详解飞机的侦察吊舱和技术

引言

在现代战场空间中，战斗机需要执行各种空对地任务，而使用侦察吊舱进行侦察可以更好地完成对目标的瞄准。随着在海洋上空所执行的作战任务对图像情报需求的增加以及主要源于现有的图像侦察以及其他诸如目标瞄准之类的应用技术的先进的数字图像技术不断出现，侦察吊舱上所安装的图像传感器的地位变得越来越重要。

本文主要着重于分析现代侦察吊舱的技术和战术特征，其次着重于由其他多种装备共同完成的目标瞄准过程。

一、机载吊舱采用的新技术

在现代战场空间中，空中侦察是一种获取高质量图像情报的最普遍的方式。现代战斗机能够通过新型机载侦察吊舱将高分辨率的图像情报实时传输地面的图像采集站，通过分析这些图像情报来完成在较远的距离上对敌方目标进行探测、识别和瞄准，并在打击目标之后对目标的毁伤程度进行评估，在必要时对目标重新进行打击。基于胶片的侦察系统通常要等到航空器返回基地后才可影印和冲洗，延长了决策时间，降低了情报的使用价值，因此在一些多国军事行动中，这种基于湿胶片技术的照相侦察方法正在逐渐被一些新技术完全取代，这些新技术包括采用新的计算机算法、更高的数据传输速率、更加复杂的通讯数据链以及工作在可见光或者红外（IR）波段的电子光学（EO）传感器。远距离倾斜照相（LOROP）器材、光学望远镜、大型焦平面阵列（FPA）、高量子效能探测器等装备和器材都使得远距离探测表现良好。在执行战斗搜救（CSAR）、特种作战情报收集（SPECWAR）等任务的过程中，这些装备和器材也是非常重要的。

在阿富汗和伊拉克发生的武装冲突中，美军越来越强调在空中侦察行动中使用先进的传感器的重要性。美国海军太平洋司令部司令丹尼斯-布莱尔上将在2002年3月对美国参议院武装力量委员会说：“太平洋司令部缺少足够的用于情报、监视和侦察（ISR）的航空器，无法真正满足美军作战的需要。我们收集所需情报信息的效率已经低到了一种十分可怕的程度。”美军的其他军兵种和许多北约国家的军队都同意他的这种说法。尽管无人航空器系统（UAS）通过使用电子光学和雷达波传感器已经取得了一定的成功，并将在战术侦察任务中保持一定的比例，但是为了获取高分辨率的战场空间图像信息，使用有人战斗机执行战术侦察任务仍将保持重要的地位。

二、情报周期所面临的挑战

自从海军航空兵力量逐渐将重点放在基于效果作战（EBO）上面，并逐步向着网络使能能力（NEC）发展，基于湿胶片照相技术的传统侦察吊舱将无法胜任未来战术侦察任务的需要。在战术航空侦察任务中，情报周期主要包含以下三个过程：情报采集、数据处理和生成、情报分发。在情报采集过程中，主要完成原始数据的采集，并将数据传输到数据处理和生成装置或机构；在数据处理和生成过程中，主要是将数据转化为情报人员能够使用的格式，并通过使用舰载、机载的数据处理装置处理实时或近实时情报；在情报分发过程中，使用一个合适的表格将情报迅速、可靠地分发到海上各个指挥官或者整个作战区域中的其他任何级别的司令部。

