國外武裝直升機光電系統的發展＊

李國柱 孫 軼

（海軍駐漢中地區航空軍事代表室 漢中 723213)

1 引言

武裝直升機載光電系統是一項涉及信息獲取、傳輸、處理、顯示、利用與對抗等綜合性的技術。安裝了光電系統的直升機能夠縮短武器裝備的反應時間，提高射擊精度，最大限度地發揮現有武器裝備的作戰效能，具有快速機動、精確打擊、偵察預警、信息作戰、電子對抗等作戰能力。本文就直升機載光電系統、發展動向、發展分析等，作進一步的探討。

2 直升機載光電系統

直升機載光電系統，主要包括：瞄準線穩定系統、偵察系統、夜間飛行導航系統、光電對抗系統等。

1)瞄準線穩定系統。運動載體上的光電跟蹤系統（如導引頭、機載光電偵察設備等)由于載體的振動通過軸承摩擦耦合到跟蹤平臺上造成跟蹤器瞄準線（LOS)晃動，引起圖像模糊而影響提取目標脫靶量精度。針對陀螺慣性平臺上的跟蹤器瞄準線穩定系統中非線性不確定因素對穩定精度的影響，改進自適應調整算法進行控制參數和規則的在線修正，采用PID控制克服模糊控制固有的精度盲區，在一定測量噪聲和速度敏感范圍內，能有效地隔離載體擾動，保證跟蹤器對目標的準確瞄準，具有動態響應快、穩定精度高、自適應抗干擾強等特點。例如，采用粗/精組合二級穩定的新方案，用于對武裝直升機多傳感器光電綜合制導系統瞄準線（LOS)及圖象進行高精度穩定與跟蹤。該技術的重要特征是采用撓性支承精穩反射鏡組件以及粗/精多回路復合控制技術以獲得高回路帶寬和對擾動的大幅度衰減。用一個雙自由度陀螺進行穩定及跟蹤，有效地解決了粗/精通道的匹配與耦合。與傳統的LOS穩定系統相比較，穩定精度提高近一個數量級。根據某型直升機振動頻譜進行定頻振動測試，目前的原理樣機在35kg穩定負載下其穩定精度優于14微弧（RMS)，粗、精振幅衰減比大于8倍。

洛克希德·馬丁公司將為AH1Z直升機提供目標瞄準系統。法國《航宇防務》網站2011年8月31日報道：洛克希德·馬丁公司導彈與火控系統分布接到了一份4995萬美元的固定價值合同，將生產18套AN/AAQ30目標瞄準系統（TSS)，并集成到AH1Z“眼鏡蛇”武裝直升機上。

該集成工作是美國海軍陸戰隊H1改進項目的組成部分。該項目旨在采用最新設計改造傳統的AH1W直升機，將其升級為AH1Z。AN/AAQ30目標瞄準系統具有目標識別和跟蹤、被動目標鎖定，以及為友軍激光制導武器提供激光指示的能力。

合同工作計劃在2014年8月前完成，合同經費不會在2011財年到位。該合同并不是一項競標采辦項目，洛克希德·馬丁公司的AN/AAQ30目標瞄準系統是提交的所有方案中，唯一滿足美國海軍陸戰隊需求的系統，而洛克希德·馬丁公司也是唯一能夠按照政府制定的采辦計劃按時交付AN/AAQ30目標瞄準系統的生產商。

DRS技術公司繼續為美國陸軍的直升機桅桿瞄準具提供技術支持。美國《西部防務》2012年3月8日報道：DRS技術公司獲得美國陸軍一份價值3190萬美元的合同，為OH58D“基奧瓦勇士”直升機的桅桿瞄準具（MMS)提供項目支持、裝備維護和后勤保證。該合同是美國陸軍航空與導彈壽命周期管理司令部綜合裝備管理中心授予的一份為期五年（2009年～2013年)的主合同的一部分。

桅桿瞄準具是集成了高分辨率電視攝像機、熱像儀、激光指示器/測距機、系統處理器、電源、防護罩等組件的監視系統，30年前首次為“基奧瓦”直升機開發。在過去10年，該公司生產和交付了一系列電子器件和傳感器，相繼替換和升級了桅桿瞄準具的組件，確保該系統保持技術和性能領先。

