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何晓骁 ¦ 空战训练中电子战威胁模拟专家——莱昂纳多DRS

发布时间:2019-06-10 20:08 来源:未知 编辑:admin

  嵌入式系统能够实时监控和记录空对空、空对地和地对空训练场景的任务数据,以便进行实时训练和任务后的分析。

  莱昂纳多DRS公司总部位于弗吉尼亚州阿灵顿市,是意大利莱昂纳多集团的全资子公司。DRS公司从事各种光电/红外系统、舰载作战系统、地面作战任务指挥网络、全球卫星通信和网络基础设施、航空电子系统的研制。自1969年公司成立以来,DRS公司致力于为美国和世界各地的美国军队提供独特的技术支持和保障。空战训练系统业务始于1957年,前身是美国Metric公司。2004年,Metric公司被DRS公司收购,到目前已经在空战训练系统领域有60多年的从业时间,成为空战训练系统领域的领导者之一。

  空战训练系统制造工厂位于佛罗里达州,该工厂在占地面积超过16000平方米,有六个现代化车间,雇用了400多名工程师和工人,从事产品开发、装配、制造、工程、实验和测试。

  这些年来,DRS公司利用射频/红外/紫外线核心技术和经验来满足新出现的空战训练需求,结合先进的武器模拟能力,在实际作战前为飞行员提供一个逼真、高保真的模拟作战环境。DRS公司的训练系统包括地面综合电子战模拟器、态势显示和汇报子系统、机载训练吊舱和航空电子设备,这些系统具备成熟、可靠、无地理约束的特点,可以覆盖单一对一训练并扩展到全球任何地方的多机训练为世界多国空军、假想敌部队提供完全沉浸式空战环境,为空军提供了随时随地自主测试和训练的能力。DRS公司在全球已经交付5000多套机载吊舱并投入使用,空中作战和训练架次的飞行时间已经超过100万小时。

  DRS公司为军方研制可配置、可修改的先进高保真威胁模拟器,以满足不同的军兵种或机型对训练的需求。威胁模拟器分为多种类型,包括从手持低成本/低保真雷达警报接收器(RWR)的辐射源到用于给五代机制造威胁的全有效辐射功率(ERP)的辐射源,并且可以配置或修改以满足特定的用户训练要求。这个系统最初是为了模仿苏联的防空部队而开发的。它可以模拟几乎所有的雷达制导防空导弹(SAM)、便携式防空导弹和防空炮的威胁。迄今为止,DRS公司已经交付了250多套威胁系统。

  联合可机动电子战训练场(JOINT DEPLOYABLE ELECTRONIC WARFARE RANGE, JDEWR)是一种有高机动性、全有效辐射功率(ERP)射频威胁的仿真模拟器。JDEWR没有使用环境和地域的限制,可以用一架C-17运输机运送到世界上任何需要电子战训练的地方,与空战训练系统(如P5训练系统)无缝连接共同训练。

  JDEWR由一个指挥、控制和通信(C3)车、便携式通信网络车、多个拖车式无人威胁模拟器(UMTE)。用户可以选择任何数量的UMTE威胁和订制特定的威胁类型。每个C3车可以同时控制多个UMTES威胁模拟器,提供一个真实、复杂的威胁训练环境。

  无人威胁发射系统(unmanned Threat Emitter, UMTE)是DRS公司的真正核心产品,目前系统已在全球多地部署。UMTE可以为飞行员模拟高保真电子威胁。它非常灵活,可安装在拖车、悍马车和卡车上。根据配置,它可以在30分钟内重新展开并工作,模拟可机动的威胁,增强训练的真实性。

  联合便携式防空系统(JOINT MAN-PORTABLE AIR DEFENSE SYSTEM TRAINER, JMANPADS)是一种便携式,高度集成化的轻型电子战训练系统,提高直升机和固定翼飞机机组人员的低空威胁处理能力,使飞行员可以对抗当今较致命的便携式红外制导防空武器的低空攻击。JMANPADS发射的紫外线威胁信号已经成功地模拟出防空导弹羽烟的紫外辐射特性,已经在多个露天场地完成了测试,为安装了AN/AAR-47(如A-10C、V-22等安装)和AN/AAR-57(如AH-64等安装)导弹来袭告警设备的直升机和固定翼飞机提供了模拟威胁训练,可以模拟5公里及以上的攻击。

