E-10A多传感器指挥与控制飞机

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<P>韩世杰
　　 E-10A飞机是美空军在研的重点装备之一，未来将用于替代E-8对地监视 飞机和E-3预警机。本文详细叙述了E-10A飞机的项目概况和技术特点，以及包括雷达在内的机 载系统的技术特征
　　今年年中，美国空军的 E-10A多传感器指挥与控制（MC2A）飞机研制计划取得实质性进展，美空军与由波音公司、诺斯罗普·格鲁门公司和雷神公司三家组成的团组签订了一个价值2.15亿美元的合同，对E-10A进行武器系统集成（WSI）。这一集成项目最终的资金投入可能达到数十亿美元。
　　 MC2A是美国空军正在发展的一种重要机种，它将替代美军现役的E-8对地监视与侦察飞机和E-3预警机，成为美国航空网络中心战的核心装备和美国空军未来的"多传感器指挥与控制星座"的中枢。MC2A不仅是一个传感器平台，而且将起空中战斗管理系统的关键作用。
　　 美国空军打算于2007年在项目的发展和验证阶段制造一架MC2A试验机，接着将制造4架生产型飞机，构成一天24小时不间断观测战场所需的第一个"轨道"，可为一个战区提供持续的覆盖。美国空军将在2013年采用这5架飞机进行作战评估，以便确定需购买飞机的总数。MC2A初步估计的购买总数是50多架。
　　 MC2A飞机的用途
　　美国空军最初想把E-8、E-3甚至RC-135的能力都综合在MC2A上，用一种飞机包打天下，替代3种飞机，以减少这类飞机的数量，降低总费用。但在一架飞机上既要装对地雷达又要装对空雷达谈何容易，有一些工程问题很难解决，如电磁干扰问题和电力供应问题。何况，美国现有的32架E-3可用到2035年，不急需取代它的飞机。美国空军很有可能搞两种配置的MC2A，一种目前正在发展，用于取代E-8对地监视与侦察飞机；另一种配置装空中运动目标指示（AMTI）雷达，将在以后发展，用于取代E-3。至于RC-135替代机的问题，也是困难重重，因为雷达产生的噪声会对信号情报设备产生干扰，美国空军很可能搞另一种由波音767改装的信号情报飞机。
　　 MC2A将是美国空军2001年提出的所谓"全球攻击任务部队"概念的核心飞机，这个概念要求美国空军的飞机在未来的战争中通过迅速摧毁敌方的空防、战区弹道导弹和大规模杀伤性武器，起"踢开大门"的作用。
　　 这类部队以F/A-22和B-2隐身飞机作为主力攻击机种，使用精确制导武器，可在48小时内攻击世界上的任何地点。MC2A作为"全球攻击任务部队"的组成部分飞到战区，不仅指挥与控制攻击机和战斗机，也对无人作战飞机和无人传感器飞机，如"全球鹰"和"捕食者"进行指挥与控制。之所以需要MC2A飞机随行，是因为可能在战区附近没有地面基地，没有地面指挥与控制中心。
　　 MC2A飞机的技术特点
　　 E-10A飞机由三大部分组成，第一部分是载机，由波音767延程型客机改装而成，选择该型机是因为日本已采用波音767改装的预警指挥机，而且KC-135的后继机KC-767也是由波音767改装的。第二部分是雷达，采用在E-8的雷达的基础上作了很大改进的MP-RTIP雷达。第三部分是战斗管理、指挥、控制、计算机、通信和情报（BMC4I）系统。MC2A将采用开放式系统结构以及模块式地板设计，可适应未来电力、冷却和数据线路的变化。
　　 在WSI团组中，诺斯罗普·格鲁门公司将作为领导，承担管理MC2A项目、系统工程和集成、飞行试验和飞机改装的全部责任。波音将为波音767载机提供结构修改件，并将进行飞行器分析、性能评估和适航性试验。雷神公司将在飞机上安装雷达和雷达罩，并承担其他支援功能。
