國外機載任務吊艙發展研究綜述

陳安強 羅銀 繆煒星

摘要：????? 隨著平臺可執行多樣化作戰任務需求以及成本控制的需要， 機載任務吊艙在未來作戰中勢必發揮更加重要的作用。 針對目前國外有人和無人戰機所搭載的偵察監視、 目標指示、 電子對抗等多種機載任務吊艙進行研究， 分析了機載任務吊艙主流產品、 技術特點、 研制思路、 發展路徑、 適配機型等， 發現機載任務吊艙研制從以飛機平臺為基礎到獨立于平臺、 從定制化走向通用化， 數據處理和情報生成逐步智能自主， 最后總結了機載任務吊艙未來智能化、 通用化、 模塊化與系統架構開放化的發展趨勢。

關鍵詞：???? 機載吊艙； 偵察監視； 目標指示； 電子對抗； 模塊化

中圖分類號：??? ??TJ760; V279? ??文章編號：??? ?1673-5048（2023）04-0049-08

文獻標識碼：??? A? ? DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2022.0257

機載任務吊艙一般安裝在機身或機翼下方， 呈流線型艙段， 集成電子、 通信、 光學、 射頻、 控制等多種元器件， 以實現特定任務功能［1］。 加裝吊艙使得飛機可以獲取平臺本身所不具備的能力或者使單一平臺擁有多種能力。 機載任務吊艙與平臺相對獨立， 具備快速迭代升級、 多功能可擴展的優勢， 目前已成為執行各種任務的標準配置。 探索機載任務吊艙的發展趨勢， 有助于提升未來有人機與無人機多任務作戰的能力。

1有人機任務吊艙

根據執行任務的區別， 有人機任務吊艙一般可分為偵察監視吊艙、 目標指示吊艙、 電子對抗吊艙等， 通過搭載不同的傳感器設備遂行不同的使命任務。

1.1偵察監視吊艙

1.1.1AN/ASD-12（V）共享偵察吊艙

AN/ASD-12（V）共享偵察吊艙是美國雷神公司為美國海軍航空兵飛機研發的一款戰術機載偵察吊艙系統， 如圖1所示。 相較于上一代吊艙系統， 該吊艙采用了更高性能的傳感器和設計與集成方法， 在減少圖像分析人員工作量的同時， 可提供更精細的圖像， 從而縮短定位目標、 采取行動的時間。 該吊艙系統經過多次局部戰爭與反恐戰爭的實戰檢驗， 其能力得到了美軍認可［2］。

1.1.2CONDOR 2吊艙

CONDOR 2吊艙是一款由以色列埃爾比特系統公司研制的光電/紅外吊艙系統， 如圖2所示。 該型吊艙具有以下特點： 覆蓋范圍廣、 拍攝距離遠； 作業高度限制小， 在3～15 km范圍均有良好的偵察效果； 滿足高速拍攝需求， 在速度高達1 700 km/h的載機上仍可正常拍攝； 數據傳輸方式靈活， 圖像數據既可保存在吊艙中， 也可實時傳輸到地面。 上述特點使得CONDOR 2吊艙可在短時間內偵察并提供較大范圍內目標的高清圖像， 同時減小敵地面防空火力對載機平臺的威脅。 該型吊艙主要集成于F-16戰斗機上［3］。

1.1.3其他偵察監視吊艙

俄羅斯的UKR-OE光電偵察吊艙、 UKR-RL雷達偵察吊艙和UKR-RT無線電技術偵察吊艙， 可大幅提高載機對水面和地面目標的探測能力和打擊精度。

法國的Syrel電子偵察吊艙， 可自動探測、 分析、 記錄電磁環境威脅， 協助識別和定位敵方目標， 引導火力打擊。 該吊艙可實時監測平臺狀態， 輔助飛行員決策［4］。

