美軍機載電子戰(zhàn)裝備檢修現(xiàn)狀及對我軍的啟示*

吳陽勇 吳忠德 孫偉超 王樹友 李睿峰

（海軍航空大學 煙臺 264001）

1 引言

機載電子對抗裝備是實現(xiàn)戰(zhàn)機在電子對抗中載機奪取電磁頻譜權(quán)的重要手段及工具。隨著使用時間的不斷增長，相對于出廠狀態(tài)，裝備的各部分分系統(tǒng)將不可避免地出現(xiàn)性能變化。及時采取有針對性的維修保障措施，是載機的戰(zhàn)斗力水平及飛行員安全的重要保證。與許多西方發(fā)達國家軍隊相比，尤其是美軍，我軍在電子對抗設(shè)備及相關(guān)維修保障技術(shù)方面開始的較晚，技術(shù)基礎(chǔ)相對比較薄弱［1］。

從第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以來，美國和英國等傳統(tǒng)西方軍事強國經(jīng)歷了許多次規(guī)模不同的實戰(zhàn)，設(shè)備維修保障方式與手段一直在實戰(zhàn)的經(jīng)驗中得到了不斷的改進與完善［2～3］。尤其是美國，對于維修保障體系的重視度和成熟度均處于世界領(lǐng)先。緊跟世界的先進水平，了解以美國為代表的外國軍用機載電子對抗設(shè)備測試設(shè)備的現(xiàn)狀，分析其維修技術(shù)和保障理念，對我軍在該方面進行高層設(shè)計具有重要的指導意義［4］。

2 美軍檢測設(shè)備配備情況

美軍檢測設(shè)備配備的標準化程度非常高，美國國防部（DoD）規(guī)定美軍必須使用指定的標準ATS產(chǎn)品族（五大標準系列）［5］，其中與海軍機載電子對抗裝備相關(guān)的檢測設(shè)備有（JSECST）（基層級）電子對抗系統(tǒng)測試設(shè)備及（CASS）產(chǎn)品族測試設(shè)備（中繼級或基地級）［6］。分別應用于美空、海軍電子對抗系統(tǒng)和海軍/海軍陸戰(zhàn)隊航空部分系統(tǒng)。美國海軍機載電子對抗裝備檢測設(shè)備型譜［7～9］如圖1所示。

圖1 美國海軍機載電子對抗裝備檢測設(shè)備型譜

JSECST是用于基層維護的主要測試設(shè)備，美軍的產(chǎn)品型號為AN/USM-670。

該設(shè)備在統(tǒng)一的硬件基礎(chǔ)上具有多樣化測試程序集（TPS），可為多個平臺的電子戰(zhàn)裝備提供完全自動化的性能測試和診斷功能，被稱為航線測試的可靠之選。針對導彈逼近告警（紫外、紅外）及無源干擾設(shè)備，也有相應的一線檢測設(shè)備。

美國海軍應用于中繼級的測試設(shè)備是CASS，該系統(tǒng)采用通用化軟、硬件平臺，可完成海軍各種武器裝備的二線檢測。

基地級采用的是型號為RTCASS D，該設(shè)備是基于CASS的改進、提升，增加了板級測試能力。

美軍各軍種設(shè)置有專門的電子戰(zhàn)實驗室，使用一系列信號仿真儀器、示波器、頻譜儀、顯示器和相關(guān)分析軟件來產(chǎn)生雷達告警所需的激勵信號，測量有源干擾輸出的關(guān)鍵時域和頻域參數(shù)，在此基礎(chǔ)上開展電子戰(zhàn)裝備的效能評估和驗證。

為滿足實際保障需求，美軍在傳統(tǒng)三級維修體制基礎(chǔ)上，對機載雷達告警和有源干擾裝備（包括干擾吊艙）的維修又細分為六個層級（包括放飛前、基層級、中繼級、基地級、實驗室、飛行測試）［10～12］，貫穿裝備從實驗室到遂行作戰(zhàn)任務的全過程，并為不同層級賦予了相應的職能和手段如圖2所示。