　　 MC2A作为主要的战场信息节点，不仅用其自己的传感器收集数据，而且还从战斗机、无人机和卫星接收数据，并对信息进行融合，产生一个统一的空战画面。这些信息将被送到执行任务的飞机，以及航空司令官，帮助他们制订计划和进行作战。之所以采用联网方式，是因为可以提高识别目标的速度，并降低瞄准误差。据美方称，美国过去太依赖低轨道和中轨道卫星，它们每次对目标的持续观测仅为数十分钟。美国空军希望延长对目标区域的持续观测时间，最好的办法是依靠无人机和有人驾驶飞机来解决问题。
　　 美国空军还希望把探测和识别目标的时间缩短到10分钟以内，即具有对所谓"时间关键性"目标的瞄准能力。这样做能显著缩短从首次探测到目标（包括战场弹道导弹发射架和机动防空导弹）到摧毁目标的时间，以及营救被击落飞行员的时间。MC2A通过综合来自监视、情报和瞄准等传感器的数据，可在不到半小时内识别目标并确定目标位置，而这一过程在几年前需要数小时。
　　 美国空军还想做到快速选择目标，这就需要采用自动目标识别（ATR）技术，美国空军认为超谱分析是ATR技术可以采用的一种方法。ATR系统将从目标收集很多信息，包括声信号、微多普勒频移和振动特征。ATR技术目前还不成熟，美国空军希望能在未来的MC2A和无人机上采用这种技术。
　　 美国空军已开始进行"预测式战斗空间感知"工作，这一能力可能综合在MC2A上，这个过程是通过分析敌方的活动，以精确地预测敌方下一步的活动。
　　 要求MC2A飞机具备探测和跟踪巡航导弹的能力。MC2A通过X波段MP-RTIP雷达的附加空对空模式，来确定隐身性能很好的低飞巡航导弹的位置，要求其精度高到可对巡航导弹进行瞄准，以指引F-15C等战斗机发射AIM-120空空导弹对巡航导弹进行攻击。但MC2A探测巡航导弹的距离没有E-3预警机的S波段雷达那么远。
　　 美国空军最终想在MC2A上执行ATO（航空任务命令）。虽然它不是空中作战中心（AOC），但在未来战争中将作为地面空中作战中心的助手，要求它要了解当日的ATO，并能执行ATO。MC2A要管理ISR平台，能把天基雷达的数据收集起来，积累目标信息，以满足在战场上识别目标的要求。
　　网络中心化的BMC4I系统
　　美国空军将通过招标选择一家承包商来制造MC2A飞机的BMC4I系统。最初的合同将于近期授予几个团组，进行探索性的工作。然后将于2004年选择一个获胜的团组，此团组将变为WSI承包商们的从属研制单位。波音公司和诺斯罗普·格鲁门公司可能对这部份合同各自单独进行投标，也可能联合起来投标。雷神公司已是洛克希德·马丁公司领导的团组中的一个成员。
　　 BMC4I预计将是一种网络中心化的、实时合作式战斗管理系统，它把以前以地面为基地的一些功能搬到MC2A飞机上进行时间关键性的瞄准。
　　 MC2A将配备机上传感器以及与卫星和其他监视与情报收集飞机（包括无人机）联系的数据链。所有信息必须译成单一语言，从而可迅速传送到众多的机组人员和其他节点。最可能使用的格式将包括涉及光标与文本交换的像因特网那样的聊天室，以便对目标进行迅速识别和攻击。
　　 BMC4I系统将包括：中央计算结构，局域网，数据处理、融合、利用和存储设施，通信设备。其将于2011～2013年投入使用的设备将包括战斗操作和ISR管理分系统。战斗操作管理分系统依靠一些工具对时间关键性目标的瞄准任务进行支援，这些工具具有地形分析、战场情报准备、跟踪、指定多个目标和武器/目标配对等功能。它还可能处理现在由"战区战斗管理核心系统"处理的一些功能，包括解析航空任务命令、消除空域冲突和进行战情感知评估。
　　 ISR管理分系统将与U-2、E-8、监视卫星和无人机上的传感器一起工作，通过"机载宽带通信网"（WCAN）交换数据。它还将显示与这些平台有关的位置、飞行计划、传感器视场和其他参数，以及显示和支援改变的情报收集计划。此外，它可动态地重新确定U-2传感器的工作，处理信号情报（SIGINT）数据。
　　 MP-RTIP雷达强调模块化
