隐身战机之间应该怎样进行通信,老美的经验是否值得借鉴

穿过大海来摸鱼 2024-07-10 14:39:13

前不久雷布斯关于汽车车窗三层镀膜的故事引来了余大嘴的专业解读。

余承东:车为什么不把前风挡也搞镀银玻璃呢?所有车窗都用镀银玻璃时,就跟劳斯莱斯库里南一样的问题,手机在车里信号非常微弱,因为对电磁场具有屏蔽效应,我是学无线的出身的,所以不能把所有车窗都搞成镀银,因为手机信号会严重减弱。

燃油车时代车顶大多有鲨鱼鳍,那里里就是天选的天线安装位置,而现在的电动车基本取消了这个设计以减小风阻。后来经过一些专业讲解证明人家SU7在车窗上是预留了一些区域的,来保证信号,就说工程师不会那么傻嘛!真正受影响的也就是GPS组件,卡在风挡下的位置不利于无线信号传输,这个问题也不是不能解决,后面车窗贴膜的时候挖个空就能优化掉。

汽车圈的“信号风波”不得不让人思考一个问题,天上飞的隐身战机全身涂满隐身涂料,如何在空中保证信号传输?

例如F-22战斗机舱盖框组件集成了加热、除霜和除雾功能,座舱盖玻璃厚19mm,由两块9.5mm厚的垂帘熔煅染色聚碳酸酯板熔合成一整块,然后经锻压成型,重158.8千克,由带8个锁机构支撑,飞行员座舱就是一个巨大的雷达波反射,原机身涂层涂在座舱玻璃盖儿上,那飞行员啥也看不见了,所以就需要一个可以透光的特殊涂层,既可以吸收雷达波又不影响飞行员视野。

战斗机在超音速飞行时,舱盖表面温度高达110摄氏度。舱盖玻璃是既要抗热又要抗冻,前后大锯齿、隐身设计以及边缘的缝隙处理都要做到精益求精,洛马公司曾透露,F22的座舱盖是整个项目里最复杂的,全件尺寸达到了史无前例的3米*1米*0.76米,仓盖全重500公斤,而厚度却不均匀,盖顶最薄的部分仅有20毫米,还要承受1.8公斤的异物,以一千零一十八千米每小时的速度撞击而不破损。

美军选择的是氧化铟锡膜,用昂贵的真空层沉积法镀膜,厚度仅有十到20纳米,透光性极好,而且对座舱盖有极强的附着力。F22用的就是氧化铟锡膜,一体化结构,单价高达100万美元。镀膜除了隐身作用外,还可以导电加热,用来防雾除冰。但氧化铟锡膜比较脆弱,寿命不长,座舱盖每两年就要更换一次。

在隐身战机上的贴膜优先考虑透光性和隐身性,至于所谓的信号传输功能则通过其他手段来保障,因为驾驶座舱“裸奔”形成的雷达反射波是暴露的主要来源之一!

通信性能相对于隐身飞机而言很大程度上是被故意限制的。但是这种性能方面的限制,在现代战争中对诸如F-22和F-35这样的战斗机来说,会成为其部署和使用过程中的一种阻碍。在现代空战中,态势感知能力比机动性更重要,打破隐身机的“信息壁垒”是必须要解决的问题。

肥电的 MADL工作在Ku波段,采用有源相控阵天线

之前F-22与F-35之间无法进行信息互联,美空军的Link 16数据链一直是战斗机、加油机和E-3预警机等ISTAR平台之间的标准通信数据链路,但其全向性、频率带宽和波形决定了它不适合隐形飞机使用。F-22与F-35使用自身特有的低截获概率系统,F-22采用的是“机间飞行数据链”(IFDL),F-35采用的是“多功能先进数据链”(MADL),但IFDL、MADL、Link 16三种数据链采用的波形并不相同。通过Link 16数据链F-22只能接收其他平台信息,而不进行发送,其高态势感知能力掌握的信息难以与其他平台共享,限制了其多机种协同作战能力。美国空军曾一度计划为其F-22改装MADL,但该计划在本世纪初被取消。

红圈为F-22上的IFDL集成位置

隐身机的数据互联必须保证不影响战机的隐身性。美国F22战斗机使用的机间/机队数据链(IFDL),与以往数据链不同的是它拥有全双工实时双向数据传输功能,即可同时接受和发出信息,传统的半双工数据链则只能先发后收或先收后发,这种功能带来的最大效用就是战斗机一飞临战区能实时自动动态组网,传统的数据链要是有新战机进入战场则要重新组网,耗时又费力。IFDL新数据链另外一个重要功能就是可以信号捷变和定向传输,保密性极强,最后F22运用该数据链可以只有两架F22雷达开机的情况下指挥另外14架保持无线电静默的F22传输数据,对目标实施攻击。

