2.1 新型战斗机上的航空电子设备

2.1.1 概述

战斗机的范围很广，根据作战任务的不同，可分为制空作战型、对地攻击型、制空/对地多用途型等。制空型战斗机又称为歼击机，主要用于制空权的争夺和对来袭航空兵器的拦截；对地攻击型战斗机的作战任务一般多为配挂炸弹或导弹进行临空攻击；制空/对地多用途型战斗机主要用于执行制空/对地双重作战任务，系统配置功能齐全，制空和对地的作战能力都十分突出。

战斗机是世界各国军队装备数量最多、使用频率最高的机种。为此，各国都不惜投入巨资对现役战斗机进行改进，提升其作战能力，并大力研制发展新一代战斗机平台，配置新型航空电子设备，以争取未来空中作战的优势。新型战斗机已逐步由过去的任务单一型向任务复合型转变，在提高制空作战，即空空作战能力的同时，把对地打击所需的系统配置也融为一体，形成多用途战斗机，增强了作战部队的可选择性。

世界各国对战斗机的分代并不是单纯按时间划分的，更多的是按技术和性能特点来划分。目前，战斗机已发展到第四代。

第一代战斗机主要是指第二次世界大战后发展起来的跨音速战斗机和20世纪50年代初开始交付使用的1～1.5倍音速战机，如美国的F-86、F-100，苏联的米格-15、米格-17、米格-19，英国的“闪电”F-1和法国的“超神秘”等型号的战斗机。这些战斗机都装有涡轮喷气发动机，武器以航炮为主，一般都配有火箭。

第二代战斗机是指美国的F-4、F-5、F-104，苏联的米格-21、米格-23，法国的“幻影”III等型号的战斗机。这些战斗机的最大飞行速度一般为2～2.5倍音速，武器为航炮和第一代空空导弹，发动机是涡喷或涡扇式，并配有火控雷达。

第三代战斗机指美国的F-16、F-14、F-15、F-18，苏联的米格-29、苏-27，法国的“幻影”-2000等型号的战斗机，是于20世纪70年代中期开始装备部队、目前正在服役的超音速战斗机。这些飞机一般采用涡扇发动机，武器以空空导弹为主、航炮为辅，有较好的火控雷达系统。这一代战斗机特别强调机动性和敏捷性，最大速度和升限与第二代相当，但航程一般都较大，装备了具有下视/下射能力的多功能雷达和电子战设备。

目前，发达国家已开始了第四代战斗机的研制、生产和装备，其代表机型主要有美国的F-22“猛禽”战斗机、F-35联合攻击战斗机以及俄罗斯的PAK FA战机（俄称为第五代）。这一代战斗机各方面的技术性能，特别是航空电子设备较前几代有了质的飞跃。欧洲战斗机的发展重点及先进机型则是英、意、德、西班牙联合研制的“欧洲战斗机”/“台风”，瑞典的“鹰狮”战斗机和法国的“阵风”战斗机。就其技术特点而言，这几种飞机属于“三代半”战斗机。

2.1.2 战斗机航空电子设备的发展

在现代战争中，夺取制空权并不仅仅依靠飞机的飞行性能和机载武器，还与飞机的航空电子设备，如雷达、电子战系统、通信系统以及武器控制系统等密切相关。因此，世界各国在加强新型作战飞机研制的同时，特别注重对先进航空电子设备的研制，航电设备的造价已占到飞机总成本的60%～70%。

战斗机的航空电子设备主要能实现四种基本功能：

（1）低可观测性，即飞机躲避敌方雷达和光学探测系统的隐身能力。这不只与飞机的机身结构和雷达吸波材料相关，而且与飞机采用的无源传感器（电子支援、红外、雷达告警接收机和激光接收机）和特定的干扰方式有关。

（2）实时更新战术态势，将相关数据提供给飞行员及武器系统军官。

（3）火控，包括完成指定作战任务需要的所有武器、传感器和计算机。火控功能必须能全天时、全天候并在激烈作战中得到保障。

（4）自卫，通过使用电子支援措施、雷达/激光告警接收机和电子对抗措施，包括箔条、曳光弹、干扰机和诱饵，为飞机提供保护。

先进的航空电子设备既提升了飞机的作战生存能力，又扩大了飞机的目标攻击范围和数量，从而大大提高了飞机的作战效能。其中，机载雷达与电子战设备是战斗机航空电子设备的关键组成部分，其性能水平是衡量战斗机综合作战能力的重要因素之一。随着军事技术的不断发展，战斗机面对的作战对象、作战环境已经改变，武器装备的需求也不断改变，机载雷达与电子战设备也得到了长足的发展。

1.战斗机雷达发展情况

战斗机雷达，特别是机载火控雷达，是现代战斗机重要的目标传感器，是战斗机全天候远距离搜索、探测、捕获并跟踪目标的重要手段，在世界战斗机发展过程中始终占据着突出地位。机载火控雷达具有空空、空地和空海功能，主要用于对敌机进行精确定位，控制火炮或导弹瞄准射击。

20世纪60年代，微电子器件的出现和数字技术的进步，大大促进了美国机载雷达技术的发展，对机载雷达小型化起到了重要作用。美国开展了不同型号脉冲多普勒火控雷达的研制工作，同时也进行了机载相控阵雷达的研制工作，开展了“微电子用于雷达”计划。在此期间，美国研制成功了安装在F-14战斗机上的AWG-9火控雷达。

20世纪70年代，美国研制成功多种脉冲多普勒火控雷达，包括APG-66、APG-65、APG-63等型号雷达。多功能和数字化是新一代火控雷达的特点。美国还进行了机载相控阵雷达第二阶段研究工作，即可靠的机载固态雷达计划，研制出了包含1048个收/发（T/R）组件的有源阵列，验证了有源阵列的可靠性。

20世纪80年代，脉冲多普勒火控雷达发展日臻成熟，美国研制成功了更加先进的APG-68火控雷达。另外，美国还利用新器件和新技术改进了原有火控雷达，出现了APG-71（AWG-9的改进型）、APG-70（APG-63的改进型）等型号。在机载相控阵雷达方面，他们开展了固态相控阵计划，研制出了一个2000单元的阵列，验证了功率效率和经济上的可行性。

