詳細分析:“F-35”綜合航電系統及隱身性能

分佈式孔徑系統(DAS)

Distributed Aperture System(DAS)的AN/AAQ-37系統由6個光電傳感器組成,共可觀看570度,重疊以提供360度的全方位觀測。它們位置的擺放使得飛機的任何部分都不會遮擋360度觀測視野。DAS提供導彈和飛機的自動檢測、跟蹤和告警,並將圖像整合到頭盔顯示(HMD)。

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每個孔徑都與綜合核心處理器(ICP)互聯,ICP運行軟件算法,生成帶地理標記威脅報告和圖像,然後轉發到HMD或駕駛艙顯示屏。DAS能夠檢測移動目標,並可在1300公里外檢測到彈道導彈的發射以及坦克的射擊,ICP的強大處理能力允許DAS同時跟蹤數千個目標。

頭盔顯示系統(HMDS)

Helmet Mounted Display System(HMDS)可顯示飛行員完成任務需要的所有信息:空速,航向,高度,瞄準信息和告警。這些信息顯示在頭盔的面罩上,而不是傳統的平板顯示器。

此外,F-35的DAS可以將飛機周圍安裝的六個紅外攝像機的實時圖像傳到頭盔,從而允許飛行員“看穿”機身。頭盔還通過使用集成的攝像頭為飛行員提供夜視功能,這是由於它的紅外成像(FLIR)對亮度不敏感,從而給了飛行員特殊的態勢感知。

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由於對精度要求高,HMD對每個飛行員都定製了與其頭形匹配的顯示器。HMD和DAS與新一代“大離軸發射”導彈的配合也非常好,該導彈可以在飛機90度爬升時還可以進行瞄準和發射,具有發射後鎖定的特點。

光電瞄準系統(EOTS)

Electro-Optical Targeting System(EOTS)的AN / AAQ-40系統結合了紅外成像和紅外搜索、跟蹤,具有激光指示功能,激光具有空對空和空對地跟蹤紅外成像,寬域IRST,並且可以生成地理座標以支持GPS制導武器。

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它最初能夠將靜止圖像分享給部隊,通用數據鏈(CDL)將允許生成的視頻信號通過網絡發送給地面部隊,甚至可以控制攝像機指向的位置,指向飛行員想要瞄準的地方。這個功能計劃在Block 4中,還有一些其他項目旨在促進地面部隊和CAS之間的這種互動。EOTS的作用距離很遠,能夠分辨50英里外的一家酒店的窗戶。

有源相控陣雷達(AN/APG-81)

APG-81雷達是具有1676個T/R組件的有源電子掃描陣列(AESA)雷達,比無源電子掃描陣列(PESA)雷達更先進,特別是與ICP的整合。

APG-81雷達可以跟蹤更多的飛機,繪製高分辨率SAR圖像,並進行自動目標識別 (ATR),還可以通過ISAR來檢測和識別海面目標。採用無源雙站檢測技術,與ASQ-239的配合來干擾對方雷達。

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APG-81可以在LPI / LPD模式下使用,使用不同的頻率掃描(跳頻技術),快速開機以避免被檢測到,或者可以採用“閉環跟蹤”,在檢測到飛機後只用最小的功率來跟蹤飛機,還可以使用非合作目標識別技術來匹配出機型從而進行識別和分析。

電子戰系統(AN/ASQ-239)

雖然大多數飛機攜帶電子戰干擾吊艙,但F-35從一開始就是為了一體化而設計的,不僅能夠與飛機內的其他部分(如APG-81)聯合工作,還能通過戰術數據鏈(MADL)和其他F-35聯合進行電子戰行動。

ASQ-239是F-22的ALR-94的改進型號(被描述為F-22上最複雜最昂貴的航電設備),ASQ-239的可靠性是其兩倍,而成本卻只有它的四分之一,還將F-22上的30個傳感器減少到10個。它曾已經展示過檢測和干擾F-22雷達的能力。

