海军的超级大黄蜂老板在喷气式飞机上改变游戏规则的红外搜索和跟踪传感器

我们与海军的超级大黄蜂项目经理深入探讨了新的传感器的能力,起源,以及它如何安装在燃料箱上。

通过 泰勒Rogoway |
海军的超级大黄蜂老板在喷气式飞机上改变游戏规则的红外搜索和跟踪传感器
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美国海军的F/A-18E/F“超级大黄蜂”战机在进入服役寿命中期时,性能随着年龄的增长而不断提高。最新的Block III升级包将应用于许多早期的超级大黄蜂和未来的新型号,将提供一套大的改进,你可以阅读所有的改进关于这里的细节。这些超级大黄蜂和早期的Block II将很快能够利用一个古老的概念,这个概念再次变得非常重要,更不用说新技术的注入——红外搜索和跟踪系统,通常被称为IRST。

近15年来,海军一直没有任何形式的IRST,但随着美国海军的崛起,这种情况即将改变超级大黄蜂的IRST计划于2021年9月投入使用,而且真的不能这么早了。随着隐身技术和先进电子战能力的扩散,能够利用被动传感器(仅使用红外光谱)来探测和跟踪远超视距的空中目标变得至关重要。IRST不仅可以独立完成这项工作,而且现在,利用最新的传感器融合能力,它可以提供另一种关键的传感器数据流,可以在任何给定时间证实机组人员的态势空对空“图像”。它可以在完全不受电磁干扰和其他电子攻击的情况下做到这一点,而且它可以看穿雷达躲避的隐形技术。

配备IRST的F/A-18F。,洛克希德·马丁公司

美国海军超级大黄蜂和咆哮者项目负责人杰森·丹尼上尉非常友好地接受了深度采访,并分享了他对这一关键新能力的热情战区。下面的讨论回答了许多关于海军IRST“复兴”的问题,比如超级大黄蜂的IRST是如何在外部燃油箱的机头中结束的,以及传感器与F-14D超级雄猫退役前的进化前辈有何不同。

杰森·丹尼上尉,美国海军

要了解完整的上下文和背景,您可以阅读我曾经写过的关于IRSTs的深入入门点击这里

现在,话不多说,让我们进入迷人的和可能改变游戏规则的前沿红外搜索和跟踪系统的世界,由海军军官带领超级大黄蜂走向未来:

TR:美国海军上一次部署IRST是在F-14D“超级雄猫”上。那架飞机14年前就退役了。它退役后失去了什么能力?

CD:所以,IRST只是光谱的另一部分。所以,是的,当我们退役F-14时,我们没有现成的IRST后续产品,我们失去了那部分频谱。所以,如果你考虑频谱,我喜欢使用类比,因为我可以得到我想要的概念,而不涉及任何敏感或机密。所以,如果你想想电磁频谱,你会发现它的一部分被广泛使用,并且有很多交通,比如I-5(5号州际公路),对吧?还有其他交通不太繁忙的地方,就像那条小路,那条乡村小路上有很多红绿灯。

如果你想去奶奶家,I-5号公路可能是最快捷、最直接的路。你可以通过小路去那里,但他们可能还没有被最近的雪清理干净,或者你会在小城镇遇到一些交通堵塞,但这是一个可行的方法。所以,当我们退役最后一批F-14中队时,我们没有准备好IRST,我们失去了那个出口到那条小路,我们被限制在I-5公路上。所以,你可以看到,当你在I-5公路上遇到交通堵塞时,你要么被困住了,要么如果你有能力下车走那条路,你就有另一条可行的路去那里。

F-14D,其下巴吊舱左侧装有AN/AAS-42 IRST,左侧装有电视摄像系统。,美国海军

TR:为什么服务现在想要恢复功能?

CD:它现在不想要回来了……你得看看当时有什么飞机,然后,我们当时用这些飞机在做什么。所以,在80年代和90年代,我们有雄猫,这是我们的空对空拦截机。我们可以做一些空对地的事情,但那是空对空机器。我以前是雄猫的人,我是B的人,我从来没有驾驶过D,但那是空对空机器。然后你有了F-18[大黄蜂],被设计为替代一个4a - 7空对空能力有限,对吧?然后,纵观海军战斗机的历史,90年代的黑暗时期Tomcat 21被关闭了,海军高级战术战斗机没有去任何地方,a -12被关闭了,海军盯着一张白纸,想着“我们的计划是什么?”于是,他们就想出了超级大黄蜂。"嘿,我们造个更大更好的大黄蜂"如果你愿意的话。

