“長弓”火控雷達M.KevinRichardson摘要自從進入陸軍現役后，AH-64A“阿帕奇”直升機已取得了顯赫戰功，這一點可用其在“沙漠風暴行動”初期所執行的關鍵任務得到證明。在戰爭初期，“阿帕奇”直升機摧毀了伊拉克的雷達站，使得聯軍迅速取得了空中優勢。即將于1997年3月交付陸軍的AH-64D在此基礎上進行了諸多改進，其中本文所要介紹的“長弓”火控雷達(FCR)則提高了該機的殺傷力、任務有效性和使用能力。FCR和“長弓”模塊化“海爾法”導彈系統(LBHMMS)用于解決現役阿帕奇的任務缺陷。毫米波雷達可明顯改善直升機在惡劣氣象條件和戰場能見度不好時的作戰能力。借助于安裝在主旋翼槳盤上方的頂端部件，直升機可明顯減少目標截獲和武器投放時的暴露時間。由于可用改進的數據調制解調器向其它飛機和地面部隊移交目標，加上發射后不管的LBHMMS，AH-64D將成為世界上最具殺傷力和可生存性最好的攻擊直升機。本文將介紹“長弓”FCR以及它作為AH-64D瞄準子系統組成部分的工作方式，包括討論FCR的能力和戰場工作方式。討論的重點是系統介紹、FCR的工作模式(對地瞄準，對空瞄準以及地形測繪)、增強戰場管理和提高使用性。概述十多年來，AH-64A“阿帕奇”攻擊直升機一直是聯合武裝分隊的主要組成部分，其戰功顯赫，最值得一提的是“沙漠風暴行動”初期。然而，隨著敵方威脅的不斷升級，必須對“阿帕奇”加以改進。長期以來，由于在夜視技術方面的絕對優勢，所以陸軍一直是夜間作戰的中堅力量。給“阿帕奇”加裝毫米波火控雷達，不僅可進一步提高陸軍在夜戰中的優勢，還可使直升機在惡劣氣象條件和以前所不允許的電子對抗環境中作戰。濃霧或戰場能見度不好已不再是敵人的掩體。敵方想利用煙幕作掩護，實際上已經間接說明了“長弓阿帕奇”的戰場優勢地位。“長弓”火控雷達和發射后不管的“長弓海爾法”模塊化導彈系統可使“阿帕奇”的作戰能力超過現有的光電武器系統。在1995年完成的初始使用試驗和評估(IOT&E)表明，AH-64D“長弓阿帕奇”的可生存性和殺傷力分別是AH-64A的7倍多和4倍多。本文討論的就是FCR在其中所起的作用。系統介紹“長弓”FCR(圖1)由4個外場可更換部件(LRUs)組成：旋翼軸安裝套件(MMA)，可編程信號處理器(PSP)，低功率無線電頻率部件(LPRF)以及雷達頻率干涉儀(RFI)處理器。MMA在雷達頂端，是穩定的雷達頻率(RF)發射器和接收器。LPRF是FCR穩定的頻率發射器和相應的處理器。PSP接收LPRF的數字輸出并完成所有FCR探測及分類所需的信號和數據處理。PSP還可完成MMA的增穩、與RFI數據的相關以及伺服控制。RFI接收主動雷達發射信號并對其進行識別。該數據與FCR接收的目標數據進行相關，以使雷達輸出更為準確，并可極大提高生存能力。位于“阿帕奇”主旋翼系統上方的MMA安裝在一個反轉套件上面，該反轉套件由一根貫穿旋翼軸和傳輸套件的萬向軸管支撐。在萬向軸管兩端有一對接插件，加上可轉動的連接/滑動環型套件，這樣可使電能以及信號/無線電在MMA和PSP，或者RFI和直升機的武器處理器之間傳輸。MMA由發射器、高度萬向套件、天線罩、后罩、RF接收機、電源、方位托架套件、基座套件以及RFI傳感器組構成。這些部件的主要作用是為FCR的頂端部件提供發射/接收能力、萬向控制以及電源控制。天線罩由石英聚丁二烯制成，而后罩和基座則是先進的復合材料，這樣可保證在不損害結構完整性的條件下，最大限度地減輕重量。PSP是主要的雷達系統控制器和信號處理器。它是一個重量為40.86千克的外場可更換部件，安放在左側前置電子艙(EFAB)的上部。PSP內部的外場可更換模塊(LRMs)分為4個獨立的子系統，即陣列處理、通用處理、視頻處理和伺服控制。