光电系统是现代战机上相当重要的装备,依用途可概分为探测火控、被动预警以及主动预警用途。目前最先进的俄制机载光电系统可分为UOMZ(乌拉尔光学仪器制造厂)和NII PP(精密仪器制造科学探讨院)两大流派。UOMZ虽是工厂,但在承制苏-27的36Sh光电探测器后便进行后续改进型号的研发,苏-33的46Sh以及老苏-35的52Sh便是其自行研发的成果。近年来其更开始与法国泰利斯企业合作,引进生产该企业的光电系统(主要是陆军热成像仪),可能从中吸收了部分先进光电技术。NII PP专精太空光学系统,如用于卫星定位的角反射器阵列以及激光定位系统,如欧洲“伽利略”卫星系统上便配有该企业的角反射器阵列。NII PP通过为米格-35研发一系列探测与警戒用光电系统而涉足航空领域。 外语论文网 www.waiyulw.com UOMZ的 13SM-1、OLS与Sapson-E UOMZ最新一代的机载前视光电探测器有米格-35的13SM-1与苏-35BM的OLS,以及对地攻击用的Sapson-E光电吊舱。 CLS的尺寸为766×540×763立方毫米,内含扫描式红外探测器、电视摄像机、激光测距仪。扫描范围垂直-15~/55//60度,水平±60或±90度,视场(指瞬间视场,非通过扫描达成)150×24度,操作温度摄氏-40~/60度,全空域扫描周期4秒,能同时跟踪4个目标,激光对空测距距离20千米(苏-27则是3千米,老苏-35为8千米),对地30千米(苏-27为5千米,苏-35为10千米),测距误差5米。电视摄像机能用于对昼间目标(对空/对地)识别,距离10-12千米。重71千克(苏-27的36Sh约173千克,老苏-35的52Sh达220千克).且体形更小,因此装机时所用的整流罩也更小,整流罩由新的轻型蓝宝石玻璃制成。据称该系统比旧型号的可靠性高5倍。 在探测距离与视野方面,OLS型录上记载其视野为水平±60度,垂直-15~/55度,追击与迎击探测距离分别为70与40千米。这其中有几件事值得讨论。 笔者向UOMZ展方询问,为何之前苏-30MKK所用的52Sh都达到迎面40千米、追击90千米的探测距离,而OLS-35反而只有70千米。展方表示,那是数据取用标准的不同,52Sh的90千米是“最大”探测距离,而OLS-35的70千米是“保证探测距离”。若以等同于52Sh的标准来看,OLS-35要探测到140千米都没有问题。如果以40/70千米的保证探测距离换算回最大探测距离,则探测距离可达80/140千米。 在视野方面,UOMZ公布的数据应该是以极高的扫瞄速度得到的结果。需强调的是,UOMZ这款光电探测器的设计思路有别于当前世界潮流――热成像识别,而仍是以传统的“方位测定与轨迹追踪”为主要诉求。然而在设计上由于使用阵列传感器,使得不需逐点扫描,而是一口气凝视120×24度或150×24度的超宽广视场。这样一来,OLS的机械装置其实仅需在垂直方向上扫描便可兼顾左右±60度或±75度的范围,有点类似垂直方向电子扫描搭配水平机械扫描的舰用雷达一般,其全空域扫描速率应该会相当高。不确定OLS是否因此干脆取消水平扫描机械,不过只要加上水平机械扫描,则其仅需小幅摆动便可轻易获得±90度甚至更大的视野。与之对比,采用点状扫描的OLS-27虽然全视野也是水平±60度、垂直-15~/60度,但实际作战时会选用60xl0度、20×5度、3x3度视野进行监视,而OLS-35的瞬时视野已是OLS-27最大监视模式视野的6倍,等于不必动就能监视远大于OLS-27的空域。 为米格-35设计的13SM-11生能、特点与OLS大体相同,唯独迎面探测距离由40千米稍降至28千米,尺寸为787×412×386立方毫米,重60千克,瞬时视场120×24度。 Sapson-E是研发相当久的对地攻击光电吊舱,配有电视摄像机、热成像仪、激光测距仪与照明仪、激光定向仪。其口径为360毫米,长3米,重250千克,使用温度摄氏-60到/50度。垂直视野/10~-150度,水平视野±10度,但探测头可绕轴±150度旋转,因此实际上可探测整个下半球。 NII PP的前视光电探测器与对地攻击光电吊舱 Nll PP从米格-29K开始涉足航空领域,为米格-29K提供了OLS-UE前视光电探测器。在米格-35上更增加OLS-K下视光电探测器。 OLS-UE光电探测器包含热成像仪、电视摄像机以及激光测距仪。其中,热成像仪的操作波段在3-5微米,分辨率320×256像素。电视摄像机操作波段为0.6-0.8微米,640×480像素。激光测距仪波段为1.06和1.57微米。系统视野左右各90度,下15度、上60度,瞬时视场lOx7.5度。