  JMANPADS操作简单,维护和维修方便,所需要的人员培训也很少,是一种能经济、高效的满足了机组人员低空生存能力训练的紫外威胁模拟系统。JMANPADS训练器包括高功率、可编程的紫外线威胁信号源、模块化昼夜传感器、被动式光电测距仪、数字视频记录设备、内部电池组和操作员控制和显示装置。JMANPADS的重量与SA-7、SA-14、SA-16和SA-18等常见的便携式防空导弹相当。可根据训练范围和场景(白天和夜间)的特殊需求,调整系统中的传感器性能和系统功能的调整。JMANPADS带有可移动硬盘,能记录攻击时的视频,可以在电脑上回放带有经纬度、GPS时间、导弹点火状态等注释的数字视频,给机组人员的训练总结提供了便利条件。

  DRS公司的训练吊舱可以安装在F-4、F-5、F-15、F-16、A-10、EA-6B、CV-22、“台风”,AMX、“鹰”、F-CK-1“经国”、“美洲虎”、米格-29、“幻影”、“狂风”和T-38飞机的武器挂架上。吊舱与挂架有一路电源接口和一路数据信号接口,数据信号接口挂在飞机的标准军用1553总线或其它武器数据总线上。DRS公司的嵌入式系统支持F/A-18、AV-8、F-22这种作战飞机,也能用于一些直升机和大型飞机平台(P-3、B-1、B-2、B-52、C-130、C-9、C-12,C-17、CH-53、MH-60、CH/MH-47和SH-2G)。嵌入式系统也是挂在武器数据总线上的独立系统,一般会结合飞机内的空间设计嵌入式设备的形态。DRS公司的机载硬件和软件都可联入同一个训练网。

  DRS公司作为分包商,配合集成商立方体公司(Cubic),完成了P5作战训练系统的实时武器仿真、数据链和机载数据记录器的开发。目前,全球有30多个基地和多国空军正在使用P5系统,飞行时间超过100万小时。P5系统也在持续的对部分模块进行升级,确保新技术不断用于P5机载和地面子系统,提升训练能力;DRS公司作为分包商,配合集成商罗克韦尔柯林斯公司,完成了战术作战训练系统增量(TCTS)II。该系统是为美国海军开发,基本性能与P5系统类似。

  P5训练系统的集成化GPS设计方案是一个12通道、全视图、C/A或P(Y)码接收器。它能够对数据进行差分校正,并通过24态卡尔曼滤波器与惯性测量单元紧密耦合。接收器能精确的提供符合现代战斗机空气动力学要求的飞行轨迹矢量跟踪,给军方的高保真、高精度仿真模拟。

  数据链路子系统可以依靠地面站担任网络中心节点,也支持不依赖地面站开展任何地域的飞机间组网训练,并且不需要任务前进行繁琐的网络配置。数据链系统频率为L波段(1350-1450兆赫,1710-1850兆赫)或S波段(2200-2400兆赫),支持超过150公里(80海里)的吊舱到吊舱间的通信,以及超过230公里(125海里)的吊舱到地面站的通信,在极限通信距离内确保99%的数据可靠性,再增加中继节点后,可以在更大范围的实时监控飞机训练活动。

  地面站包括实时数据监测站(RTMS)和地面显示部分。RTMS允许用户对任何测试或训练任务进行主动、实时的指挥和控制。地面显示部分(也称为空战训练综合可视化环境)提供了实时和任务后任务数据的全面显示,包括:所有任务事件的重建、模拟武器发射和所有模拟空对空和空对地武器事件的裁决,能同时播放多达四个平视显示器或雷达视频源。

  数据记录设备位于吊舱中,能在恶劣的机外环境中稳定工作。1千兆字节的数据容量足以记录100名参与者在超过1.5小时的练习中获得的所有数据(可用容量更高)。

  DRS公司配合集成商立方体公司,参与联合攻击战斗机(JSF)P5嵌入式训练系统的开发、生产和维护。JSF的P5系统既可以与同型机训练,也可以与安装传统P5吊舱异型机开展空战训练。嵌入式P5系统的硬件与JSF光纤总线相连,接收飞机提供的武器仿真和位置数据。数据链端机的工作频率是在L和S频段。F-35数据链增加了加密设备,也是第一批经认证的多层次安全(MLS)训练设备,封装在机载和地面设备中,无论有无地面站支持都能与其他飞机开展对抗训练。DRS公司也参与了M346高级教练机的嵌入式训练系统的研制,并研制了嵌入式系统可以与P5吊舱系统共同训练。

