聯合監視與目標攻擊雷達系統(JSTARS)

系統英文名稱:Joint Surveillance and Target Attack Radar Systems(JSTARS)

研製國家:美國

研製時間:八十年代初

部署時間:1996/6/11

JSTARS是陸軍的“遠端目標捕獲系統”(Stand-off Target Acguistion System)和空軍“鋪路機”(Pave Mover)系統的基礎上發展而來的。“遠端目標捕獲系統”是美國陸軍直升機使用的一種機載雷達系統,用來快速、連續、大區域地監視地面活動目標;“鋪路機”系統是美國空軍使用的一種機載雷達系統,用來監視、探測和攻擊陸軍前沿部隊縱深地帶的敵方的面活動目標。為節省投資及儘快研製出能滿足空地一體戰需要的指揮、控制和通信(C3)系統,美國防部長辦公室于1982年5月決定將上述兩個系統合併成一個系統──聯合監視與目標攻擊雷達系統。1985年,美陸、空軍聯合投資15.5億美元,開始合作研製聯合監視與目標攻擊雷達系統,主承包商是諾斯羅普--格魯門公司,前兩架原型機的載機是用兩架二手的波音707飛機改裝而成的,稱為E-8A,經試驗後定型的生產型稱為E-8C“聯合星系統”。 E-8C“聯合星系統”是現代空地一體戰的重要裝備,對監視軍事衝突和突發事件中的地面情況,控制空地聯合作戰都具有重要作用,堪稱空中與地面之間的神經中樞。

統組成

整個聯合監視與目標攻擊雷達系統主要由載機、機載系統和地面站系統組成。

載機

E-8C“聯合星系統”的載機是老式波音707飛機。其主要參數,機長46.6米,機高12.9米,翼展44.4米,機翼面積為268.6平方米。動力裝置為4台JT—3D型渦扇發動機,單台推力84.48千牛。最大載容量40.3噸,最大燃油重量70噸,最大起飛重量152.4噸,實用升限為12600米,最大平飛速度為每小時1010千米,續航時間為11小時,如進行空中加油則可在空中停留20小時。

E-8C“聯合星系統”飛機上共有17個系統操作員和一個領航/自衛操作人員,此外還有駕駛飛機的4名機組人員。飛機的每個工作臺都配有先進的數位顯示處理機和高分辯率彩色圖形監視器、鍵盤和通信終端。

機載系統

機載系統主要有雷達設備、天線、高速處理器以及各種相關軟體等,E—8C飛機的前機身下部有一個12米長的獨木舟形的雷達天線罩,堶掘辿酗@付APY—3型相控陣雷達天線。APY—3雷達設備重1900公斤,其多個發射機通過一個組合的大功率放大器將能量饋送到天線,這樣做可增大雷達的探測距離,提高雷達系統的性能。該雷達天線可從飛機的任一一側對戰場進行監視,在平面方位採用電子掃描,掃描範圍可達到土60度;而在俯仰方向則採用機械掃描,可為“聯合星系統”(包括在該機上和在地面站的工作人員)提供目標資料和戰鬥控制資料。根據這些資料,操作人員可向飛機、導彈或火炮發出指令,進行火力支援。E-8C“聯合星系統”的處理機是該系統的神經中樞,可迅速顯示與更新地圖、雷達資料及各種指示符號等,處理機的速度可達到每秒60億次。除控制雷達外,它還可對航空部隊和遠端導彈部隊進行有效指揮。“聯合星系統”採用保密的資料鏈和話音通信來分配和交換資訊,其最重要的資料鏈是既保密又抗干擾的監視與控制資料鏈,用於將機上的數據傳給機動的陸軍地面站。同時,地面站對戰場情報的要求也通過這一資料鏈傳輸到E-8C飛機上。

E-8C飛機還裝有“塔康”導航及TADIL/Link16資料通信設備,可與E-3預警機進行聯繫,獲得其他裝備所探測到的資訊,包括衛星資料。飛機上還安裝有電子對抗設備,如派往波黑地區的該型飛機上就裝有導彈告警系統和曳光彈投放器等。

地面站系統

E—8C“聯合星系統”的另一個重要組成部分是地面站系統。“聯合星系統”的地面站為移動式的,分為一級地面站和二級地面站。一級地面站是一個可進行多種資訊處理的中心。其資訊和資料來自于“聯合星系統”載機指揮官戰術終端(CTT)、聯合戰術終端(JTT)和無人駕駛飛行器(UAV)傳輸的資料,同時通過局域網、有線網和無線網,向陸軍指揮、控制、通信與情報部門的節點分發情報,以通報戰場情況和目標資料。