所以,这不是“我们退出了IRST业务。”这只是飞机当时的飞行方向以及它们的设计用途。如果你看看F-18,它有一个方面是其他在机头携带红外反导导弹的飞机所不具备的,那就是炮的位置。我们的炮正对着机头。另一个最近的是F-14,它在机组人员的下面。所以,如果不彻底重新设计飞机的整个机头,真的没有什么好地方可以把它放在机头。这不是他们计划对E/F[超级大黄蜂]做的事情。他们需要它,他们现在就需要它,成本和时间表是最重要的。所以,他们说,“嘿,让我们把机身送到那里,然后我们会在需要的时候赶上传感器。”然后,快进…… So, that's the Block I Super Hornet.

在Block II超级大黄蜂中,他们专注于重新设计前机身并整合apg - 79有源相控阵[主动电子扫描阵列雷达],因为我们想要那个怪物雷达。这种情况发生在21世纪初,我们提前几年加速退出Tomcat业务。

“超级大黄蜂”的AN/APG-79 AESA雷达和M61火神20毫米加农炮几乎占据了整个机头。美国海军

所以现在,大约在我们获得Block II(超级大黄蜂)的时候,我们的AESAs达到了我们可以投入使用的程度,现在我们说,“好吧,我们需要恢复什么能力,既然我们已经退役了雄猫?”IRST,排名第一。所以,当他们进来的时候,我们的第一个CDD,我们的能力设计文档,是在2007年。

这正好与我们获得Block II能力的第一部分相匹配,它有新的任务计算机,新的软件语言,APG-79,所有的东西都在那里,我们现在可以开始集成。

TR:在超级大黄蜂上装备的IRST21是基于F-14D的AAS-42。自首次投入使用以来的30年里,传感器有了哪些改进?

CD:是的,问得好。因此,对于传感器本身,我们已经改进了光学设计和探测器技术,以跟上30年的进步,然后提供一些改进的灵敏度和性能。我要说的就这些了。剩下的就是可靠性和可维护性。我们在那里安装了一个新的IMU(惯性测量单元),并升级了陀螺仪电子设备,以便它能够更准确地保持轨道,符合我们今天的技术水平。然后是很多R&M(可靠性和可维护性)的东西……我们再也买不到电路板了,所以它们完全过时了。所以,我们不得不重新设计,使用更现代的芯片组之类的东西。

然后,即使只是为了让它在机翼上停留更长的时间,如果你愿意的话,有一个齿轮传动装置他们用它来控制高度,我们发现它很容易沾上灰尘齿轮不能正常工作,所以我们用一个带传动装置代替了它。然后像无刷电机,这些类型的东西,所以当我们最终再次投入使用时,它有更多的时间在飞机上,更少的时间用于维护,这是真正伤害Tomcat IRST的事情之一。

洛克希德·马丁公司

TR:项目的当前状态如何?运营单位收到任何早期生产模型了吗?目前的部署计划是什么,每个中队在打击舰队时将得到多少?

CD:好吧。所以,其中一些属于海军航空兵指挥官的职权范围,我们可以稍后再谈,但让我在你的问题结束时谈谈……我要跳一跳,因为现在,我们正在进行Block II的发展测试。今年会进行发展测试明年的某个时候我们会过渡到操作测试,Block II IRST。现在,最初,Block II IRST是我们想要在飞机上使用的最初的IRST。由于自动减支、预算削减,以及本世纪初发生的一些事情,他们把它分开了,所以就有了第一期和第二期。由于各种原因,我们没有按照计划将Block I放入舰队,其中很多都与人们不真正理解如何使用IRST有关。我们可以稍后再谈。现在,这就是我们所处的位置,在Block II的发展测试中。

IRST21在超级大黄蜂的测试中内置在中线油箱中。,美国海军

出于采购计划的目的,我们知道每个中队将配备多少,但这只是为了我们可以预算出每年需要购买多少,需要花费多少,这样国会就可以问责我们之类的事情。我们对每个中队都有一个数字,但一旦它被投入使用,这一切都取决于CNAF。他们将学习它的可靠性和可维护性,或者可能是战术、技术和程序。当我们说,“嘿,我们只会在野战时给每个中队半打。”他们说:“不,我们现在要用另一种方式来使用它。现在我们每个中队需要10到12人。”因此,他们将移动这些资产,我们已经这样做了,从ATFLIR(高级目标前视红外),到ALR-67(雷达警报接收机),再到ALQ-214干扰机。所以,这一切都取决于舰队的使用…

TR:做了什么类型的测试来验证系统?有什么与空军有关的工作吗运行一个非常相似的程序F-15和可能的F-16?