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ASQ-239系統的10個4種波段的低可探測概率共形天線單元被嵌入F-35主翼的前、後緣和尾翼的後緣之中,提供360度全向全頻段射頻信號監視和收集的功能。BAE採用高度綜合一體化的設計手段使得ASQ-239系統的電子戰共形天線的數量大幅減少,僅為F-22天線數量的1/3,降低了電子戰天線陣列對於飛機隱身性能的影響。

有報道稱,ASQ-239對射頻信號探測的有效作用範圍可達482.80千米(超過ALQ-94),並可在217.26千米的距離上對敵方射頻傳感器進行精確定位,其座標定位精度足以引導HARM高速反輻射導彈對敵方射頻信號輻射源進行攻擊。

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一旦敵機打開射頻傳感器,ASQ-239就能捕捉到此電磁波輻射源,並對其進行識別跟蹤、確定工作模式、並精確測定其雷達主波束入射方位角和俯仰角,以對其空間位置座標定位,為APG-81提供敵機的精確方位指示。這樣,APG-81就可以採用針狀窄波束對所指示的方向進行精確掃描。這樣既減小了被截獲概率,又提高了雷達的主動搜索效率。

ASQ-239系統能夠同時處理空對空和空對地的電子戰任務,可直接對敵方空中和地面的目標進行準確地辨認、定位、跟蹤和打擊。能夠引導反輻射導彈、AIM-120空空導彈以及將來的聯合雙任務雙射程導彈(JDRADM) 。

通信、導航和信息系統(CNI)

CNI系統採用軟件無線電(SDR)技術,使用可重新配置的RF硬件和計算機處理器軟件來運行產生所需波形,管理超過27種不同的波形。其中一種新的波形就是為F-35開發的多功能高級數據鏈路(MADL),它具有非常高的數據傳輸速率,並且很難被截獲和干擾,使飛機可以進行“隱身”通訊,並以菊花鏈的方式聯繫大量節點的其他F-35。

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F-35還具有低可檢測性能Link-16的全套通訊,它可以共享信息給另一架飛機,增強他們的態勢感知能力,這就讓一架已經耗費彈藥的F-35可以繼續作為預警機,執行網絡中心戰。

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當F-35檢測到一枚彈道導彈,它可以把這些信息發送給一艘可以用F-35的目標數據來發射SM-6導彈的艦船,從而擴大“宙斯盾”系統的射程,或者提供地理座標數據給某個地方的車輛,以及炮兵的炮彈/火箭或導彈(例如戰斧)等。通過機載有源雷達,其通信系統可以快速地發送或接收大量的數據。

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綜合核心處理器(ICP)

F-35的核心是計算機系統,這是獎每個系統收集的所有信息彙集在一起並整合後呈現給飛行員的地方。這個計算機系統被設計成非常容易升級和更新,電力系統也被設計可以處理未來的負載以及使用光纖來實現高數據傳輸速率。

F-35的隱身性能

據報道,F-35的雷達散射面積(RCS)在0.006m2到0.001m2(-30 dBsm),但是從2005年開始,有新的評論顯示F-35的RCS是小於F-22的。小的RCS使得它的被偵測距離大大縮短,從而減少敵人的反應時間。

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假如RCS約0.1m2的F/A-18E/F在100nm(海里)處檢測到,那麼F-35將在25nm處才會被檢測到。F-35在被發現範圍之外飛行,能夠“先看,先開槍,先殺人”,從而確立了F-35戰機的主動性。

RCS還與將雷達阻塞所需的干擾功率成正比。這意味著當RCS減小到原來的1/100時,所需的干擾功率降低到原來的1/100便可達到相同的效果。換句話說,如果一架隱形飛機需要一個10KW的干擾機,一個傳統的飛機將需要10MW或更大功率的干擾機才可實現被發現距離相同。

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如果幹擾能力保持不變,那麼燒穿距離將減少10倍,也就是說隱形飛機(RCS = 0.001m2)與傳統飛機(RCS = 0.1m2)相比,可以獲得10倍的威脅。意味著使對方雷達可以從400公里的距離看到傳統飛機的干擾功率,便可讓雷達要到40公里範圍內才可看到隱身飛機。

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