　　 MC2A飞机的主要传感器，即MP-RTIP雷达将采用有源电子扫描阵（AESA）天线，该雷达安装在MC2A的机头下，具有合成孔径雷达（SAR）和地面运动目标指示（GMTI）能力，以及有限的空对空能力，可探测低空飞行的直升机，并能在3000米的空中探测巡航导弹。
　　 1998年底，美国空军选择诺斯罗普·格鲁门公司为E-8地面监视飞机开展耗资13亿美元的"雷达技术插入项目"（RTIP），研制2维AESA雷达。随后在2002年初，美国空军改组了RTIP，计划搞一种全新的MP（多平台）-RTIP项目，由诺斯罗普·格鲁门公司和雷神公司联合研制。MP-RTIP是一种高分辨率X波段雷达，能同时完成SAR和GMTI模式，而E-8目前采用的SAR或其他SAR则需要在SAR和GMTI模式之间进行转换。MP-RTIP雷达计划用于MC2A飞机、"全球鹰"无人机等，可能还有卫星。
　　 MP-RTIP具有一个模块式天线，其尺寸可根据需要缩放，从供"全球鹰"使用的0.45米×1.5米到中型有人驾驶飞机用的0.6米×5.4米，再到MC2A用的0.6米×7.2米。它的一个主要研制目标是提高分辨率（从E-8雷达的约4米提高到0.3米或更好）。美国还计划使MP-RTIP雷达与联合攻击战斗机（JSF）的T/R模块技术和软件算法具有一定共同性。MP-RTIP雷达将强调模块化、共同性和综合能力，而不是新技术。
　　 MP-RTIP计划在2003年底完成设计评审。"全球鹰"无人机将是安装MP-RTIP雷达的第一种平台，将在2009年安装。第一架MC2A很可能在2012年安装MP-RTIP。MP-RTIP的发展资金至少需要7.4亿美元，预计随着项目的进展，这个数字还将增加。
　　 MC2A-X技术验证机用于降低研发风险
　　目前正在试飞的MC2A-X技术验证机由波音707飞机改装而成，称为"保罗·列维尔"(Paul Revere)。该机实际上并不是MC2A的原型机，因为波音707飞机与波音767飞机有很大不同，不能对各种天线和天线阵在机上的安排方案进行试验，这种试验是为防止天线间产生相互干扰。
　　 MC2A-X由麻省理工学院林肯实验室提供，其上甚至没有安装传感器，在试验期间它接收来自U-2、2架"捕食者"无人机、E-8和"全球鹰"无人机上传感器的输入。它曾用来试验一些战斗管理概念和硬件，其中某些可能用于MC2A中。
　　 "保罗·列维尔"装有价值约1300万美元的各种设备用于试验，其中有一大半是由各公司提供的。所进行的试验包括近实时地利用信息来寻找新的"飞毛腿"导弹和其他刚出现的目标，并动态地为U-2和"捕食者"确定寻找目标。这种试验平台将用于寻找、定位、瞄准、跟踪、攻击和轰炸效果评估等工作，对地面上的空战指挥中心进行补充，并确定哪些系统最能在杀伤链中发挥作用。
　　 "保罗·列维尔"从2002年1月起开始改装，同年4月18日首次试飞，并于同年7月24日到8月15日参加了内利斯空军基地的"联合远征部队试验"（JEFX）。其机组人员包括一些顶级的预警、对地监视、情报收集和通信专家。
　　 美国空军打算将"保罗·列维尔"用作减小MC2A研发风险的工具，来探索MC2A所需的战斗管理和通信能力。具体它将用于验证以下能力：指引传感器平台和攻击平台的飞行，迅速攻击时间关键性的目标；进行先进的纵深作战协调以及管理和融合来自空间、空中和地面传感器的ISR数据；进行武器同目标的配对，保证在短时间内攻击目标。
　　 这些试验可研究出许多有价值的事情，而这些事情在地面仿真环境中是很难试验的。如丧失数据链的问题。在试验中发现当飞机转弯时，会失去数据链，这时移动电话就断了，必须重新拨电话；总结出的教训是需采用新的天线，可能有翼展那么宽的天线，来保证不失去数据链，这在信息传输的关键时刻特别重要。另一重要经验是MC2A的系统应采取什么样的形式。试验表明，机上需要更多基于因特网的技术。 </P><P></P>