它處理來自LPRF的同相和正交(I&Q)視頻數據以用于目標的探測、分類和優先權排序。它還是其它外場可更換部件、RFI處理器以及AH-64D的武器處理器(WP)之間的通訊中樞。LPRF安放在右側前置電子艙的上部，與PSP正好左右對稱，重量為38.59千克。它是產生雷達發射頻率的主要信號發生器，也是對雷達信號進行轉換的雙通道處理器。它可進行中頻(IF)接收和模數(A/D)轉換，而且是產生本機振蕩(LOs)、發射/驅動頻率以及基準系統時鐘的增穩本機振蕩器(STALOA)。LPRF內有一塊同步裝置板，可產生控制FCR各種同步所需的實時信號。RFI原計劃不僅僅只裝備陸軍，盡管目前只用在AH-64D上。它可向AH-64D提供主動發射源的敵我識別，并在雷達顯示屏的周邊為駕駛員顯示其相對方位角。將FCR識別的目標向該方位角校準，同時根據雷達對目標的分類，確定發射源的類別(防空設施(ADU)、履帶式車輛、輪式車輛等)，然后將兩者“合并”。這可以實現對目標更準確的識別。RFI的工作頻率是保密的。RFI可使直升機實現被動測距，這已經在OH-58D“基奧瓦勇士”直升機的鑒定試驗中得到了驗證，盡管在目前的“阿帕奇”上還沒有使用這種能力。RFI子系統由一個放置在EFAB中的LRU(RFI處理器)和一對LRMs(RFI天線和RFI接收機)組成，這對LRMs安裝在MMA的托架上，正好在MMA后罩的下方。精確定位(DF)時主動發射源方位角的范圍在天線軸線附近，而粗定位時方位角的范圍則在天線剩余部分。在處理器上加裝了一個可拆卸的用戶數據模塊(UDM)，可存儲分類后的目標數據、延遲序列控制表和可編程搜索表。搜索表的頻率范圍要大于FRI搜索的頻率范圍。在顯示器上最多可顯示10個RF發射源，優先權最高的發射源周圍則用倒置的“本壘板”式圖標加以識別。

注：產品構型中不含雷達電源控制設備。FCR安裝在直升機的旋翼軸上，工作頻率為35千兆赫，是AH-64D用來對戰術目標進行探測、定位、分類和優先權排序的系統。目標類別分為履帶式車輛、輪式車輛、防空設施(ADUs)、直升機或固定翼飛機。由于雷達的MMA安裝在旋翼軸頂端，所以AH-64D探測目標時不必暴露整個直升機，這樣有助于減少直升機的暴露時間，極大增強了針對防空系統的可生存性。此外，低旁瓣天線和雷達波型的低可探測性，使敵方難以探測FCR的發射，因此可大大減小對電子干擾的靈敏度。在陸軍訂購的758架AH-64D直升機中，有227架將裝備長弓FCR任務設備。它增強了對戰場態勢的了解，同時由于AH-64D改進了數字通訊能力，所以“長弓阿帕奇”將成為現代數字化戰場的重要力量。FCR的工作模式因為“阿帕奇”的主要任務是攻擊坦克，所以AH-64D的主要目標截獲和武器投放模式是對地瞄準模式(GTM)。在這種模式中，FCR對地面移動目標、地面靜止目標、懸停或飛行中的直升機以及低速飛行的固定翼飛機進行搜索、定位、分類和優先權排序。目標類別分為履帶式車輛、輪式車輛，或者防空設施，其顯示方式如表1。一般情況下，“阿帕奇”只需露出MMA，并在幾秒鐘之內完成GTM掃描，即可在戰術情況顯示器(TSD)上為駕駛員顯示多達128個經過分類的目標，并將16個優先權最高的目標顯示在FCR瞄準顯示器上。將這16個優先權最高目標的瞄準數據加以存儲，同時根據直升機或目標的機動情況進行修正。這些數據可使直升機在隱身之處，以發射后鎖定(LOAL)模式，向靜止目標發射RF制導導彈。這些數據還可通過改進的數據調制解調器(IDM)傳輸給其它的AH-64D(不管其是否裝備雷達)，使之在不暴露行蹤的情況下對目標實施攻擊。