美國聯(lián)合對地攻擊巡航導(dǎo)彈防御浮空式網(wǎng)絡(luò)化傳感器系統(tǒng)發(fā)展綜述

龔鈺哲

美國聯(lián)合對地攻擊巡航導(dǎo)彈防御浮空式網(wǎng)絡(luò)化傳感器系統(tǒng)（JLENS）是一種基于戰(zhàn)場的先進戰(zhàn)術(shù)傳感器系統(tǒng)。它由浮空器攜帶監(jiān)視雷達和火控雷達部署到空中，為戰(zhàn)場部隊提供長時間、大范圍的巡航導(dǎo)彈防御能力，還能為戰(zhàn)場指揮官提供態(tài)勢感知能力和空中通信中繼能力。JLENS系統(tǒng)的主承包商是雷聲公司，由雷聲綜合防御系統(tǒng)公司負責(zé)開發(fā)火控雷達和處理站，航天機載系統(tǒng)部負責(zé)研制監(jiān)視雷達，位于馬里蘭州的TCOM和L.P負責(zé)研制浮空器和其他地面設(shè)施。

發(fā)展過程

研制背景根據(jù)國防情報局（DIA）和中央情報局（CIA）于20世紀90年代初進行的評估，美國本土及其海外基地遭到未來巡航導(dǎo)彈攻擊的可能性是現(xiàn)實存在的，并且還在不斷增加。美國必須加強巡航導(dǎo)彈防御能力，尤其是提供能夠探測低飛巡航導(dǎo)彈的探測器網(wǎng)絡(luò)。因此，開發(fā)一個可靠、經(jīng)濟可承受、持久耐用的空中ISR系統(tǒng)十分必要。JLENS應(yīng)運而生。

1996年1月，根據(jù)美國國防部長和參謀長聯(lián)席會議指示，美國陸軍牽頭組建了JLENS項目辦公室，由防空反導(dǎo)司令部領(lǐng)導(dǎo)此項計劃，美國空軍和海軍派出專職負責(zé)人員擔任辦公室副主任。

1997年，美國陸軍對JLENS系統(tǒng)進行了概念性研究。JLENS系統(tǒng)在雷達性能上并沒有太多出彩之處，但其設(shè)計概念卻是革命性的。它將監(jiān)視雷達和火控雷達裝備到空中，不僅同時探測和跟蹤在公路、水面和空中的多種車輛、船舶、飛機以及巡航導(dǎo)彈，而且在空中為防空導(dǎo)彈提供制導(dǎo)，通過空中雷達傳感器與地面發(fā)射的防空導(dǎo)彈相結(jié)合，探測、跟蹤和打擊低空/超低空飛行、利用復(fù)雜地形突防的飛機、無人機和巡航導(dǎo)彈等目標。JLENS系統(tǒng)的研制初衷是打造一個高效費比的空中平臺，和美國陸軍現(xiàn)役防空導(dǎo)彈系統(tǒng)協(xié)同工作，為其提供超視距的防御攔截能力。

研制經(jīng)過JLENS的研制工作可分為兩個階段，分別是演示階段和系統(tǒng)研制與驗證階段。

1、演示階段（1998—2005年）

1998年1月30日，美國陸軍防空反導(dǎo)司令部向休斯和雷聲的合資公司H&R（現(xiàn)已全部并入雷聲公司）授予了演示階段研制合同。當時，美國陸軍計劃在2000年開始JLENS樣機的研制和試驗，到2002年具備初始作戰(zhàn)能力，到2005年具備全面作戰(zhàn)能力。美國陸軍計劃采購12套系統(tǒng)，花費16億美元。