在伊拉克战争的最初阶段，空地作战任务主要集中在对敌军位置和运动路线进行持续地探测和确定。在美国地面作战力量于2003年4月15日到达提克里特并开始执行任务之后，美军、英军和澳大利亚航空兵作战力量开展了一系列的战术侦察行动，其主要目的是对战场空间进行侦察勘测，为指挥决策人员提供情报支持，并为确定伊拉克叛乱分子的活动情况进行持续地图像监视。在2004年长达90天的部署期里，这样的侦察任务一直持续进行，美国空军（USAF）使用英国BAE系统公司研制和生产的战区空中侦察系统（TARS）吊舱来执行任务，这种吊舱挂载在第107远征战斗机中队（EFS）“红魔”的30架Block 30 F-16C型战斗机上。但是在一些任务中，美军也使用支持“蓝亭”（LITENING）先进瞄准系统的F-16C，这些战斗机在挂载“蓝亭”吊舱后能够非常准确地探测、识别和瞄准目标。尽管仍然缺乏可用的数据链，但是第107远征战斗机中队使用的这种“双船”战术（使用两种不同的侦察吊舱执行侦察任务），已经明确地显示出F-16C具有很多能力，这包括：在昼间获得时间敏感目标（TCT）的侦察图像，通过捕捉目标的视频图像来对战场态势迅速做出反应，使用精确制导弹药打击目标，为进行战场毁伤评估（BDA）而重新采集打击目标周边环境的侦察图像。在对“伊拉克自由”作战中的经验教训进行评估之后，美军可能会对战区空中监视吊舱系统进行升级，包括升级电子光学能力以确保载机能够更好地完成夜间作战任务，但是否也将整合现役的数据链使其能够将实时图像更好地传输给地面站还不是很清楚。

英国皇家空军（RAF）使用新的用于“狂风”战斗机的机载侦察吊舱（RAPTOR）来执行从中空到高空、防区外战术侦察和诸如战场毁伤评估之类的完成军事行动后需要执行的任务，同时使用数据链与地面处理和分发装置直接相连。在过去的十年中，观察者需要花费数月或者数周的时间来观看胶片进而了解决策环所取得的效果，而通过使用新的机载侦察吊舱，从传感器到射手的目标瞄准周期已经缩短到几分钟或者更少的时间内。空军司令皮特-斯科尔元帅强调：“在英国对伊的TELIC作战中，皇家空军在传统的战术侦察任务上所取得的成功为英军增色不少，而这与“狂风”战斗机挂载了新型的机载侦察吊舱有很大联系，“狂风”的导航装置能够对吊舱采集的图像进行快速评估。“狂风”战斗机也能够挂载一个可以提供低空昼夜侦察能力的低空红外侦察系统。”传送到地面站的电子光学图像能够将图像的细节突出显示，而这在基于传统的湿胶片技术的侦察照相机所拍摄出来的图像上是无法显示出来的，这可使阴影区域能够在最大程度上变得清晰。安装在RAPTOR吊舱上的电子光学传感器还能够减少雾气的渗透，提高整个系统的最大无故障工作时间，同时拥有在低能见度和恶劣气象条件下更好的侦察能力以及对伪装目标的更强的探测能力。另外，RAPTOR吊舱为第四代战斗机“狂风”提供了更好的战术侦察能力，这种能力可以对执行战术侦察任务的“猎迷”R.1加以补充。

现代战斗机除了采用更加专业的侦察传感器之外，还广泛使用侦察瞄准吊舱来采集高分辨率图像，而地面部队或者地面信息采集站可以下载这些图像。诸如雷声公司的AN/ASQ-228先进瞄准前视红外（ATFLIR）以及洛克希德-马丁公司的“狙击手”XR先进目标探测吊舱（ARP）已经正在研制和生产之中，这些吊舱可以同时满足战术侦察和精确瞄准的需要，而这已经在阿富汗战争中对反政府武装的探测和识别中业已经过了实战检验。“狙击手”XR先进目标探测吊舱的传感器也常常被认为是上世纪80到90年代的“蓝盾”吊舱的第三代后续产品，主要采用了以下先进技术：超音速、隐形设计，为减少毁伤效果而采用的蓝宝石窗，高分辨率的中波瞄准前视红外以及先进的图像处理技术。这种新的精确瞄准系统已经在伊拉克进行部署。最近在挪威的F-16战斗机中期延寿项目中的一架F-16上，“狙击手”XR和Pantera（Pantera是“狙击手”吊舱的对外销售名称）先进目标瞄准吊舱（ATP）下行数据链路能力已经成功地通过了飞行测试，这也是对“狙击手”XR下行链路能力的首次飞行测试。在测试期间，吊舱通过下行链路系统从空中将实时视频流传输到一个防区外的地面接收站。2008年2月，诺斯罗普-格鲁曼公司研制的新型第四代“蓝亭”（LITENING）全数字精确瞄准系统也在空中国土防卫和空军预备役部队测试中心通过了飞行测试，进一步表明其所具备的先进监视和瞄准能力是其他吊舱所不能匹敌的。