采用發射前鎖定(LOBL)模式時，將FCR的瞄準數據直接傳輸給導彈，隨后在飛離導軌前用導彈上的RF導引頭截獲目標即可。目標被探測到以后，再根據接收的雷達反射信號中的目標特征對其進行分類。將目標特征與PSP中的設置進行比較。分類后的目標由PSP進行優先權排序以確定哪些是駕駛員最感興趣的目標，其依據是7種可選擇和可改編的優先權表。雖然只能顯示16個可攻擊的目標，但FCR可為戰場態勢了解而對多達128個目標進行定位和優先權排序。在GTM模式中，對移動目標的探測和分類時采用了多普勒技術、多普勒特性以及方位角測量。對靜止目標的探測和分類則采用了窄方位波束、高清晰度以及全極化陣列特性。把目標數據和RFI探測到的主動發射源合并，這樣可增加識別的準確性。在GTM(見圖2)模式中，可對15°、30°、45°、90°扇形區域內的目標進行瞄準，每個扇形區域的中線與直升機軸線的夾角，最大可為90°。對靜止目標的最大探測距離為6千米。對移動目標以及空中目標的最大探測距離可達8千米。圖3為典型的GTM屏幕顯示方式。GTM的掃描信號由兩種特殊的雷達波型組成。這兩種波型隔行掃描以最大減小對目標的截獲時間。存在地物干擾時，對目標進行探測和分類采用頻率捷變、極化轉換波型。對地面移動目標和空中目標的探測及分類則采用偽隨機頻率波型(圖4)。這兩種方式的組合，可非常有效地對移動和靜止目標進行探測和分類。對空瞄準(ATM)模式向“長弓阿帕奇”提供對空中威脅的了解(圖5)。MMA具有360°全方位搜索能力，最大搜索距離為8千米。如果需要的話，MMA的空中搜索范圍也可限定在180°、90°以及45°的扇形區域內(圖6)。ATM模式可對懸停和飛行中的直升機和固定翼飛機進行探測、定位、分類和優先權排序。在這種模式中，不能顯示地面目標。把目標數據和RFI探測到的主動發射源合并，這樣可增加識別的準確性。在ATM模式中，采用偽隨機頻率波型來完成對直升機和固定翼飛機的探測和分類。與GTM模式中的移動目標指示器(MTI)一樣，探測懸停和飛行中的直升機和固定翼飛機時，采用了多普勒技術和多普勒特性。雷達波束內任何可能被探測到的地面目標均不參與優先權排序、計數和總數列表，也不會顯示出來。當探測到空中目標以后，AH-64D可選擇用30毫米鏈式機炮或RF制導的“海爾法”導彈對其實施攻擊，也可通過IDM，把目標數據傳給聯合武裝分隊的其它成員。第三種，也就是地形測繪模式(TPM)用于輔助導航，以解決在能見度不好時掠地(NOE)飛行的問題(見圖7)。TPM通過測量地形的高低角來提供地形回避信息，其作用距離最遠可達2.5千米，這樣有助于駕駛員選擇最佳的隱蔽航跡。在雷達的掃描波束內，直升機前方0.1-2.5千米距離范圍內的地形測繪和障礙物信息均可顯示出來，其障礙物字符和雷達視頻的顯示方式采用保真幾何圖形的形式。當惡劣氣象條件或能見度限制了光電傳感器的前視距離時，它可以作為駕駛員夜視傳感器(PNVS)中前視紅外(FLIR)顯示的補充。TMP數據有兩種顯示格式。地形測繪信息，包括在確定的距離之內的高低角，可以C型格式疊加在PNVS的視頻圖像上，也可顯示在綜合瞄準頭盔提示系統(IHADSS)的頭盔瞄準具上(見圖8)。顯示器電位計滑針的移動區域的寬度隨直升機速度的變化而有所改變。由于快速轉換的需要，所以直升機的速度越快，電位計滑針的移動角度越小。另一種顯示格式是在多功能顯示器(MFD)上以距離-角度形式顯示信息。在這種格式中，根據AH-64D直升機的飛行高度和選定的離地高度來設定可飛行平面。陰影表示超過以及低于可飛行平面的垂直高度的地形(見圖9)。顯示器的黑色部分表示可飛行的空中通道，陰影部分表示告警，白色部分表示不能飛越的區域，因為該區域的地形或障礙物高度處在直升機設定的飛行高度以內。