1.2目標指示吊艙

1.2.1“達摩克利斯”瞄準吊艙

“達摩克利斯”（Damocles）吊艙是法國空軍為其攻擊戰斗機選擇的第三代瞄準吊艙， 如圖3所示。 該吊艙具備模塊化特征， 可個性化升級加裝傳感器， 增強其戰場態勢感知能力， 在良好的天氣狀況條件下探測距離可達36 km； 飛行員可通過平視顯示器和多功能顯示器獲取目標的圖像、 位置、 距離和瞄準信息， 提升攻擊決策的效率與準確度。 作為第三代目標指示吊艙， “達摩克利斯”（Damocles）吊艙搭載了眾多高性能傳感器， 具備良好的成像與瞄準功能。 其模塊化的設計也提高了其穩定性和易維護性［5］。

1.2.2“藍盾”（LANTIRN）吊艙

“藍盾”（LANTIRN）吊艙是一款組合導航和目標指示的吊艙系統， 如圖4所示。 它由導航吊艙和瞄準吊艙兩部分組成。 夜間低空導航吊艙具備最低約60 m的高度和800 km/h速度下的導航能力。 同時，目標捕獲吊艙可以高效捕捉、 追蹤和瞄準多個目標， 提高戰斗機的攻擊效率。 二者具備良好的兼容性［6］。

該吊艙主要搭載于美國空軍F-15E和F-16戰斗機， 諾斯羅普·格魯曼公司在“藍盾”（LANTIRN）吊艙的基礎上升級出“藍盾”（LANTIRN）增程型瞄準吊艙。 該吊艙采用更為先進的圖像處理電路和軟件， 進一步提高了目標判別、 跟蹤距離和精度， 可以承擔“聯合系列”彈藥的目標瞄準任務［7］。

1.2.3AN/ASQ-228先進瞄準前視紅外吊艙

AN/ASQ-228先進瞄準前視紅外（ATFLIR）吊艙（見圖5）是多傳感器光電瞄準吊艙系統， 由雷神公司開發， 主要用于為戰斗機提供導航和瞄準功能。 該吊艙系統采用了簡化的設計思想， 在確保性能的前提下， 其部件少于上一代系統， 旨在提高其可靠性、 可維護性與任務遂行率。 該吊艙可適配多種彈藥， 包括激光制導炸彈、 GPS制導武器和自由投放炸彈， 其精確打擊、 空中控制等任務能力突出。 該款吊艙主要裝備于F/A-18和F/A-18E/F戰機， 已經體現了模塊化、 集成化的武器裝備研制思路［8］。

1.2.4“軍團”紅外搜索跟蹤吊艙（Legion Pod IRST）

“軍團”吊艙是一款由洛克希德·馬丁公司研制的紅外搜索跟蹤吊艙， 如圖6所示。 “軍團”吊艙的主要作戰目標是隱身戰斗機， 它集成了IRST21傳感器， 通過捕捉隱身戰斗機飛行過程尾焰產生的紅外熱源， 進行識別跟蹤， 提高戰機反隱身能力。 目前正測試在無機載火控雷達引導的情況下通過吊艙瞄準發射導彈， 以驗證其在強電子對抗環境中的作戰效果。 2022年已完成多平臺傳感器數據的融合共享測試驗證。 未來“軍團”吊艙另一個研究方向是用于發現和跟蹤彈道導彈與火箭， 實現反導作戰能力［9］。

1.2.5其他目標指示吊艙

俄羅斯的“游隼”（Sapsan-E）前視紅外/光電/激光目標指示吊艙， 集成了電視攝像機、 激光測距儀、 目標指示器、 激光光斑方位探測器、 前視紅外搜索／跟蹤單元、 捷聯式慣性導航系統及控制系統等。 可在戰斗機高機動性動作時穩定瞄準并鎖定目標［10］。

土耳其的ASELPOD光電瞄準吊艙， 采用了高分辨率的第三代前視紅外傳感器和雙波長激光照射器， 具備視場寬、 探測距離遠、 可同時跟蹤多目標、 對動態目標探測效果好等特點。 其模塊化、 通用型、 可拓展性設計使得未來升級改造更方便［11］。