  尽管使用P5系统开展的实装训练很有效,但仍面临参训成员数量少、训练规模有限、可用空域不足、实装训练成本大等问题。另一方面,当F-35问世后,一架F-35能够轻松的对抗典型训练任务所要求的假想敌,这也催生了“真实--虚拟-构造”(Live-Virtual-Constructive,LVC)技术的快速发展。

  LVC由实装飞机、模拟器、数字构造三部分组成。这种技术改变看空军的训练方式,缓解了训练装备可用性降低带来的问题,给美军提供了大量的模拟敌方装备,丰富了美军四代机和五代机飞行员训练技术。将数字构造模型引入到真实环境中,从而减少了提供代表敌方目标的实装飞机的需要。通过这种方式,实装飞行员可以在飞机雷达和传感器上看到由计算机生成的飞机或地面威胁。

  LVC技术可以因人而异的定制化训练场景,制作出特定的训练科目,能够及时发现飞行员的问题,并且能在利用数据记录功能,在任务后再现训练情况,也可以将本次训练场景分享给其它飞行员。

  LVC不仅仅是飞行员进行空战训练的工具,也对装备的开发、测试有很大帮助。对于飞行员来说,武器也在不断进步,变得越来越复杂。LVC允许飞行员使用仍在设计中的新武器进行实战训练。这种新型武器的高逼真度物理模拟为飞行员提供了在空战场景中使用新武器技术的经验,也能将发现的问题向工业部门提供反馈。这种经验使工业部门能够优化装备,减少后续测试和修改时间,加速新装备的战斗力生成。

  LVC技术需要将ACMI数据加密,包括单级和多级加密,用于在陌生环境中保护敏感的训练数据,能够确保在敌人可能能够拦截的环境中训练时武器和战术数据的安全。F-35的数据被划分为不同的密级,多级加密允许不同安全级别的数据节点在训练期间进行交互,这是未来LVC操作的重要推动因素。例如,有些数据可以被发送给其它飞机或者模拟器使用,但是无法被直观显示,以保护最敏感的数据安全。数据链接还包含软件定义的无线电技术,允许在不同的训练系统之间进行通信,同时降低整体系统延迟。也允许使用先进的调制技术来动态调整频谱效率,从而允许传输支持LVC所需的额外数据集。

  DRS公司在空战训练领域有60多年的丰富经验,虽然担任总体单位的次数不多,但却是唯一能同时提供综合电子战威胁和飞行员空战训练能力的设备制造商。目前,DRS公司加大了在LVC技术方面的投入,一方面是在软件无线电和数据链加密方面的工作,这是保障有着庞大实时数据交互的LVC训练顺利开展的前提条件;另一方面也加强LVC在训练中的虚、实的混合比例研究,帮助军方预测未来LVC训练的需求,达到尽可能高的威胁保真度和场景的合理性。LVC的好处并不仅是给飞行员提高训练质量、增强科目多样性、降低装备损耗和维护成本,更重要的是帮助飞行员在真实的训练任务中发现各种各样的错误,避免在实战中才暴露致命的问题。

  DRS公司的综合电子战威胁系统功能强大、方便机动部署,可以根据用客户的独特要求定制,集成所需的工作量小,风险低。联合可机动电子战训练场增强了训练中地对空威胁的真实性,也降低了成本。例如,如今依靠联合军演可以取得很好的训练效果,但这种联合军演的频率也非常有限,并且在“红旗”军演中将一个营的爱国者-3防空系统转运至阿拉斯加,需要近100万美元的费用,而DRS的辐射威胁模拟系统可只通过一架C-17运输机完成转场;DRS公司生产的便携式紫外辐射模拟器,可以有效的模拟便携式防空导弹的发射过程,使军方可以开展应对低空来袭威胁的训练科目,给飞行员在实装训练时制造足够真实的威胁。

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