对米格-29的探测距离为追击50千米、迎击15千米,激光测距仪对空测距范围最大15千米,对地/海20千米,重78千克。型录中有一张OLS-UE所捕获的米格-29的红外影像,非常清晰,连翼端后缘这种较低温处都清晰可见。 OLS-K下视光电探测器主要用于低空飞行时绘制地面影像,其配备与OLS-UE相同唯独增加了更窄视野模式。其对坦克探测距离20千米,对船舶40千米,激光对地测距距离20千米,视场lOx7.5度-1x0.75度。OLS-K以保形吊舱形式搭载于米格-35右进气道下方,相当紧凑,其功能与UOMZ推出的Sapson-E光电吊舱类似,但后者重达250千克且体形比OLS-K大很多,俄语毕业论文,OLS-K应是更先进的设计。 Nll PP目前更将市场指向苏霍伊战机,推出OLS-35光电探测器。其与目前主流的新一代光电探测器类似,具备热成像功能,因此能以热成像进行目标识别等。其基本构造与技术等级应与OLS-UE类似。OLS-35对苏-30的追击与迎面探测距离分别为90与35千米,对20米尺寸目标的成像距离约20千米。其水平视野±90度、垂直-15~/60度,激光测距距离为对空20千米、对地30千米,重83千克,瞬时视野lOx7.5度。 Nll PP与UOMZ分别以探讨院有较高科研水平及量产工厂有成熟技术自居。NII PP的OLS-35于2017年装载于苏-35BM 902号机进行试飞。两者都是相当具有吸引力的产品,且各有优势:NII PP的可以进行热成像识别,搭配分布式光电预警系统可获得球状视野;而UOMZ的本身可充当前半球预警系统,物美价廉。 光电预警系统 光电预警系统能够提供飞机最后阶段的可靠预警。虽然它无法像雷达预警接收器那样在敌方导弹发射前便感知威胁,但能探测到导弹飞行过程中不可避免的摩擦热,因而能对以无线电静默方式飞行的导弹进行警戒。老苏-35、图-95MS、苏-24M便有这种装置。如老苏-35上的MAK-F(L-136)导弹来袭告警器,为设置于机背上的球状物,内有一个可360度旋转的反射镜,将目标的红外辐射反射到下方的传感器上,借此警戒20千米内之短程空空导弹(例如AIM-9)、33千米内之中距空空导弹(例如AIM-7)、55千米内之区域防空导弹(例如“爱国者”)或5.5千米内之肩射防空导弹(例如“毒刺”)。 米格-35的OAR-U、OAR-L与SOLO NII PP为米格-35研发了一套光电警戒方案,已经具有“分布式孔径光电系统”的雏型。米格-35的上下半球各由一个红外式导弹来袭告警器负责,上半球是位于机背上的OAR-U,下半球的传感器称为OAR-L,装设于左进气道下的保形吊舱。另外,在机翼两端各有一组SOLO激光告警器,分别负责左、右半球。各传感器的信息经计算机整合后供中央信息系统使用。这套系统能发现来袭导弹及激光波束,并在一定距离内测定威胁方位及导弹轨迹。 OAR-U与OAR-L导弹来袭告警器采用鱼眼镜头设计,因此单一传感器便能感应±90度范围(即半个球面),能于50千米外侦测到来袭导弹,这种警戒距离甚至超过了L波段导弹预警雷达与小型X波段雷达!关于5千米内之导弹能侦测其飞行轨迹与方位。SOLO激光告警器每组包含2个激光接收器,操作波段1 06微米、1.5-1.6微米,频率小于10千赫,能侦测激光源的方位与频率。 OAR-U与OAR-L分别负责上下半球,共同组成球状预警视野,算是具备了“分布式孔径光电系统”的雏型。之后Nll PP又推出了更完善的分布式孔径系统,供苏-35BM与米格-35之用。 首见于苏-35S的分布孔径光电系统 Nll PP之后推出了更完善的分布式光电探测器,官网甚至以“光电侦察系统”称呼之。这种探测器由至少6个红外成像仪与至少2组激光接收器构成,构建出球状视野。 红外成像仪操作在3-5微米波段,视野±45度,在6个(也可视需要增加)传感器搭配下可构成球状视野。据官网资料,其用途为: 1)对球状周围成像; 2)自动侦测空中目标与导弹的红外信号; 3)对空中目标与导弹进行识别与追踪 4)区分威胁等级; 5)在多用途显示器上显示空中目标与导弹,并通过语音系统发出警告; 6)对空中目标的定位误差小于1度。 激光告警器位于机首两侧,各1对,分别负责左右半球。其主要侦测1-1.7微米、脉冲重复频率0.1-100赫的激光波束,误差小于5度。 这套系统类似美制F-35上的DAS(分布式孔径系统),而不只是简单的导弹来袭告警器。例如,它能对球状周围进行成像,从而用于近距离导航(如夜间降落时供飞行员观察周边)与近距空战。由于目前美俄双方都没有详细的数据,因此无法进行比较。