美國聯合對地攻擊巡航導彈防御浮空式網絡化傳感器系統發展綜述

龔鈺哲

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

發展過程

研制背景根據國防情報局（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彈攻擊的可能性是現實存在的，并且還在不斷增加。美國必須加強巡航導彈防御能力，尤其是提供能夠探測低飛巡航導彈的探測器網絡。因此，開發一個可靠、經濟可承受、持久耐用的空中ISR系統十分必要。JLENS應運而生。

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

1997年，美國陸軍對JLENS系統進行了概念性研究。JLENS系統在雷達性能上并沒有太多出彩之處，但其設計概念卻是革命性的。它將監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、飛機以及巡航導彈，而且在空中為防空導彈提供制導，通過空中雷達傳感器與地面發射的防空導彈相結合，探測、跟蹤和打擊低空/超低空飛行、利用復雜地形突防的飛機、無人機和巡航導彈等目標。JLENS系統的研制初衷是打造一個高效費比的空中平臺，和美國陸軍現役防空導彈系統協同工作，為其提供超視距的防御攔截能力。

研制經過JLENS的研制工作可分為兩個階段，分別是演示階段和系統研制與驗證階段。

1、演示階段（1998—2005年）

1998年1月30日，美國陸軍防空反導司令部向休斯和雷聲的合資公司H&R（現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年具備初始作戰能力，到2005年具備全面作戰能力。美國陸軍計劃采購12套系統，花費16億美元。

1998年，JLENS系統參與了美軍“漫游沙漠”98防空演習。JLENS系統以仿真方式運行，使用“延伸防空仿真模型”對平臺、傳感器和通信設備進行建模，將數據輸入聯合戰術信息分發系統（JTIDS）網絡，把全空域圖發送給“愛國者”導彈、末段高空區域防御系統、“宙斯盾”系統和近程防空導彈系統。在演習中，JLENS系統將基于浮空器的雷達獲得的空中軌跡信息與JTID系統和戰術信息廣播服務系統的軌跡信息融合，使得綜合空域圖能夠在處理站被處理，空中軌跡信息經JTIDS傳輸給演練人員。同年，JLENS系統進行了技術驗證性試驗，結果顯示該系統比地面防空雷達早10分鐘發現目標。

1999年，JLENS系統參加了“全軍作戰識別與評估小組（ASCIET）99”演習。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。在演習中，它提升了海軍“協同交戰系統”（CEC）的通信中繼能力，使“愛國者”系統與“宙斯盾”系統交換雷達數據，共享綜合空域圖，在同一個作戰環境中開展模擬攔截作戰。

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

2001年8月，美國陸軍防空反導司令部與Clemson大學應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浮空器設計與制造研究。Clemson大學的工作主要包括：開發先進材料與技術、開發和測試雷電保護系統、提供統計數據和用來預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系統研制與驗證階段合同，繼續開發JLENS。

2006年1月，布什政府加緊部署攔截彈道導彈的國家導彈防御系統（NMD），同時出臺了攔截巡航導彈的新計劃。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JLENS。

2006年4月底，JLENS系統成功通過了系統工程評審，進入初步設計階段。

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。

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

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

2009年2月，JLENS系統成功完成關鍵設計評估，全面評估了JLENS系統的設計成熟度和可靠性。

2009年3月，JLENS系統的首只長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系統浮空器多次上升到10000英尺（3048米）高度，驗證了設計的飛行能力。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系統跟蹤意外目標的驗證試驗。

2011年10月，雷聲公司對JLENS系統成功完成為期14天的持久性試驗。在試驗中，JLENS系統跟蹤了廣泛區域內的數千個目標。

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財年預算中將JLENS系統浮空器的采購數量降低到2艘，也就是說只保留已有的1套樣機系統。

2012年2月，JLENS系統在猶他州試驗場進行了進一步測試，成功證明了JLENS系統探測跟蹤巡航導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系統指示PAC-3導彈成功摧毀了巡航導彈目標，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視能力。試驗中，JLENS系統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系統對海域、陸地目標進行綜合防御監視的能力。JLENS系統的火控雷達成功捕獲并跟蹤到反艦巡航導彈目標，通過協同交戰能力系統將信息傳送至海軍，海軍隨后向目標發射了一枚“標準”-6攔截導彈，“標準”-6攔截導彈的各項信息通過JLENS系統發送至宙斯盾系統，直到“標準”-6系統雷達能夠捕獲并跟蹤目標。

2013年2月，JLENS在白沙導彈靶場進行的一系列試驗中，演示了戰術彈道導彈防御能力。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彈模擬彈，并實現了全部試驗目標，包括進行發射點估計、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系統早期用戶測試（EUT），測試了JLENS系統在一系列復雜環境下的能力。在7月17日的試驗中，首次利用JLENS系統引導先進中程空空導彈攔截反艦巡航導彈。陸軍JLENS系統捕獲并跟蹤一枚反艦導彈，系統將目標數據經Link16數據鏈傳輸給空軍F-15E戰斗機，飛行員發射AIM-120C-7先進中程空空導彈成功攔截目標，達到所有試驗目標。

