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美军先进战机机载瞄准系统最新技术升级分析

军工资源网 2022年05月05日

导读

具备自动目标识别与跟踪、远程打击以及全天候昼夜作战等能力的先进瞄准系统是现代战争中提升作战飞机精确打击能力以及生存能力的关键因素之一。本文对多款先进战机装备的AN/AAQ-28 Litening、F35装备的EOTS以及多款主战战机装备的SNIPER ATP三型美军典型机载瞄准系统的最新升级情况进行了梳理分析。其中，最新升级版Litening吊舱具备昼夜全天候低空导航、分辨率超过1Kx1K的全彩色数字视频、双色激光点搜索与跟踪、精确武器制导和攻击效果评估等功能，可在复杂的地形和气候环境中执行精确打击任务;EOTS为首例兼具前视红外、红外搜索和跟踪功能的瞄准系统，与其他机载传感器系统结合，能够增强F-35飞行员的全方位态势感知、执行侦察以及精确发射激光与投放GPS制导武器的能力;Sniper ATP 在空对地、空对空和海上环境中具有卓越的瞄准性能，其视频数据链能力、卓越的图像和武器质量坐标能够使飞行员快速作出目标决策，提高生存能力。

多款先进战机装备的AN/AAQ-28 Litening

Litening吊舱是一种先进的机载红外瞄准和导航吊舱，相继发展了Litening II/ER/AT 与Litening Gen4等，具有宽视野搜索能力和战场大小目标的窄视野捕获/瞄准能力，可全天候为飞行员提供实时FLIR和CCD图像，进行目标的检测、识别与激光指定，以及激光制导炸弹、集束炸弹和通用炸弹的精确投放。

其中：

Litening AT具有一个即插即用托架，可接受各种数据链路和记录器，其装备的“即插即用”Ⅱ数据链路能够提供更大的范围的数字数据记录和通过超高频 (UHF) 无线电结合安全双向通信能力;
Litening G4增加了新传感器，用于改进目标识别功能，能够显著提升识别范围与图像质量;
Litening SE能够提供激光测距和指定，以支持武器交付、导航功能，以及生成的图像和数据的记录与数据链接。

并且Litening G4与Litening SE基于像素更高的前视红外阵列，而具备更宽的视野与增强的变焦，能够在更远的范围内提供更准确的目标识别和定位。在此将最新升级版Litening SE的主要性能参数与指标梳理如下表所示。

图表：Litening SE主要性能参数与指标

主要性能参数与指标	描述
组成	采用了 1K×1K 前视红外、1K×1K CCD、短波红外激光成像传感器，全彩色视频、跟踪器、增强变焦和双向多波段数据链路
吊舱尺寸/直径，米	2.2/0.4
重量，千克	200
安装方式	吊架式安装
适用机型	A-10A/C、B-52H、F-15E与F-16 Blocks 25-52等
主要功能	红外/光电瞄准与非传统情报、侦察和监视等

梳理可知，该吊舱的特点之一在于将多光谱功能与高分辨率、中波、第三代 FLIR 与CCD-TV 相结合，具备全彩色数字视频功能，并且可同时显示三种不同的视图，允许操作人员在不同的视场同时看到彩色和红外视频，从而能够更为清晰地了解感兴趣的区域。其既能够使得战斗机等远距离识别目标，高效高精度地实施对敌打击，还能够有效延长战斗机等的有效执行任务时间，即在进行战位执勤或飞往/飞离目标时亦能够实施侦察与探测，在瞬息万变的战场环境中极具实战价值。

总之，Litening吊舱具备昼夜全天候低空导航、目标搜索与跟踪、精确武器制导和攻击效果评估等功能，可在复杂的地形和气候环境中执行精确打击任务，提升美国空军空对地、空对空打击能力以及高原山区等的支援作战能力，并能够为海军陆战队提供近距空中支援所需的数据链与协同瞄准功能。

性能升级

Litening 经过不断升级，已经累计运营飞行小时数超过 300 万小时，诺斯罗普·格鲁曼公司还在持续通过数字设计等为Litening提供新功能，以满足不断变化的作战需求。

2020年7月美国空军已订购首批诺斯罗普·格鲁曼公司升级型Litening先进瞄准吊舱，该吊舱具有全彩色数字视频功能、双色激光点搜索和跟踪功能，彩色视频具有超过1Kx1K的分辨率，可使得飞行员和地面作战人员在更短的时间内更全面地了解战场情况，缩短确认目标并采取行动所需的时间。并且，该型吊舱的升级还包括记录来自所有传感器的同步视频馈送以进行任务后分析、自动激光代码显示和眼睛安全模式的能力，该模式旨在允许在使用激光时进行更真实的训练。