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　　 E-10A飞机是美空军在研的重点装备之一，未来将用于替代E-8对地监视 飞机和E-3预警机。本文详细叙述了E-10A飞机的项目概况和技术特点，以及包括雷达在内的机 载系统的技术特征
　　今年年中，美国空军的 E-10A多传感器指挥与控制（MC2A）飞机研制计划取得实质性进展，美空军与由波音公司、诺斯罗普·格鲁门公司和雷神公司三家组成的团组签订了一个价值2.15亿美元的合同，对E-10A进行武器系统集成（WSI）。这一集成项目最终的资金投入可能达到数十亿美元。
　　 MC2A是美国空军正在发展的一种重要机种，它将替代美军现役的E-8对地监视与侦察飞机和E-3预警机，成为美国航空网络中心战的核心装备和美国空军未来的"多传感器指挥与控制星座"的中枢。MC2A不仅是一个传感器平台，而且将起空中战斗管理系统的关键作用。
　　 美国空军打算于2007年在项目的发展和验证阶段制造一架MC2A试验机，接着将制造4架生产型飞机，构成一天24小时不间断观测战场所需的第一个"轨道"，可为一个战区提供持续的覆盖。美国空军将在2013年采用这5架飞机进行作战评估，以便确定需购买飞机的总数。MC2A初步估计的购买总数是50多架。
　　 MC2A飞机的用途
　　美国空军最初想把E-8、E-3甚至RC-135的能力都综合在MC2A上，用一种飞机包打天下，替代3种飞机，以减少这类飞机的数量，降低总费用。但在一架飞机上既要装对地雷达又要装对空雷达谈何容易，有一些工程问题很难解决，如电磁干扰问题和电力供应问题。何况，美国现有的32架E-3可用到2035年，不急需取代它的飞机。美国空军很有可能搞两种配置的MC2A，一种目前正在发展，用于取代E-8对地监视与侦察飞机；另一种配置装空中运动目标指示（AMTI）雷达，将在以后发展，用于取代E-3。至于RC-135替代机的问题，也是困难重重，因为雷达产生的噪声会对信号情报设备产生干扰，美国空军很可能搞另一种由波音767改装的信号情报飞机。
　　 MC2A将是美国空军2001年提出的所谓"全球攻击任务部队"概念的核心飞机，这个概念要求美国空军的飞机在未来的战争中通过迅速摧毁敌方的空防、战区弹道导弹和大规模杀伤性武器，起"踢开大门"的作用。
　　 这类部队以F/A-22和B-2隐身飞机作为主力攻击机种，使用精确制导武器，可在48小时内攻击世界上的任何地点。MC2A作为"全球攻击任务部队"的组成部分飞到战区，不仅指挥与控制攻击机和战斗机，也对无人作战飞机和无人传感器飞机，如"全球鹰"和"捕食者"进行指挥与控制。之所以需要MC2A飞机随行，是因为可能在战区附近没有地面基地，没有地面指挥与控制中心。
　　 MC2A飞机的技术特点
　　 E-10A飞机由三大部分组成，第一部分是载机，由波音767延程型客机改装而成，选择该型机是因为日本已采用波音767改装的预警指挥机，而且KC-135的后继机KC-767也是由波音767改装的。第二部分是雷达，采用在E-8的雷达的基础上作了很大改进的MP-RTIP雷达。第三部分是战斗管理、指挥、控制、计算机、通信和情报（BMC4I）系统。MC2A将采用开放式系统结构以及模块式地板设计，可适应未来电力、冷却和数据线路的变化。
　　 在WSI团组中，诺斯罗普·格鲁门公司将作为领导，承担管理MC2A项目、系统工程和集成、飞行试验和飞机改装的全部责任。波音将为波音767载机提供结构修改件，并将进行飞行器分析、性能评估和适航性试验。雷神公司将在飞机上安装雷达和雷达罩，并承担其他支援功能。
