舰船多功能综合射频系统及其装备保障的发展

2022-02-25马延平王毅

电子产品可靠性与环境试验 2022年6期

马延平，王毅

（1.海装驻大连地区第二军事代表室，辽宁大连 116000；2.工业和信息化部电子第五研究所，广东广州 511370）

0 引言

为了应对未来复杂多变的作战环境，各国海军在舰船上不断地增加雷达、电子战和通信设备，但舰船上层建筑的射频天线带来了电磁兼容效果差、舰船隐身能力弱等一系列的问题，严重地影响了舰艇作战和生存能力。为此，要提升舰船全域作战能力，就必须要有一种功能性能好、总体集成度高的舰船多功能综合射频系统。

舰船多功能综合射频系统，是一个以舰船为平台，汇集预警探测、电子对抗、通信、识别和导航等多种功能的系统，通过打破传统意义上独立、分散的链路设计，将天线和射频前端等模块一体化集成，发挥最大的作战效能，实现最优的作战效果。

1 舰船多功能综合射频系统的发展现状

美国是海军水面舰艇射频设备一体化的先驱，自1990年开始，就设立了多个研究及制造项目[1-2]。2004年，美国完成了海军先进多功能射频概念的平台测试，实现了6～18 GHz频段内同时完成雷达、通信和电子战功能，该项功能已被部分地应用于美国海军DDG系列驱逐舰中[3]。

近年来，美国海军在其海军研究办公室（ONR：Office of Naval Research）的主导下，逐步地认识到舰船射频系统的技术、工艺和架构必须同步发展，实现射频资源在传感器、效应器和通信系统之间的共享，并实时地动态分配资源和频谱。针对此目标，ONR启动了“集成桅杆创新型舰船原理样机”项目（以下简称INTOP-INP项目）[4]。该项目旨在开发新的技术和系统，形成改进的、可负担的多功能能力，并采用开放式架构来集成现有的设备和其他集成桅杆系统，这样就可以更灵活地调整平台能力，以应对快速变化的环境，并支持通过模块化开放式接口来集成额外的功能。INTOP-INP项目可以完成水面舰船和潜艇等各类装备平台的多种射频作战任务，包括视距通信、卫星通信、电子战、信息战和雷达探测等，其中的雷达系统能够生成、接收和处理多个频率上的多种波形，具备边扫描边跟踪、同时跟踪多个目标和空中交通管制等功能。此外，INTOP-INP项目的系列研究还包括先进封闭式桅杆/传感器系统、多功能电磁辐射系统和多功能电子战计划等。

INTOP-INP项目正在从根本上改变我们对舰船射频系统的看法，它将多种射频功能集成到一个系统或系统之系统中，这些功能可以在HF～Q波段的范围内共享孔径和电子设备，这样就避免了为舰船所需的每一种射频功能都配置一套专用设备（包括天线和甲板下的电子系统）。这些做法的优点是，可以显著地释放舰上的空间、降低系统的重量、减轻维护保障的工作量；此外，还提升了系统用频的灵活性（因为既可以选择不会引起互扰且未被干扰的频段来执行射频功能，也可以选择当前条件下能够达到系统最佳性能的频段）。INTOP-INP项目在天线和电子设备配置方面具有灵活性，能够在任何条件下具有大多数关键性功能，并在保障雷达、电子战、信息战和通信功能的前提下显著地降低系统的造价。

2 舰船多功能综合射频系统的发展趋势

美国海军在有效地吸收利用INTOP-INP项目成果后，启动了电磁机动战指控（以下简称EMC2）项目，旨在进一步地开发控制电磁频谱的能力，快速、灵活并有效地利用电磁/赛博环境，为其海军的电磁机动战提供重要的支撑。EMC2项目旨在实现最大效能的频谱控制和开放式架构系统能力，这种能力可以根据目标平台的尺寸和任务进行调整。同时，该项目可以通过资源分配管理器和频谱管理器为美国海军提供实时的射频频谱敏捷性[5-6]。

EMC2项目是在INTOP-INP项目现有功能的基础上，开发增量的多功能能力和指挥控制能力，并通过系统之系统的方法将这些能力集成到一起。在ONR发布的一份技术成熟和风险降低的征询通告中，EMC2项目将开发硬件和软件密集系统，实现在很宽的频率范围内监视射频频谱的能力，并为射频功能分配最佳的频率和资源，以适应电磁环境和作战需求的变化。

此外，为了在EMC2项目上聚集最优质的人力、物力和财力等各类资源，ONR向洛马公司、诺格公司和雷声综合防御系统公司等12家美国公司授予了不确定交付日期/不确定交付数量的合同，合同总金额高达8亿美元，据此推动开展行业的充分竞争。ONR表示，EMC2样机具有射频多功能和资源管理能力，为平台提供更大的灵活性来适应快速变化的战术和战略环境。EMC2样机将采用模块化、开放式的接口，可以在不影响系统基础设计的前提下添加或删减软硬件，便于集成优化新功能。

3 舰船多功能综合射频系统的装备保障

为了缩减保障规模，降低使用与保障费用，更好地发挥军方保障资源与地方保障力量的优势，美国海军为舰船多功能综合射频系统装备提出了“基于性能的保障”策略（以下简称PBL），目前已被美国国防部指定为舰船系统首选的保障策略[7-8]。