Litening吊舱全彩色数字视频功能视图

诺斯罗普·格鲁曼公司还于2021年5月宣布，其 Litening吊舱已首次与空军预备役和空军国民警卫队共同配备全彩色数字视频功能，旨在为F-16飞行员提供服务态势感知和目标确定性。

Litening 吊舱除了被集成于F-15E、B-52H等有人战机，还被集成于美国空军国民警卫队的MQ-9 Reaper无人机上进行了演示，美国空军国民警卫队也于2020年9月授予美国通用原子公司合同以升级MQ-9 Block 1和Block 5的Litening吊舱等。

综合而言，最新升级版Litening吊舱中采用了1K×1K传感器套件、短波红外激光，并能够提供数字功能和彩色高清日间视频，且由于采用内置模块化设计，任何型号Litening吊舱均可升级为最新配置，仍将是美军战斗机与轰炸机装备的主要瞄准吊舱之一。

最新测试

2021年4月5日～13日，美国空军国民警卫队-空军后备司令部测试中心(AATC)与驻阿肯色州小石城空军基地的第182空中机动联队在亚利桑那州戴维斯-蒙罕空军基地对Litening瞄准吊舱进行精确空投测试。

此次试验由第182空中机动联队执行，使用了两架C-130H运输机，将Litening吊舱挂载于C-130H的翼下，主要在模拟作战环境下，对该型吊舱的功能进行评估，并探索其所能够为对C-130H执行作战任务提供的优势。

参与测试的C-130H挂载了一个LITENING瞄准吊舱

该次测试涉及支持C-130作为精确空投计划的一部分——更准确地交付空投载荷，尤其是从高空投递，这有助于将飞机置于敌方的地面火力范围之外，对于运输机在冲突地区执行任务尤为重要，因为即使装备简陋的民兵部队也可能会对低空飞行的运输机构成严重威胁。

C-130 较长驻站时间与吊舱的数据链相结合，使得飞机能够将实时图像传输到地面站，在良性场景中提供非传统的持续情报、监视和侦察 (ISR) 能力，进行任务期间的地面监控;
Litening吊舱还可以在整个飞行过程中显著提升C-130机组人员的态势感知能力，从而可使飞行员基于高清图像，更好地在简陋或不熟悉的跑道和简易机场进行操作。

目前尚不清楚这些试验是否涉及了联合精密空投系统(JPADS)——一种已经服役的GPS辅助空投系统，若与JPADS相结合，C-130则可利用Litening吊舱获取坐标，再使用JPADS编程以瞄准正确的着陆点。

此外，尽管该项最新测试仅涉及由空军国民警卫队和空军预备役司令部运营的 C-130H，未来美军还计划将该型吊舱集成于C-130J等其他C-130型号上进行测试，使用Litening 吊舱后能够使C-130生成空投位置坐标，对敌方威胁、地面人群和建筑等敏感目标进行定位和规避，同时在空投后对货物保持全程跟踪。并且针对C-130H所开展的有关Litening吊舱的测试，将为其他平台搭载该型吊舱奠定一定的技术基础。

综合而言，Litening吊舱便于搭载于不同的机身，并且可以根据特定的任务要求确定是否安装。美空军不仅将Litening用于为战斗机与轰炸机的目标定位与瞄准，还正在致力于将该型吊舱与C-130进行完全集成，以利用吊舱生成空投位置坐标、定位，避开敌方等以及空投释放后跟踪空投补给的能力，帮助C-130执行精确空投任务。

未来一旦由美国空军的 C-130H 机队投入使用，其不仅有望提高空投的准确性和飞机的生存能力，而且还将能够实现人道主义援助和救灾任务等其他潜在的应用。

F-35装备的AN/AAQ-40光电瞄准系统(EOTS)

AN/AAQ-40光电瞄准系统(EOTS)是美军所有F-35战斗机型号实现高生存能力以及精确空对空、空对地杀伤能力的关键传感器系统，也是全球首例将前视红外与红外搜索和跟踪(IRST)功能结合的传感器系统，由洛克希德•马丁公司的导弹与火控部研制。

EOTS系统

EOTS系统由7块表面镀膜的人工蓝宝石玻璃组成，通过高速光纤接口连接到飞机的集成中央计算机之中，可在雷达静默的情况下完成对敌方目标甚至隐身目标的搜索和探测，为飞行员提供空对空和空对地目标探测信息和精确瞄准功能，且以空对地目标探测与指示为主。洛克希德•马丁公司对EOTS的性能参数严格保密，在此仅基于对公开资料的调研，将该系统的主要性能参数与指标梳理如下表所示。