圖2 美軍維修層級分配及檢測手段

放飛前測試：任務開始前，對雷達告警系統(tǒng)進行最終的放飛檢查。只有在飛機準備起飛前才進行此項測試工作。

航線（基層級）：檢查機載電子對抗系統(tǒng)和干擾吊艙的使用狀態(tài)，排除LRU故障。

中繼級或大修廠：測試和修理LRU或吊艙，取出需要基地級維修的SRU。

基地級：測試和修理SRU。

實驗室環(huán)境：對系統(tǒng)軟、硬件進行升級和維修，測試、驗證系統(tǒng)對新的或變化的威脅源響應情況。

飛行測試：驗證系統(tǒng)軟、硬件對模擬或真實威脅源的響應情況。

3 美軍典型的一線檢測設(shè)備

一線檢測設(shè)備用于基層級（含放飛前）測試，主要在飛機外場條件下進行測試。其主要特點是便攜、快速測試，并能進行LRU（含天線和饋線）的故障定位。根據(jù)不同應用場景的需要，設(shè)備從形式上可分為手持式和便攜式檢測設(shè)備［2］。

3.1 手持式檢測設(shè)備

手持式檢測設(shè)備主要用于飛機起飛前的“端到端”快速測試，以及機載預警通道中可能威脅源的檢測，識別和定向判斷［2］。

1）雷達信號模擬設(shè)備

手持式雷達信號模擬設(shè)備用于在距離飛機一定距離上，模擬產(chǎn)生一種或多種雷達射頻信號，經(jīng)空間輻射至機載雷達告警天線，通過飛機座艙內(nèi)的顯示器或告警音判斷告警系統(tǒng)響應是否正常。設(shè)備可同時模擬多個目標，支持復雜場景測試，可驗證雷達告警系統(tǒng)的威脅處理優(yōu)先級。設(shè)備具有通用性，模擬的信號特征通過軟件模型以離線方式編輯并加載到設(shè)備內(nèi)部存儲器中，一旦外部威脅源發(fā)生變化，用戶可方便地進行數(shù)據(jù)重新定義。該類設(shè)備操作簡單（大多是一鍵式操作），只需一人即可在飛機起飛前快速完成測試。

軍典型設(shè)備有TEXTRON的Model 527如圖3所示，具體參數(shù)見表1。

圖3 美軍TEXTRON的Model 527外形

表1 美國TEXTRON的Model 527參數(shù)

2）紫外/紅外/激光模擬設(shè)備

手持式模擬設(shè)備可產(chǎn)生紫外/紅外/激光信號，并根據(jù)上位機編程模擬導彈逼近的動態(tài)威脅剖面，可用于外場、大修廠和實驗室對機載導彈逼近告警系統(tǒng)的測試［13］。

美軍典型設(shè)備有TEXTRON的UV BARINGA（紫外）、INFRARED BARINGA（紅外）、HYDRA（激光），MSTS（綜合型），外形如圖4所示。其中MSTS（綜合型）是指在一臺手持設(shè)備中集成了紫外、紅外、激光多光譜測試功能，其技術(shù)參數(shù)如表2所示。

圖4 手持式紫外/紅外/激光模擬設(shè)備

表2 手持式紫外/紅外/激光模擬設(shè)備技術(shù)參數(shù)

3.2 便攜式檢測設(shè)備

1）綜合型檢測設(shè)備（美軍JSECST設(shè)備）

Textron旗下AAI公司生產(chǎn)的聯(lián)合軍種電子戰(zhàn)系統(tǒng)測試設(shè)備（JSECST），裝備型號為AN/USM-670，是美國國防部指定采購的標準化自動測試設(shè)備，也是目前世界技術(shù)最成熟、應用最廣泛的電子戰(zhàn)一線綜合檢測設(shè)備。該設(shè)備從1996年開始研發(fā)生產(chǎn)，至今為止在美國海、空軍及各盟國中已經(jīng)裝備了500多套。隨著美軍部隊設(shè)備檢測需求的增加以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，Textron于2015年升級了JSECST檢測設(shè)備，并將改進后的型號名AN/UAM-670A，預計可以服役到2030年前后。