20世纪90年代，成像技术在机载火控雷达中广泛应用，机载相控阵技术取得重大进展并进入实用和装备阶段，机载航空电子系统向着综合化方向发展。其中，美国F-22战斗机最具代表性，它装备了20世纪90年代研制成功的有源相控阵火控雷达APG-77，代表着机载火控雷达的发展方向。同时，在F-22战斗机上还进行了“宝石柱”计划，引申出了“综合航空电子设备”概念。

现代高技术信息化作战对机载火控雷达的综合性能和可靠性的要求日益提高，要求其威力大、可先敌发现、掌握战场主动权、可对付隐身目标、对空对地功能更完善；在战争环境下生存能力强、体积小、质量轻，适用于不同平台结构形式的安装，可靠性高等。传统的机械扫描脉冲多普勒体制火控雷达已经无法满足这些要求，于是相控阵雷达应运而生。

相控阵雷达分为有源和无源两种。其中，有源相控阵（有源电扫描天线阵列AESA）除具有一般相控阵所具有的波束可捷变、灵敏度高、探测距离远、雷达横截面积小、全寿命费用低等特点之外，还具有射频损耗小、多波束（不同功率、不同方向）探测与跟踪、可靠性高（具有柔性降级能力）、维修保障性好等特点，因而备受青睐，它不仅能满足现代先进战斗机对机载火控雷达提出的要求，而且还为战斗机带来了很多新的功能，是各军事强国争相抢占的一个军事技术制高点。因此，机载有源全固态多功能相控阵雷达将是今后机载雷达的发展方向，目前美国、俄罗斯、以色列、日本、英国等国均致力于该技术的研究与发展。

2.战斗机电子战设备发展情况

战斗机的生存能力在很大程度上取决于机载电子战设备的水平及其与整个航空电子设备的协同作用。从冷战时期的打击平台到现在的新型战斗机，机载电子战设备一直都是电子战市场最迫切的需求，在价格、尺寸、重量和性能方面提出了极高的要求。在军事技术不断发展的今天，新的威胁和武器系统不断涌现，电子战设备已成为战斗机航空电子设备的核心装备，是战斗机克敌制胜的重要保障。

战斗机的电子战设备包括机载电子情报、雷达告警、导弹逼近告警、有源干扰、无源干扰、一次性使用投掷式干扰机等装备，主要用于实施电子情报侦察、威胁告警、支援干扰和平台的自卫干扰。目前，世界各国已经生产和装备了几百种适合各类空中平台使用的电子战设备，包括用于执行空中电子支援、电子攻击和电子防御任务的雷达对抗设备、通信对抗设备和光电对抗设备。

目前，战斗机电子战设备体系建设已基本结束以往单项设备独立工作的配置模式，通过先进的数据总线和数据融合技术实现了平台中心架构，并普遍加装了与信息网络的接口，正在向网络中心架构过渡。机载雷达/通信电子战接收机硬件已经相对成熟，称为“软件无线电”的数字接收机得到了广泛使用，已出现了一批新型接收机，如F-22战斗机上的AN/ALR-94接收机等；雷达告警接收机正在向无源快速定位功能方向发展，如F-16战斗机上根据“先进战术目标瞄准技术”（AT3计划）改进的AN/ALR-69；大部分的机载雷达/通信干扰机都具备基于数字射频存储器技术、对威胁源进行欺骗干扰的功率管理功能；信号处理技术已有长足发展，在“重复周期的开窗处理”、“时间差的直方处理”和“脉冲的谱分析”等的基础上又在寻求新的解决方法。

为了赢得未来可能发生的战争，战斗机电子战设备的发展正在寻求一条预示明天威胁、走在威胁前面的超前发展之路。因此，世界各国除了对大量在役的战斗机电子战装备进行技术改造外，还针对预测威胁全力打造新系统，并逐步完善网络化功能。

2.1.3 各种先进战机的航空电子设备介绍

国外先进战机的代表机型主要有美国的F-22“猛禽”、F-35“联合攻击战斗机”，俄罗斯的PAK FA、苏-35，欧洲的“鹰狮”、“欧洲战斗机”/“台风”、“阵风”战斗机。这些战斗机具有超视距作战能力、低可观测性以及高机动性和敏捷性，作战持久性强，出击率高，在作战过程中能够先敌发现、先敌摧毁，配有先进的电子扫描相控阵雷达、电子战设备及其他航电设备。

1.美国先进战机的航空电子设备

1）F-22“猛禽”战斗机的电子设备情况

F-22“猛禽”（Raptor）战斗机于2005年12月15日服役，是美国洛克希德·马丁公司、波音公司和通用动力公司联合设计研制的新一代重型隐身战斗机，也是美国空军战术空中力量的主力机种，如图2.1所示。F-22战斗机在隐身、目标精确探测、超音速巡航、机动敏捷性、可靠性和维修性方面具有良好的性能，主要任务是获取和保持战区制空权。

F-22战斗机的航空电子设备实现了高度综合化，主要体现在三个方面：对飞行员而言，可在一个显示器上看到所有经过处理的相关信息，还可获得战场态势评估结果以及实现武器火控等其他功能，大大减轻了飞行员的工作负荷，提高了飞行员战斗时的决策能力；对软件工程师来说，综合化意味着各种功能的软件能够迅速调用共享的信息，如航迹数据、导航数据、任务数据以及飞机各系统的工作状态信息等，大大提高了信息的处理速度和可信度；从硬件的角度来说，综合化就是由通用的组件、模块、标准数据总线和操作系统构成一个整体构架，实现信息的处理和传送。F-22战斗机的电子模块都是建立在高速集成电路技术基础上的，系统可在较小的空间内具有更多的功能、更大的计算容量、良好的容错能力以及扩充潜力与结构重构能力。