1998年，JLENS系統(tǒng)參與了美軍“漫游沙漠”98防空演習(xí)。JLENS系統(tǒng)以仿真方式運行，使用“延伸防空仿真模型”對平臺、傳感器和通信設(shè)備進行建模，將數(shù)據(jù)輸入聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分發(fā)系統(tǒng)（JTIDS）網(wǎng)絡(luò)，把全空域圖發(fā)送給“愛國者”導(dǎo)彈、末段高空區(qū)域防御系統(tǒng)、“宙斯盾”系統(tǒng)和近程防空導(dǎo)彈系統(tǒng)。在演習(xí)中，JLENS系統(tǒng)將基于浮空器的雷達獲得的空中軌跡信息與JTID系統(tǒng)和戰(zhàn)術(shù)信息廣播服務(wù)系統(tǒng)的軌跡信息融合，使得綜合空域圖能夠在處理站被處理，空中軌跡信息經(jīng)JTIDS傳輸給演練人員。同年，JLENS系統(tǒng)進行了技術(shù)驗證性試驗，結(jié)果顯示該系統(tǒng)比地面防空雷達早10分鐘發(fā)現(xiàn)目標。

1999年，JLENS系統(tǒng)參加了“全軍作戰(zhàn)識別與評估小組（ASCIET）99”演習(xí)。它采用一個15米長的浮空器，可以攜帶70千克的有效負荷升至1000英尺（304.8米）的空中。在演習(xí)中，它提升了海軍“協(xié)同交戰(zhàn)系統(tǒng)”（CEC）的通信中繼能力，使“愛國者”系統(tǒng)與“宙斯盾”系統(tǒng)交換雷達數(shù)據(jù)，共享綜合空域圖，在同一個作戰(zhàn)環(huán)境中開展模擬攔截作戰(zhàn)。

2001年，美國陸軍在新墨西哥州白沙導(dǎo)彈靶場對JLENS系統(tǒng)進行了試驗，以評估該系統(tǒng)和先進中程空空導(dǎo)彈（AMRAAM）實施協(xié)同作戰(zhàn)的效果。試驗中，漂浮在約300米高度的JLENS系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了模擬巡航導(dǎo)彈的BQM-74無人機靶標，并引導(dǎo)AMRAAM導(dǎo)彈將其摧毀。

2001年8月，美國陸軍防空反導(dǎo)司令部與Clemson大學(xué)應(yīng)用研究試驗室簽訂了一份價值1000萬美元的合同，要求后者開展為期4年的JLENS浮空器設(shè)計與制造研究。Clemson大學(xué)的工作主要包括：開發(fā)先進材料與技術(shù)、開發(fā)和測試雷電保護系統(tǒng)、提供統(tǒng)計數(shù)據(jù)和用來預(yù)測惡劣氣候條件的儀器和提供系繩改進和浮空器壽命周期管理的意見等等。

2、系統(tǒng)研制與驗證階段（2005年至今）

2005年11月，雷聲公司從美國陸軍獲得一份價值13億美元的JLENS系統(tǒng)研制與驗證階段合同，繼續(xù)開發(fā)JLENS。

2006年1月，布什政府加緊部署攔截彈道導(dǎo)彈的國家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)（NMD），同時出臺了攔截巡航導(dǎo)彈的新計劃。在此背景下，美軍與雷聲公司簽訂了總價約110億美元的訂單，資助該公司加緊研發(fā)JLENS。

2006年4月底，JLENS系統(tǒng)成功通過了系統(tǒng)工程評審，進入初步設(shè)計階段。

2007年1月，雷聲公司獲得了14億美元的進一步研制合同，計劃在2010年開始系統(tǒng)試驗并在2012年完成研制，此時美國陸軍還計劃采購12套JLENS系統(tǒng)。

2007年4月，JLENS完成了為期3天的系統(tǒng)功能評審。審查的主要目的是確保系統(tǒng)級需求分配至各種子系統(tǒng)或主要部件，評估了每個主要部件的系統(tǒng)需求與功能，包括火控雷達、監(jiān)視雷達、處理站、通信系統(tǒng)以及浮空器平臺。審查的成功完成標志著JLENS項目進入到初步設(shè)計階段。

2008年11月，JLENS系統(tǒng)成功進行了對監(jiān)視雷達和通信與處理裝置（CPG）兩個關(guān)鍵部分的關(guān)鍵設(shè)計就緒評審。