2)偵察系統。隨著現代軍用光電裝備，特別是光電偵測系統和精確制導武器的廣泛應用，各國競相發展相應的光電偵察設備。如美國裝備的AN/AVR2激光告警器、AN/AAR系列紅外告警器。英國、德國等都在研究先進的激光告警器和紅外告警器。例如，美國和前蘇聯等發達國家裝備的電子偵察設備主要有：美國的 AN/ALR45、45f、56、62、66、67和 AN/APR49（V)機載雷達告警接收機，AN/WR系列和 AN/SLQ32（V)艦載告警偵察接收系統，AN/TSQ109、112、114A和 AN/MSQ103A 地面偵察接收系統；前蘇聯的“警笛”系列機載雷達告警接收機；英國的“后衛”、ARI18223和ARI18228機載雷達告警接收機；法國的BF、“依利沙”系列、DR3012、DR4000和TRC系列告警偵察接收設備；日本的J/ALR2機載電子偵察系統，J/ALR1、J/APQ1、J/APR3、4、5和6機載雷達告警系統，AN/ALR66（V)機載雷達警戒系統，J/ARR2機載雷達告警接收機和 AN/ALR59（V)、AN/APQ142機載無源探測系統；NOLR1、2、3、4、5、6、8。印度的 Hermes機載電子偵察告警系統、Serval和ARI 18228機載雷達告警系統及MSDF2型機載監視/告警系統；臺灣的AN/ALR46機載雷達告警系統和AN/ALR66機載電子偵察設備。

3)夜間飛行導航系統。現代化戰爭要求武裝直升機具有全天候、全天時的作戰能力。尤其在夜間進行突防作戰時，武裝直升機采取超低空飛行不僅可避免雷達偵測，提高自身的生存能力，而且可出其不意地對敵方實施打擊。直升機駕駛員夜間飛行導航系統（NVPS)是隨著紅外夜視技術進入實用化階段而發展起來的。例如，可根據直升機駕駛員夜間飛行觀察系統（NVPS)的特點，對NVPS的環境適應性設計、光電傳感器選取以及控制系統設計等問題進行仿真分析與計算。在系統熱設計中熱像儀傳感器通過傳導、對流或輻射將熱傳遞到殼體上，由系統采取統一的散熱措施，給出NVPS中伺服系統的兩個主要工作模式，即隨動與鎖定的控制回路原理。

諾斯羅普·格魯曼公司對CH53K直升機LN251導航系統進行軟件升級。美國諾斯羅普·格魯曼公司網站2012年2月28日報道：美國海軍空中系統司令部（NAVAIR)授予諾斯羅普·格魯曼公司一項價值560萬美元的階段II合同，對用于新型CH53K“超級種馬”直升機的LN251嵌入式GPS/光纖慣性導航系統（INS)的現有軟件進行修改。諾斯羅普·格魯曼公司導航系統部將提供升級后的軟件，以及在平臺上集成和試飛的工程保障任務。

目前“超級種馬”直升機正進行地面試驗和飛行試驗階段。LN251導航系統尺寸小、重量輕、可靠性高。這種高性能的導航系統將進一步增強CH53K直升機的能力。系統是世界上同類產品中最小、最輕的導航級嵌入式GPS/INS裝置，其基于光纖陀螺的慣性測量裝置，為各種傳感穩定和導航應用領域提供了小型、低噪的解決方案。LN251系統采用模塊化、開放式系統結構，能用于其它的應用領域并滿足未來發展的需要。

4)光電對抗系統。光電對抗是指敵對雙方利用光電相關的設備、器材，在光波段實施電子進攻和防御的軍事行動。通常先以技術手段獲取敵方光電武器和偵測器材的工作信息，然后再采取措施破壞或削弱其作戰效能，并保護己方光電裝備正常工作。光電對抗裝備主要指光電偵察告警裝備和光電干擾裝備。（1)光電偵察告警裝備。光電偵察告警裝備用于實時探測指向目標的導彈或激光束，確定其特征、方位和威脅程度，并及時發出告警指示或啟動相應的干擾和對抗措施。（2)光電干擾裝備。光電干擾裝備通過光電技術手段改變或模擬目標的典型光電特征，擾亂、欺騙或壓制敵光電偵察設備和精確制導武器，使其迷茫或失效。

3 發展動向

1)諾·格公司交付第500套定向紅外對抗系統。美國《諾斯羅普·格魯門公司網站》2010年3月16日報道：諾·格公司宣布已向美國政府交付第500套定向紅外對抗系統（DIRCM)用于飛機自保護。美國海軍官員稱：“諾·格公司的IRCM系統可以為每天執行重要任務的飛行員提供保護，因此該系統是美國海軍陸戰隊優先配給的系統”。諾·格公司的DIRCM是目前同類產品中唯一投入全速生產的系統。按計劃，該系統將安裝在數百種軍用飛機上，以保護約50種不同類型的大型固定翼運輸機和旋轉翼飛機免受紅外導彈的攻擊。該系統可以自動探測導彈發射、對該導彈是否夠成威脅進行判斷并啟動一個高強度激光對抗系統來跟蹤并摧毀該導彈。