（1）雷达。F-22战斗机装备了AN/APG-77有源电扫相控阵雷达，该雷达由美国诺斯罗普·格鲁曼公司与雷声公司共同研制，是目前世界上最先进的战斗机雷达，如图2.2所示。AN/APG-77雷达在功能、性能、可靠性、低可观测性等方面取得了突破性进展，同时具备搜索、干扰和通信功能，具有全方位、全高度和强杂波下检测目标的能力以及先进的抗电子干扰能力。

AN/APG-77雷达的工作频率为8～12GHz，具有空空、空地和空海三种工作模式。空空模式包括空空搜索与跟踪、空战机动、边测距边搜索、搜索高度显示、边速度搜索边测距、边跟踪边扫描、单目标跟踪、袭击群目标分辨、改善上视搜索、战情提示等；空地模式包括增强实波束地形测绘、扩展地形测绘、多普勒波束锐化、信标、地面动目标跟踪、地面动目标显示；空海模式包括海面舰载目标检测、固定目标跟踪、地面动目标显示和地面动目标跟踪。

AN/APG-77雷达的有源电扫阵列由2000个低功率X波段T/R组件构成，每个组件的尺寸为20mm×3mm，功率为10W。用边速度搜索边测距方式对上视/下视迎头目标的作用距离为296km；用边测距边搜索方式对迎头或尾追目标的作用距离也是296km；用增强实波束地形测绘方式对导航和目标探测的作用距离为148km；用地面动目标显示方式对陆海目标作用距离为74km；用单目标轨迹方式自动锁定第1个目标的作用距离为5.5km。截获概率为86%（在最大探测距离，对雷达截面积为1m2的目标），对雷达截面积为1m2目标的探测距离超过220km。

F-22战斗机的雷达技术着眼于几个关键领域以提高飞机的生存能力、杀伤力、可靠性和可支持能力。低截获概率能力是AN/APG-77雷达最显著的特点。传统雷达往往在窄频段发射高能脉冲，而该雷达采用扩频传输技术，在宽频段发射低能量脉冲。接收到多个回波后，雷达信号处理器对信号进行融合。虽然反射至目标的能量与传统雷达一样多，但由于每个低截获概率脉冲的能量都相当低，可能不适合标准调制图形，所以目标很难探测到F-22战斗机；AN/APG-77的天线设计支持F-22战斗机的隐身雷达截面积特性，降低了敌方发现并跟踪F-22战斗机的能力。雷达功能性波形设计的各方面也采用了低截获概率技术，以限制被威胁系统识别和利用的能力。低雷达截面积和低截获概率的实现为飞行员提供了更高的生存能力，使其具备“先敌发现”的优势。

AN/APG-77能够形成精细射束，并利用逆合成孔径处理技术产生高分辨率目标图像。逆合成孔径利用目标位置转动变化产生的多普勒频移，形成目标的三维地图。飞行员可以利用存储在数据库中的真实雷达图像，对目标进行比较。

（2）电子战设备。F-22战斗机的电子战设备包括BAE系统公司研制的AN/ALR-94无源接收机和AN/ALE-52对抗投放器，以及洛克希德·马丁公司的AN/AAR-56导弹发射探测器。

AN/ALR-94无源定位系统是F-22战斗机上最复杂的设备，它摆脱了传统的电子战模式，这一原先被认为只用于防御的系统变成了集探测、跟踪甚至攻击目标功能于一体的关键设备。AN/ALR-94无源接收机可提供全频段360°覆盖，主要用于接收外界电磁信息，对威胁进行判断，完成电子支援措施中雷达告警和导弹告警功能。对于使用雷达搜索F-22战斗机的敌机目标，AN/ALR-94无源接收机可在距离目标463km远的地方进行探测、跟踪与识别，远在目标雷达能探测到F-22战斗机之前。当距离靠近时（仍有185km），AN/ALR-94无源接收机可给出指令，触发AN/APG-77机载雷达开始工作。AN/ALR-94无源接收机实时跟踪近距离作战飞机等高等级目标辐射源，如果敌机不明智地使用了雷达，AN/ALR-94无源接收机会给出信息，用于发射AIM-120空空导弹并制导其命中目标，使其成为一枚事实上的反辐射空空导弹。

AN/AAR-56导弹逼近告警系统采用了6个焦平面红外传感器的分布式孔径系统，可以实现对飞机的球形覆盖。其功能包括导弹逼近告警、态势感知红外搜索与跟踪，支持空空光电瞄准，并可控制新型箔条/红外投放器AN/ALE-52。

2）F-35“联合攻击战斗机”

F-35“联合攻击战斗机”（如图2.3所示）是美国正在研制的新一代先进战术攻击机，是一种低成本、多用途攻击机，可同时满足空军、海军和海军陆战队的需要，用于取代美国空军的F-16C和A-10，海军的F/A-18E/F，以及海军陆战队的F/A-18和AV-8B等型号作战飞机。F-35战斗机已于2006年12月15日完成首飞，计划服役时间为2011年。

F-35战斗机的航空电子设备是在F-22战斗机的基础上研制的，航空电子设备的综合程度比F-22战斗机更高，传感器的功能更多，因此其传感器融合水平也将进一步提高。美国三军对F-35战斗机的共同要求是良好的隐身性能、性能优良的航空电子设备、综合的战场通信能力、新一代的任务计划系统以及“买得起、用得起”。这一设计原则贯穿F-35战斗机航空电子设备的整个设计过程。雷声和诺斯罗普·格鲁曼公司为F-35战斗机研制的航空电子设备至少综合了5种传感器和多种支持系统：多功能雷达、电子对抗、电子情报收集、2个光电传感器、传感器引信系统、自动目标识别和对策以及先进数据链等。它们打破了雷达、电子战和未来战斗机所需的其他关键能力之间的界限。也就是说，扫描和跟踪目标等传统雷达任务使用的AESA同时也可用来执行干扰、电子侦察、通信和其他任务。而且，由AESA收集的信息将与从机外信息来源（如“机载预警与控制系统”、“联合星”、“铆钉”和卫星等）得到的信息以及机载光电系统收集的信息（主要是红外频谱信息）综合在一起。