CD:是的,我们在Block I上做了完整的DT[开发测试],就像我说的,我们现在正在对Block II进行DT。我们已经做了载波适应性和各种类似的事情,只是为了确保系统噪声和振动,所有这些类型的事情,以及性能,比如,“嘿,根据传感器运行它,针对不同的场景,”诸如此类的事情。这就是我们做发育测试的方法。操作测试,你知道,就是我们把它交给操作测试人员,他们试着使用它,就像他们认为他们会在舰队中使用它,然后说,嘿,这在操作上合适吗?有效吗?

TR:正确的。现在还在进行吗?

CD:正确的。

你问了一个关于空军的问题。我们还没有做任何具体的事情,与空军共同发展。IRST有一些共同的方面,他们正在开发的和我们的。所以,随着硬件的修改,诸如此类的东西,我们保持了很多共性,当涉及到配置管理或能够购买大量的共性时,共性有助于我们。例如,如果我们都有相同的电路卡,那么,嘿,我们联合空军和海军购买,然后我们都能得到一个更好的价格。但除此之外,我们真的没有做很多密切的协调,因为他们的要求和实施方式与我们的非常不同。

F-15C携带洛克希德的IRST携带军团吊舱美国空军

TR:超级大黄蜂的IRST被安装在一个外挂燃料箱的中线上,以一种包装的形式将所有燃料箱装在一起。为什么选择这个而不是内部安装呢?我知道我们谈论了一些关于枪的问题,但是另一种吊舱形式呢,比如说,在进气道上,或者在机翼上?

CD:是的,这是个很好的问题。当这场辩论开始时,我是VX-31(第31空中测试和评估中队)的中尉,我将告诉你,关于它有很多意见和很多激烈的讨论。但最终,你得到了IRST的尺寸/重量/功率/冷却要求的平衡,飞机上有什么可用的,以及开发和整合这种形式需要多少钱。然后你要权衡一下,放弃武器站还是放弃燃料。所以,有各种各样的讨论,“嘿,如果我们把它放在一个专门的吊舱里,就像空军所做的那样,在中心线上,好吧,这就缓解了我们没有空间在鼻子上的事实。这给了你一个很好的视野,但现在我已经放弃了3300磅的汽油。”

好吧,那可不妙,尤其是在超级大黄蜂上。现在,你只能携带双气泡燃料箱。“好吧,现在我放弃了两个武器站而不是一个。”所以,总会有这样的反复,“嘿,我们可以把这个东西放在哪里?”

然后,回到2006-2007年,当我们进行这些讨论时,我们正处于阿富汗持久自由行动和伊拉克自由行动的中期。所以,拥有携带各种弹药的能力和携带武器的最大灵活性意味着没有人真的愿意放弃一个武器站。所以,他们权衡了所有的选择,最后得出的结论是,“嘿,如果我们把它放在中心线的油箱里,我们就能得到最好的视野,因为如果你把它放在左边或右边,你就会让飞机的一边或另一边空白。”把传感器放在油箱里有点奇怪,但现在我只放弃了900磅的燃料,而不是3300磅的燃料。

IRST21传感器如何安装在超级大黄蜂的燃料箱的概念图。,洛克希德·马丁公司

这是一种权衡,“好吧,我们为什么要这样做?”这些都是大问题,另外,就像我们说过的,要想在机头找到空间,你就必须远程安装光学电子设备,当时他们真的不知道如何做到这一点,绕过枪。所以,从成本和整合的角度来看,它应该更简单,更容易实现。

TR:关于它在中心线的位置有一些问题,它会挡住很多传感器向上的视野,但它的左右和向下都很好。这在实践中是如何工作的呢?这是一个主要的限制吗?

CD:我不能详细说明关注的领域是什么,但我要说的是,一般来说,除非你几乎完全在中心线上,非常近,非常高,IRST会看到你。它的视野实际上非常好,因为记住,你在船尾。所以,就像在雄猫号上,如果我靠近下巴,在鼻子下面,鼻子会比我离鼻子更远的地方挡住更多的角度。然后,我们从不单独作战,所以我会有一个僚机在那里,希望他有足够的补偿和足够的范围让他的IRST能够捕捉到我的无法捕捉到的东西,反之亦然。

用IRST测试F/A-18F。,洛克希德·马丁公司

TR:正确的。超级大黄蜂飞行员将如何使用IRST?它是否整合并融合到飞机上的任务系统中?当他们使用驾驶舱时,他们在信息方面看到了什么?

