美軍機載電子戰裝備檢修現狀及對我軍的啟示*

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

從第二次世界大戰結束以來，美國和英國等傳統西方軍事強國經歷了許多次規模不同的實戰，設備維修保障方式與手段一直在實戰的經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備測試設備的現狀，分析其維修技術和保障理念，對我軍在該方面進行高層設計具有重要的指導意義［4］。

2 美軍檢測設備配備情況

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

圖1 美國海軍機載電子對抗裝備檢測設備型譜

JSECST是用于基層維護的主要測試設備，美軍的產品型號為AN/USM-670。

該設備在統一的硬件基礎上具有多樣化測試程序集（TPS），可為多個平臺的電子戰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）及無源干擾設備，也有相應的一線檢測設備。

美國海軍應用于中繼級的測試設備是CASS，該系統采用通用化軟、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。

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

為滿足實際保障需求，美軍在傳統三級維修體制基礎上，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和干擾吊艙的使用狀態，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。

實驗室環境：對系統軟、硬件進行升級和維修，測試、驗證系統對新的或變化的威脅源響應情況。

飛行測試：驗證系統軟、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備

一線檢測設備用于基層級（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。根據不同應用場景的需要，設備從形式上可分為手持式和便攜式檢測設備［2］。

3.1 手持式檢測設備

手持式檢測設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）雷達信號模擬設備

手持式雷達信號模擬設備用于在距離飛機一定距離上，模擬產生一種或多種雷達射頻信號，經空間輻射至機載雷達告警天線，通過飛機座艙內的顯示器或告警音判斷告警系統響應是否正常。設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的威脅處理優先級。設備具有通用性，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備內部存儲器中，一旦外部威脅源發生變化，用戶可方便地進行數據重新定義。該類設備操作簡單（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。

軍典型設備有TEXTRON的Model 527如圖3所示，具體參數見表1。

圖3 美軍TEXTRON的Model 527外形

表1 美國TEXTRON的Model 527參數

2）紫外/紅外/激光模擬設備

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

美軍典型設備有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）是指在一臺手持設備中集成了紫外、紅外、激光多光譜測試功能，其技術參數如表2所示。

圖4 手持式紫外/紅外/激光模擬設備

表2 手持式紫外/紅外/激光模擬設備技術參數

3.2 便攜式檢測設備

1）綜合型檢測設備（美軍JSECST設備）

Textron旗下AAI公司生產的聯合軍種電子戰系統測試設備（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備，也是目前世界技術最成熟、應用最廣泛的電子戰一線綜合檢測設備。該設備從1996年開始研發生產，至今為止在美國海、空軍及各盟國中已經裝備了500多套。隨著美軍部隊設備檢測需求的增加以及相關技術的發展，Textron于2015年升級了JSECST檢測設備，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系統、航空電子系統及相關機載設備的電纜故障。該檢測設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，來實現多威脅場景環境仿真。同時，設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設備的測試對象有A-10“雷電II”、F-15“鷹”、F-16“戰隼”、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構（采用VME架構），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，使其符合內場的使用要求。ECSAMS設備的硬件和軟件如圖7所示。

圖7 ECSAMS硬件和軟件

2）無源干擾檢測設備

目前美軍常見的無源干擾檢測設備有BAE系統公司的CMDT設備［14］。CMDT按照不同型號無源干擾發射器彈匣外形尺寸，分別設計成不同尺寸。

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

圖8 CMDT設備

4 美軍典型二線檢測設備

典型二線檢測設備主要設備形式為自動測試系統，隨著工業水平的不斷提高及科技的發展，測試系統不斷向著通用化、標準化和系列化的方向發展。據相關資料［15～20］顯示，美軍現階段服役或即將服役的典型自動測試系統，主要有LM-STAR自動測試系統、NGATS、eCASS分別服役于美空、美陸/海、美海軍。其中，eCASS測試系統是美海軍通過再引進新技術及將ATS體系結構標準化，實現標準ATS現代化的典型范例。（CASS）綜合測試系統由美海軍花費12億美金，委托Loma公司設計開發［21］。系統設備的主要設計產家及分工如下，Teradyne提供數字測試設備模塊，Agilent技術公司提供射頻測試設備模塊，諾斯羅普·格魯曼公司提供光電子模塊。CASS類型的檢測設備，是20世紀90年代開始設計生產，94年正式服役部隊，整個設備的壽命周期大約在20年左右約。到目前為止，美國海軍空軍已經使用713個卡斯工作站來測試飛機的電子設備。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的維修保障成本。CASS測試設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備相比優勢比較突出［23～24］。然而，自21世紀初以來，中國社會科學院一直老化，技術能力不足，基礎設施枯竭等問題。漸漸的，CASS的功能已經無法滿足美海軍日益增加的測試需求，繼續將系統進一步的更新換代。21世紀初期，美海軍開展了新一代的CASS的研究。主要做法為統一所有CASS的體系架構及相關配置。達到了在所有配置測試程序集可以相互作用，系統可以與同其他保障系統系統互相兼容，并可以將一些新的測試技術融入到系統中。最終，實現了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。