（1）雷达。F-35战斗机配备的有源相控阵雷达型号为AN/APG-81。在F-22战斗机的AN/APG-77雷达上，T/R模块类似“砖”的形状，而AN/APG-81雷达采用了更加轻薄的T/R模块，被形象地称为“瓦”。F-35雷达的每个T/R模块的顶部都有一根称为辐射器的杆状天线，通过该天线可发射和接收射频能量。APG-81雷达采用了较小的阵面尺寸，阵列数目有所减少，作用距离大约只有AN/APG-77雷达的三分之二，但成本和质量都只有前者的二分之一。

AN/APG-81雷达可以提供空对空模式、合成孔径地面成像、地面动目标指示以及自动目标识别、有源和无源电子战等功能，使F-35战斗机具有中、高、超高目标分辨力和目标识别能力。

在空对空作战行动中，该雷达系统可完成信号搜索、被动搜索和多目标跟踪等任务。

在空对面作战行动中，该雷达系统具有合成孔径雷达的地面测绘功能以及对舰船的识别功能。利用合成孔径雷达图像，F-35战斗机的自动目标识别/分类系统首先确定目标的边缘与轮廓，然后根据目标的纹理、形状和阴影等特征与特征数据库中的数据进行比较从而进行识别。由于采用了高重复脉冲波形，F-35战斗机的雷达能将目标从背景中凸显出来，并消除距离造成的模糊。而目标一旦被锁定，就无法逃脱。此外，其天线还能被动跟踪目标，并利用短脉冲准确计算出目标距离。该雷达识别地面小目标的最大作用距离可达460km，在约19km或更高的高度时的分辨率为0.3m。该雷达使F-35战斗机能在10min内定位、识别并摧毁地面机动目标，如防空导弹、战场弹道导弹发射器和地面雷达等。

诺斯罗普·格鲁曼公司已对F-35战斗机的雷达系统进行了数年的试飞，并在传统的雷达功能中综合了电子战能力，通常称其为“多功能综合射频系统”。在“多功能综合射频系统”中，雷达、通信/导航/识别和电子战功能不仅共用处理机，还将共用隐身天线。

（2）电子战设备。F-35战斗机采用AN/ASQ-239综合电子战系统，由BAE公司研制，已于2009年2月安装在F-35B原型机上进行了试飞。

AN/ASQ-239系统主要有5项功能：

①雷达告警，包括分析、识别、跟踪、模式识别和单脉冲测向；

②针对敌导弹实施多谱对抗，进行自卫；

③提供态势感知以及进攻性目标定位支持，包括电子监视和威胁定位，让飞行员可以确定飞行路线，从而避开敌方辐射源或者对攻击提供支援；

④高灵敏度的电子监视能力；

⑤与机上AESA雷达、隐身数据链、光电传感器等其他航电设备协同作用，以实现数据的充分融合。

AN/ASQ-239系统具有低可观测性的孔径，分布在机身10个位置，其中翼尖6个、尾部2个、水平尾翼端2个，允许飞机执行各种任务而无须改变其雷达反射截面积，提高了隐身能力。AN/ASQ-239系统又被称为“下一代的F-22装备”。F-35战斗机的设计比F-22战斗机一体化航空电子系统晚10年时间，F-22战斗机采用的是专用集成电路，而F-35战斗机的数字化程度更高，主要采用现场可编程门阵列。AN/ASQ-239系统对射频信号的无源探测距离达到了482.8km，可在217.26km的距离对敌辐射源进行精确定位，精度足以引导反辐射导弹。

2.俄罗斯先进战斗机的航空电子设备

1）苏-35战斗机

苏-35“超级侧卫”战斗机由俄罗斯苏霍伊公司制造，具有远程、多用途、空中优势和打击等特性，如图2-5所示。苏-35战斗机于2004年首次正式列装，到2015年前将有48架将进入俄空军部队服役。这种被俄罗斯称为“四代半”战斗机的综合性能实际上与欧洲的“阵风”、“台风”和“鹰师”等“三代半”战斗机相当。

苏-35战斗机采用全新的玻璃座舱，座舱前面装有OLS-35新型光学瞄准系统，该系统可作为红外传感器、激光测距/瞄准指示器和电视瞄准。为更有效地攻击小型机动目标，苏-35战斗机还挂载了“游隼”（Sapsan-E）光电瞄准吊舱，可以更方便地使用激光制导炸弹等攻击武器。苏-35战斗机装有红外摄像机、激光测距仪、电视和目标跟踪部件等设备，可搜索、跟踪与锁定地面和海上目标，甚至在高机动状态下，仍然能够保证将目标锁定在视场内。此外，苏-35还可以通过使用“编队内数据链”实现4个4机编队共享目标信息。

在机载雷达方面，苏-35战斗机主要装备的是N135“雪豹”（Irbis）和“甲虫”（Zhuk）系列雷达。“雪豹”系列雷达由俄罗斯提赫米洛夫仪器制造研究所（NIIP）研制，工作在X波段（8～12.5GHz），采用无源电扫天线。在电扫模式下，雷达能提供120°方位搜索区，可同时处理30个空中目标。“雪豹”可实现地图绘制（最多同时打击4个地面目标）；同时进行空地搜索；对雷达截面积为3m2的空中目标迎头最大探测距离为400km，高空的尾追探测距离不少于150km，对雷达截面积为0.01m2的空中目标的探测距离为90km。“甲虫”系列雷达由俄罗斯法兹特龙雷达设计局研制，最新型号“甲虫”-AE有源电扫阵列雷达在2009年莫斯科航空展上首次出现。“甲虫-AE”工作在X波段雷达，有约1500个T/R组件，能以边跟踪边扫描的模式跟踪30个以上目标，并可同时打击8个目标。在上视和下视模式中，“甲虫”-AE最远可探测到130km（迎头距离）的空中目标；在空/地模式下，可实现测距、地图测绘和对移动目标的跟踪等功能。