二級地面站,也稱之為普通地面站(CGS),屬於第二級情報與電子戰(IEW)系統。它可以將二次圖像及其它感測器資料分發給各戰術指揮官,使他們對戰場管理、情報和目標作戰,具有一個全面的整體的認識。陸軍的普通地面站將對從E—8C飛機接收到的雷達圖像資料進行分析,然後再將分析結果分發、通報到所有旅以上單位。

名為地面站,實際上它可移動,不僅是地面和水面,而且包括空間。如普通地面站的設備,可裝在C—130、C—141、C—17、C一5和CH一47D、CH—53等在空中飛行的飛機或直升機上,也可以裝在水上航行的LACV—30和其他船隻上,以及諸如LCU兩栖艦或陸地上的平板運輸車上,總之地面站的移動方式非常靈活。普通地面站共有6名操作人員,可一天24小時運轉,不過每天約需要有1.5小時的系統預防性維修。

主要性能

E-8飛機上設有10個控制臺和18名工作人員。生產型飛機將配17個控制臺和21名工作人員,執行長期任務可增加到34人。飛機留空時間11小時,在空中加油可達21小時。E-8飛機在11000米高度飛行時,其機載雷達可探測250千米外的地面目標,能在全天候條件下,離前線100∼200千米外的地方監視150千米×180千米(最大可達512千米×512千米)的大面積戰場區域,能探測、定位、分類和跟蹤固定目標和活動目標。APY—3相控陣雷達系統有多種工作模式,其中廣域活動目標監視指示模式(WAS/MTI)是該雷達的基本工作模式。用這種模式,可對地面機動目標和直升機等慢速移動目標進行探測、定位和識別。通過信號分析處理,“聯合星系統”可區分出輪式和履帶式車輛的運動。通過對地面小範圍的監視可使雷達探測到的目標成像顯示更加清晰。不但可提供高解析度的圖像,可用於對地面移動目標進行監視,並可為戰鬥部隊制定進攻計劃提供準確的資訊。對於地面固定目標的監視,使用的是合成孔徑雷達/固定目標指示模式(SAR/FTI),這種模式可獲得高解析度的敵方陣地和地面固定目標的圖像和照片。如橋梁、港口、機場和靜止車輛,以及諸如“飛毛腿”等導彈的發射架等,都可以在很遠的距離以很高的概率探測到,並獲得高清晰度圖像。

據報道,該機在8小時飛行中可監視100萬平方千米的地區,並且有很高的探測精度,可區分履帶式和輪式車輛。該機在監視10千米×10千米的區域時,可確定橋梁、公路、汽車、坦克和導彈發射架等固定目標的精確位置,可探測出以行人速度移動的目標。另據報道,該機除了能探測地面部隊和坦克外,還可探測海面艦船及直升機和低速飛行的飛機。E-8飛機不僅能探測到敵方戰鬥前沿和縱深地帶的固定目標和活動目標,而且還可為指揮官提供戰場管理資訊,引導飛機、導彈、高炮和機動部隊對這些目標進行攻擊。陸軍的軍或師一級單位以及戰術空軍可根據該機提供的資訊對戰場態勢作出評估,確定兵力資源的優先等級;即時掌握敵情,瞭解威脅,合理調動兵力,阻止敵方第二梯隊的進攻,以保證戰鬥獲得勝利。

功能及特點

在未來戰場上,E-8飛機在遠離前沿的友軍一側空中飛行,居高臨下同時對前沿和敵方縱深兩個地域的目標進行探測和跟蹤,獲得的目標資料將在以下兩方面為一體化作戰提供支援。

提供目標資料

E-8飛機對雷達獲得的原始資料處理後,將目標的方位、速度等資料通過JTIDS終端傳送給擔負前沿及縱深空中攔截任務的F-15和F-16戰鬥機,引導空對地導彈攻擊目標。如F-15的導航系統根據E-8飛機提供的資料可建立起一個時-空座標,提示飛行員在正確的時刻和地點發動攻擊。空軍隱身巡航導彈也將使用E-8飛機提供的資料制導。原始資料可通過監視控制資料網傳至地面站,經處理後再送到戰術指揮中心,引導地面機動部隊,包括前沿攻擊直升機部隊和炮兵部隊,對敵裝甲目標發起攻擊。陸軍使用E-8飛機目標資料的基本配套武器系統是多管火箭發射系統(MLRS)