不过,如果由前视热成像仪的参数来看,俄版DAS的阵列数可能较少,精度可能不如美制者。 需注意的是,米格-35所用的红外传感器包括2个分别负责上下半球的鱼眼镜头,俄语论文网站,像差较大,而苏-35S的6传感器设计中每个只需负责±45度视野,甚至不同传感器视野可能彼此交汇,精度很容易便超过米格-35所用者。合理推测苏-35S的红外预警系统最大侦测距离至少与米格-35同级,在50千米或以上,追踪距离则应超过5千米。就距离看,这已超过绝大多数的导弹预警系统,仅次于苏-35S自身的lrbis-E雷达。 第四代光电系统 T-50的光电系统是UOMZ研发的“产品10IKS”,其包含10IKS-V前视光电探测器、10IKS-N对地攻击吊舱、10IKS-U分布式光电传感器以及10IKS-O光电防御系统。上述系统一开始就被视为统一系统进行设计,并由一个处理系统整合处理。10IKS系统于2017年莫斯科航展上首次展出,但仅进行展示,既没有型录也没有说明,我们至今只能由外观结合相关信息进行推估。 10IKS-U分布式传感器 10IKS-U分布式传感器不仅用途类似F-35的DAS,而且连外形都相似,应是考虑了隐身因素。苏-35S的分布式系统已经拥有周围成像、近战探测、来袭导弹感测与追踪、区分威胁等级、近距导航等用途。除传感器阵列数较少之外,与DAS几乎没有区别。 10IKS-V前视光电探测器 前视光电探测器比UOMZ之前推出的OLS体形更大,而类似Nll PP研制的OLS-35。两者的研制年代相近,前者无热成像功能而后者有,因此后者略大可能与其热成像功能有关。因此10IKS-V的体形暗示其应是热成像仪。在探测距离方面,OLS与OLS-35对采用最大军用推力的双发战机探测距离分别是70(追击)/40(迎面)千米与90/35千米。从纸面数据看,这与老苏-35的52Sh类似,但经询问得知.OLS的70/40千米是”保证探测距离”,若以52Sh的标准看,最大探测距离可达到140千米。而Nll PP的技术人员也表示,实测中曾捕捉到130千米外的目标。可见这两款光电探测器的实际探测能力都超过纸面数据。 10IKS-N攻击吊舱 10IKS-N攻击吊舱的特点在于探测头部分具有隐身几何外形设计。其俯仰视野的变化完全在探测头内部完成,因此整个探测头只绕主轴旋转而不会有俯仰活动,这样便能尽可能保持隐身外形。 10IKS-O主动光电防御系统 最有趣的当属10IKS-O。乍看之下它是一个透明球体,藉由可360度旋转的反射镜而获取整个半球的操作范围,与老苏-35上用于导弹预警的MAK-F(L-136)系统设计类似,报导中也认为它是全周界探测系统之一。但令人纳闷的是,在这个全新设计的复合系统中,已经有了可以凝视周围的10IKS-U分布式系统,为何还要类似MAK-F的设计?此外,这个10IKS-O下方的处理系统不小,相当于前视光电探测器,而MAK-F的处理系统只与光电球差不多大,因此相当不寻常。 经询问在场人员,101KS-O并不是预警系统,而是主动防御系统!T-50将有两个这样的系统,一个位于驾驶舱后方,另一个则位于飞机下方。由此可见.T-50已将主动光电防御系统纳入设计之中。根据外形推测,该系统可能是在预警系统发现目标后,以高能激光摧毁敌方导弹的光电导引头,也可能本身同时也是一个类似前视光电探测器的精确探测装置,能在预警系统发现目标后进行更精确的探测与测距,并引导导弹攻击。 对于主动光电防御系统的其他信息 其实在数年前,有关文献便已点出第四代战机将使用主动光电预警系统,其是在被动预警发现目标后,主动发射激光束照射目标,并以机上装备的角反射器阵列解读回波以进行精确定位。角反射器阵列能进行极精确的定位,虽然飞机上的相关系统性能不明,但可由Nll PP的太空产品窥知一二。 Nll PP研制的一种称为"Larets-(俄文”精美的珠宝盒”之意)的角反射器阵列定位装置,用于卫星间相互定位,经其校正后的测距数据大约是在1000千米仅有1毫米的误差!Nll PP以这种技术制作供精确定位的反射镜阵列给”伽利略”导航系统的实验卫星GIOVE-A(英制)与GIOVE-B(德制)使用。后来更推出一种口径只有6厘米的球形反射镜,经其校正后在1000千米外更只有0.1毫米的误差。采用类似技术的17厘米口径、重7.5千克的“BLITs”纳米卫星,藉由对地精确测绘来预测地震。值得注意的是,俄方曾在实验用的苏-27的两翼翼尖挂载类似“Larets”的角反射器阵列进行测试。以“Larets”的性能观之,若类似系统供战机用于对来袭导弹进行精确定位,将能大幅提高未来战机对导弹的反制能力,例如以空空导弹拦截来袭导弹等。 |