法國的TALIOS多功能瞄準吊艙集成了更高性能的攝像機、 紅外傳感器等， 可在大范圍搜索后對識別目標進行捕獲與跟蹤。 目前該瞄準吊艙裝備于“陣風”戰斗機上［12］。

1.3電子對抗任務吊艙

1.3.1AN/ALQ-99戰術干擾吊艙

AN/ALQ-99戰術干擾吊艙是美國1971年服役的一款電子干擾吊艙（見圖7）， 主要裝備于EA-6B電子戰飛機。 該吊艙系統由最多五個外部干擾吊艙和處理器構成， 具有寬頻譜、 多信道特點， 對多種地面雷達的探測干擾效果顯著。 該吊艙具有較好的系統靈活性， 可提供三種操作模式， 由計算機自動處理大部分低威脅目標， 從而提升干擾效率。 但受限于當時的計算能力， 自動模式受到較大限制。 在實際使用中， 其可靠性也遭到美軍質疑， 經常出現吊艙故障或干擾其他機載電子設備， 影響任務執行。

AN/ALQ-99干擾吊艙的作戰對象主要是當時蘇聯的各類雷達系統， 在20世紀90年代蘇聯解體及美國全球戰略調整的背景下， 其逐漸被新的電子干擾吊艙所替代［13］。

1.3.2AN/ALQ-184電子干擾吊艙

AN/ALQ-184是美國目前的主力電子干擾吊艙， 如圖8所示。 相較于上一代干擾吊艙， AN/ALQ-184在通用性、 干擾對象、 作戰效率等方面有了較大進步， 可同時應對多數量、 多種類輻射源， 切換時間極短。 該吊艙可廣泛搭載在多款平臺上， 且無需進行適應性改裝， 能有效提高其電子對抗能力， 提高平臺即時戰斗力， 具備良好的通用性。 該吊艙搭載了多款先進傳感器元件， 采用了快速迭代的發展理念， 之后又陸續進行了多輪的升級改造， 以提高吊艙系統的綜合性能。 在近幾次升級中， 該吊艙提升了全自動干擾作戰能力和目標快速識別能力［14］。

1.3.3AN/ALQ-249“下一代干擾機”

AN/ALQ-249是美國海軍打造的下一代電子戰吊艙系統， 如圖9所示。 AN/ALQ-249相較于AN/ALQ-99具有更大功率、 更遠作用距離、 更強處理能力、 適應更多雷達波形的特點。 此外， 該型吊艙的研制并非傳統的一次性競標， 而是采用遞進分步式研制采購， 由雷神公司、 L3技術公司和諾斯羅普·格魯曼公司分別負責研制不同波段和技術狀態的吊艙。 這種分階段競爭的方法有利于武器裝備的快速迭代更新， 同時也將美軍的采購風險轉移到了承包商一方［15］。

1.3.4ELL-8212和8222自衛干擾吊艙

ELL-8212/8222是以色列航空工業和埃爾塔公司聯合研制的自衛干擾吊艙， 如圖10所示。 這兩款吊艙具有體積小、 重量輕和空氣阻力小等特點， 可在眾多飛機的飛行包線內運行， 對平臺的影響更小， 有效提高戰斗機和其他軍用飛機在密集雷達制導武器系統環境中的空空和地空威脅防護能力。 同時， 其簡單靈活的機械和電氣接口也有利于適配更多機型。 由于以色列的武器裝備出口政策相較美國更為寬松， 這兩款吊艙廣泛裝備于多款戰斗機上， 適用性極強［16］。

為應對更加高烈度戰場下的載機生存問題， 這兩家公司又聯合研制了ELL-8251隨隊干擾吊艙（見圖11）， 主要用于壓制（SEAD）地空雷達， 協助載機突防攻擊， 提高其戰場生存率。 該吊艙系統具備高目標檢測靈敏度和傳輸精確度， 系統自動化程度高， 同時易于操作與維護， 可廣泛搭載于戰斗機和其他任務飛機上［17］。