由固定翼航空器挂载的早期的吊舱上所安装的传感器阵列，已经无法更好地完成战术侦察任务，这主要是由于这些吊舱的视场（FOV）较窄、分辨率较低，并且无法传送目标精确的坐标。将战斗机的前视红外、电子光学系统和合成孔径雷达（SAR）加以结合将成为一种趋势，其目的主要是为了更好地进行多频谱探测。据一些报道称，美军在阿富汗战争中已经开始对改进型的前视红外传感器装置进行试验。这种改进型的前视红外传感器装置具有640*512个探测单元的线列阵，其主要用途是在阿富汗中南部和北部地区确定“基地”组织和其他恐怖分子的位置，并为精确打击提供情报支持。上述的都是非对称性战争，然而在对称性战争的想定中，敌军可能使用备用的作战预案进行反击，这就使得机载侦察系统可能无法发挥其应有的作用。 三、现有的侦察吊舱和传感器系统

在上个世纪90年代，专用战术侦察航空器的种类显著减少。美国海军和海军陆战队（USMC）对先进战术机载侦察系统的采购数量从120套减少到31套，不过未来对挂载共享侦察吊舱（SHARP）的舰载航空器的采购数量有可能上升到50架。这些数字所反映的不仅仅是需求的减少，而是从更深层次上反映了对武器平台和传感器系统实用性要求的变化，但是已经缩减的预算影响了对下一代传感器的采购。近些年来，这种情况已经慢慢发生了变化，在共享侦察吊舱等新型传感器上逐渐也在使用诸如全球卫星定位系统和自动目标识别软件等现有技术，诸如共享侦察吊舱之类的数字全色传感器的数据传输速率也在持续增长，用于侦察、为精确制导弹药进行战场毁伤评估的多任务挂载吊舱系统的数量将会持续增长。其中一个例子就是对美国空军F-15E战斗机所挂载的”蓝盾”吊舱——夜间低空导航和红外瞄准吊舱进行升级，目的是使其具备数字记录能力以便更好地进行战场毁伤评估。对这种战术前视红外吊舱进行升级改造的项目由洛克希德-马丁公司承担，该公司称在吊舱上会安装双波段雷达辐射仪（3-5微米波段）和数字战术硬盘记录系统，该系统可以对炸弹爆炸后产生的烟雾中所含一氧化碳量和二氧化碳量加以比较，飞行员通过分析结果可以弄清炸弹是在建筑内部还是在地面爆炸或者根本就没有爆炸。

（一）共享侦察吊舱（SHARP）

由雷声技术服务有限公司（RTSC）研制和生产的AN/ASD-12(V)共享侦察吊舱系统是世界上现役海军战斗机挂载的众多侦察吊舱中最先进的一种，该系统主要用于取代美军现役的全数字图像型（CDI）战术机载侦察吊舱系统（TARPS）。现役的这种战术机载侦察吊舱系统最初是美国海军F-14战斗机为了提高中低空战术侦察所获取图像的分辨率、扩大视场而配备的。

共享侦察吊舱体积与330加仑的燃料桶相当，重约960千克，其主要设备包括：一个CA-279/M中空照相机；一个CA-279/H高空照相机，这两种照相机可以覆盖从650米到16550米的范围，倾斜范围可达50海里。CA-279使用的光学芯片采用了前向移动补偿技术（FMC）技术，其主要目的在于消除航空器移动时所产生的图像模糊，该型芯片能够产生模拟的可见和红外图像，并具有一定的多频谱识别能力。该系统能够用于不同航空器平台，目前主要用于F/A-18和P-3，未来将用于F-35联合攻击战斗机，安装在炸弹架而非机身或导弹架上，因此不会影响到航空器的作战性能。