增強戰場管理如前所述，“長弓”FCR能使AH-64D在數字化戰場中發揮強大作用。由FCR的搜索能力所帶來的戰場態勢了解可極大增強戰場管理。來自FCR的瞄準數據可顯示在戰術情況顯示器(TSD)上。此外再加上在航空任務計劃設備(AMPS)中裝定的威脅信息和導航數據，可使聯合武裝分隊的指揮官更為有效地制定作戰計劃。通過IDM把這些數據傳輸給戰場上的其它成員，這也是AH-64D在數字化戰場進行自我保護的關鍵手段。TSD向聯合武裝分隊指揮官提供戰場管理所需的各種關鍵信息。它可顯示友軍的布防情況以及敵方位置，這已在前面進行過簡要說明。有了這些信息，駕駛員可確定一個非攻擊區(NFZ)以極大減少誤傷的可能性，還可確定優先攻擊區(PFZ)以幫助對目標的劃分。這把戰場按區域劃分給參與攻擊的不同成員，增加了效率。借助進入攻擊航跡和退出攻擊航跡、已知的敵我設施位置、戰區分布、加油和重新裝彈站、通訊頻率、呼叫信號、密碼查證以及敵我識別，駕駛員可極大增加攻擊效率。只需兩次簡單的按鍵，所有這些信息均可傳輸給聯合武裝分隊的任何成員，以使每一架攻擊直升機都能明確其承擔的任務。一旦對某個目標實施攻擊后，其位置會在顯示器上加以標示，這樣有助于作戰評估。這種攻擊記錄還可通過IDM傳輸，使聯合武裝分隊的其它成員共享。這也是作戰評估和駕駛員匯報的有力依據。在對地瞄準模式中，AH-64D的FCR可對多達128個目標的位置進行探測，將其分為5類，優先排定其中16個最有威脅的目標，通過IDM交換數字化的目標數據和上文所說的有關數據，對所有128個目標協同實施首輪精確攻擊，所有的完成時間不超過1分鐘。對增強戰場管理和戰場態勢的了解具有重要作用，這一點已在初始使用試驗和評估(IOT&E)中得到了證明。AH-64D“長弓”編隊目前還沒有發生誤傷事件，而基本型AH-64A已經有34次誤傷。此外，“長弓”編隊還可向后方的戰術作戰中心(TOC)傳輸15份信息報告和15份作戰評估報告，是基本型“阿帕奇”傳輸報告能力的兩倍。提高使用性在晴天，由于FCR減少了目標截獲時間，再加上其裝備的LBHMMS的殺傷距離可達8千米，“長弓阿帕奇”大大提高了對敵方裝甲目標和防空設施進行攻擊以及將其消滅的能力。在常規夜間作戰條件下，直視光學(DVO)和電視(TV)系統不能發揮作用時，其優勢更為明顯。然而最關鍵的，則是它在有霧、惡劣氣象條件以及戰場能見度不好時所起的作用。在上述條件下使用目前象TADS/PNVS之類的光電系統是不利的。而此時FCR可使直升機在防區外輕而易舉地工作。由于直升機具有用最少的暴露時間從山后、山脊線和樹稍上攻擊目標的能力，所以其戰場生存性有所改善。在遮蔽物的掩護下，“長弓阿帕奇”無需冒著整機暴露的危險，只需露出MMA，即可完成單掃描，并對靜止目標實施攻擊，或把目標交換給其它的“阿帕奇”。對移動目標則需要使用發射前鎖定(LOBL)方式，這意味著導彈在發射前，彈上的導引頭也必須截獲目標。這兩種情況所需的暴露時間比使用激光制導“海爾法”導彈所需的暴露時間大為減少。在1994年11月進行的LBHMMA的一次發射試驗可以證明這一點。當時一架AH-64D截獲了一輛T-72坦克，然后通過IDM把目標交換給另一架AH-64D，隨后另一架AH-64D發射了一枚RF制導的“海爾法”導彈，成功地摧毀了目標。試驗時的氣象條件是兩架AH-64D使用TADS不僅不能觀測到對方，也不能觀測到目標。通常完成這種目標交換和攻擊不需要任何音頻通訊。還有一點需要加以說明，就是美國陸軍已經訂購的758架AH-64D中，只有227架將裝備“長弓”FCR。“長弓阿帕奇”之間的這種目標交換能力并不表示這是一種顯著而有效的直升機編隊方法。