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

5 美軍典型二線檢測設備

5.1 細分保障層級

測試復雜的航空電子對抗系統，涉及大量復雜、動態、交互的要素。軍事應用環境為復雜測試增加了特定約束：使用環境（跑道-寬溫環境）、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：美軍在傳統的三級維修基礎上，細分為六個維修保障層級，貫穿裝備從實驗室到遂行作戰任務的全過程。

放飛前測試：任務開始前，對雷達告警系統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和干擾吊艙的狀態，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。

實驗室環境：對系統軟、硬件進行升級和維修，測試、驗證系統對新的或變化的威脅源響應情況。

飛行測試：驗證系統軟、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果之間有繼承性和交互性，體現了縱向測試能力。

5.2 強調縱向測試性

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實驗室測試中，提供相同的激勵輸入和響應測量，避免測試結果的不一致在環路中累積。縱向測試性的重要特點是：能夠準確復現下一級維修中的測試結果。不僅考慮了思想認識、傳統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基礎上，從結構和形態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 基于作戰支持的閉環測試與驗證

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效能。美軍依托具有縱向測試性的維修保障設備，實現維修保障到作戰使用的閉環測試與驗證，處理流程見圖10。

圖10 美軍機載電子對抗裝備測試、驗證閉環流程

6 我軍維修保障設備的發展的方向

6.1 加強系統級性能測試功能建設

美國DRS技術公司戰術系統分公司戰役級保障設備項目總監菲爾尼奧西說：“電子戰系統的集成程度越來越高，必須將其作為一個綜合系統進行測試，一個或兩個端口已經不能滿足需要，應該將飛機上的多個傳感器連為一體。

數字技術推動著電子戰系統及其測試設備的發展，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，同時可以監控系統性能變化這帶來了明顯的好處：沒有發現故障率下降，可以監視系統性能下降趨勢，不需要其他的測試設備輔助可以直接進行系統升級前后的性能的檢測。基于以上的優點，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，加強系統級性能測試功能建設。才能保證裝備保障部門更為準確掌握各分系統的實際性能狀態，既能對其采取針對性的維修保障措施，也能為作戰使用部門制訂正確、有效的數據加載策略和相應的戰術、戰法提供科學依據。

6.2 加快測試設備的綜合化與便攜化

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

隨著電子技術的高速發展和實際作戰保障需求，外場檢測設備也向著小型化、便攜化方向發展，最為典型的是瑞士Missim產品，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測試設備尋找共同的體系結構和數據庫，這方面美國做得最好。AI公司先進測試與電子戰系統高級業務發展總監格林說：“用戶希望擁有相同體系結構的測試設備，采用一套便攜式通用測試設備，即可完成對多架飛機不同類型的電子戰裝備測試任務。”更先進的設備不一定更昂貴，這主要取決于起點。電子戰裝備的測試需求和方法基本相同，因此測試設備在標準統一的架構下，針對不同飛機的測試需求差異，只需進行針對性軟件調整即可，也為功能擴展及數據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或測試設備，查找至LRU級問題，無論是電纜、機箱還是數據加載，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或測試設備，查找至LRU級問題，無論是電纜、機箱還是數據加載，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，測試設備也需要同步升級。隨著FPGA在測試設備中的廣泛應用，一般采用軟件刷新的方式即可在現場完成測試設備的狀態更新，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。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設備（JSECST）及95套配套改進套件［27］。

6.6 提高維修設備的簡便性與易用性

電子戰維護人員的水平參差不齊，因此測試設備操作的簡便性與可用性至關重要。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化培訓。

6.7 保證測試結果的準確性和可重復性

為保證測試效果，內、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備接口上。天線耦合器可以隔離外部信號和電磁環境，為模擬真實的戰場射頻威脅源提供一個可靠的測試環境，同時避免敏感數據的泄露。這種測試方式最為突出的優點為在測試過程中可以從電磁環境和虛假射頻信號中將機載電子對抗裝備隔離出來；消除手持式測試設備測試位置的不固定性；提高測試的可重復性。

測試結果準確性的增加，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，增強其作戰的信心，維持并提升載機戰斗力水平，提高保障人員的維修保障信心。

7 結語

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