图表：EOTS主要性能参数与指标

主要性能参数与指标	描述
组成	可见光摄像机、红外成像系统、激光器测距机、点跟踪器、激光指示器组成
吊舱尺寸，毫米	约为493×698×815
重量，千克	约91
探测器系统及相关参数	采用1024×1024 InSb焦平面阵列（第三代红外焦平面阵列），红外视场约40º×30º
冷却系统	液体冷却系统，利用飞机内部聚α-烯烃（mPAO）进行制冷
技术来源	基于LANTIRN瞄准吊舱、增程型“狙击手”（Sniper XR）以及F-14D的AN/AAS-42红外搜索和跟踪（IRST）系统研制
安装位置	被安装于F-35的机鼻下方，约处于雷达和座舱舱壁之间的位置，其两侧为AN/AAQ-37分布式孔径系统（EO DAS），上方为AN/APG-81有源相控阵（AESA）火控雷达
主要功能	为F-35提供激光瞄准、激光光斑跟踪、空空和空地前视红外监视、数字变焦、广视角红外搜索和跟踪和为投掷GPS制导弹药生成地理坐标

梳理可知，EOTS以发现、跟踪、指示地面目标为主，对空为辅，F-35飞行员可以通过全景座舱显示器和所佩戴的头盔显示器获取EOTS的高分辨率图像。

据称，EOTS在跟踪、指示空地目标时使用前视红外模式，可选择4倍放大倍率，以提供具备更高分辨率的图像;跟踪、指示空空目标时则使用红外搜索与跟踪模式，通过万向节、惯性测量单元和快速转向镜实现精确跟踪，具备高扫描与转向速率，并能够提供高分辨率红外图像(曾在测试中分辨出80公里外的一家酒店的窗户)，具有与APG-81雷达不相伯仲的广域搜索能力，还能够有效降低射频能量输出。

与F-35其他机载传感器系统结合的能力提升

除了EOTS，F-35还配备了AN/APG-81有源相控阵(AESA)火控雷达、AN/AAQ-37分布式孔径系统(EO DAS)与AN/ASQ-239电子战系统等传感器系统。

EOTS能力示意图

性能优异的多传感器结合传感器融合技术，将有望实现美军将F-35战斗机作为未来战争中的信息节点，为其他作战平台提供战场态势感知与精确的目标瞄准数据这一目标。

APG-81雷达对空中目标的距离测量精度优于EOTS，而EOTS对目标方位角的测量更为精确，两者结合则能够提高F-35对更小目标的探测精度;
EO CAS以探测空中目标为主，能够自动进行全向目标探测并持续跟踪，但仅能有限探测、跟踪地面发射的导弹等高温目标，EOTS被安装于机头下方，能够提供远距离窄视场的对空探测能力，但对空探测能力有限，以探测、跟踪地面目标为辅，二者结合有助于提升F-35的对空、对地目标的探测能力;
AN/ASQ-239与EOTS高度融合，能够在保证F-35隐身性能的前提下，为AN/APG-81提供敌机的精确方位指示。

性能升级

早在2018年，洛克希德·马丁公司就宣称其已经开发出用于 F-35 Lightning II 的光电瞄准系统 (EOTS) 的高级版本——Advanced EOTS(A-EOTS)，并将首先用于F-35 Block 4，以增强该机型的光学系统性能，未来还将利用高级版本的吊舱逐渐替换现有的EOTS。

EOTS的升级主要包括采用更大的孔径，在短波红外、高清电视、红外标记和图像检测器分辨率等方面进行能力增强与改进，能够增加 F-35 飞行员的识别与探测距离，从而提高整体瞄准性能。并且Advanced EOTS与现有的EOTS具备相同的体积和重量，通过“即插即用”功能即可集成到F-35 Lightning II。

EOTS与A-EOTS对比

据洛克希德·马丁公司称，Advanced EOTS的生产将在现有EOTS生产线上完成，与目前 F-35 使用的 EOTS 相比，新系统能够以更低的运营成本提供更优异的性能，有望使得F-35能够在低威胁的近距离空中支援作战中更远、更精确地探测、识别与锁定目标，并提升该战斗机在高威胁空域的作战能力。

综合而言，专为隐身设计且具备低阻力的EOTS结合了前瞻性红外与红外搜索和跟踪功能，能够全天候为F-35飞行员提供空对空与空对地支持，与F-35所装备的其他传感器系统结合，能够增强F-35飞行员的全方位态势感知、执行侦察以及精确发射激光与投放GPS制导武器的能力，并且不会降低F-35的隐身性能。

