导读

在此对美空军主战战机F-22、F-35、B-52、B-2与B-1B,RQ-4高空无人侦察机、MQ-9察打一体无人机、RQ-180大型无人隐身侦察机,以及在研的下一代轰炸机B-21与TR-X高空无人侦察机的超视距能力进行梳理。可以得出,美空军主要从以下三个方面提升超视距作战能力:为主战战机装备先进的侦测、通信与武器系统等的同时,持续升级计算机、数据链、通信技术系统与拓展武器系统载荷能力、射程与精度等,并致力于将XQ-58A无人机作为“网关”实现F-22与F-35隐身战机的战场数据通信的研究;以实现全维侦察为目标,注重无人侦察机超视距侦察、精确识别与数据传输等能力的提升,以实现低速遥控指令和遥测信息的超视距传输,并将通过卫星通信拒止环境下的安全组网能力建设以及“超视距通信系列终端”(FAB-T)的应用提升超视距通信的安全性,实现网络中心通信;创建先进战场管理系统(ABMS),以进一步推动C4ISR向跨域、分布式、协同的方向发展,并最终提升美空军超视距作战的信息化与网络化水平。

现役战机的超视距作战能力研究

现役先进战斗机的超视距作战能力

F-22与F-35是目前美国最为先进的战斗机代表,在具备强大隐身能力的同时,均采用了先进的航电装备与武器系统等,具有强大的态势感知、通信与攻击能力,对于提高美空军超视距作战能力具有十分重要的意义。

F-22战斗机

F-22是一款单座、双发、双垂尾的全天候隐形战术战斗机,也是世界上第一种五代机,一直以隐形能力、超音速巡航、超机动性与强大的战场感知能力著称。

该战斗机装备了高分辨率的AN/APG-77雷达与光电系统EOSS,具有两个激光陀螺仪的LN-100F惯性导航系统(HHC),综合通讯、导航和识别系统ICNIA与包括无线电电子对抗系统的全套电子战设备INEWS,能够侦测到400公里外的敌机。

F-22的主弹舱可放置6枚AIM-120先进中距空空导弹,并且美军高层于2020年宣称已经对其内部弹舱、火控系统进行了新的设计与升级,使得战机可以进行全天候远距离攻击。据称除了挂载AIM-9X响尾蛇空空导弹以外,F-22未来还将装备AIM-120D导弹的高级改进型等武器装备,以大大提升其空空和空地攻击能力。

据称AIM-120D超视距中程空空导弹采用了双脉冲火箭发动机与全新的燃料,使得其射程能够达到160公里,在最新的AIM-120D中,还通过增加GPS辅助惯导系统、双向数据链与改进制导软件,大大提升了AIM-120D的射程、精度、杀伤力等;

AIM-120D中程空空导弹

AIM-9X空空导弹则增加了重新设计的引信和数字点火安全装置,拥有更现代化、更先进的电子技术,将使用全新的武器数据链,同时还支持发射后锁定功能,可帮助战机获得超视距交战能力;

此外,由于采用了二元矢量喷口,F-22的超机动性得以大幅提升。

尽管F-22的航程仅为2963公里,作战半径仅为759公里,但其不仅具有先进的侦测装备,在升级武器系统后,其制导能力、精准瞄准能力、射程都将大大改善,加之所具备的超音速巡航能力,并配备了远程精确制导武器等,使得其超视距作战能力不容小觑。

F-35战斗机

F-35则与F-22共用了多项技术,并且配备了比F-22更为先进的航电系统与隐身结构,其空对空战斗能力仅次于F-22。该战斗机的飞行员佩戴了头盔显示器,而该战斗机则装备了有源电子扫描阵列(AESA)——APG-81主动阵列雷达与分布式孔径系统(DAS),——该战斗机的飞行员佩戴了头盔显示器,战斗机也装备了有源电子扫描阵列(AESA)——APG-81主动阵列雷达与分布式孔径系统(DAS),能够结合环绕飞机所装设的6个红外线感应装置的输入信号。

该战斗机基于光电瞄准系统(EOTS)技术,加之EOTS继承了前视红外和红外搜索跟踪技术,能同时对付空中及地面目标,从而使得其识别与精确定位目标能力得以大幅提高。虽然作为中型战机,载弹量较F-22少,但已然能够携带6枚空对空导弹,如AIM-120先进中距空空导弹、AIM-9X空空导弹等。

先进的雷达配合光电瞄准系统等提高了F-35的超视距侦察、目标搜索与跟踪能力,所携带的中距空空导弹等则提高了其超视距打击能力。而出色的侦测与隐身能力,更是使得F-35与F-22均能够兼做预警机,甚至指挥机,通过数据共享系统协调其他型号战机进行战斗,乃至超视距作战。