JSECST主要服役于美國空軍及海軍，用于機載電子對抗裝備的線路測試。主要用于快速準確的測試載機的射頻電子戰(zhàn)系統(tǒng)、航空電子系統(tǒng)及相關(guān)機載設(shè)備的電纜故障。該檢測設(shè)備擁有雙通道的射頻仿真能力，仿真頻率范圍為10MHz～18.5GHz。每個通道可以同時模擬8個威脅源信號，來實現(xiàn)多威脅場景環(huán)境仿真。同時，設(shè)備可以檢測頻率范圍在10MHz～18.5GHz的干擾信號，包括信號的功率及干擾類型。在時域和頻域上對信號進行分析，并通過VSWR方法來定位故障。最后，在手提式PC機上運行檢測程序，進行更加深入的故障診斷并及時的排除故障［2］。

JSECST設(shè)備的測試對象有A-10“雷電II”、F-15“鷹”、F-16“戰(zhàn)隼”、F/A-18“大黃蜂”、E-2“先進鷹眼”、E-6“水星”、CV-22“魚鷹”、MH-47“支奴干”和MH-60“海鷹”以及ALQ-131和ALQ-184干擾吊艙等。JSECST設(shè)備的外觀及典型應用場景分別如圖5、圖6所示。

為保證其縱向測試性，JSECST在實驗室或中繼級的版本為ECSAMS，主要在硬件上簡化了加固式結(jié)構(gòu)（采用VME架構(gòu)），軟件除了包含航線測試程序外，還補充了信號模擬和測量程序，使其符合內(nèi)場的使用要求。ECSAMS設(shè)備的硬件和軟件如圖7所示。

圖7 ECSAMS硬件和軟件

2）無源干擾檢測設(shè)備

目前美軍常見的無源干擾檢測設(shè)備有BAE系統(tǒng)公司的CMDT設(shè)備［14］。CMDT按照不同型號無源干擾發(fā)射器彈匣外形尺寸，分別設(shè)計成不同尺寸。

如圖8所示，通過內(nèi)置電池供電（可連續(xù)使用50h以上），可以測試點火脈沖、發(fā)射順序等參數(shù)，定位點火失敗的位置。

圖8 CMDT設(shè)備

4 美軍典型二線檢測設(shè)備

典型二線檢測設(shè)備主要設(shè)備形式為自動測試系統(tǒng)，隨著工業(yè)水平的不斷提高及科技的發(fā)展，測試系統(tǒng)不斷向著通用化、標準化和系列化的方向發(fā)展。據(jù)相關(guān)資料［15～20］顯示，美軍現(xiàn)階段服役或即將服役的典型自動測試系統(tǒng)，主要有LM-STAR自動測試系統(tǒng)、NGATS、eCASS分別服役于美空、美陸/海、美海軍。其中，eCASS測試系統(tǒng)是美海軍通過再引進新技術(shù)及將ATS體系結(jié)構(gòu)標準化，實現(xiàn)標準ATS現(xiàn)代化的典型范例。（CASS）綜合測試系統(tǒng)由美海軍花費12億美金，委托Loma公司設(shè)計開發(fā)［21］。系統(tǒng)設(shè)備的主要設(shè)計產(chǎn)家及分工如下，Teradyne提供數(shù)字測試設(shè)備模塊，Agilent技術(shù)公司提供射頻測試設(shè)備模塊，諾斯羅普·格魯曼公司提供光電子模塊。CASS類型的檢測設(shè)備，是20世紀90年代開始設(shè)計生產(chǎn)，94年正式服役部隊，整個設(shè)備的壽命周期大約在20年左右約。到目前為止，美國海軍空軍已經(jīng)使用713個卡斯工作站來測試飛機的電子設(shè)備。包括美海軍海上司令部（NAVSEA）及其他九個盟友國家均在使用 CASS［22］。