共享侦察吊舱在2001年进行了实时性能演示试验。在2003年伊拉克战争期间，在“尼米兹”级航空母舰（CVN-68）搭载的第11航空母舰舰载机中队的舰载机上面就完成了首次实战检验，共享侦察吊舱系统现在已经装备了F/A-18E/F舰载机。在最新的配置中，共享侦察吊舱系统中具有交互能力的传感器能够在超过80公里的距离上探测、识别和定位单独的目标，并通过数据链将立体或平面图像传送至地面站。

根据美国海军研究实验室（NRL）的报告，共享侦察吊舱系统将加装额外的诸如全天候合成孔径雷达之类的侦察传感器，主要目的是进行精确的空地瞄准。海军研究实验室将与雷声公司一同作为政府和工业集成产品联合开发团队（IPT）的成员，对共享侦察吊舱的可见和红外侦察系统原型进行整合。

（二）先进战术机载侦察系统（ATARS）

另外，还有一部分美军装备了先进战术机载侦察系统（ATARS），该系统原来完全由洛克希德-马丁公司的下属子公司研制和生产，不过现在一部分改由英国BAE系统公司下属的电子和系统集成部研制和生产。

该系统的传感器安装在美国海军陆战队装备的F/A-18D战斗机原来的机鼻机枪的位置，其中包括中空电子光学（MAEO）传感器和CA-260/25A前向倾斜取景传感器。载机能够使用该系统执行全天候、昼夜、全实时和近实时渗透战术侦察任务，为海上或者陆上远征作战提供高质量的图像情报。先进战术机载侦察系统的数字传感器使得机组人员在防区外就能够获得高分辨率的图像。侦察管理系统负责控制传感器、记录仪器和数据链，管理从传感器到数字记录仪器的数据流。数字记录仪器可以记录长达92分钟的视频，并通过数据链传送到地面站或者飞行员座舱以供机组人员查看。该系统还能够自动预置12个采集图像的点、区域或者条带状目标，并可以加入20个由飞行员手动随机选择的目标。为了便于合成孔径雷达采集图像，该系统还有为APG-73合成孔径雷达的第二阶段升级预留了一个接口，合成孔径雷达采集的图像可以送入该系统进行记录。机组人员可以使用数据链将图像和辅助数据传输到地面图像处理站、任意的通用图像地面/海面站（CIG/SS）以及其他诸如海军陆战队战术扩展大队（TEG）之类的兼容系统。战术扩展大队是陆基图像处理站，主要装备是三台带拖车和战术掩体的高机动性多用途轮式车辆（HMMWV）。在科索沃战争中，美国海军陆战队第332全天候作战攻击编队使用2架挂载了该系统的F/A-18D(RC)，为联军成功地提供了高分辨率实时/近实时图像。

（三）RAPTOR吊舱

古德瑞奇宇航公司下属的监视和侦察系统部（SRS）正在生产主要用于皇家空军的“狂风”第四代战斗机升级的RAPTOR吊舱系统，该吊舱系统是为“狂风”第四代战斗机升级计划中的三大系统之一。RAPTOR吊舱系统取代了最初基于湿胶片技术的泰利斯公司的Vicon 18（GP-1）型电子光学和红外侦察吊舱。Vicon 18（GP-1）型主要包括：690型（F144）镜头可旋转型取景照相机、18英寸的德国莱兹镜头和焦距为7.5厘米的900型（F143）三镜头全景80毫米照相机。