2)三星泰利斯聯合公司開始推銷HFLIR光電吊艙。英國《謝潑德》2010年3月24日報道：在第16屆智利國際航空展（FIDAE 2010)上，三星泰利斯聯合公司（Samsung Thales)開始銷售其新型HFLIR光電/紅外吊艙。

該系統目前正在服役于韓國軍方的若干平臺，包括韓國海軍的“山貓”直升機和隸屬于總統機群的飛機。迄今為止，該吊艙尚未銷往韓國以外。

HFLIR光電/紅外吊艙采用了一種4軸穩定紅外熱像儀，但并未采用高清傳感器，其分辨率為640×480。該系統即將裝備韓國正在為軍方開發的韓國通用直升機（KUH)機群。KUH又稱為“雄鷹”，由韓國宇航工業公司與歐洲直升機公司聯合開發，于3月10日首飛。據該公司發言人稱，KUH的飛行試驗正在順利進行中。

3)BAE系統公司向英國皇家海軍交付首套“山貓”直升機的光電頭盔顯示儀。美國海軍技術網2010年11月22日報道：BAE系統公司向英國皇家海軍交付第一套新型光電頭盔瞄準系統，供“山貓”Mk8直升機使用。皇家海軍“山貓”直升機能力項目經理證實已接收首套QSight機槍手遠距離瞄準系統。

QSight頭盔顯示儀是一種低成本、輕型、夾持式系統，只需用一個小型驅動單元連接在直升機的主電源即可工作，也可以依靠電池組工作。系統采用了一種可快速連接/斷開的豬尾式導線，不會影響乘員的緊急通過。皇家海軍將在“山貓”直升機上使用該系統現有的熱成像瞄準具以增強艙門處的機槍手的態勢感知能力。

4)意大利空軍部分運輸機和直升機將配備定向紅外對抗設備。英國《國際飛行》2011年1月7日報道：意大利電子公司近日獲得一筆價值2540萬歐元（3370萬美元)的合同，將為意大利空軍的運輸機和直升機提供ELT/572型定向紅外對抗設備（DIRCM)。

根據這筆為期三年的合同，意大利電子公司將負責DIRCM的開發、集成和地面測試，并將其安裝在意大利阿萊尼亞飛機制造公司研制的C27J運輸機、美國洛克希德·馬丁公司研制的C130J運輸機和意大利意大利/英國阿古斯塔·韋斯特蘭公司研制的AW101直升機上。

據披露，在面臨便攜式地空導彈的攻擊時，ELT/572型DIRCM設備可為飛機（直升機)提供360°的防護，甚至當來襲導彈是從飛機上方發射時也同樣有效。

5)俄羅斯展出新一代直升機定向紅外對抗系統。英國《簡氏防務周刊》2011年8月25日報道：在近期舉辦的2011年莫斯科國際航空航天展覽會上，俄羅斯Ekran研究和開發中心展出了最新一代“總統S”（PresidentS)吊艙式直升機載防御系統。

系統由兩部吊艙組成，可實現360°方位和＋90°到－60°俯仰覆蓋。每部吊艙重100到150kg，采用兩個紫外傳感器，可探測和分類紅外和非紅外導彈。其激光器采用了氟化氫/氟化氘（Hydrogen Fluoride/Deuterium Fluoride，HF/DF)技術，可在幾個紅外波段工作。該系統已成功在“米26”直升機上進行了試驗。該系統可應付多枚導彈，可有效對抗任何紅外導引頭，包括成像導引頭。它適用于多種直升機、大型運輸機和戰術快速噴氣機。

6)美國成功演示直升機載第五代紅外對抗系統。美國諾斯羅普·格魯曼公司網站2011年9月12日報道：諾斯羅普·格魯曼公司成功演示了專用于保護軍用旋翼平臺的第五代紅外對抗系統。

該系統能有效接收從導彈告警系統發來的指令，轉動指示/跟蹤器捕獲快速移動目標，并持續干擾直至使先進的紅外導彈失效。第五代紅外對抗技術是美國陸軍通用紅外對抗自衛系統的核心技術。與當前的定向紅外對抗系統相比，第五代紅外對抗系統重量減輕了1/3，所需的電源輸入功率僅為現在的1/4。系統采用開放式界面和嵌入式高分辨率紅外攝像機，可快速升級。