2009年2月，JLENS系統(tǒng)成功完成關(guān)鍵設(shè)計評估，全面評估了JLENS系統(tǒng)的設(shè)計成熟度和可靠性。

2009年3月，JLENS系統(tǒng)的首只長74米的浮空器首次離開地面。8月25日，雷聲公司宣布完成首飛，JLENS系統(tǒng)的浮空器上升到3000英尺（914米）高度，并首次攜帶了雷聲公司的傳感器載荷，驗證了浮空器平臺的成熟性和可操作性。

2010年，JLENS系統(tǒng)浮空器多次上升到10000英尺（3048米）高度，驗證了設(shè)計的飛行能力。endprint

2011年2月，JLENS項目在猶他州試驗場成功地完成了升空浮空器的電磁輻射演示驗證試驗。

2011年4月，雷聲公司在鹽湖城空域成功完成了JLENS系統(tǒng)跟蹤意外目標的驗證試驗。

2011年10月，雷聲公司對JLENS系統(tǒng)成功完成為期14天的持久性試驗。在試驗中，JLENS系統(tǒng)跟蹤了廣泛區(qū)域內(nèi)的數(shù)千個目標。

2011年末，由于JLENS項目的研制不斷超支，觸及了納恩-麥克迪法案（Nunn-McCurdy），為了避免項目下馬，美國國防部不得不在2013財年預(yù)算中將JLENS系統(tǒng)浮空器的采購數(shù)量降低到2艘，也就是說只保留已有的1套樣機系統(tǒng)。

2012年2月，JLENS系統(tǒng)在猶他州試驗場進行了進一步測試，成功證明了JLENS系統(tǒng)探測跟蹤巡航導(dǎo)彈目標和為地面防空武器提供火控的能力，并演示了作為通信中繼和提供敵我識別的能力。

2012年4月26日，在猶他州試驗場的一次試驗中，JLENS系統(tǒng)指示PAC-3導(dǎo)彈成功摧毀了巡航導(dǎo)彈目標，演示了超地平線探測跟蹤能力和提供火控的能力以及與“愛國者”系統(tǒng)的互操作能力。

2012年6月，雷聲公司在鹽湖城空域進行了一次試驗，演示了JLENS對水面目標的偵察和監(jiān)視能力。試驗中，JLENS系統(tǒng)同時探測并跟蹤了水面上的多艘快艇。

2012年9月21日，雷聲公司成功演示了JLENS系統(tǒng)對海域、陸地目標進行綜合防御監(jiān)視的能力。JLENS系統(tǒng)的火控雷達成功捕獲并跟蹤到反艦巡航導(dǎo)彈目標，通過協(xié)同交戰(zhàn)能力系統(tǒng)將信息傳送至海軍，海軍隨后向目標發(fā)射了一枚“標準”-6攔截導(dǎo)彈，“標準”-6攔截導(dǎo)彈的各項信息通過JLENS系統(tǒng)發(fā)送至宙斯盾系統(tǒng)，直到“標準”-6系統(tǒng)雷達能夠捕獲并跟蹤目標。

2013年2月，JLENS在白沙導(dǎo)彈靶場進行的一系列試驗中，演示了戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈防御能力。利用所攜帶的X波段雷達，JLENS探測并跟蹤了4枚處于助推段的彈道導(dǎo)彈模擬彈，并實現(xiàn)了全部試驗?zāi)繕耍ㄟM行發(fā)射點估計、彈道跟蹤和識別等。

2013年7月，美國陸軍完成了為期6周的JLENS系統(tǒng)早期用戶測試（EUT），測試了JLENS系統(tǒng)在一系列復(fù)雜環(huán)境下的能力。在7月17日的試驗中，首次利用JLENS系統(tǒng)引導(dǎo)先進中程空空導(dǎo)彈攔截反艦巡航導(dǎo)彈。陸軍JLENS系統(tǒng)捕獲并跟蹤一枚反艦導(dǎo)彈，系統(tǒng)將目標數(shù)據(jù)經(jīng)Link16數(shù)據(jù)鏈傳輸給空軍F-15E戰(zhàn)斗機，飛行員發(fā)射AIM-120C-7先進中程空空導(dǎo)彈成功攔截目標，達到所有試驗?zāi)繕恕?/p>