E-8飛機還具有直接引導飛機和導彈攻擊目標的能力,如果在攻擊飛機和導彈上安裝專用資料接收設備,則整個攻擊過程無需人來干預。

保障戰場管理

E-8飛機將成為管理未來一體化戰場的主要手段。通過對原始資料的處理和顯示,可為指揮官提供完整的戰場景況,使之對敵人在前沿地域的進攻規模、兵力部署以及縱深第二梯隊的推進情況了如指掌。例如,處理後的目標資料疊加上儲存在電腦中地圖資訊,然後顯示出來,可供指揮官掌握敵方第二梯隊的推進方向、速度及沿途地形、道路情況,推斷遭遇地點,選擇可供利用的山脈、橋梁等屏障阻止敵行動。利用E-8飛機,指揮官還可及時掌握敵方裝甲部隊在戰鬥中的受損情況,確定是否需要再次發動進攻。由於空軍和陸軍幾乎是同時獲得同樣的戰場景況和目標資料,從而能共同設計他們的一體化戰場,提高協同作戰能力。

由於機載雷達具有多種工作模式,使系統能滿足指揮官各種不同需要。E-8飛機由戰術空軍司令部統一指揮,地面指揮官如有特殊需求可通過地面站直接與E-8飛機聯繫,機上的部分控制臺也將由陸軍人員操作。該機既可監視整個戰場的情況,也可根據地面指揮官的要求集中監視某一小塊區域,甚至是某個運動或靜止目標。通過JTIDS,E-8飛機可滿足長時間的滯空需要,經空中加油能連續飛行21小時,從而為作戰部隊提供可靠而有效的情報支援。

現狀和發展趨勢

實戰應用

1991年海灣戰爭爆發,當時剛剛問世,但仍處於試驗階段的兩架 E—8A 型飛機就被派往海灣前線,參加了“沙漠風暴”行動、接受實戰檢驗。在這次作戰行動中,E—8A“聯合星系統”主要用於監視跟蹤伊拉克的地面坦克、飛毛腿導彈以及其機動部隊的行動,為多國部隊的空中和地面指揮員提供了前所未有過的關於戰場的即時畫面,及其它戰略和戰術方面的情報,為前線指揮員的決策和作戰方案的制定,發揮了重要的作用,受到了軍方的高度評價。

通過實戰的初步檢驗證明了“聯合星系統”的作用,於是海灣戰爭結束後,美參議院要求加速發展“聯合星系統”的進程,同時也針對E—8A型”飛機在實戰中發現的一些問題,要求在以後的飛機中加以改進,其中包括改進操作員的操縱臺,簡化通信設備,提高雷達的解析度,以及加強對飛行任務中所獲資料的充分利用等。

E—8C“聯合星系統”通過參加波黑“聯合行動”證明,不管其在惡劣的天氣,還是複雜的地形情況下,都能很好地執行任務。其機組人員共飛行了95個作戰架次,1000多飛行小時,完成任務的有效率達到98%。同時也暴露了一些問題,並沒有完全滿足適應性評估要求。據美作戰試驗與評估處主任介紹:該機的發動機推力有限,很難達到正常的11000米的作戰高度,對於達到12600米的最大高度相差甚遠。在執行“聯合行動中,該機在加滿燃料起飛時,所需跑道長度大約為3350米,而北約的標準跑道長度約2500米,這些都會使它的使用受到限制。

1997年,E—8C“聯合星系統”首次參加了在韓國進行的美韓聯合軍事演習。在演習中,E—8C飛機為韓國和美軍指揮官們提供支援,對部隊的調動進行跟蹤,提供指令與預警,成為了地面部隊的通信中繼平臺。

E-8C飛機存在的不足,特別經過科索沃戰爭的考驗,引起了美國空軍對改進JSTARS系統的高度關注。首先,E-8C上目前的APY-E雷達分辨力僅3m左右,SAR/MTI不能同時工作,經改進後使其能同時工作,並要提高掃描速率,擴大可探測目標的速度範圍。另外,在飛機的生存能力、通信能力、地面接收能力方面應予以改進,增加新的數傳鏈路,使JSTARS飛機不通過地面站就能直接引導巡航導彈和陸軍戰術導彈等精制導武器,縮短發現目標與實施打擊之間的時間。還希望配備自動目標識別演算法,同時使該機能引導和控制UAV。