RAPTOR吊舱尺寸长约6米，重约900千克，安装有古德瑞奇宇航公司生产的DB-110双波段远距离倾斜照相系统，DB-110照相系统主要包括：电荷耦合器件（CCD）型120*64像素（0.5到1.0微米）的面列阵和中波（3到5微米）512*484像素的铟锑化合物（InSb）红外传感器。该系统主要有三种图像收集模式：广域搜索、点目标和体目标跟踪。DB-110照相系统可以安装在“狂风”、F-111、F-4和F-15上，外售给希腊和波兰军方的DB-110照相系统在重新进行设计和组装后也能够用于F-16C/D。RAPTOR吊舱能够提供实时昼夜侦察、瞄准和战场毁伤评估，使用红外传感器时作用范围可达36公里，使用电子光学传感器时作用范围可达72公里。RAPTOR吊舱安装了DB-110双波段远距离倾斜照相系统后，在“狂风”第四代截击机/攻击机后座的控制武器系统的人员能够通过观察其左手边的座舱视频显示屏幕来控制RAPTOR吊舱，这使得导航员能够对获取的目标加以判别，执行战场毁伤评估任务，手动为DB-110传感器下达任务，使其能够重新探测随机出现的目标或者选择不同的路线到达目标。RAPTOR吊舱整合在载机的热图像机载激光指示器的接口上，飞行员可以通过该吊舱按照顺时针方向采集图像，并实时传送给地面的图像分析人员。在皇家空军战斗机所挂载的吊舱中，只有RAPTOR吊舱具有联合战术信息分发系统（JTIDS）能力。

在英国对伊拉克的TELIC作战行动中，有4个RAPTOR侦察吊舱经历了实战的检验。然而在这场为期30天的战役中，由皇家空军执行的战场毁伤评估主要采用了基于效果的方法进行评估。基于效果的作战计划与传统的作战计划完全不同，主要是根据目标策略而非目标清单制定的。因此在执行一个空中任务命令（ATO）的过程中或执行完之后，无法可靠而迅速地确定是否已经成功地对任务清单上的目标完成了攻击。除了英国皇家空军之外，日本海上自卫队也采购了古德瑞奇宇航公司的DB-110侦察系统，将其安装在P-3C海上巡逻机的改进型上。

（四）联合侦察吊舱（JRP）

在英国皇家空军的现役序列中，另外一种战术侦察吊舱就是已经装备了“鹞”GR.7近距离空中支援机的联合侦察吊舱（JRP）。该型吊舱正在进行改造和升级到电子光学GP-1型，其标准配置包括两个泰利斯公司的8010型电荷耦合器件型电子光学传感器，用来代替原来两个安装在吊舱侧面的基于湿胶片技术的照相机，一个垂直安装的使用热感应探测器的Vinten Vigil红外直线扫描器。联合侦察吊舱的改进型还使用一个独立的8040型远距离倾斜电子光学传感器，其视场可达12.4度，用来代替原来的两个8010型传感器，它使用与以前的GP-1型吊舱一样的旋转镜面镜头和F144光学取景照相机，这使得照相机能够安装在任何位置，在吊舱尾部安装的仍然是Vigil红外直线扫描器系统。在这种配置中，飞行员能够在座舱显示屏上看到联合侦察吊舱采集的图像，据说该吊舱还支持网络使能能力（NEC）。联合侦察吊舱以前被称为“美洲虎”替代型侦察吊舱（JRRP），在TELIC作战期间已经验证了陆基的“鹞”式近距离空中支援机完全可以挂载联合侦察吊舱执行战术侦察任务。在皇家空军的马汉姆基地，使用RAPTOR吊舱的皇家空军战术图像情报联队（TIW）也正在对挂载新的联合作战侦察吊舱执行战术侦察任务进行试验。未来的计划显示：一种通用的图像采集系统将能够采集来自RAPTOR吊舱、联合侦察吊舱采集的图像以及“堪培拉”PR.9、“猎迷”MRA4、“守望者”WK450无人航空器系统的机载雷达图像。

（五）机载侦察观察系统（AEROS）和下一代数字侦察吊舱（RECO-NG）

泰利斯公司研制和生产的新的机载侦察观察系统（AEROS）和下一代数字侦察吊舱（RECO-NG）已经成为法国空军和海军的首选。其实，机载侦察观察系统和数字侦察吊舱的系列产品早在2005年就已经开始生产并装备在“幻影”2000和“阵风”战斗机上。下一代数字侦察吊舱将在2009年初开始进入现役，该吊舱重达200千克，安装有新研制的双波段DB-STARS防区外机载侦察传感器。DB-STARS传感器的照相机也是由泰利斯公司研制，包括两个焦平面阵列、一个2048*2048像素（3到5微米）的近红外探测器阵列，能够提供高分辨率的清晰图像。由法国Sofradir公司研制的高像素传感器是基于电荷耦合器件（CCD）、互补金属氧化物半导体（CMOS）和红外汞镉碲化物（MCT）技术的探测器。可以肯定的是，DB-STARS传感器也能够安装在高空长效（HALE）无人航空器系统（UAS）上进行图像情报（IMINT）采集。