　　 MC2A作为主要的战场信息节点，不仅用其自己的传感器收集数据，而且还从战斗机、无人机和卫星接收数据，并对信息进行融合，产生一个统一的空战画面。这些信息将被送到执行任务的飞机，以及航空司令官，帮助他们制订计划和进行作战。之所以采用联网方式，是因为可以提高识别目标的速度，并降低瞄准误差。据美方称，美国过去太依赖低轨道和中轨道卫星，它们每次对目标的持续观测仅为数十分钟。美国空军希望延长对目标区域的持续观测时间，最好的办法是依靠无人机和有人驾驶飞机来解决问题。
　　 美国空军还希望把探测和识别目标的时间缩短到10分钟以内，即具有对所谓"时间关键性"目标的瞄准能力。这样做能显著缩短从首次探测到目标（包括战场弹道导弹发射架和机动防空导弹）到摧毁目标的时间，以及营救被击落飞行员的时间。MC2A通过综合来自监视、情报和瞄准等传感器的数据，可在不到半小时内识别目标并确定目标位置，而这一过程在几年前需要数小时。
　　 美国空军还想做到快速选择目标，这就需要采用自动目标识别（ATR）技术，美国空军认为超谱分析是ATR技术可以采用的一种方法。ATR系统将从目标收集很多信息，包括声信号、微多普勒频移和振动特征。ATR技术目前还不成熟，美国空军希望能在未来的MC2A和无人机上采用这种技术。
　　 美国空军已开始进行"预测式战斗空间感知"工作，这一能力可能综合在MC2A上，这个过程是通过分析敌方的活动，以精确地预测敌方下一步的活动。
　　 要求MC2A飞机具备探测和跟踪巡航导弹的能力。MC2A通过X波段MP-RTIP雷达的附加空对空模式，来确定隐身性能很好的低飞巡航导弹的位置，要求其精度高到可对巡航导弹进行瞄准，以指引F-15C等战斗机发射AIM-120空空导弹对巡航导弹进行攻击。但MC2A探测巡航导弹的距离没有E-3预警机的S波段雷达那么远。
　　 美国空军最终想在MC2A上执行ATO（航空任务命令）。虽然它不是空中作战中心（AOC），但在未来战争中将作为地面空中作战中心的助手，要求它要了解当日的ATO，并能执行ATO。MC2A要管理ISR平台，能把天基雷达的数据收集起来，积累目标信息，以满足在战场上识别目标的要求。
　　网络中心化的BMC4I系统
　　美国空军将通过招标选择一家承包商来制造MC2A飞机的BMC4I系统。最初的合同将于近期授予几个团组，进行探索性的工作。然后将于2004年选择一个获胜的团组，此团组将变为WSI承包商们的从属研制单位。波音公司和诺斯罗普·格鲁门公司可能对这部份合同各自单独进行投标，也可能联合起来投标。雷神公司已是洛克希德·马丁公司领导的团组中的一个成员。
　　 BMC4I预计将是一种网络中心化的、实时合作式战斗管理系统，它把以前以地面为基地的一些功能搬到MC2A飞机上进行时间关键性的瞄准。
　　 MC2A将配备机上传感器以及与卫星和其他监视与情报收集飞机（包括无人机）联系的数据链。所有信息必须译成单一语言，从而可迅速传送到众多的机组人员和其他节点。最可能使用的格式将包括涉及光标与文本交换的像因特网那样的聊天室，以便对目标进行迅速识别和攻击。
　　 BMC4I系统将包括：中央计算结构，局域网，数据处理、融合、利用和存储设施，通信设备。其将于2011～2013年投入使用的设备将包括战斗操作和ISR管理分系统。战斗操作管理分系统依靠一些工具对时间关键性目标的瞄准任务进行支援，这些工具具有地形分析、战场情报准备、跟踪、指定多个目标和武器/目标配对等功能。它还可能处理现在由"战区战斗管理核心系统"处理的一些功能，包括解析航空任务命令、消除空域冲突和进行战情感知评估。
　　 ISR管理分系统将与U-2、E-8、监视卫星和无人机上的传感器一起工作，通过"机载宽带通信网"（WCAN）交换数据。它还将显示与这些平台有关的位置、飞行计划、传感器视场和其他参数，以及显示和支援改变的情报收集计划。此外，它可动态地重新确定U-2传感器的工作，处理信号情报（SIGINT）数据。
　　 MP-RTIP雷达强调模块化
