统及其他系统测试的需求，升级后的eCASS不断加入新的测试技术和方法。eCASS囊括了CASS原有的ATLAS测试程序环境，在此基础上加入了LabWin⁃dows/CVI测试程序环境。另外，因为升级版的eCASS测试系统是通过洛克希德·马丁公司LM-STAR的标准测试操作和运行时间管理器来设计相关软件，从而能够实现对F-35飞机上的高级航空电子对抗装备相关参数的测试［26］。

5 美军典型二线检测设备

5.1 细分保障层级

测试复杂的航空电子对抗系统，涉及大量复杂、动态、交互的要素。军事应用环境为复杂测试增加了特定约束：使用环境（跑道-宽温环境）、测试时间、使用者的技能水平、支持更高级别的测试与维修。

例如：美军在传统的三级维修基础上，细分为六个维修保障层级，贯穿装备从实验室到遂行作战任务的全过程。

放飞前测试：任务开始前，对雷达告警系统进行最终的放飞检查。只有在飞机准备起飞前才进行此项测试工作。

航线（基层级）：检查机载电子对抗系统和干扰吊舱的状态，排除LRU故障。

中继级或大修厂：测试和修理LRU或吊舱，取出需要基地级维修的故障SRU。

基地级：测试和修理SRU。

实验室环境：对系统软、硬件进行升级和维修，测试、验证系统对新的或变化的威胁源响应情况。

飞行测试：验证系统软、硬件对模拟或真实威胁源的响应情况。

各层级之间的维修任务不交叉，但维修手段和维修结果之间有继承性和交互性，体现了纵向测试能力。

5.2 强调纵向测试性

在不同级别的维修中分析测试效果，存在一个重要问题：对每一级进行测试时，对同样的模拟和测量信号，测试准确性如何保持一致？在某些情况下，无法进行完全相同的测试（如从航线测试到中继级测试），但是纵向测试性要求从基层级测试到修理厂或实验室测试中，提供相同的激励输入和响应测量，避免测试结果的不一致在环路中累积。纵向测试性的重要特点是：能够准确复现下一级维修中的测试结果。不仅考虑了思想认识、传统习惯和管理体制等问题，还涉及了并行工程和标准化两大问题。

对于美军机载电子对抗装备维修保障来说，基层级使用的是便携式加固型检测设备，中继级之后使用的是19英寸上架仪器。这样在基层级AN/USM-670A基础上，从结构和形态上进行简化和重新装配，并扩展针对中继级、大修厂和实验室的测试软件，就形成了ECSAMS。当然，ECSAMS可以完全运行基层级测试程序。美军JSECST的纵向测试性可用如图9所示。

图9 美军JSECST纵向测试性

5.3 基于作战支持的闭环测试与验证

机载电子对抗装备维修保障的根本目的在于保证装备的作战效能。美军依托具有纵向测试性的维修保障设备，实现维修保障到作战使用的闭环测试与验证，处理流程见图10。

图10 美军机载电子对抗装备测试、验证闭环流程

6 我军维修保障设备的发展的方向

6.1 加强系统级性能测试功能建设

美国DRS技术公司战术系统分公司战役级保障设备项目总监菲尔尼奥西说：“电子战系统的集成程度越来越高，必须将其作为一个综合系统进行测试，一个或两个端口已经不能满足需要，应该将飞机上的多个传感器连为一体。

数字技术推动着电子战系统及其测试设备的发展，也极大地影响着测试与维护的组织方法，尤其是改变了军方传统的三级维修体制和维护保障模式。在基层级采用对测试对象端到端的全面的性能测试，使得故障率可以保持在一定的水平，同时可以监控系统性能变化这带来了明显的好处：没有发现故障率下降，可以监视系统性能下降趋势，不需要其他的测试设备辅助可以直接进行系统升级前后的性能的检测。基于以上的优点，该测试方式在许多西方军事强国中收到了广泛应用。

在电子对抗装备维修性能测试方面，我军应仿效美军在该方面的先进理念，加强系统级性能测试功能建设。才能保证装备保障部门更为准确掌握各分系统的实际性能状态，既能对其采取针对性的维修保障措施，也能为作战使用部门制订正确、有效的数据加载策略和相应的战术、战法提供科学依据。