FCR的優點之一是與直升機其它傳感器間的相互作用。FRI探測到的發射源信號對雷達具有提示作用。此時FRI截獲威脅信號，雷達再將其方位設定為窄掃描的中心，以便對目標進行快速探測。對目標進行定位和優先權排序后，AH-64D的武器控制處理器自動進行發射控制解算，并使RF制導導彈處于待發射狀態。按下“提示搜索開關”，即可把FCR的窄掃描波束中線定位在優先權最高的發射源的方位角上。重復按幾次開關，FCR就可產生包含每一個發射源的優先權排序系列，并完成對所有發射源的搜索。同樣，當雷達探測到目標后，也可向TADS傳感器(DVO、FLIR或TV)提示將要攻擊(NTS)的目標，或者通過數據傳輸線，指引RF制導導彈的導引頭。這可使副駕駛員/射手(CPG)在目標識別有困難時，采用目視核實。與此相反，數據傳輸線的作用是使TADS的瞄準線與雷達掃描波束的中線對準。這種傳感器間的數據傳輸既可改善截獲和攻擊目標所需的時間，也可減少誤傷的可能性。當FRI探測到如防空設施(ADU)之類的主動發射源時，可在MFD顯示屏的周邊顯示出來。如果該發射源在方位上和某個FCR探測的適當類型的目標重合的話，目標數據將被合并。其結果是FCR探測到的目標可在MFD的適當位置上以適當的FRI字符加以標示。有關目標的補充信息可自動影響優先權排序清單，如果需要的話，這些補充信息還進一步確認對目標的分類。它使進入攻擊和完成攻擊自動化，也使駕駛員在快速接近目標時，有效的避免與之相撞。IOT&E發射試驗是在加尼福利亞的中國湖進行的(圖10)。試驗階段共向移動和靜止目標發射了20枚“長弓”RF制導“海爾法”導彈，大部分發射距離都超過7千米。所有發射均是在有一個或更多種類的主動和被動電子干擾情況下進行的，其中包括單頻譜和多頻譜煙幕、霧－油煙、雷達信號吸收毯、保形雷達散射網以及雷達誘餌。在發射的20枚導彈中，有18枚(90％)直接命中。事后查證，2枚脫靶是因為導彈內部出現故障，目前已成功完成了為此所作的改進設計試驗。在全部采用虛擬目標的模擬戰場環境條件下，“長弓阿帕奇”可探測、識別、接近并用適當的導彈命中所有的目標。而基本型AH-64A“阿帕奇”只能探測到這種環境下的大部分目標，且在煙幕持久不散時無法接近目標。發射試驗之后，在加尼福利亞的福特亨特利格特進行了IOT&E的能力對比鑒定。考慮到威脅能力的增長潛力，所以地面的火力裝備很強，而且具有數字化的快速通訊和目標傳輸能力。根據預先估計的2004年的威脅環境布防，其能力大大超過目前世界上任何可能遭遇到的情況。所有的坦克均裝備了非常具有殺傷力的可直接瞄準發射的反直升機導彈，其最大發射距離為4千米。在試驗中，這種導彈命中的大部分是基本型AH-64A，僅有一枚命中了AH-64D“長弓阿帕奇”。這主要是因為AH-64D裝備了FCR，增強了戰場態勢了解，同時減少了暴露時間。威脅方還裝備了目標截獲預警雷達(TAR)，具有超過80千米(50英里)以上的空中目標截獲能力。TAR可向己方直升機提供精確的瞄準數據，也可向己方的ADUs和直升機機動提供示警。當“阿帕奇”突然出現，來不及告警時，這可使ADUs直接進入作戰(跟蹤)模式。在實戰中TAR是一個優先權很高的目標，但試驗時直升機會避免對其瞄準。當然情況不總是如此，對TAR進行探測和分類的FRI可使FCR對發射源實施快速瞄準。這也可證明“長弓阿帕奇”比“阿帕奇”的基本型具有更大的殺傷力。在IOT&E試驗中有一個有趣的現象，就是AH-64D被擊毀的時間都是在試驗的初期。隨著駕駛員對模擬戰場條件下直升機的熟悉程度的增加，其生存力有明顯改善。結束語前蘇聯解體所引起的全球政治格局的變化將給西方軍事力量帶來一系列新的挑戰。我們已不再能對敵方作先期深入了解，