F-35战斗机与IBCS的数据通信能力测试示意图

F-35战斗机与“一体化防空反导作战指挥”系统(IBCS)的数据通信能力已于2019年6月被首次展示,而2019年9月,美导弹防御局、美空军与洛克希德·马丁公司臭鼬工厂还联合进行了导弹预警信息跨平台、超视距传输试验,进一步展示了F-35战斗机通过U-2高空侦察机向地面防空指控站传输导弹发射告警信息的远程超视距通信能力。据称,该次试验是洛克希德·马丁公司开放式系统架构演示验证试验的重要组成,而F-22所具备的这种平台数据传输能力能够将“从数据到决策”的时间由数分钟缩短至数秒内,将显著提升其与先进战机以及先进威胁的防空作战能力。

现役轰炸机超视距作战能力最新升级

面对不断发展变化的现代战争需求,美国空军近年来在拟定新型轰炸机发展计划的同时,也在不断升级现役轰炸机的数据链、通信技术系统以及武器系统等,以使得轰炸机队以更强的力量、更好的连通性以及更大的作战范围满足超视距作战的需求。在此对B-52、B-2以及B-1B的现役轰炸机的超视距作战能力最新升级进行了梳理,如下表所示。

图表:现役轰炸机超视距作战能力最新升级

由上表可以看出,美空军对现役轰炸机的升级主要集中于计算机、数据链、通信技术系统以及拓展武器系统载荷能力等方面,主旨在于进一步提高其超视距态势感知能力与目标定位能力、通信能力以及打击能力。

下一代隐身轰炸机——B21

美国对下一代隐身轰炸机的需求非常明确:必需具备独立执行敌方纵深轰炸能力,能够对抗装备了下一代先进电子攻击设备、先进战斗机、先进地面预警防控系统、综合支援系统、定向武器和网络电磁攻击设备的敌军。

最新一代隐身战略轰炸机B21

B21是B2轰炸机的升级版,作为最新一款战略轰炸机,美军对B21的定位十分明确,即能够躲避所有的监视和交战雷达,在其所认定敌方的防空圈外发起进攻,能够具备不暴露自身位置,并能够在世界上任一地方飞行、操作与打击的能力。

B-21轰炸机的作战半径约4600公里,在不进行空中加油的情况下最大航程约为9300公里,在使用2台F135改进型发动机时,能以1.5马赫的速度进行突防。其探测躲避能力、隐身性能以及武器配备将是实现超视距作战能力的关键所在。

B21的探测躲避能力将能适应更快的处理器、数字网络和传感器在包括UHF、VHF和X频带在内更广范围内探测的挑战,并拥有两个独立的电扫描天线,具有多达20种模式,能够探测地面的车辆,可以轻松地使用核弹进行定点捕杀;

其隐身性能将优于F22和F35以及B2轰炸机,在设计上更加符合隐身轰炸机的要求,更加流畅的布局与更为先进的隐身涂料使得B21轰炸机相对于其他国家的轰炸机,领先30年有余;

能配备下一代隐形巡航导弹,还可携带B61核弹,载弹量达20吨,还能在武器仓内放置不同的侦查或者通讯设备,甚至是无人机以满足不同任务需求,其导航系统也会进行进一步的更新。

综合而言,B21将具备高度的信息化和网络化,有着强大的电子战能力、隐身隐蔽能力,将集B1B的突防速度与B2的隐身性能于一身;将更容易联合F-22和F-35一起作战,共同交换信息,既能配备下一代隐形巡航导弹,还可携带B61核弹,比B2轰炸机具有更强的实战能力。

根据美军对B21战略作战应用的定位以及其隐身、超视距作战等能力的构建可以推断,B21服役后的作战方式很可能是,将基地部署在几乎所有远程导弹的射程外的地方,基于B21自身优异的隐身能力,进行超视距作战,通过多次攻击实现最终目标的确定,并将其摧毁。

超视距侦察与通信能力建设

现役先进侦察机超视距作战能力

实现超视距打击,绝不仅仅是某一型或者单纯几种型号战斗机性能与武器攻击能力等的提升,发现、识别与控制目标的能力以及远程通信能力更是关键所在,因此美国多年来始终致力于卫星、侦察机等实施的全球搜索目标、全球定位与全球导航能力的研究与提升,以为各种空空、空地制导导弹的超视距打击提供精确的目标信息保障。

RQ-4高空无人侦察机、MQ-9察打一体无人机以及RQ-180大型无人隐身侦察机具有优异的高空远程侦察与通信能力,在此以这三型飞机为例对美空军先进侦察机的飞行性能参数以及超视距作战能力梳理,如下表所示。

图表:美几款先进无人机的飞行性能参数与超视距作战能力

其中:

  • RQ-4无人侦察机,一次飞行即可监测700万平方公里的范围,在1.8万米高空飞行也能识别海面上高尔夫球大小的物体,因此具备优异的超视距侦察与数据传输的能力,能够实现低速遥控指令和遥测信息的超视距传输。

  • MQ-9是一种极具杀伤力的新型无人作战飞机,能够全天候在几千米的高空对地面人员与车辆等进行精确识别,并进行数据传输以便于指挥部决策。

  • RQ-180则在F-117、F-22和F-35的基础上进一步提升了面对全向宽带雷达的隐身能力,非常有助于应对各方向的低频和高频探测。相较于“全球鹰”无人机,RQ-180的一大关键改变在于其是针对实力对手的“拒止”与“高度对抗”空域行动所设计,将加装武器外挂系统,在常规任务形态下拥有4500千克的武器载荷能力,并能够从根本上提高美军在远程侦察-杀伤链上的优势,实现“快速侦查-快速开火-快速撤离”。

新型高空无人侦察机TR-X

美空军一直在寻求一种新型侦察机,以替代现役U-2高空侦察机与RQ-4无人侦察机。而早在2015年9月,臭鼬工厂已经首次在美国空军协会的会议上展示了TR-X新型高空侦察机的设想图。

TR-X高空无人侦察机概念图

据称TR-X将采用翼身融合、翼面对称的布局,具有40米超长翼展,将具有更高的升阻比与飞机载油系数,将采用U-2飞机上所采用的通用动力F118发动机,依靠单引擎即可达到21千米的巡航高度(已超过RQ-4A),最大航程约2万公里,续航时间约20~22小时,目标上空监视时间超过19小时。

TR-X最显著的特点在于其具备远优于U-2与RQ-4的侦察监视能力、视距内与超视距通信能力以及电子战能力等。

图表:TR-X侦察监视能力与通信能力

此外,该侦察机还将兼容空军开放式任务系统标准,即在部分设备更新后仍能够继续在未更新设备之间传输数据,可以兼容更多不同体系的设备,且能够保证体系架构之间的数据通过转换和融合即可实现正常传输。

加之优异的隐身性能以及高度自动化的人工智能控制技术,可以实现有人/无人驾驶转换,由此可知,TR-X将能够凭借先进的雷达系统与传感器越境深入目标国家,并将具备优异视距作战与超视距作战能力、战场适应能力以及任务灵活性。

未来,洛克希德·马丁公司的TR-X高空无人侦察机项目一旦被美空军采纳,预计将于20世纪30年代进入美空军服役,届时美空军将拥有一个30架TR-X组成的高空侦察机队。

卫星通信拒止环境下的安全组网能力建设

美空军于2018年12月推出了一个价值5亿美元的计划以开发战场数据安全组网方式,以实现态势感知信息与及时决策信息的智能分发共享。

该项目的研究重点在于灵活、弹性、经济、基于IP的战场组网,并且具有可选的定位、导航与授时(PNT)功能、灵活的通信链路和网络以及战术网络安全性。而其中所包含的灵巧的通信链路和网络主要用于实现视距与超视距通信的安全性、低截获率、抗干扰与多任务电台的可靠宽带联通,以及战术网络安全设计不同密级的文本、视频和语音文件共享,通过数据检查和其他技术保证信息安全,以防止数据泄露与赛博攻击。

无人机实现F-22与F-35隐身战机的战场数据通信

针对F-22战斗机专用的IFDL数据链与F-35战斗机专用的MADL数据链虽然抗截获能力很强,但无法相互兼容,以至于无法进行数据共享的问题,美空军计划将XQ-58A隐身无人机作为空中网络的中继网关,以联通F-22与F-35两大先进战机。

F-22、F-35与XQ-58A信息共享示意图

对F-22与F-35战斗机而言,在进行超视距作战时能够保持隐身特性,还能够相互之间以及与其他平台之间快速交换数据,对于提升其生存能力与作战效能十分重要。并且二者均装备了多种类型的传感器,能够在战场上收集大量信息,支持自身作战并与其他作战单元分享,帮助美军绘制出战场态势图。而未来在XQ-58A无人机上安装空中Gateway1“网关”(美空军对该系统的相关信息透露极少)后,该机将充当低成本的通信和数据中继,进一步实现F-22与F-35战斗机之间的信息共享。

据悉美空军计划在第一阶段地面测试中,将Gateway1系统安装在地面试验台上,两种战机在其上空飞行,通过该系统发送与接收信息。地面测试成功后再把该系统安装在XQ-58A无人机上,进一步进行空中测试。该阶段测试原计划于2019年12月进行,但至今未见详情披露。

“超视距通信系列终端”(FAB-T)