（六）模块式侦察吊舱（MRP）

丹麦首位的防务与宇航公司——Terma A/S研制和生产的模块式侦察吊舱（MRP）是一种用于昼间的中空三镜头航空照相机，其改进型MRP-II型吊舱在舱鼻位置装有数据链天线，在尾部装有CA-270V光学取景侦察照相机，能够在一个红外透明窗中进行360度旋转，MRP-II吊舱将能够和地面支持站中的陆基图像采集系统完全连接。陆基图像采集系统将配置基于商用构件的图形图像处理硬盘、监视器、打印机，可读/写光驱以及一些特殊的目标处理、增强和识别工具，这些设备使系统能够对从吊舱的存储器中获取的图像进行快速处理、分析和分发。处理后的数据能够迅速地分发至航空器，并在飞行员座舱的电子战术态势显示图上显示。

（七）CONDOR 2吊舱

埃尔比特系统公司下属的ELOP公司基于以色列军方的经验，将现代瞄准和侦察吊舱技术整合到战斗机上面，研制出极为先进的CONDOR 2吊舱。该型吊舱重达700千克，主要包括：全时远距离倾斜照相系统，用于在1500米至超过15000米的范围中进行战术侦察；卡塞格伦-里奇-克莱琴双镜面/多频谱望远镜；电荷耦合器件型探测单元的线列阵；红外探测器焦平面阵列，用于产生模拟可见和红外图像；内嵌在照相系统中的惯性导航系统（INS）/全球卫星定位系统（GPS）装置；系统管理单元（SMU）；视频处理单元（VPU）。CONDOR2吊舱现在已经准备好安装在F-16战斗机上面。当进行从中空到高空的侦察时，在飞行中采集的图像能够随时记录在吊舱中或者实时传输到地面图像采集站以供分析和分发。机动地面站的设备包括跟踪天线、数据链传输设备、图像情报接收器、图像增强设备、存档以及硬拷贝（打印）和软拷贝（显示）设备。

（八）Reccelite吊舱

另外，以色列拉法尔公司研制和生产的Reccelite全时光电侦察吊舱系统也是世界上最先进的侦察系统之一。Reccelite吊舱系统主要包括：电荷耦合器件型电视照相系统，基于焦平面阵列的前视红外瞄准传感器，所采集的图像可以显示在飞行员头盔上。Reccelite吊舱还尚未具有数据链能力，主要探测区域在中波红外波段，并且很容易安装在多种航空器上，能够对在靠近侦察任务受限的地区自动探测到的移动和静止目标进行监视。为了减少从传感器到射手的延迟时间，Reccelite系统的地面站使用一种自动目标识别系统来处理接收到的数据。一旦自动系统获取地面目标，同时操作者确定并对目标进行了识别，其坐标和图形就能够立即上传到正在该战区执行任务的攻击机以供其完成对目标的攻击任务。

四、结论

现代空中作战的成功离不开优秀的传感器。现代战斗机挂载的侦察吊舱的种类和数量都在逐渐增加，以便能够更好地完成网络中心战。机载侦察系统为了从防区外远距离采集清晰图像，同时为了减少传感器到射手的延迟时间，在其设计上有很多特别之处。机载侦察系统能够与航空器上的全自动多功能系统相结合，提供对图像的快速采集和分析，并能够通过情报单元将实时或者近实时图像分发给所有级别的司令部。这就能够更好地完成目标识别，并避免发生面对面的交战，从而达到从防区外远距离打击目标。

为用户提供图像情报的方法和能力必须大大加强。仅仅通过改变侦察行动的四个要素——装备、理论、组织和训练是不够的，必须补充大量的侦察平台。这些侦察平台将部署在一个网络中心战的框架中，从而更加有效地将对数字图像进行识别和分发，更好地打击时间敏感目标。