　　 MC2A飞机的主要传感器，即MP-RTIP雷达将采用有源电子扫描阵（AESA）天线，该雷达安装在MC2A的机头下，具有合成孔径雷达（SAR）和地面运动目标指示（GMTI）能力，以及有限的空对空能力，可探测低空飞行的直升机，并能在3000米的空中探测巡航导弹。
　　 1998年底，美国空军选择诺斯罗普·格鲁门公司为E-8地面监视飞机开展耗资13亿美元的"雷达技术插入项目"（RTIP），研制2维AESA雷达。随后在2002年初，美国空军改组了RTIP，计划搞一种全新的MP（多平台）-RTIP项目，由诺斯罗普·格鲁门公司和雷神公司联合研制。MP-RTIP是一种高分辨率X波段雷达，能同时完成SAR和GMTI模式，而E-8目前采用的SAR或其他SAR则需要在SAR和GMTI模式之间进行转换。MP-RTIP雷达计划用于MC2A飞机、"全球鹰"无人机等，可能还有卫星。
　　 MP-RTIP具有一个模块式天线，其尺寸可根据需要缩放，从供"全球鹰"使用的0.45米×1.5米到中型有人驾驶飞机用的0.6米×5.4米，再到MC2A用的0.6米×7.2米。它的一个主要研制目标是提高分辨率（从E-8雷达的约4米提高到0.3米或更好）。美国还计划使MP-RTIP雷达与联合攻击战斗机（JSF）的T/R模块技术和软件算法具有一定共同性。MP-RTIP雷达将强调模块化、共同性和综合能力，而不是新技术。
　　 MP-RTIP计划在2003年底完成设计评审。"全球鹰"无人机将是安装MP-RTIP雷达的第一种平台，将在2009年安装。第一架MC2A很可能在2012年安装MP-RTIP。MP-RTIP的发展资金至少需要7.4亿美元，预计随着项目的进展，这个数字还将增加。
　　 MC2A-X技术验证机用于降低研发风险
　　目前正在试飞的MC2A-X技术验证机由波音707飞机改装而成，称为"保罗·列维尔"(Paul Revere)。该机实际上并不是MC2A的原型机，因为波音707飞机与波音767飞机有很大不同，不能对各种天线和天线阵在机上的安排方案进行试验，这种试验是为防止天线间产生相互干扰。
　　 MC2A-X由麻省理工学院林肯实验室提供，其上甚至没有安装传感器，在试验期间它接收来自U-2、2架"捕食者"无人机、E-8和"全球鹰"无人机上传感器的输入。它曾用来试验一些战斗管理概念和硬件，其中某些可能用于MC2A中。
　　 "保罗·列维尔"装有价值约1300万美元的各种设备用于试验，其中有一大半是由各公司提供的。所进行的试验包括近实时地利用信息来寻找新的"飞毛腿"导弹和其他刚出现的目标，并动态地为U-2和"捕食者"确定寻找目标。这种试验平台将用于寻找、定位、瞄准、跟踪、攻击和轰炸效果评估等工作，对地面上的空战指挥中心进行补充，并确定哪些系统最能在杀伤链中发挥作用。
　　 "保罗·列维尔"从2002年1月起开始改装，同年4月18日首次试飞，并于同年7月24日到8月15日参加了内利斯空军基地的"联合远征部队试验"（JEFX）。其机组人员包括一些顶级的预警、对地监视、情报收集和通信专家。
　　 美国空军打算将"保罗·列维尔"用作减小MC2A研发风险的工具，来探索MC2A所需的战斗管理和通信能力。具体它将用于验证以下能力：指引传感器平台和攻击平台的飞行，迅速攻击时间关键性的目标；进行先进的纵深作战协调以及管理和融合来自空间、空中和地面传感器的ISR数据；进行武器同目标的配对，保证在短时间内攻击目标。
　　 这些试验可研究出许多有价值的事情，而这些事情在地面仿真环境中是很难试验的。如丧失数据链的问题。在试验中发现当飞机转弯时，会失去数据链，这时移动电话就断了，必须重新拨电话；总结出的教训是需采用新的天线，可能有翼展那么宽的天线，来保证不失去数据链，这在信息传输的关键时刻特别重要。另一重要经验是MC2A的系统应采取什么样的形式。试验表明，机上需要更多基于因特网的技术。 </P>