在机载电子战设备方面，苏-35战斗机装有电子侦察系统、导弹告警系统、光波段和无线电波段的干扰压制系统、箔条/红外干扰物投放系统以及Kh-31P反辐射导弹。苏-35战斗机的电子战设备普遍采用数字射频存储技术，能在极短时间内分析并复制出敌方的信号，进行噪声干扰或制造假方位、假速度、假距离等虚假消息。Kh-31P导弹是一种专门针对美国“爱国者”等防空系统而研制的新一代反辐射导弹，该导弹能准确捕获和跟踪目标、命中率高。

2）PAK FA/T-50隐身战斗机

2010年1月29日，俄罗斯第五代战机PAK FA的原型机T-50成功首飞，如图2.6所示，这是近十年出现的唯一一种可与美国F-22战斗机抗衡的隐身战斗机。PAK FA战斗机在空中加油一次的最大作战距离约为5500km，与F-22战斗机相当，略大于F-35战斗机。携带机内油箱时，PAK FA战斗机的作战距离为3000km，F-22战斗机为2963km。在大批量生产启动之前，T-50战斗机将进行2000次以上的试飞。

T-50战斗机采用了等离子体隐身技术，具备先进的隐身特性，可以进一步降低其雷达截面积，与F-22战斗机的隐身能力相当，为0.001～0.01m2。

T-50战斗机的原型机配备的是改进型“雪豹”Irbis-E雷达（采用了苏-35战斗机上使用的无源电扫阵列技术），俄罗斯提赫米洛夫仪器制造研究所（NIIP）为这种第五代战斗机研发了更先进的有源电扫阵列雷达系统，全尺寸模型已经公开亮相，今后还将装备苏-35BM、苏-30MKI和苏-30MK2等机型。这种X波段AESA雷达中包含1526个独立的收/发模块，而F-22战斗机的雷达包含大约2000个收/发模块。除此之外，T-50战斗机还配有侧视雷达和后视雷达。机头和机尾装备AESA雷达后，T-50战斗机在其前后方都可以实现120°覆盖。另外，它在翼尖上还有L波段AESA共形阵列。据报道，翼尖的L波段阵列雷达可以探测到F-35这种大小的隐身飞机。根据设计特点，还可以在T-50机身表面增加AESA共形阵列，实现全方位的雷达监视。利用其高性能的航电设备，T-50战斗机具备了360°态势感知能力。

这种AESA雷达还具有电子对抗能力，可以干扰敌方雷达，利用无线电波烧毁敌方雷达、低空导弹营指挥控制计算机甚至敌方战斗机的飞行控制计算机的电子系统。位于飞机翼尖的L波段AESA雷达可以跟踪、定位和干扰联合战术信息分发系统、多功能信息分发系统和Link 16数据链等。这种新型的AESA雷达不仅是一部雷达，更是一种一体化的射频电子系统，包括数个波段的雷达、识别系统、电子战/电子情报系统等。新型机载设备可实现实时数据交换，范围并不仅仅局限在飞机与地面控制系统之间，还可以在飞行编队之间。

3.欧洲先进战斗机的航空电子设备

1）“鹰狮”战斗机

“鹰狮”战斗机是由瑞典萨伯公司研制的一种新型战斗机，于1996年6月试飞成功，目前共生产三批100多架，如图2.7所示。“鹰狮”战斗机的航空电子设备结合了有源和无源雷达、通信及电子战的功能，采用了全数字化结构，通过软件设计即可实现航空电子系统的换代，实现对战场环境变化的及时响应。

（1）雷达。“鹰狮”战斗机采用的是PS-05/A多模式搜索与火控雷达，工作在I/J波段，由萨伯微波系统公司研制，最新型号为PS-05/A Mk5。它采用Mk4加装有源电扫阵列天线的形式，并升级了软件，吸取了萨伯公司NORA（Not Only Radar）技术演示项目的经验。这种多通道AESA雷达的有源阵列可以划分为多个子孔径，能够自适应波束形成实现干扰压制并具备数字波束形成能力，提供多个波束进行不同的任务指派。整个NORA概念中构想的是一种多功能雷达，可以完成空中目标跟踪、火控、全天候精确空地打击、非合作目标识别以及电子攻击等。同样，NORA通过降低雷达截面积和灵活的能量管理可以满足低截获概率的要求。NORA雷达构想及样件如图2.8所示。

（2）电子战设备。“鹰狮”战斗机的电子战设备是“多功能综合防御信息系统”（MIDIS），由瑞典爱立信公司制造。

MIDIS把雷达告警、电子战支援、电子情报、电子干扰、战术通信和多功能雷达的功能有机结合在一起，实现了硬件共用、软件综合和信息相关。该系统的基本思想是尽可能使用无源系统，并迫使敌方使用有源系统。其核心是BOW-21雷达告警器，负责对机上传感器信息进行相关处理，承担辐射源识别、无源定位和威胁评估三项关键功能。

MIDIS可控制使用3种不同的投放器：BOL投放器安装在先进中程空空导弹发射器中，内有160枚箔条/红外干扰弹，以机械方式投放；BOP/C投放器安装在机身内，可投放箔条、曳光弹或者投掷式有源干扰机；而安装在机翼吊架后部的BOP/B投放器可向后发射常规55mm圆柱曳光弹和拖曳式诱饵BO2D，BO2D重量不超过2kg，能超音速拖曳。

2）“欧洲战斗机”/“台风”战斗机

“台风”战斗机是由英、德、意、西四国合作研制的新型单座超音速战斗机，主要用于防空和空中优势任务，兼具对地攻击能力，如图2.9所示。第一批7架原型机在1994年3月29日试飞，并于2001年底正式服役，目前四国总共定购了620架。

（1）雷达。“台风”战斗机装备的是CAPTOR“捕手”（ECR 90）多模式X波段脉冲多普勒雷达，由欧洲雷达协会研制。

2007年5月，“捕手”雷达的有源电扫阵列型在“台风”战斗机上成功试飞，该样机命名为“凯撒”（CAESAR）。其预计探测距离是“捕手”雷达的1.5倍，可以同时跟踪20个空中目标。“凯撒”雷达并不是一部全新的雷达，但它将新的有源阵列天线、天线控制单元和经过改进的电源与现有雷达的接收机和处理器结合在一起，在原有雷达的功能和模式上增加了有源扫描的优点。该雷达包括1425个独立的收发模块，可同时实现空中监视、空地和武器控制等多种雷达功能，提高了飞机的空空导弹有效作用距离，可更快更准确地探测和跟踪多个目标。