CD:有趣的是,在Tomcat中,它是完全分离的。而我,作为一名雷达拦截官,我的工作是管理所有传感器。所以,当我和我的一些F-14D里约热内卢伙伴交谈时,那是飞行员使用的东西之一,IRST,里约热内卢管理雷达,然后当他们靠近时,他们有点相互关联,试图找出信息告诉他们什么。显然,这在F-18E这样的单座座舱中不太适用。因此,与系统的集成将更加紧密。

我们有我们自己版本的核聚变,叫做MSI。它最初是多传感器集成,但它有点改变为多源集成,因为我们添加Link 16混合在一起。它所做的是,它最初是为传统大黄蜂设计的,是能够将敌我识别命中与雷达轨迹相关联。如果计算机说,“嘿,好的,我在这里有一个敌我识别信号,在这里有一个雷达轨迹,是的,它们是相同的轨迹。”所以,多年来我们已经添加了Link 16,现在IRST也将成为它的贡献者。所以,希望飞行员在显示器上看到的是一个融合的航迹,上面写着:“我得到了雷达、敌我识别系统、Link 16和IRST的贡献。”

TR:对于隐形目标来说,这意味着如果它没有出现在雷达上,你仍然能够得到某种传感器的位置,但愿如此。这就是我们的目标,对吗?

CD:是的。所以,这取决于外面有什么,也许有一个Link 16轨道,以某种方式能够不被堵塞,或者他们在不同的雷达波段,说,嘿,我们这里有人,IRST可以与之相关,当然,绝对的。但是他们应该,希望,看到一些与飞机上的其他信息相关的信息。

随着隐身技术在全球范围内的扩散,无论是像上面的J-20这样的战斗机设计,还是巡航导弹,尤其是无人机,IRST都将在为时已晚之前发现这些威胁。,人民解放军空军

TR:传感器是否有不同的工作模式,就像雷达一样?它是否为飞行员提供了目标的真实图像,让他们甚至知道它是什么,如果它是战斗机或什么类型?

CD:这是具体的能力我们不打算讨论它的图像部分。但就不同的模式而言,是的,实际上它更类似于机械扫描雷达。有趣的是,这一代的JOs[初级军官]已经成长AESA回去教他们,“嘿,你必须有专门的机制来确保东西指向你想要的地方,”这是很有趣的,因为我是在机械扫描雷达的环境中长大的,去AESA几乎是一个笑话。

所以,是的,它有几个模式,更像是跟踪扫描[TWS],如果你熟悉机械扫描雷达上的TWS。这是tws -手动,tws -自动,你可以选择传感器看的地方或者它根据它看到的轨迹选择传感器看的地方。所以,这与机械扫描雷达结构非常吻合。

TR:它能同时跟踪多个目标?

CD:是的,它可以同时跟踪多个目标。

TR:我知道距离数据是保密的,但你能不能说说它应该能看到什么,一般来说,天气和其他什么会对这样的传感器产生什么影响?

CD:我们不会讨论细节,那是能力,但你现在真正谈论的是物理。范围,如果你想一下潜艇使用声纳这是一样的,这是一个被动传感器。我可以从中得到一条方位线,但是其他信息呢?现在我得做点什么了。所以,如果我在任何东西上画一条线,然后我移动,再画一条线,再画一条线。最终,我可以大概知道那个东西可能在哪里。如果这是一个静止的目标,那就简单多了。如果这是一个移动的目标,或者如果我是静止的,而目标在移动,好吧,我切一下,切一下,切一下,然后我就可以大致地知道他的运动方向,但是在不知道距离和速度的情况下,我必须做一些假设……如果它离我很近,那么它可能会移动得非常慢在相同的时间内得到相同的角位移就像它离我很远一样,那么它必须移动得非常快才能得到相同的角位移,对吧?所以,为了确定距离之类的东西,有一大堆疯狂的数学运算要进行,最后,雷达是一个比IRST更好的距离传感器。明白吗?

TR:是的。我想既然你们所有的数据都连接在一起,你们可以让几个大黄蜂和他们的irst一起工作,用同样的数学方法来计算三角测量之类的事情,对吗?