1.3.5其他電子對抗吊艙

俄羅斯的“希比內”-M電子戰系統， 綜合集成電子偵察、 預警、 干擾功能， 具備電子欺騙干擾、 定位敵方雷達、 引導反輻射導彈等功能［18］。

德國的“Kalaetron Attack”干擾系統融合了人工智能和有源相控陣等技術， 可對寬頻段地面雷達進行干擾欺騙， 降低載機被敵防空雷達探測的幾率， 實現電子防御與反介入區域拒止［19］。

英國的多功能“風暴”電子戰模塊， 可集成于多類型平臺， 提供更全方位的態勢感知與更快速的威脅響應， 提高平臺在復雜戰場環境中的生存能力。 由于該系統采用了通用化架構， 顯著降低了其生命周期成本［20］。

1.4小結

為了拓展任務能力， 彌補能力短板， 在有人機平臺強大的供電和掛載能力保障下， 其任務吊艙采用定制化的開發手段， 一型平臺配一型任務吊艙， 偵察監視、 目標指示和電子對抗能力比較突出， 逐步嘗試通用化和模塊化技術， 但智能化和系統架構開放化程度還相對較低。

2無人機任務吊艙

2.1Gorgon Stare

Gorgon Stare是由美國軍方研制的無人機球形陣列吊艙系統（見圖12）， 由兩個重250 kg的吊艙組成， 美國空軍稱之為“廣域監視傳感器系統”。

“911”事件后， 反恐戰爭成為美軍的全球戰略， 美軍更多地使用無人機對恐怖組織及其重要人物進行持續監視、 追捕和斬首。 但由于恐怖組織首腦偵察難度極大， 美軍需要具有更廣視野的偵察能力。 Gorgon Stare系統賦予MQ-9無人機更廣的偵察監視能力。 Gorgon Stare系統也采用了遞進分步式研制， 分布實現偵察監視能力， 逐步提升ISR能力。 Gorgon Stare吊艙為未來無人機的吊艙設計提供了參考， 但其缺點也較為明顯， 海量的偵察數據加重了傳感器操作員和情報分析人員的負擔［21］。

2.2AgilePod敏捷吊艙

AgilePod敏捷吊艙（見圖13）是一款獨立于搭載平臺的多情報源吊艙系統， 由美國空軍研究實驗室研發， 具備低成本、 敏捷制造、 可重構和模塊化開放式系統架構等特點， 可提高任務執行的經濟性和靈活性。 敏捷吊艙在設計之初與具體搭載平臺解耦， 根據不同的任務需求單獨設計不同的功能模塊， 只留下通用接口， 在實際任務執行時再進行模塊選配組裝。 上述特點使得軍隊可以批量采購該吊艙裝備到不同的飛機平臺上［22］。

2.3SPP吊艙

SPP吊艙是美國通用原子航空系統公司為MQ-9無人機開發的自衛吊艙（SPP）， 如圖14所示。 該吊艙包括ALR-69A雷達預警接收機、 DRS AAQ-45分布式孔徑紅外對抗（DAIRCM）系統和ALE-47電子對抗投放系統， 并由ALQ-213電子戰管理系統控制， 可協助無人機跟蹤射頻（RF）和紅外（IR）導彈， 并采取相應的電子對抗措施［23］。

SPP吊艙具備全光譜感知和對抗措施， 其ALE-47對抗分配器系統可分配曳光彈、 箔條和其他空中誘餌， 以干擾來襲目標。 SPP吊艙的核心是ALQ-213電子戰管理系統。 該系統可整合管理其他子系統的界面、 運行狀況、 控制指令以及資源調度， 從而減少系統冗余， 提高反應速度， 使無人機更好地應對威脅［24］。