CASS解決了以往測試過程中存在的許多問題，在一定程度上，減少了機載電子對抗系統(tǒng)的維修保障成本。CASS測試設(shè)備的平均無故障時間大約為776h，可用性可以達到87.9%，與以往的自動測試設(shè)備相比優(yōu)勢比較突出［23～24］。然而，自21世紀初以來，中國社會科學院一直老化，技術(shù)能力不足，基礎(chǔ)設(shè)施枯竭等問題。漸漸的，CASS的功能已經(jīng)無法滿足美海軍日益增加的測試需求，繼續(xù)將系統(tǒng)進一步的更新?lián)Q代。21世紀初期，美海軍開展了新一代的CASS的研究。主要做法為統(tǒng)一所有CASS的體系架構(gòu)及相關(guān)配置。達到了在所有配置測試程序集可以相互作用，系統(tǒng)可以與同其他保障系統(tǒng)系統(tǒng)互相兼容，并可以將一些新的測試技術(shù)融入到系統(tǒng)中。最終，實現(xiàn)了CASS的升級來滿足測試需求，同時保證了較低的升級成本［25］。

CASS升級的承包商為洛克希德·馬丁公司，整個升級成本費用大約為8，330萬美元，升級后的設(shè)備型號取名為eCASS［29］。eCASS包括六種類型：基本類型，射頻類型，通信/導航/響應識別類型，大功率雷達類型，光電類型和基本類型。

為了現(xiàn)在及未來美海軍機載電子對抗系統(tǒng)及其他系統(tǒng)測試的需求，升級后的eCASS不斷加入新的測試技術(shù)和方法。eCASS囊括了CASS原有的ATLAS測試程序環(huán)境，在此基礎(chǔ)上加入了LabWin?dows/CVI測試程序環(huán)境。另外，因為升級版的eCASS測試系統(tǒng)是通過洛克希德·馬丁公司LM-STAR的標準測試操作和運行時間管理器來設(shè)計相關(guān)軟件，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對F-35飛機上的高級航空電子對抗裝備相關(guān)參數(shù)的測試［26］。

5 美軍典型二線檢測設(shè)備

5.1 細分保障層級

測試復雜的航空電子對抗系統(tǒng)，涉及大量復雜、動態(tài)、交互的要素。軍事應用環(huán)境為復雜測試增加了特定約束：使用環(huán)境（跑道-寬溫環(huán)境）、測試時間、使用者的技能水平、支持更高級別的測試與維修。

例如：美軍在傳統(tǒng)的三級維修基礎(chǔ)上，細分為六個維修保障層級，貫穿裝備從實驗室到遂行作戰(zhàn)任務的全過程。

放飛前測試：任務開始前，對雷達告警系統(tǒng)進行最終的放飛檢查。只有在飛機準備起飛前才進行此項測試工作。

航線（基層級）：檢查機載電子對抗系統(tǒng)和干擾吊艙的狀態(tài)，排除LRU故障。

中繼級或大修廠：測試和修理LRU或吊艙，取出需要基地級維修的故障SRU。

基地級：測試和修理SRU。

實驗室環(huán)境：對系統(tǒng)軟、硬件進行升級和維修，測試、驗證系統(tǒng)對新的或變化的威脅源響應情況。

飛行測試：驗證系統(tǒng)軟、硬件對模擬或真實威脅源的響應情況。

各層級之間的維修任務不交叉，但維修手段和維修結(jié)果之間有繼承性和交互性，體現(xiàn)了縱向測試能力。

5.2 強調(diào)縱向測試性

在不同級別的維修中分析測試效果，存在一個重要問題：對每一級進行測試時，對同樣的模擬和測量信號，測試準確性如何保持一致？在某些情況下，無法進行完全相同的測試（如從航線測試到中繼級測試），但是縱向測試性要求從基層級測試到修理廠或?qū)嶒炇覝y試中，提供相同的激勵輸入和響應測量，避免測試結(jié)果的不一致在環(huán)路中累積?？v向測試性的重要特點是：能夠準確復現(xiàn)下一級維修中的測試結(jié)果。不僅考慮了思想認識、傳統(tǒng)習慣和管理體制等問題，還涉及了并行工程和標準化兩大問題。

對于美軍機載電子對抗裝備維修保障來說，基層級使用的是便攜式加固型檢測設(shè)備，中繼級之后使用的是19英寸上架儀器。這樣在基層級AN/USM-670A基礎(chǔ)上，從結(jié)構(gòu)和形態(tài)上進行簡化和重新裝配，并擴展針對中繼級、大修廠和實驗室的測試軟件，就形成了ECSAMS。當然，ECSAMS可以完全運行基層級測試程序。美軍JSECST的縱向測試性可用如圖9所示。