“凯撒”雷达在设计上完全适应“欧洲战斗机”平台的安装环境，并保持了现有“捕手”雷达的重要部件。为了实现设计目标，雷达采用了“捕手”雷达的接收机和处理器，增加了新的天线电源、天线控制单元及AESA天线。AESA的核心部件是标准化模块发射接收设备。

（2）电子战设备。“台风”战斗机的电子战设备是“防御辅助子系统”（DASS），能提供威胁告警、态势感知和干扰能力，可应对包括雷达、红外和激光在内的全频谱威胁。

DASS的主要部分包括翼尖吊舱中的电子支援系统/电子对抗系统和拖曳式诱饵，翼下的箔条和曳光弹投放器，以及机头和机尾的导弹和激光告警系统。其中，电子支援系统覆盖的频率范围很广，从VHF波段监视雷达所采用的90～100MHz到战斗机雷达的10GHz，能够对威胁雷达的波长、脉宽和扫描方式等进行特征描述。“精灵”（Ariel）光纤拖曳式诱饵也是“台风”战斗机电子战设备的重要组成部分，它主要用于对付单脉冲跟踪雷达，如图2.10所示。该诱饵采用基于数字射频存储器的技术发生器，能够生成4.5～18GHz范围内的各种噪声和欺骗信号。

3）“阵风”战斗机

“阵风”战斗机是法国达索公司为法国空、海军研制的下一代战斗机，如图2.11所示。“阵风”A战斗机于1986年7月首次试飞，目前法国共有空军型“阵风”C（单座）、“阵风”B（双座）及海军型“阵风”M三种机型。在欧洲三种先进战斗机中，“阵风”战斗机拥有最先进的航空电子设备，飞行员得到的是多个传感器（电子支援、光电传感器、雷达）综合后的战场态势，可信度更高、虚警率低，且更为隐蔽。“阵风”战斗机在研制过程中不断引进新技术，其功能比原计划有了很大扩展，现在正在向“全面的多任务型战斗机”发展。

（1）雷达。“阵风”战斗机装备了由泰利斯公司研制的RBE2雷达，具有下视和下射能力，如图2.12所示。RBE2雷达是一种无源电扫阵列雷达，具有空对空和空对地的探测功能。该雷达具有先进的边跟踪边搜索能力，能够同时跟踪40个目标，并同时攻击4个目标。它除了能承担防空和空对地的作战任务之外，还具有远程探测、多目标跟踪及目标识别功能，最适合对抗水面舰艇，可同时向不同的空空导弹指派多个目标，并且在完全独立于目标跟踪的方向上完成搜索。该雷达还具有高分辨率的地图绘制模式。

RBE2雷达从1997年开始生产，在空空、空地和空海以及地形跟随和地形规避等方面具有众多优势，这是传统雷达无法匹敌的。对于超低空渗透任务，RBE2采用电子扫描技术可以产生三维地图，覆盖飞机前方大面积区域，在雷达扫描的区域内可支持水平面的地形跟随和机动。泰利斯公司计划将其升级为AESA型，2009年4月已经进行了测试。与“阵风”战斗机现在装备的无源阵雷达相比，新雷达的作用距离增加了50%，并与“流星”超视距导弹兼容。新雷达还将改进可靠性，为空地模式提供更高的SAR分辨率，并具备更强的抗干扰能力。RBE2 AESA雷达于2011年装备“阵风”战斗机，计划于2012年初交付法国空军。

（2）电子战设备。“阵风”战斗机装备的是由泰利斯公司和BAE公司联合研制的“频谱”（SPECTRA）一体化电子战设备，该设备具有光电告警、雷达/导弹告警和干涉仪测向等功能，覆盖了射频、红外和激光波段。

“频谱”分为几个不同的模块，分布在机身16个位置，通过专用的电子战数据总线与中央处理器相连，设备完全内装，没有外挂的干扰吊舱和箔条/曳光弹投放器。“频谱”具有较高的信噪比，可探测低功率辐射源；同时具有高灵敏度和多信号鉴别能力，方位精度优于1°。此外，“频谱”还采用了有源对消技术，能够发射与威胁信号反相的信号，这样威胁雷达就不能探测到回波。

值得一提的是，“频谱”通常与机上RBE2电扫雷达及FSO光电系统协同工作，系统能识别探测到的防空武器，并结合当地的地形在彩色战术显示器上显示出一个威胁区域，帮助飞行员躲避危险地区，这种智能数据融合极大地提高了任务的成功率和飞机的生存能力。

2.1.4 先进战机航空电子设备的特点与优越性

通过前面的分析可以看出，战斗机航空电子设备，特别是机载火控雷达与电子战系统的飞速发展推动先进战斗机综合性能大幅度提升。先进战斗机装备的机载火控雷达和电子战系统究竟有多“先进”，可以从机载有源电扫阵列雷达的应用以及航空电子设备综合一体化这两个方面加以分析。

1.战斗机有源电扫阵列雷达的优越性

机载火控雷达经历了由传统的机械扫描到电子扫描、由无源相控阵到有源相控阵体制的发展历程。有源相控阵的成功应用是对传统机载雷达的一次革命，它极大地扩展了雷达的应用领域，提高了雷达的工作性能，进而提高和丰富了作战飞机执行任务的能力和作战模式。