F-22的通信信道为了低截获性牺牲了太多,其通信带宽太窄,容量太小、传输速率不高。IFDL标准传输速率仅为28.8~238 kb/s,最高也不会高于500 kb/s。

而 MADL是为保证F-35的隐身能力而专门开发的专用多阵列数据链,是一个K波段窄波束点对点工作的数据链。如果飞机通过其他非窄波束数据链共享数据,其发射波束就会被跟踪;而MADL使用窄波束进行机间通信,因而通信是隐蔽的,跟踪F-35的发射波束是非常困难的。但MADL数据链只能用于F-35战斗机同型机编队之间的信息共享。

在任务期间,隐身机基本不会进行主动通信以保持静默,不仅仅是传统意义上不使用电台进行话音通信,还要控制机载雷达的辐射和基于数据链的信息获取与分发。

为了解决两款隐身机的数据联通问题,老美的解决思路是使用第三平台承担联通的中转站,在F-22战斗机停产及放弃升级MADL数据链后,为解决F-22战斗机与F-15战斗机协同作战需求,美国空军空战司令部下属国家能力战术开发办公室(TENCAP)与波音公司鬼怪工厂共同开发了“爪痕”(Talon HATE)吊舱。

“爪痕”吊舱搭载在F-15C战斗机上,其内部装有自适应传感器,多域信息处理器与网络通信网关,可以使F-15C战斗机通过一条公共数据链路与F-22战斗机进行安全通信。加装该吊舱的F-15C战斗机亦可承担战术级别的战场空中通信节点作用。

携带“爪痕”吊舱的F-15C战斗机

“爪痕”的实验打开了美军的格局,光解决不同机型之间的数据互联还不够,随着现代战争形式的不断演变,平台互联的需求进一步提升。美军希望将原先单纯五代机与四代机互联的功能进一步发展,将不同军种之间的传感器、作战系统和武器,整合进入同一个战斗网络,实现将任意传感器数据实时传输给战场上的任意作战单元,组建以网络为中心的分布式作战体系。

为实现该构想,美空军正在大力推进“先进作战管理”(ABMS)系统的建设。该系统被美空军视为“军事物联网”,已成为美国防部实现“联合全域指挥与控制”(JADC2)的重要技术解决方案和核心支撑系统之一。2019年10月,美国空军授予诺格公司一份可编程无线电终端系统开发合同,该系统即为“一号网关”系统。

该系统由诺格公司研发,主要功能为跨平台的翻译和通信能力,将成为解决美空军各平台间通信问题的长期解决方案。对比以往改造各飞行平台通信系统时需要耗时耗力又费钱的改装无线电相关设备,“一号网关”系统是一个小型的模块化载荷,可以加装到许多有人驾驶飞机和无人机上,更加灵活便捷。

在2020年5月的测试中,空军的F-22与海军的F-35C间测试了话音信息和数据信息,证明通信具备低可探测性,印证了“一号网关”系统的特点。该系统具备跨不同平台间的通信能力,借助该系统的翻译与信息传递功能,各平台可用原有数据链将信息发出,自身无需进行语言与格式转换,在终端即可实现信息共享。

2020年9月,美国空军实验了采用MQ-9无人机搭载“一号网关”系统,实现了与Link 16、“一号网关”(meshONE)网络的通信中继功能,并与区域内空中/地面平台实现无缝链接。2020年12月,美国空军将“一号网关”系统安装在“一号可消耗武器”上面,随后该无人机与F-22、F-35战斗机进行协同飞行测试。

相关的实验让美军的野心也大了起来,谋划着从机型互通向各军兵种不同作战平台之间的联通,从而实现分布式作战,特别是无人作战平台的大放异彩,对于全域的高效联通配合提出了更高要求。

搭载网关的无人机

从美军的努力我们可以看出,隐身战机要想发挥出战力必须嵌入整个空战系统,高度依赖友军的支持,而对不同机型之间数据互联的探索促进了下一代“忠诚僚机”的诞生,从承担中继通信的“空中基站”变成伴随作战的“打手”,老美的前期探索正在逐渐结出硕果。现在美军对于数据互联的开发已经是着眼于建立起整个战场的数据网络,为了“分布式作战”提供信息支持,信息一体化将成为未来战场的“命门”,而近年发展神速的AI和“星链”都会成为美军的新战力的“倍增器”,战场将会走向“无网不成军”的新阶段!
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  • 2024-07-13 12:08

    不值得借鉴,中国有更好更系统的解决方法

穿过大海来摸鱼

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