“超视距通信系列终端”主要包括软件无线电系统、天线等,与机载任务系统集成,能在陆地、空中以及天空平台间进行语音、数据、图像和视频信息交换,数据传输速度超过每秒300兆字节,能够满足“军事星”与“先进极高频”(AEHF)卫星数据链路的运行需求,能够提供超视距安全通信能力。目前雷神公司与波音公司在为美空军共同研发该终端,该终端较之前的终端体积更小,通信速度更快,更易于使用和维护。

FAB-T将用于卫星遥测、跟踪和指挥先进的极高频星座,其将取代MILSTAR星座,为高优先级的军事资产和任务提供受保护的抗干扰通信。2020年6月底,位于科罗拉多州施里弗空军基地的美太空军第4太空作战中队开始装备“先进超视距终端”(FAB-T)。未来FAB-T将安装在更多的终端上,届时其将整合美空军的机载宽带终端与战场指挥所终端,采用高级的通用开放式体系结构,为B-52、B-2等多款机型提供网络中心通信,将大幅提高美空军的超视距作战能力。

指挥自动化系统建设

超视距的整体打击能力,取决于各种远程打击力量的密切协同,指挥与控制在其中的重要作用不言而喻,而美军对指挥自动化系统的创建向来十分重视,C4I系统自20世纪90年代中期创建以来,从战略、战役逐步普及到战术级,使战场指挥接近实时化,同样是超视距作战的信息保证。

C4ISR系统主要包括侦察与预警系统、数字通讯与保密网络、电子战系统、监视与目标探测系统、指挥决策系统等,能够使战场指挥接近实时化。通过C4ISR系统能够把情报、通讯、指挥与海、陆、空、天各个战场、各军兵种以及各种武器结合在一起,通过实时的信息处理和传输,使各种远程作战兵力兵器与作战系统之间在目标识别、情报、跟踪、火控、指挥、攻击和毁伤评估等方面达成信息共享,使空中力量的作战效能倍增,从而实现基于整体力量实施的超视距空战。

联合监视与目标攻击雷达系统(JSTARS)一直是美空军维持其C4ISR优势地位的关键,早在2014年,美空军就启动了替换该系统的项目,然而随着中俄地空导弹的射程与威力的不断增强,美空军最终于2018年宣称取消替换项目,转而致力于构建生存能力更高、作战弹性更大的先进战场管理系统(ABMS)。

ABMS系统野外测试

ABMS是基于系统簇的开放式架构,利用无人机、预警机、F-35战斗机等多平台形成“面”侦察指挥网络,将各传感器节点信息绘制成统一的战场图景。该系统相关项目主要分为三个阶段:

  • 研发能够由MQ-9察打一体无人机挂载,具备地面移动目标指示(GMTI)/合成孔径雷达(SAR)能力的轻型雷达,并开发开放式任务系统软件和敏捷通信技术;

  • 将新型传感器与开放式任务软件集成到空基、陆基的作战管理与指挥控制平台,并与无人机、预警机、先进的五代战机以及卫星等进行互联,提高超视距作战环境下的目标感知能力;

  • 完善ABMS的组成与功能,实现完全作战能力。

据称,ABMS将于2035年实现初始作战能力,该系统的开发揭示了美空军的C4ISR正沿着跨域、分布式、协同的方向发展,也由此说明未来的超视距作战很可能将不仅仅局限于同域、同一兵种和同类平台。

小结

美空军主要从提高飞机性能与武器打击能力、提升全维侦察技术水平以及创建先进战场管理系统三个方面提升其超视距作战能力。主战战机F-22、F-35、B-52等在提高武器载荷、射程与精度的同时,也装备了先进的计算机、数据链、通信技术系统,并将以无人机作为“网关”实现战机间互联;基于现有先进无人侦察机的高空远程侦察、目标识别、定位与控制以及远程通信等能力,新一代侦察机还增加了电子战能力,结合卫星通信安全组网能力建设以及“超视距通信系列终端”的应用,以实现全维侦察;创建先进战场管理系统(ABMS),将进一步将无人机、预警机、先进的五代战机以及卫星等进行互联,以提高超视距作战环境下的目标感知与超视距通信能力。总之,美空军超视距作战将具备高度的信息化、网络化水平,并将沿着跨域、分布式、协同的方向发展。

主要参考文献

1 Here's How The Deadly F-22 Got A Little Deadlier.

2 F-22 armed with more precision attack technology.

3 With this upgrade, these aircraft will have anti-jamming comms.

4 Lockheed's 30-aircraft TR-X plan priced at $3.8 billion.

5 US Air Force gives update on B-21 Raider stealth bomber.

6.Space Force squadron gets new advanced terminal for secure communications.

7.Advanced Battle Management System field test brings Joint Force together across all domains during second onramp.

8.The Air Force tested its Advanced Battle Management System. Here’s what worked, and what didn’t.

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