相控阵技术是近年来正在发展的新技术，它比单脉冲、脉冲多普勒等任何一种技术对雷达发展所带来的影响都要深刻和广泛。有源相控阵体制使雷达可以使用灵活的电子扫描、先进的功率管理和信号处理技术，具有很多卓越的性能。采用有源相控阵火控雷达后，目标探测性能、目标容量、可靠性都大为提高，在距离分辨率、抗干扰能力和灵活性方面提高了10～30倍。与普通机械扫描火控雷达相比，机载有源相控阵火控雷达不仅在作用距离、抗干扰能力、可靠性和天线隐身设计等方面的性能大大提高，还具备了实现同时多功能和真正意义上的多目标攻击能力。以F-18战斗机的火控雷达为例，APG-79雷达与APG-73雷达相比，对空中目标的探测距离前者是后者的3倍，探测和跟踪的目标数量是后者的2倍，可靠性是后者的5倍，而工作和维护成本仅为后者的40%。

具体来说，机载有源电扫阵列雷达的优越性体现在以下几个方面。

1）雷达作用距离大幅度提高

在天线口径一定的情况下，雷达的作用距离通常由辐射信号功率、接收机灵敏度和各种传输损耗等因素决定。机载有源相控阵体制可以大大提高雷达在这几个方面的性能。有源相控阵雷达的天线通常由几千个T/R组件按照一定规律排列组成，每个T/R组件都具备独立的信号放大、发射和接收能力，雷达的辐射功率由所有的T/R组件功率合成。因此，每个T/R组件的辐射功率不大，但合成在一起就很容易达到实现远距离探测所需要的辐射功率。由于有源相控阵雷达T/R组件中的射频功率放大器同天线辐射器紧密相连，而接收信号几乎直接耦合到各组件内的射频低噪声放大器，有源相控阵雷达的收发馈线损耗比传统机械扫描雷达大为减少。机载有源相控阵雷达的辐射信号功率大、接收机灵敏度高、各种传输损耗低，这些都大大提高了机载有源相控阵火控雷达的作用距离。战斗机的机载有源相控阵火控雷达对雷达散射截面积为1m2目标的作用距离通常可以超过200km，而普通机载机械扫描火控雷达作用距离通常在120km以内。

2）雷达的抗干扰能力大大增强

抗干扰是雷达正常工作必须具备的功能之一，抗干扰能力的高低是反映一部雷达功能的重要战术指标。在现代战争中，机载雷达将在非常复杂和恶劣的电磁环境中工作，必须具备较强的抗干扰能力。有源相控阵火控雷达可以大大提高工作带宽，降低敌方的干扰功率密度，使敌方无法对雷达进行全工作频段压制干扰。有源相控阵雷达还可以用无序的、离散的波束替代机械扫描雷达的周期的、连续的波束，以搜索、跟踪目标，通过将干扰源方向的天线波束设置零深等手段，降低雷达被敌方电子支援设施跟踪和截获的概率，提高其抗干扰的能力。

3）实现真正的多目标攻击能力

多目标攻击能力是衡量战斗机作战效能高低的重要因素之一。机械扫描雷达在进行多目标攻击时，要求目标均落在相对较小的区域内，超出这一区域的目标是无法攻击的。而有源相控阵天线采用电扫描，不存在机械扫描天线转动时的惯性，可以在0.001s的时间内改变波束指向。只要目标在天线的覆盖空域内，通过合理分配波束照射时间，就可以实现对目标的离散闭环跟踪，真正实现多目标跟踪和攻击，大大提高载机的作战效能。

4）同时实现多种雷达功能

有源相控阵雷达可以采用时间分割的方法，交替用同一个阵面完成多种功能，在几乎同一时间内实现多种雷达功能。例如，雷达在进行地图测绘、地物回避、地形跟随、威胁回避的同时，还可以对空中和地面目标进行搜索、跟踪和攻击，这为开发新的雷达功能和空战战术提供了基础，为充分发挥战斗机的多用途功能创造了条件。

5）大幅度提高天线的隐身水平

雷达天线对飞机总体隐身设计具有重大影响。雷达天线的隐身设计是现代机载雷达需要考虑的重要方面。机械扫描天线周期性地运动，与敌方的入射电磁波存在周期性的正交，这对减小天线的雷达反射截面积非常不利。而有源相控阵天线在工作时不做机械转动，可以通过合适的安装角度有效减小在主要威胁方向上的雷达反射截面积，还可以通过在阵列天线阵元上加装有效载荷等手段，吸收照射到天线上的雷达波，减少天线反射出去的雷达波，从而达到降低雷达天线散射截面积的目的。所以，相控阵雷达具有低截获概率和隐身能力。

6）可靠性大大提高

有源相控阵雷达由数千个独立的T/R组件和辐射单元组成，少数单元失效对系统性能的影响不大。有源相控阵天线中有10%的单元失效时，对雷达总体性能无显著影响，无须维修；有30%的单元失效时，系统增益降低3dB，仍可维持基本工作性能。这种“柔性降级”特性对保持雷达工作的可靠性是十分有用的。此外，整个雷达系统没有机械转动机构、高压电源、真空管器件，可靠性比传统机械扫描雷达有大幅度提高。

7）传感器、干扰和通信功能的结合

美国已经在2006年开始对雷达的武器作用进行试验，美国海军的Block 2型F/A-18E/F战斗机已经成为首个采用机载有源相控阵雷达用于电子攻击的飞机。战斗机雷达的峰值功率可能无法与专用的定向能武器相提并论，但AESA雷达电子攻击是通过对准敌方电子系统的某些特定频率进行攻击，可被攻击的电子系统包括导弹导引头、敌方的雷达，甚至计算机系统。

新型有源相控阵雷达经过改进，能以很高的数据数率发送和接收大量信息。有源相控阵雷达的通信功能具有很好的应用前景，机载AESA具有通信功能以后，其他作战飞机将能在很短的时间内共享各类传感器所采集的战场数据，从而大幅度提高作战效能。目前美国正在对F-22战斗机的AN/APG-77有源相控阵雷达的高数据率和宽频带通信能力进行验证。在实际演示中，工作人员在3.5s内以274Mbps的速率传送了一幅合成孔径雷达图像。如果利用目前的Link 16数据链传递上述数据将需要48min。研究结果表明，F-22战斗机的雷达可以达到584Mbps的发射速率和1000Mbps的接收速率。