2.4Ghost Reaper “幽靈死神”計劃

“幽靈死神”計劃是美軍為促進MQ-9無人機融入全域指揮和控制系統研制的系列吊艙系統， 如圖15所示。 它主要由三種吊艙組成： 諾斯羅普·格魯曼公司的Freedom吊艙、 GA-ASI公司的Centerline航空電子設備吊艙及Ultra公司的REAP吊艙。 其中， Centerline航空電子設備吊艙使用人工智能/機器學習提高計算速度， 更高效地實現探測與規避。 REAP吊艙可提供全頻譜通信頻譜擴展、 通信中繼功能及跨無線電網絡的數據交換和轉譯功能［25-26］。

2.5敏捷神鷹吊艙

敏捷神鷹吊艙是美國SRC公司與通用原子公司合作為MQ-9系列無人機研制的一款吊艙， 如圖16所示， 該吊艙目前仍處于測試與試驗階段。

該吊艙系統利用機器學習和邊緣計算技術對傳感器所獲取的信息進行處理， 計算速度快、 數據處理量大， 可有效提高工作效率。 同時， 也可以提供檢測、 關聯、 識別和跟蹤特定目標的能力， 提高運算能力與帶寬的利用率。 在后續試驗中， 將持續測試該吊艙系統在復雜戰場環境下的自主操作、 運算處理與任務執行等能力， 比如在與地面站的通信中斷情況下的應對、 區域拒止情況下的任務能力等［27］。

2.6無人機多頻譜瞄準系統（MTS）

MTS系統是雷神公司將光電/紅外（EO/IR）、 激光指示和激光照明傳感器集成而研制的一款多頻譜瞄準系統， 如圖17所示。 該系統集成了多款先進傳感器設備， 具備目標獲取、 跟蹤、 遠距離監視、 測距、 激光照明和激光指示能力。 由雷神公司開發的多元情報融合技術帶來了更大的偵察覆蓋范圍、 更強的信息處理能力， 并可集成更多傳感器， 更加詳細地反映戰場態勢。 同時， 開放式架構賦予了其靈活迭代升級、 改裝和個性化定制的能力。 據雷神公司介紹， 該系統已有超過44個的改進型號［28］。

SeaVue雷達——擴展使命能力版（Expanded Mission Capability， XMC）是由雷神公司為MQ-9“死神”無人機所研制的一款海上監視雷達， 搭載在其機腹吊艙中， 如圖18所示。

SeaVue擴展使命能力（XMC）雷達旨在提高無人機的廣域海上監視能力。 據雷神公司透露， SeaVue擴展使命能力（XMC）雷達集成了更高性能的態勢感知組件， 可以同時自動探測、 跟蹤和分類上千個海上目標， 覆蓋范圍更廣， 并根據處理結果形成最高效的任務規劃， 從而縮短任務時長， 提高效率［29］。

2.8其他無人機任務吊艙

美國的無人機任務吊艙性能先進， 不僅搭載于本國無人機上， 還被其他國家采購。 同時， 世界各國也都在研制自己的無人機任務吊艙。 如， 西班牙SENER Aeroespacial公司正為MQ-9開發的情報、 監視和偵察（ISR）吊艙， 具備擴展性、 符合歐盟認證、 低成本等特點， 可裝備于MQ-9A， MQ- 9B無人機。

以色列的Recce-U偵察吊艙是在Reccelite偵察吊艙基礎上改進研制的無人機版本， 具有模塊化與分置式結構特點， 可執行ISR、 戰場毀傷評估等任務［30］。

2.9小結

無人機任務吊艙在中空長航時無人機平臺得到充分驗證和廣泛應用。 根據中空長航時無人機特點， 其集成的任務吊艙主要以偵察監視功能為主。 為了提高任務效率和無人化的自主能力， 任務吊艙突出系列化、 標準化、 通用化、 智能化、 模塊化及系統架構開放化等特點。