圖9 美軍JSECST縱向測試性

5.3 基于作戰(zhàn)支持的閉環(huán)測試與驗證

機載電子對抗裝備維修保障的根本目的在于保證裝備的作戰(zhàn)效能。美軍依托具有縱向測試性的維修保障設(shè)備，實現(xiàn)維修保障到作戰(zhàn)使用的閉環(huán)測試與驗證，處理流程見圖10。

圖10 美軍機載電子對抗裝備測試、驗證閉環(huán)流程

6 我軍維修保障設(shè)備的發(fā)展的方向

6.1 加強系統(tǒng)級性能測試功能建設(shè)

美國DRS技術(shù)公司戰(zhàn)術(shù)系統(tǒng)分公司戰(zhàn)役級保障設(shè)備項目總監(jiān)菲爾尼奧西說：“電子戰(zhàn)系統(tǒng)的集成程度越來越高，必須將其作為一個綜合系統(tǒng)進行測試，一個或兩個端口已經(jīng)不能滿足需要，應該將飛機上的多個傳感器連為一體。

數(shù)字技術(shù)推動著電子戰(zhàn)系統(tǒng)及其測試設(shè)備的發(fā)展，也極大地影響著測試與維護的組織方法，尤其是改變了軍方傳統(tǒng)的三級維修體制和維護保障模式。在基層級采用對測試對象端到端的全面的性能測試，使得故障率可以保持在一定的水平，同時可以監(jiān)控系統(tǒng)性能變化這帶來了明顯的好處：沒有發(fā)現(xiàn)故障率下降，可以監(jiān)視系統(tǒng)性能下降趨勢，不需要其他的測試設(shè)備輔助可以直接進行系統(tǒng)升級前后的性能的檢測?；谝陨系膬?yōu)點，該測試方式在許多西方軍事強國中收到了廣泛應用。

在電子對抗裝備維修性能測試方面，我軍應仿效美軍在該方面的先進理念，加強系統(tǒng)級性能測試功能建設(shè)。才能保證裝備保障部門更為準確掌握各分系統(tǒng)的實際性能狀態(tài)，既能對其采取針對性的維修保障措施，也能為作戰(zhàn)使用部門制訂正確、有效的數(shù)據(jù)加載策略和相應的戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)法提供科學依據(jù)。

6.2 加快測試設(shè)備的綜合化與便攜化

機載電子對抗裝備類型和數(shù)量越來越多，對測試設(shè)備的功能帶來了挑戰(zhàn)。為解決這一問題，許多公司正在推出軟件驅(qū)動的多功能電子戰(zhàn)測試設(shè)備，具備對雷達告警設(shè)備、干擾機、紫外/紅外導彈告警以及激光告警的多譜測試能力。通過提供綜合系統(tǒng)解決方案來取代獨立的聯(lián)合系統(tǒng)，可獲取最佳的費效比，因為獨立的聯(lián)合系統(tǒng)在各方面都需要專門的維護和培訓。

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展和實際作戰(zhàn)保障需求，外場檢測設(shè)備也向著小型化、便攜化方向發(fā)展，最為典型的是瑞士Missim產(chǎn)品，具備四合一多譜測試功能，體積只有140mm×190mm×200mm，重量小于1.6kg。可以節(jié)省一定的人力物力資源，同時有助于維修保障人員開展更多更為廣泛的檢測范圍。

6.3 檢測指標通用化與標準化

各軍種都在為其各種電子戰(zhàn)測試設(shè)備尋找共同的體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫，這方面美國做得最好。AI公司先進測試與電子戰(zhàn)系統(tǒng)高級業(yè)務發(fā)展總監(jiān)格林說：“用戶希望擁有相同體系結(jié)構(gòu)的測試設(shè)備，采用一套便攜式通用測試設(shè)備，即可完成對多架飛機不同類型的電子戰(zhàn)裝備測試任務?！备冗M的設(shè)備不一定更昂貴，這主要取決于起點。電子戰(zhàn)裝備的測試需求和方法基本相同，因此測試設(shè)備在標準統(tǒng)一的架構(gòu)下，針對不同飛機的測試需求差異，只需進行針對性軟件調(diào)整即可，也為功能擴展及數(shù)據(jù)分析提供了良好的平臺。