2.战斗机航空电子设备综合一体化优越性

为适应现代战争中的复杂电磁环境，战斗机平台上所安装的电子设备数量在不断增加，这使得机上本已有限的空间更加紧张，而且大量的控制器和显示器也将控制面板挤满，增加了飞机员的工作负担。因此，战斗机的航空电子设备必须在确保其所占空间最小的前提下发挥最大的效能，即综合一体化，这是未来航空电子设备发展的必然趋势。首先是各种电子设备自身实现多种功能的综合集成；其次是所有航空电子设备之间进行协同工作，实现系统的综合一体化。

1）电子战设备的综合一体化

现代先进战斗机的电子战设备的概念已发生了很大变化。从只有单纯的威胁告警、自卫干扰能力扩展，提高到具备战场态势感知、一体化多功能、信息融合处理、协调作战、引导雷达和干扰机工作、引导精确制导武器等能力的综合电子作战系统。其优越性体现在如下几方面。

（1）态势感知：通过机上数据链和其他传感器，获得机外电子战系统，包括战斗机自卫系统和支援式专用电子战飞机的各种情报信息，进行全面综合分析并加以判断，更加准确地判定出目标的属性，估计目标的运动状态；应用全向无源探测系统进行寂静探测、定位、特征识别，为飞行员提供全面、准确的态势感知能力。

（2）引导雷达和干扰机工作：在远距离上使用无源探测系统，发现辐射目标，引导雷达和干扰机在威胁所在“小区”内快速截获目标，缩短雷达和干扰机辐射时间。通过与雷达、干扰机、数据链的综合应用，能把各传感器传回的详细、准确、及时的战场信息提供给同一作战区域内的其他的战斗机。

（3）信息融合处理：应用信息相关和处理控制能力，对机载传感器信息和外部信息进行相关处理，提供目标的多维参数（位置、敌我属性、辐射源相关信息等），控制载机的信号辐射，保持飞机的低可观测特性。

（4）对威胁目标的高探测概率和快速识别跟踪能力：为火控系统提供攻击目标指示，甚至直接控制、制导武器系统。

（5）具有有源干扰、无源干扰、末制导对抗等综合干扰能力：包含有源诱饵、有源相控阵干扰机和无源复合干扰弹，具有对雷达、红外制导、双色制导和成像制导等雷达、光电制导导弹等的干扰能力。

（6）引导精确制导武器的能力：包括对反辐射导弹、反辐射炸弹、制导导弹和炸弹以及光电控制的武器等的精确制导能力。

（7）协同作战能力：通过通信、数据链传输或接收空中、空间、地面（或舰船）的图像和信息，不仅增强本机的感知能力，进行隐蔽攻击，而且与其他飞机共同完成对目标跟踪、射击等任务，并能实现超视距攻击。

例如，爱立信公司为“鹰狮”战斗机研制的MIDIS电子战系统将雷达威胁告警、电子战支援、电子情报、电子对抗、战术通信等功能与低截获概率雷达结合在一起。F-22战斗机上的机载电子战设备AN/ALR-94将雷达威胁告警、导弹逼近告警以及有源和无源干扰等功能融合为一体。AN/ALR-94还能与F-22战斗机上的其他航电设备协同作用，如引导AN/APG-77雷达进行小范围搜索，用非常窄的波束探测和跟踪目标，以便对雷达在辐射强度、时间和空间上进行严格管理，更好地实现飞机的隐身性能。

2）机上航空电子设备的综合一体化

航空电子设备的高度一体化是实现“先敌发现、先敌攻击的超视距作战”新概念的基础。这种高度综合包括了物理上的综合，但主要是指功能的统一管理和资源的合理应用，即融合雷达、电子战、通信、导航和敌我识别等多个航空电子设备的功能，采用一体化的处理器对传感器信息综合相关处理和辅助决策，同时对电磁辐射进行优化管理和控制，在射频频谱上实现低可探测性。

美国对航空电子设备一体化的研究可代表当今世界的最高水平。美国对该领域的研究始于20世纪70年代末研制的“数字式航空电子信息系统”（DAIS），其目的是要把计算机、传感器和数据链路的优点集成在一起，标志着过去的模拟系统向未来数字系统的转变。最早采用一体化理论的系统包括“一体化通信导航识别航空电子”（ICNIA），该研究始于20世纪80年代初期，是一项为美国三军服务的先进实验室研制计划；与之相对应，美国还开展了“一体化电子战系统”（INEWS）研究。ICNIA和INEWS计划主要致力于开发可在很宽范围的电子战和通信、导航、识别中应用的共用式接收机硬件设备。随后美国在20世纪80年代开始了“宝石柱”（Pave Pillar）计划，到了90年代，在“宝石柱”计划的基础上又诞生了“宝石台”（Pave Pace）计划。“宝石柱”计划综合了通信、导航、识别及电子战功能，可实施严格的控制和共用资源。一体化设备中引入了运载器管理系统，能把飞行动力装置、电气和共用设备控制及外挂物管理综合子系统集成到一起。“宝石柱”计划将单架飞机的航空电子模块总数减少到300个，只有30～40个不同的类型，最初应用在F-22战斗机上。“宝石台”一体化系统中集成了6大类设备：射频、光电、核心处理、座舱、运载器管理和外挂物处理。“宝石台”计划在“宝石柱”计划的基础上引入了一些新的技术与概念，如集成传感系统技术，并采用了先进的集成核心处理器，向未来更完善的一体化航空电子设备迈出了坚实的一步。

在综合一体化航空电子设备的设计中，系统需求是总体设计中需要考虑的首要因素，这涉及战斗机作战使命的定位、主要作战模式、武器系统及成本等方面；其次要考虑技术储备和工程实现的可行性。总的来说，一体化的航空电子设备实现了雷达、火控、电子干扰、通信、导航、武器控制和敌我识别等多种系统功能，减小了共用天线的面积和设备的体积、质量，并简化了操作、降低了成本。一体化航空电子设备对于提高战斗机的作战能力、生存性等方面都有重要的价值。随着一体化航空电子技术在一些先进战斗机如F-22战斗机上的应用，其优越的性能必将引起世人的注目。