7)賽峰公司和泰利斯公司簽署光電領域合作協議。法國《航宇防務》2011年12月21日報道：法國賽峰公司和泰利斯公司于12月20日簽署了建立各自持有相同股份的光電系統與裝備合資公司的諒解備忘錄，法國國防部長隆蓋出席了簽字儀式。

通過這一合資公司，泰利斯和賽峰將聯合各自在光電領域的專業能力，擴展其提供的產品和服務，以滿足包括現代化項目和原始設備在內的新的防務系統需求。目前考慮中的新系統包括用于現代化的“大西洋2”海上巡邏機的光電吊艙、用于即將到來的英法聯合研制的中空長航時無人機的圖像系統、用于陸軍地面車輛的模塊化光電系統，以及用于未來直升機的光電設備。

8)美國陸軍透露通用紅外對抗項目經費細節。英國《簡氏防務周刊》2012年1月12日報道：近日，媒體公布了國防部2011年12月28日簽署的一份內部備忘錄，文中提到美國國防部批準了陸軍繼續開發新型直升機對抗防護系統的請求。

根據這份文檔，陸軍獲準在通用紅外對抗項目（CIRCM)技術開發階段投資57億美元。這份文檔由國防部負責采購的高級官員簽署，數據來源于國防部成本評估與項目估算辦公室。其中，系統的研究和開發經費為8.15億美元，采購經費為33億美元，運行和維護經費為16億美元。

通用紅外對抗項目旨在開發一種重量較輕的直升機對抗防護系統，以替代美軍現役先進威脅紅外對抗系統（ATIRCM)。先進紅外對抗系統由BAE系統公司開發，體積較為笨重，僅用于CH47“支奴干”等中、重型直升機，無法裝備陸軍所有直升機。盡管2010年陸軍減少了先進紅外對抗系統的采購量，但考慮到在阿富汗戰場上的緊急作戰需求，陸軍仍然為“支奴干”直升機采購了83套系統。

國防部方面希望通用紅外對抗系統的年度經費不超過2.25億美元，每套系統的運行費用為7.24萬美元。成本評估與項目估算辦公室預計系統平均單價為250萬美元。目前，BAE系統公司、ITT公司、洛克希德·馬丁公司、諾斯羅普·格魯曼公司和雷聲公司等團隊均已提交競標方案。根據文檔提出的時間表，系統將于2018年進入部署。

9)諾斯羅普·格魯曼公司向美軍交付第2.5萬套光電激光系統。諾斯羅普·格魯曼公司網站2012年1月30日報道：諾斯羅普·格魯曼公司近日交付了第2.5萬套光電激光系統，以支持美國士兵作戰使用。該公司自“伊拉克自由行動”開始向美軍交付這類系統。

光電激光系統可使士兵在安全距離監視、識別和應對目標，有助于減少附帶損傷。美軍目前部署的這類系統包括輕型激光指示測距機和Mark VII、Mark VIIE激光目標定位器等便攜式系統，M1“艾布拉姆斯”人眼安全激光測距機和用于“斯特萊克”裝甲車的瞄準一體化測距機等車載系統，以及用于“阿帕奇”直升機的目標捕獲指示裝置等機載系統。

10)IAI公司推出 MOSP3000多任務光電穩定系統。以色列航空航天工業公司網站2012年3月20日報道：以色列航空航天工業公司（IAI)將為3家客戶提供升級FLIR變焦多任務光電穩定有效載荷系統MOSP 3000。

該系統于2012年3月20日至22日在無人機系統國際（AUVSI)協會展示。MOSP3000由IAI公司的Tamam部門開發，采用開放式結構設計，最多可容納5個傳感器。傳感器包由一臺晝夜彩色變焦攝像機，一臺連續變焦熱成像攝像機（640×480探測器格式)，一個激光指針和一臺護眼激光測距儀組成。MOSP3000也可安裝激光指示器和激光測距取景器（LDRF)。所有配置含一個內置自動視頻追蹤系統（AVT)。此外，該系統采用先進的圖像處理能力，加強了目標抓取范圍。

MOSP3000是一種多傳感器電光和紅外（EO/IR)有效載荷系統。14英寸系統主要為無人機和航空器設計，15英寸系統則主要用于直升機、固定翼飛機、艦艇和需加強結構的地面應用。

4 發展分析

為了應對迅速發展和完善的光電偵察、火控設備，以及紅外成像、激光、電視、復合制導等光電制導武器，未來的武裝直升機載光電對抗技術和裝備將向綜合化、一體化、多元化、立體化等方向發展。