6.2 加快测试设备的综合化与便携化

机载电子对抗装备类型和数量越来越多，对测试设备的功能带来了挑战。为解决这一问题，许多公司正在推出软件驱动的多功能电子战测试设备，具备对雷达告警设备、干扰机、紫外/红外导弹告警以及激光告警的多谱测试能力。通过提供综合系统解决方案来取代独立的联合系统，可获取最佳的费效比，因为独立的联合系统在各方面都需要专门的维护和培训。

随着电子技术的高速发展和实际作战保障需求，外场检测设备也向着小型化、便携化方向发展，最为典型的是瑞士Missim产品，具备四合一多谱测试功能，体积只有140mm×190mm×200mm，重量小于1.6kg。可以节省一定的人力物力资源，同时有助于维修保障人员开展更多更为广泛的检测范围。

6.3 检测指标通用化与标准化

各军种都在为其各种电子战测试设备寻找共同的体系结构和数据库，这方面美国做得最好。AI公司先进测试与电子战系统高级业务发展总监格林说：“用户希望拥有相同体系结构的测试设备，采用一套便携式通用测试设备，即可完成对多架飞机不同类型的电子战装备测试任务。”更先进的设备不一定更昂贵，这主要取决于起点。电子战装备的测试需求和方法基本相同，因此测试设备在标准统一的架构下，针对不同飞机的测试需求差异，只需进行针对性软件调整即可，也为功能扩展及数据分析提供了良好的平台。

6.4 强大的故障诊断能力

强大的诊断功能可以使用户快速、准确地利用BIT或测试设备，查找至LRU级问题，无论是电缆、机箱还是数据加载，然后更换有故障的单元，恢复飞机的完好性。

6.5 提高维修设备的可升级和扩展性

强大的诊断功能可以使用户快速、准确地利用BIT或测试设备，查找至LRU级问题，无论是电缆、机箱还是数据加载，然后更换有故障的单元，恢复飞机的完好性。

随着测试需求的不断变化，测试设备也需要同步升级。随着FPGA在测试设备中的广泛应用，一般采用软件刷新的方式即可在现场完成测试设备的状态更新，从而减少返厂维修时间，提高维护保障效率，同时减轻供应链的负担。

2014年前后，美国国防部和AAI公司共同出资，进行JSECST的寿命提升计划，目的是拓展其能力和使用寿命（延长至2030年），同时扩展其测试范围，使其能够测试通信、导航、情报侦察等机载系统。2016年5月，美空军授予AAI公司1150万美元合同，拟于2018年前采购15套改进型AN/USM-670A设备（JSECST）及95套配套改进套件［27］。

6.6 提高维修设备的简便性与易用性

电子战维护人员的水平参差不齐，因此测试设备操作的简便性与可用性至关重要。操作方式（尤其是测试软件）必须便于使用，因为用户不会有很多的精力参加专业化培训。

6.7 保证测试结果的准确性和可重复性

为保证测试效果，内、外场性能测试普遍采用射频天线耦合器，通过简单、安全的安装方式固定在飞机天线罩上，并采用电缆连接到测试设备接口上。天线耦合器可以隔离外部信号和电磁环境，为模拟真实的战场射频威胁源提供一个可靠的测试环境，同时避免敏感数据的泄露。这种测试方式最为突出的优点为在测试过程中可以从电磁环境和虚假射频信号中将机载电子对抗装备隔离出来；消除手持式测试设备测试位置的不固定性；提高测试的可重复性。

测试结果准确性的增加，可以使得空勤及地勤充分掌握所使用的机载电子对抗装备的性能，增强其作战的信心，维持并提升载机战斗力水平，提高保障人员的维修保障信心。

7 结语

随着科学技术的迅猛发展和军事斗争环境的变化，各国均开始了新一轮的军事变革。电子对抗装备作为新战争形势下夺取电磁频谱权的关键手段，其不断的创新和发展且拥有一个优秀的维修保障体制的发展是军事变革的关键环节之一。对美国电子对抗装备维修保障的发展现状进行分析，可以为我军的电子对抗装备的维修保障体系建设提供借鉴和参考，进而可加速实现我国新形势下的强军目标。总而言之，在现代战场条件下，随着电子战装备维护功能的完善，我们需要深入思考电子战装备维护保障的问题，加强电子战装备维护保障理论的建设，加强装备建设。在和平时期要以实战化要求相结合，加强军民融合及维修保障训练，不断研发新的维修保障理念和技术。