CD:这就涉及到特定能力了,但就像我之前说的,我有Link 16轨道,所以如果其他人在轨道上有一个范围现在我的IRST可以与它相关,然后我就可以开始关联我的传感器。

一个渲染Block III超级大黄蜂包装IRSTs。,波音公司

这是工具箱里的一个额外工具,它给了我选择,如果我没有它,我就不会有。然后回答你关于天气的问题。是的,就像其他红外传感器一样,它也是物理的奴隶,这很漂亮,因为物理并不关心你站在冲突的哪一边,它公平地发挥两种方式。在光谱的某些部分,氧气或水蒸气真的会破坏你的透射率,或者如果空气中有很多水滴或其他东西,它会减少能够到达传感器的红外辐射量,这会降低性能。信不信由你,这也发生在我们的雷达上。如果我看到足够的水蒸气或者…不是水蒸气,而是空气中的水滴,我的雷达可以捕捉到它,这实际上是一个有用的东西,因为现在我基本上有了一个穷人的天气雷达。我能避开雷雨之类的天气。

所以,它会有局限性,我们必须克服这些限制,有时你可以把它们变成优势。如果你想象一艘潜艇,它需要处理不同的热层,它实际上是用这些来隐藏,而不是抱怨,“嗯,我的声纳在穿过热层时不起作用。”所以,这些都是各种各样的事情,展望未来,你有什么样的心态?是性能下降,真的总是坏事吗?还是它也能帮助我躲避他们?

TR:正确的。它能发挥导弹防御的作用吗?还是检查地面目标?探测隐形的水面目标,这类事情将来会发生吗?这是与CEC相关的东西吗?

CD:是的,这就是所有的能力和TTP。对不起,泰。

TR:不用担心。显然,你已经得到了很多飞行员的反馈,因为这个东西已经以某种形式在空中飞行了很多年。他们在告诉你什么?他们对这种新型传感器有什么看法?他们如何看待它在训练和作战过程中融入他们潜在的作战计划?

CD:

Topgun现在给了我们很多很好的反馈,信不信由你,因为他们正在努力弄清楚ttp将会是什么,所以当我们舰队发布时,舰队已经准备好了。所以,我们得到的很多反馈是,就像我说的,“嘿,一旦你不得不管理另一个传感器,并再次习惯使用机械扫描传感器,”他们已经考虑到了这一点,反馈通常是非常积极的。我们得到的很多其他反馈是更多的乘员-飞行器接口和能力。也许我可以让雷达成为雷达的奴隶,或者我可以让雷达成为IRST的奴隶,这是我们过去在Tomcat中做的事情。但这是如何发挥作用的,无论是在e型驾驶舱还是f型驾驶舱,机组人员都可以最大限度地发挥传感器的潜在好处。但总的来说,反馈是非常积极的。

F/A-18F使用其中心线燃料箱/IRST起飞。,洛克希德·马丁公司

TR:海军陆战队是否有兴趣在他们的传统大黄蜂中加入这样的东西升级了AESA雷达其他的呢?

CD:是的。所以,这不是他们现在的首要任务,至少IRST,传统雷达升级是。这只是对资源和他们在平台上剩余时间的管理。整合这些东西是需要时间的,当他们投入到这个平台上时,在他们不得不关闭这个平台时,他们是否能获得投资回报。这就是海军陆战队目前正在进行的计算。但现在,他们并不买账。

TR:IRST对于第四代以上的战斗机来说是一种优势,你可以在它上面安装这样的东西,而不会因为隐形战斗机的低可观测性而受到影响。与此同时,很明显,这是用于低可观测目标的驱动因素之一。F-35,有没有什么工作来看看他们是否可以和F-35一起工作,超级大黄蜂和IRST,无论如何IRST可以帮助那个团队?

CD:是的。你说得很对。所以,我们在超级大黄蜂这里说的是,我们有能力增强F-35的能力。所以,作为一个空军联队,我们要确保我们有能力作为一个有凝聚力的力量出去战斗,整个第4代,第5代混合。所以,是的,人们正在讨论超级大黄蜂的能力如何增强F-35的能力。我能说的就这些了。

DAWDC F/A-18E/F超级大黄蜂与F- 35c一起飞行,美国海军

TR:有没有说过要把这个装到MQ-25上甚至是船上?将其作为地面战斗人员的传感器?

CD:我真的不能说这个。MQ-25是……MQ-25A只是一架加油机,这是很难理解的。我相信波音公司可能正在讨论试图把它扔到那里,但这不是海军目前的要求。至于一艘船,我个人还没有看到任何关于它的东西。我想这是可能的。我就是不知道……我不知道这艘船能买到什么。我得看看他们的要求是什么,他们想用这些钱做什么。

我们非常感谢丹尼上尉分享了所有这些关于海军IRST计划的精彩见解。我们也要感谢古丽安娜·邓恩与我们合作,使这篇文章成为现实。

联系作者:Tyler@thedrive.com

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