結構組成

JLENS系統設計上并不算太復雜，其原理是在大型浮空器上安裝先進傳感器系統。每套JLENS系統由2艘浮空器、1部遠程監視雷達和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，進行持續長達30天的不間斷工作。

雷達JLENS系統的一艘浮空器攜帶一部360°全向掃描的廣域遠程監視雷達（SuR），另一艘浮空器攜帶一部精確跟蹤與照射雷達（FCR），另外也可根據需要增加其他載荷如電子情報/通信情報系統（ELINT/COMINT）用于偵察、GPS偽衛星誘騙系統用于GPS干擾、或是藍軍跟蹤系統（BFT）用于了解己方部隊的位置和狀態。JLENS系統的遠程監視雷達使用旋轉天線實現360°的全方位探測能力，最大探測距離約320千米，發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，方位可機械轉動±200°，對250千米距離內的多個目標進行精確跟蹤照射，作用距離雖然比監視雷達短，但可對來襲目標軌跡進行識別和分類，并將高精度數據提供給攔截武器。

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和寬帶光纖通信傳輸能力。

處理站處理站是整個系統的核心。每個處理站包括工作站、飛行指揮控制站、天氣監測設備以及可控制雷達運作并處理雷達數據的計算機。天氣監測設備能及時將當地天氣變化情況傳送給相關操作員，以便及時調整浮空器的高度。

性能特點

JLENS系統已進行了多次試驗與演示，表現出作戰任務多、偵察范圍廣、效費比高和戰場風險小等使用特點。

作戰任務多JLENS系統是美國陸軍提高巡航導彈防御能力的重要項目，可對來襲的巡航導彈進行超地平線的探測、跟蹤，并為地面防空系統提供精確的目標數據以供瞄準，還可為指揮官提供空中通信中繼能力，將整個戰區傳感器和火力單元納入統一的單一綜合空中圖像（SIAP），提供更好的態勢感知能力，此外它提供了更好的敵我識別功能。作為巡航導彈防御的關鍵傳感器節點，JLENS系統配合地面的“復仇者”防空導彈系統、“愛國者”防空導彈系統和THAAD系統使用，為其提供超地平線的目標探測數據包括火控精度的目標數據進行瞄準攻擊。作為空基監視和火控平臺，JLENS系統還具有多用途能力，除了對抗巡航導彈外，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彈目標的探測、跟蹤信息和火控精度的數據，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”戰艦提供火控精度的目標數據。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或是其它戰術數據鏈如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。JLENS系統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”防空導彈系統發現并攔截在100米高度內飛行的巡航導彈的能力有限，融合JLENS系統的數據后，“愛國者”防空導彈系統的有效空間能增加7倍。

使用效費比高JLENS系統的效費比高主要體現在造價低、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星。另外，JLENS系統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備提供電力供應和寬帶光纖通信能力，這樣的設計可以將非必需設備部署在易于維護的地面，提高了系統的可靠性，并顯著降低了系統的運行成本，為了進一步降低JLENS系統的使用成本，相關的數據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系統只需要固定翼預警機不到50%的人力即可操作和維護。

綜上所述，JLENS系統的使用成本低于500美元/小時，而美國空軍E-3A空中預警機系統的使用成本則高達7000美元/小時。較低的使用成本是JLENS系統的核心競爭優勢之一，雖然浮空器充氣時間約24小時，從地面起飛到預定的工作高度需要約30分鐘，但JLENS系統的浮空器可持續進行30天的全天候、全天時監視工作，如果使用傳統的固定翼預警機如E-3A、E-2C/D或是E-8A來執行這樣的任務，全時段監視至少需要4～5架預警機進行輪換，而且由于人力、維護和燃油費用的因素，這些固定翼預警機的單位時間的使用成本要比JLENS系統高5～7倍，綜合估算JLENS系統具有數十倍的成本優勢。

戰場風險小JLENS系統是一種無人的戰場偵察系統，可以進行長時間留空偵察，不受能見度影響，特別適用于高危或沖突地區。此外，浮空器囊體材料透波率高達98%，使系統具有一定的隱蔽性。

結束語

伊拉克戰爭和阿富汗戰爭結束后，美軍在可預見的將來不會去打高強度的地面戰。因此，在作戰需求銳減和預算緊縮的背景下，美國陸軍事實上已經放棄制造并列裝新的JLENS系統。但是，在研制過程中，JLENS系統的理念和技術已得到成熟發展，并以各種形式投入應用部署。美軍曾在阿富汗部署了數百個較小的浮空器，用于偵察與監視。美國國土安全部也已使用帶雷達的浮空器來監控南部邊界。未來，這種把監視、通信和火控技術成功結合在一個平臺上的創新做法必將得到更加廣泛的應用。

（編輯/王路）endprint