6.4 強大的故障診斷能力

強大的診斷功能可以使用戶快速、準確地利用BIT或測試設(shè)備，查找至LRU級問題，無論是電纜、機箱還是數(shù)據(jù)加載，然后更換有故障的單元，恢復飛機的完好性。

6.5 提高維修設(shè)備的可升級和擴展性

強大的診斷功能可以使用戶快速、準確地利用BIT或測試設(shè)備，查找至LRU級問題，無論是電纜、機箱還是數(shù)據(jù)加載，然后更換有故障的單元，恢復飛機的完好性。

隨著測試需求的不斷變化，測試設(shè)備也需要同步升級。隨著FPGA在測試設(shè)備中的廣泛應用，一般采用軟件刷新的方式即可在現(xiàn)場完成測試設(shè)備的狀態(tài)更新，從而減少返廠維修時間，提高維護保障效率，同時減輕供應鏈的負擔。

2014年前后，美國國防部和AAI公司共同出資，進行JSECST的壽命提升計劃，目的是拓展其能力和使用壽命（延長至2030年），同時擴展其測試范圍，使其能夠測試通信、導航、情報偵察等機載系統(tǒng)。2016年5月，美空軍授予AAI公司1150萬美元合同，擬于2018年前采購15套改進型AN/USM-670A設(shè)備（JSECST）及95套配套改進套件［27］。

6.6 提高維修設(shè)備的簡便性與易用性

電子戰(zhàn)維護人員的水平參差不齊，因此測試設(shè)備操作的簡便性與可用性至關(guān)重要。操作方式（尤其是測試軟件）必須便于使用，因為用戶不會有很多的精力參加專業(yè)化培訓。

6.7 保證測試結(jié)果的準確性和可重復性

為保證測試效果，內(nèi)、外場性能測試普遍采用射頻天線耦合器，通過簡單、安全的安裝方式固定在飛機天線罩上，并采用電纜連接到測試設(shè)備接口上。天線耦合器可以隔離外部信號和電磁環(huán)境，為模擬真實的戰(zhàn)場射頻威脅源提供一個可靠的測試環(huán)境，同時避免敏感數(shù)據(jù)的泄露。這種測試方式最為突出的優(yōu)點為在測試過程中可以從電磁環(huán)境和虛假射頻信號中將機載電子對抗裝備隔離出來；消除手持式測試設(shè)備測試位置的不固定性；提高測試的可重復性。

測試結(jié)果準確性的增加，可以使得空勤及地勤充分掌握所使用的機載電子對抗裝備的性能，增強其作戰(zhàn)的信心，維持并提升載機戰(zhàn)斗力水平，提高保障人員的維修保障信心。

7 結(jié)語

隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展和軍事斗爭環(huán)境的變化，各國均開始了新一輪的軍事變革。電子對抗裝備作為新戰(zhàn)爭形勢下奪取電磁頻譜權(quán)的關(guān)鍵手段，其不斷的創(chuàng)新和發(fā)展且擁有一個優(yōu)秀的維修保障體制的發(fā)展是軍事變革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。對美國電子對抗裝備維修保障的發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，可以為我軍的電子對抗裝備的維修保障體系建設(shè)提供借鑒和參考，進而可加速實現(xiàn)我國新形勢下的強軍目標。總而言之，在現(xiàn)代戰(zhàn)場條件下，隨著電子戰(zhàn)裝備維護功能的完善，我們需要深入思考電子戰(zhàn)裝備維護保障的問題，加強電子戰(zhàn)裝備維護保障理論的建設(shè)，加強裝備建設(shè)。在和平時期要以實戰(zhàn)化要求相結(jié)合，加強軍民融合及維修保障訓練，不斷研發(fā)新的維修保障理念和技術(shù)。