PBL的核心是通过“装备保障集成方”加强装备全寿命保障的管理，促进军方与地方保障力量的合作，实现优势互补与风险共担，从而在经济可承受的条件下确保型号装备在寿命周期内实现预定的战备完好性目标。从本质上看，PBL并不是单纯的地方保障力量，更不意味着要将更多的任务量和经费分配给地方公司，而是项目办公室将具体的保障业务交给“装备保障集成方”负责，并向其提出总的战备完好性要求，后者根据装备的实际情况来选择装备保障提供方，并根据军方地方的能力与优势进行任务量和经费的分配，在具体的分配过程中要考虑装备寿命（寿命周期的各个阶段）、现有保障基础设施、军方及商业公司的能力等因素，并要接受项目办公室的监督。此外， “基于性能保障”仍将受到军方基地级核心维修能力和“50-50规则”经费比例的限制。

与传统的保障模式相比，PBL增设了“装备保障集成方”，在项目办公室的指导和监督下，统筹负责装备保障工作，致力于以最低的保障费用实现项目办公室提出的战备完好性目标。其主要特点有：1）项目办公室不再事无巨细地负责诸如购买备件等具体的保障事务，而是将关注重点放在装备的总体战备完好性和同型装备的整体性能上，通过“基于性能的协议”向“装备保障集成方”提出战备完好性要求，赋予其相应的保障管理职能，充当“装备保障集成方”的甲方，在具体的实施过程中对“装备保障集成方”的工作进行监督；2）与以往的主承包商模式相比， “装备保障集成方”的职责范围更大，而且可以由军方担任，其工作不再局限于某一个具体的业务领域（如维修、供应和改进等），而是在项目办公室的监督下统筹兼顾，灵活地选择各种方式和手段，最终目标是满足项目办公室提出的装备战备完好性目标；3）PBL具有很高的灵活性，根据装备的实际特点和项目办公室的要求，既可以通过签订全系统保障合同来整装实施，又可以通过周期相对更长的分系统合同在关键部组件一级开展，确保了保障工作的延续性。

确定科学合理的顶层评价指标是实施PBL的前提，也是跟踪、衡量、评估PBL实施效果的有效工具。美国国防部从装备保障的军事和经济因素出发，提出了5个关键的顶层评价指标：1）作战可用性，即装备能工作的时间与总时间之比；2）使用可靠性，即装备完成的任务占总任务的百分比，如舰船的出动频率；3）单位使用量所需的费用，即装备的总费用除以适当的度量单位所得的数值，如装备使用的小时数；4）保障规模，即建制军队或地方保障力量的保障力量规模；5）保障响应时间，即从提出保障需求到满足该需求所需的时间。

PBL实施程序如下所述。

a）明确保障需求

主要是要搞清保障要达到的目标，确保用户的需求以最有效、及时、经济的方式得到满足。为了很好地完成此任务，项目主任（PM：Project Management）一般要建立一个由多方代表组成的综合项目组（IPT：Integrate Project Team）。由于保障需求可能会随着时间、装备使用环境的变化而发生变化，因此，为了更好地明确保障需求，IPT团队应与作战人员和装备保障人员密切、持续地接触。PM与军方用户对保障性能进行协商，制定出基于性能的协议（PBA： Performance Based Agreement），以反映用户对保障的需求。

b）选择项目保障集成方

PM要选择一个或多个项目保障集成方（PSI：Project Support Integrate），并与PSI建立基于性能的合同（PBC：Performance Based Agreement Contract）或PBA，反映PM对保障性能的要求。PSI负责对所有的保障资源进行整合。PM只需面对PSI，而不用同时面对项目中的多个合同商和建制保障机构。根据具体项目和保障主体的情况，PSI可由合同商或军方建制保障机构担任。

c）选择合同商

PSI根据与PM达成的PBA或PBC要求，充分地利用竞争，选择符合要求的合同商。可以把PSI比喻成主合同商，而把PSI选择的合同商理解成子合同商。选择合同商时，应首先考虑合同商的资质、财务状况、人员技能和管理水平等因素，然后根据入围合同商提供的方案进行分析，选出符合要求的合同商。

d）授予合同

PSI与合同商在保障性能、相关利益方的职责、合同期、费用和激励等方面进行协商，达成一致，签订合同。基于性能的合同商保障合同与传统的合同相比，突出了性能和激励在合同中的地位。合同中性能指标要定量、可测量。支付的结构要与性能指标相关联，性能水平与激励紧密相关。合同中还应规定当合同商不能按要求履行合同时的补救措施，如中止合同、实施赔偿等。

e）合同实施与监督

包括质量保障计划、激励措施的实施和风险管理等。合同实施期间，PM要对实施情况进行监督。PM要定期地对PSI性能进行评审，并向相关主管部门提供报告。在实施过程中，根据实际变更的情况，可能还需要对相关保障需求、性能衡量指标等进行修改，从而需要对原先签订的合同或协议进行修改。根据PSI性能情况，及时地实施激励措施，以确保项目按照预期的方向进行。