3未來發展趨勢

3.1智能化

隨著傳感器技術的發展， 各類任務載荷通過吊艙形式集成在飛機上， 可獲得多維度海量偵察數據， 但在豐富了飛機任務類型和全面掌握戰場態勢的同時， 也對有人機駕駛員和無人機情報員增加了巨大的負擔。 為了解決此問題， 可借助人工智能對傳感器獲取的海量信息進行前置處理： 自動檢測、 分類篩選、 自動標記高價值、 高威脅戰場區域和目標， 并針對性地自主選擇機載傳感器來對這些優先級區域和目標做全面、 重點的跟蹤監視， 同時， 這部分關鍵信息數據會優先傳給有人機飛行員或無人機情報員， 提醒其做重點關注并輔助決策， 可減輕人員分析研判壓力， 縮短決策時間， 提高作戰效率。

3.2通用化

機載任務吊艙種類多， 作用廣， 需要適配的飛機平臺多樣化。 而目前基本采用傳統定制化的手段集成任務吊艙， 一型吊艙配一型平臺， 無法實現吊艙的通用化。 為了解決此問題， 首先完善機載任務吊艙相關標準， 按照標準開展吊艙和飛機接口設計。 為了進一步提高任務吊艙的自適應性， 可在吊艙中增加數據鏈路系統和電源系統， 任務吊艙可自行供電并將載荷數據傳回地面， 提高地面指揮人員決策效率， 實現任務吊艙集成與飛機平臺解耦， 提高了任務吊艙多飛機平臺的適配性， 從而降低飛機裝備研制和改裝費用。

3.3模塊化

機載任務吊艙任務類型主要包含電子偵察類、 電子干擾類、 光電瞄準類等， 主要涉及光學和射頻兩大類任務載荷， 每一類型的任務吊艙都是根據適配飛機平臺對任務的需求和飛機平臺對吊艙的裝機約束進行定制化開發， 導致一型飛機平臺需要配置多型任務吊艙。 隨著美國AgilePod敏捷吊艙項目的開發和驗證， 任務吊艙模塊化可能是一項重大突破， 通過建立規格化的艙段和標準化的機械/電氣接口， 可實現吊艙載荷快速集成及任務重構的能力， 縮短任務吊艙研制周期， 形成系列化的任務吊艙產品。

3.4系統架構開放化

為了適應未來任務吊艙的模塊化快速集成和任務重構能力， 面對多類型多任務載荷帶來的數據接口、 類型、 協議和帶寬需求不同， 需要任務吊艙具備開放的系統架構， 能快速實現各類載荷集成后的數據傳輸和控制， 真正實現任務載荷即插即用， 快速形成任務能力。

4結束語

機載任務吊艙已成為快速實現有人機和無人機任務能力拓展的重要手段。 機載任務吊艙走過從適配戰斗機拓展其偵察監視和目標指示功能， 到適配特種飛機實現電子支援和電子對抗的發展之路。 隨著美國AgilePod敏捷吊艙、 敏捷神鷹吊艙和“幽靈死神”計劃陸續在MQ-9無人機上試飛驗證， 可以看出機載任務吊艙未來將在中空長航時無人機領域得到更加廣闊的應用， 而機載任務吊艙本身也將逐步朝著任務功能多樣綜合化、 自主智能化、 通用化、 系統架構開放化和傳感器模塊化快速重構等方向發展。

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Research on Development of Foreign Airborne Mission Pods

Chen Anqiang*， Luo Yin， Miao Weixing

（AVIC （Chengdu） UAS Co.， Ltd.， Chengdu 611730， China）

[HT]Abstract： With the requirements that a type of platform can perform diversified combat tasks and the needs for cost control， the airborne mission pod is bound to play a more important role in future operations. Therefore， research is carried out on the reconnaissance and surveillance， target indication， electronic countermeasure and other multi type airborne mission pods carried by foreign manned and unmanned combat aircraft， and the mainstream models， technical characteristics， development ideas， development paths， and adaptive carriers of airborne mission pods are analyzed. It is found that the development of foreign pods has gone from based on aircraft platforms to independent of platforms， from customization to generalization， and data processing and information generation have gradually become intelligent and autonomous. Finally， the development trend of intelligent， generalization， modularity and system architecture opening of airborne mission pod in the future is summarized.

Key words： airborne pod; reconnaissance and surveillance; target indication; ECM; modularity