結(jié)構(gòu)組成

JLENS系統(tǒng)設(shè)計上并不算太復(fù)雜，其原理是在大型浮空器上安裝先進傳感器系統(tǒng)。每套JLENS系統(tǒng)由2艘浮空器、1部遠程監(jiān)視雷達和1部高性能火控雷達、系泊站和處理站組成。

浮空器浮空器包括兩個系留氣球，早期使用長約37米的系留氣球，后來改為使用長約74米的系留氣球。兩個系留氣球以氦氣為填充，采用系繩同地面處理站相連，彼此相距5千米，飛行高度約3千米，可攜帶最重3175千克的載荷，提供總功率為80千瓦的電力，進行持續(xù)長達30天的不間斷工作。

雷達JLENS系統(tǒng)的一艘浮空器攜帶一部360°全向掃描的廣域遠程監(jiān)視雷達（SuR），另一艘浮空器攜帶一部精確跟蹤與照射雷達（FCR），另外也可根據(jù)需要增加其他載荷如電子情報/通信情報系統(tǒng)（ELINT/COMINT）用于偵察、GPS偽衛(wèi)星誘騙系統(tǒng)用于GPS干擾、或是藍軍跟蹤系統(tǒng)（BFT）用于了解己方部隊的位置和狀態(tài)。JLENS系統(tǒng)的遠程監(jiān)視雷達使用旋轉(zhuǎn)天線實現(xiàn)360°的全方位探測能力，最大探測距離約320千米，發(fā)射寬波束進行高效立體搜索，可探測到大量低空小雷達反射截面積（RCS）的目標，并同時跟蹤數(shù)百個目標。精確跟蹤與照射雷達采用8平方米口徑的相控陣天線，方位可機械轉(zhuǎn)動±200°，對250千米距離內(nèi)的多個目標進行精確跟蹤照射，作用距離雖然比監(jiān)視雷達短，但可對來襲目標軌跡進行識別和分類，并將高精度數(shù)據(jù)提供給攔截武器。

系泊站系泊站通過纜繩將系留氣球錨定到地面，并控制其展開和收回。纜繩除系留作用外，還為浮空器提供電力供應(yīng)和寬帶光纖通信傳輸能力。

處理站處理站是整個系統(tǒng)的核心。每個處理站包括工作站、飛行指揮控制站、天氣監(jiān)測設(shè)備以及可控制雷達運作并處理雷達數(shù)據(jù)的計算機。天氣監(jiān)測設(shè)備能及時將當?shù)靥鞖庾兓闆r傳送給相關(guān)操作員，以便及時調(diào)整浮空器的高度。

性能特點

JLENS系統(tǒng)已進行了多次試驗與演示，表現(xiàn)出作戰(zhàn)任務(wù)多、偵察范圍廣、效費比高和戰(zhàn)場風(fēng)險小等使用特點。

作戰(zhàn)任務(wù)多JLENS系統(tǒng)是美國陸軍提高巡航導(dǎo)彈防御能力的重要項目，可對來襲的巡航導(dǎo)彈進行超地平線的探測、跟蹤，并為地面防空系統(tǒng)提供精確的目標數(shù)據(jù)以供瞄準，還可為指揮官提供空中通信中繼能力，將整個戰(zhàn)區(qū)傳感器和火力單元納入統(tǒng)一的單一綜合空中圖像（SIAP），提供更好的態(tài)勢感知能力，此外它提供了更好的敵我識別功能。作為巡航導(dǎo)彈防御的關(guān)鍵傳感器節(jié)點，JLENS系統(tǒng)配合地面的“復(fù)仇者”防空導(dǎo)彈系統(tǒng)、“愛國者”防空導(dǎo)彈系統(tǒng)和THAAD系統(tǒng)使用，為其提供超地平線的目標探測數(shù)據(jù)包括火控精度的目標數(shù)據(jù)進行瞄準攻擊。作為空基監(jiān)視和火控平臺，JLENS系統(tǒng)還具有多用途能力，除了對抗巡航導(dǎo)彈外，還可為美國陸軍提供對飛機、無人機、大口徑火箭炮、地面移動目標和海上船只甚至彈道導(dǎo)彈目標的探測、跟蹤信息和火控精度的數(shù)據(jù)，它也將與美國海軍的海軍綜合火力控制-制空概念（NIFC-CA）整合，向美國海軍的“宙斯盾”戰(zhàn)艦提供火控精度的目標數(shù)據(jù)。另外，為了滿足多方面的需求，JLENS的通信功能相當靈活和豐富，可通過Link 16和CEC或是其它戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈如JDN和JCTN進行通信。