未來發展

目前服役的E-8C飛機是“布洛克-0”型飛機,它被認為是試驗與評估飛機。到2006年,這些飛機將改進成“布洛克-50”型,能作為戰場管理飛機使用,確定攻擊目標,引導其他偵察飛機調查不明目標,或引導飛機和導彈攻擊已知目標。E-8C飛機將基本上以下列順序改進:

  1. 在1999年將飛機改進成“布洛克-10”型,E-8C基本型飛機可以同其他軍兵種和盟國共同作戰使用。具體改進包括採用TADIL-J保密通信、數位式自動駕駛儀、Year 2000電腦。

  2. 在2000年將飛機改進成“布洛克-20”型,E-8C將是開放式結構的基本型飛機,可以採用商用產品軟體,電腦替代計劃將與網路通信聯繫在一起。飛機將增加陸軍改進的資料數據機、基本的SINCGARS(單通道地空無線電系統)無線電聯繫及雷達先進信號處理系統。

  3. 在2002年將飛機改進成“布洛克-30”型,E-8C將是攻擊控制的基本型飛機。飛機將加裝UHF(特高頻)衛星通信、無線傳送情報、TADIL-J攻擊支援改進系統、全球空中交通管理系統。

  4. 在2004年將飛機改進成“布洛克-40”型,E-8C將是資訊控制基本型飛機。飛機將採用加強型逆合成孔徑雷達、改進的移動目標指示器及EHF、SHF(極高頻、超高頻)衛星通信。

  5. 在2006年將飛機改進成“布洛克-50”型,E-8C將是戰場管理基本型飛機。飛機將具有電子情報、攻擊識別、直升機探測與跟蹤、自動目標識別、海上探測和運動自動跟蹤能力。

研製過程及研究經費

E—8C“聯合星系統”的研製背景,是由美國空軍的“移動目標顯示計劃”(MTT)和陸軍的“遠距離目標捕捉系統”(SOTAS)談起。美國空軍在提出MTT計劃之前,就開始研究一個叫做“移動鋪路者”的系統,它可為Mn提供目標監視,同時可使用武器引導模式指揮己方飛機或導彈對目標進行攻擊。就在“移動鋪路者”系統即將進入全面發展的時候,美國國防部提出要空軍的移動目標顯示計劃與陸軍合併。

1982年,負責國防研究與工程的美國國防部副部長提出,將陸軍的“遠距離目標捕捉系統”和空軍的“鋪路移動者”系統合併,這就是後來的聯合監視目標攻擊雷達系統(JSTARS,簡稱“聯合星系統”),並由空軍的電子系統部牽頭負責該專案。1985年,美陸、空軍聯合投資15.5億美元,開始合作研製聯合監視與目標攻擊雷達系統,並將該系統安裝在改型的波音707-320C飛機上。

從1978年起,美國有關方面就開始對聯合監視目標攻擊雷達系統購相關技術進行研究,總耗資已達到50多億美元。

部署情況

關於E—8C “聯合星系統”的採購裝備計劃,10年中曾經歷過5次大的變化。最早在研製“聯合星系統”初期,美國軍方提出的採購計劃只有10架飛機;到1988年4月,美國防採購委員會從原計劃10架的採購數量增加到了22架,當時空軍提出的採購數量更多,達35架;1990年9月19日,美國防部聯合物資採購監督委員會又從原計劃的22架減少到20架“聯合星系統”的生產型飛機;1996年9月25日,美國國防部負責國防採購與技術的副部長簽署了一項採購計劃備忘錄,同意“聯合星系統”計劃進入全速生產階段,並批准生產19架生產型飛機,同年美空軍宣佈到2004年裝備“聯合星系統”生產型飛機將達到19架,這兩者是吻合的;到了1997年5月,美國防審查委員會決定,只能購買13架“聯合星系統”的生產型飛機。

第一架E—8C型飛機是1994年3月開始飛行的,1996年6月11日便交付美空軍第93空中控制聯隊使用,現駐紮在美國羅賓斯空軍基地。同年12月13日第二架E—8C型機也飛抵該聯隊服役。到今年8月份為止,美國空軍已裝備E—8C“聯合星系統”四架。

如果沒有新的變化,估計到2004年美空軍裝備總數可達到13架。

朱早紅
資料來源:

  1. http://www.fas.org/irp/program/disseminate/jstars.htm
  2. 軍事文摘.-2000(10).-15∼16
  3. 《2020年的武器》/中國國防科技資訊中心編
  4. http://www.cetin.net.cn