1)光電復合告警和綜合干擾。單一波段的光電設備很容易被干擾，而光電復合告警裝備能根據戰術需要，對紅外、紫外和激光等不同波段的光電威脅源進行復合探測和數據融合處理。多波段光電傳感器的綜合和多種光電探測信息的融合，將使各類告警技術優勢互補、資源共享，從而更好地發揮綜合效能，提高探測識別的概率。例如，將把多個單一的干擾設備有機地結合在一起，集紅外光、可見光、激光，紫外光等多個波段于一身，集有源干擾和無源干擾手段于一體，同時通過對威脅源的分析和識別，確定最佳對抗方案和時機，從而達到最佳的對抗效果。

2)寬頻譜、一體化光電對抗。采用單一波段的光電對抗設備來對抗多波段光電探測和光電精確制導武器是難以奏效的，必須采用可探測干擾各主要波段光電威脅的光電探測干擾一體化、軟硬殺傷一體化的綜合光電對抗系統，來對抗多類型、多目標、多批次的光電精確制導武器。例如，美、英等多方合作研制的定向紅外對抗系統就是一種多光譜一體化的對抗設備，它采用紫外波段做導彈逼近告警，并可實施定向紅外激光干擾。

3)多元化的光電對抗。隨著新能源、新材料和新技術的研究和應用，光電對抗手段更加豐富全面。新材料技術如致變色材料、智能型材料等逐漸成熟，新的干擾對抗手段和裝備不斷涌現，形成寬譜、高效的干擾體系。另外，高能激光武器將成為“殺手锏”。新型光電探測技術使得光電偵察告警的精度和作用距離明顯改善。各種抗干擾措施綜合使用，將進一步提高武器裝備的抗光電干擾效能。

5 結語

隨著光電技術、激光、紅外、傳感器技術的不斷研制的開發，武裝直升機機載光電技術越來越完善，已形成集成化、多光譜、高精度、多功能的作戰方式。在未來現代化戰爭或局部戰爭中，適時運用直升機機載光電技術，實施防空反導，達到保護自身目標的安全。

［1］紀明，許培忠，徐飛飛.武裝直升機光電系統發展與對策［J］.應用光學，2010（1)：17.

［2］李紅民，王炬，郭蕾.國外武裝直升機光電系統的發展動態［J］.電光與控制，2005（1)：8689.

［3］洛克希德·馬丁公司將為AH1Z直升機提供目標瞄準系統［N］.每日防務快訊，2011，9（2).

［4］DRS技術公司繼續為美國陸軍的直升機桅桿瞄準具提供技術支持［N］.每日防務快訊，2012，3（13).

［5］諾斯羅普·格魯曼公司對CH53K直升機LN251導航系統進行軟件升級［N］.每日防務快訊，2012，3（8).

［6］諾·格公司交付第500套定向紅外對抗系統［N］.每日防務快訊，2010，3（26).

［7］三星泰利斯聯合公司開始推銷HFLIR光電吊艙［N］.每日防務快訊，2010，3（31).

［8］BAE系統公司向英國皇家海軍交付首套“山貓”直升機的光電頭盔顯示儀［N］.每日防務快訊，2010，11（26).

［9］意大利空軍部分運輸機和直升機將配備定向紅外對抗設備［N］.每日防務快訊，2011，1（18).

［10］俄羅斯展出新一代直升機定向紅外對抗系統［N］.每日防務快訊，2011，8（31).

［11］美國成功演示直升機載第五代紅外對抗系統［N］.每日防務快訊，2011，9（15).

［12］賽峰公司和泰利斯公司簽署光電領域合作協議［N］.每日防務快訊，2011，12（27).

［13］美國陸軍透露通用紅外對抗項目經費細節［N］.每日防務快訊，2012，1（30).

［14］諾斯羅普·格魯曼公司向美軍交付第2.5萬套光電激光系統［N］.每日防務快訊，2012，2（1).

［15］IAI公司推出MOSP3000多任務光電穩定系統［N］.每日防務快訊，2012，3（23).

［16］吳斌，程剛，郭亮，等.直升機載光電穩瞄系統可靠性研究與分析［N］.應用光學，2011（6)：10721077.

［17］胡然，劉東玉，周含冰，等.基于RBF神經網絡的光電裝備作戰效能評估［J］.計算機與數字工程，2011，（5).

［18］周家波，楊凱.武裝直升機現狀和發展趨勢分析［J］.國防科技，2007（5)：4044.