多款主战战机装备的“狙击手”先进瞄准吊舱(SNIPER ATP)

“狙击手”先进瞄准吊舱(Sniper ATP)是美国空军广泛部署的瞄准系统，由洛克希德·马丁公司设计开发与制造，可远距离探测、识别、自动跟踪和激光锁定小型战术目标，具备优异的空对空、空对地性能，可完成精确定位和非传统情报、监视和侦察(NTISR)任务，能够有效支持激光和GPS制导武器对多个固定和移动目标实施精确打击，其主要性能参数与指标如下表所示。

图表：SNIPER ATP主要性能参数与指标

主要性能参数与指标	描述
组成	基于512×640锑化烟凝视焦平面阵列的高分辨率中波第三代前视红外阵列（工作波段3～5μm），双模式激光测距器、电荷耦合器件电视摄像机、激光光斑跟踪器和激光标识器
吊舱长/直径，米	约2.39/0.3
重量，千克	200
视场	宽视场4°，窄视场1°
搜索范围	+35°～-155°
作用距离，千米	160
设计特点	前端采用楔型设计（更符合空气动力学，还可降低吊舱的雷达反射截面积），且光学基座下采用了六个震动隔离装置，可使系统实现超稳定状态
适用机型	F-16、F-15、A-10、F-18、B-1B、B-52等多型战斗机与轰炸机
安装位置	安装于B-1B的机腹下方

梳理可知，基于光学基座设计可实现吊舱系统的超稳定状态，即使在12100米的高度仍可使十字准线保持在目标上，加上先进的图像处理软件，可提升系统的远距离目标识别与图像处理能力，从而可使机组人员获得高精度目标方位数据，实现精准瞄准。此外，该型吊舱还具备双向数据链通信能力、Net-T功能等，并采用了开放式任务架构等。

此外，基于光学基座设计，Sniper ATP具有优化的间隔和诊断能力，能够进行二级维护，并且内置的自动测试功能可使维护人员在20分钟内完成独立部件的替换工作。Sniper ATP的子系统还已经被纳入F-35的光电瞄准系统(EOTS)与美国海军陆战队AH-1Z直升机的AN/AAQ-30目标瞄准系统(TSS)。

Sniper ATP能够提供积极的全天候固定/移动目标识别、自主跟踪坐标生成能力，使得B-1B等作战飞机的机组人员无需其他飞机或地面人员的支持，即可实现远程目标探测/识别、持续监视、快速的目标决策以及处于扩展防区范围的精确武器制导，提升作战飞机进行精确目标打击任务的灵活性，亦能够通过吊舱所提供的地面目标识别能力而提高B-1B轰炸机的近距空中支援实战能力。

并且，洛克希德·马丁公司还在持续螺旋式发展Sniper ATP，致力于从双色激光点跟踪、Global Scope软件/先进NTISR(非传统型ISR)模式等方面对该型吊舱进行升级，并以将该型吊舱用于支持第四代与第五代战机为发展目标。

总之，Sniper ATP采用了先进的目标瞄准技术，具有用于夜间作战的低海拔导航能力和红外瞄准能力，其高分辨率的图像处理能力可使作战飞机的机组人员实现防区外对战术级目标的识别与精确打击，还可在喷气式飞机噪音传播范围之外对目标进行识别，提升作战飞机的近距离空中支援能力，并便于进行城市反游击作战等。

小结：提升全天候前视红外传感器等的分辨率与在各种恶劣天候下的有效探测距离，配备更先进的目标识别系统和数据链以及采用开放式架构等将是提升机载瞄准吊舱精确打击能力与实战价值等的关键所在。如，Litening吊舱采用了一体式“即插即用”数字双向数据链路，可与兼容的陆基或机载数字数据链路设备进行加密数据通信，并具备全彩色数字视频功能，便于全面了解战场态势，实现高效决策;EOTS将前视红外与红外搜索和跟踪功能结合，增加 F-35 飞行员的识别与探测距离，提高整体瞄准性能，有助于F-35实现高生存能力以及精确空对空、空对地杀伤能力，且升级版本通过“即插即用”功能即可集成到F-35 Lightning II;Sniper ATP具备双向数据链通信能力、Net-T功能等，可实现视频共享与点对多点网络架构，与其他平台同时使用时，还可提供超视距范围的实时数据访问权限。（北京蓝德信息科技有限公司研究员姜林林）

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