偵察范圍廣地面雷達由于受地球曲面和高山的影響，存在嚴重的低空盲區(qū)。JLENS系統(tǒng)將高空浮空器作為雷達平臺，使雷達視距大大增加。試驗證明，陸基“愛國者”防空導(dǎo)彈系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并攔截在100米高度內(nèi)飛行的巡航導(dǎo)彈的能力有限，融合JLENS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)后，“愛國者”防空導(dǎo)彈系統(tǒng)的有效空間能增加7倍。

使用效費比高JLENS系統(tǒng)的效費比高主要體現(xiàn)在造價低、使用成本低以及占用人力資源少。由于雷達平臺是氣球或飛艇之類的浮空器，造價遠遠低于固定翼偵察飛機和低軌道衛(wèi)星。另外，JLENS系統(tǒng)浮空器的系留纜線不僅提供固定能力，而且為浮空器攜帶的雷達等設(shè)備提供電力供應(yīng)和寬帶光纖通信能力，這樣的設(shè)計可以將非必需設(shè)備部署在易于維護的地面，提高了系統(tǒng)的可靠性，并顯著降低了系統(tǒng)的運行成本，為了進一步降低JLENS系統(tǒng)的使用成本，相關(guān)的數(shù)據(jù)處理也位于地面站而不是浮空器上。浮空器比固定翼飛機的人力資源占用也要少得多，JLENS系統(tǒng)只需要固定翼預(yù)警機不到50%的人力即可操作和維護。

綜上所述，JLENS系統(tǒng)的使用成本低于500美元/小時，而美國空軍E-3A空中預(yù)警機系統(tǒng)的使用成本則高達7000美元/小時。較低的使用成本是JLENS系統(tǒng)的核心競爭優(yōu)勢之一，雖然浮空器充氣時間約24小時，從地面起飛到預(yù)定的工作高度需要約30分鐘，但JLENS系統(tǒng)的浮空器可持續(xù)進行30天的全天候、全天時監(jiān)視工作，如果使用傳統(tǒng)的固定翼預(yù)警機如E-3A、E-2C/D或是E-8A來執(zhí)行這樣的任務(wù)，全時段監(jiān)視至少需要4～5架預(yù)警機進行輪換，而且由于人力、維護和燃油費用的因素，這些固定翼預(yù)警機的單位時間的使用成本要比JLENS系統(tǒng)高5～7倍，綜合估算JLENS系統(tǒng)具有數(shù)十倍的成本優(yōu)勢。

戰(zhàn)場風(fēng)險小JLENS系統(tǒng)是一種無人的戰(zhàn)場偵察系統(tǒng)，可以進行長時間留空偵察，不受能見度影響，特別適用于高?；驔_突地區(qū)。此外，浮空器囊體材料透波率高達98%，使系統(tǒng)具有一定的隱蔽性。

結(jié)束語

伊拉克戰(zhàn)爭和阿富汗戰(zhàn)爭結(jié)束后，美軍在可預(yù)見的將來不會去打高強度的地面戰(zhàn)。因此，在作戰(zhàn)需求銳減和預(yù)算緊縮的背景下，美國陸軍事實上已經(jīng)放棄制造并列裝新的JLENS系統(tǒng)。但是，在研制過程中，JLENS系統(tǒng)的理念和技術(shù)已得到成熟發(fā)展，并以各種形式投入應(yīng)用部署。美軍曾在阿富汗部署了數(shù)百個較小的浮空器，用于偵察與監(jiān)視。美國國土安全部也已使用帶雷達的浮空器來監(jiān)控南部邊界。未來，這種把監(jiān)視、通信和火控技術(shù)成功結(jié)合在一個平臺上的創(chuàng)新做法必將得到更加廣泛的應(yīng)用。

（編輯/王路）endprint