導讀：本文通過對美軍先進戰鬥機傳感器系統的技術特點與作戰效能進行梳理分析可以得到，未來基於傳感器融合技術與先進的算法，F-35所配備的AN/APG-81有源相控陣火控雷達、AN/AAQ-37分布式孔徑系統、AN/AAQ-40光電瞄準系統、AN/ASQ-239電子戰系統等傳感器將進一步實現全傳感器融合，以將F-35戰機作為信息化聯合作戰節點，實現多平台交互與協同作戰等；AN/AGP-77有源相控陣雷達、AN/ALR-94無源電子戰系統等為F-22提供了全天候探測遠程多目標、隱身飛行器，以及收集電子智能信息的能力，而傳感器的進一步升級還將提升F-22的空戰能力以及在強幹擾作戰環境中的作戰能力；AN/APG-79有源相控陣雷達與IRST紅外/光電傳感器系統，配合大規模的結構與傳感器升級，將進一步提升F/A-18E/F Block III的態勢感知、近實時跟蹤、多目標跟蹤、反隱身戰機以及進行海量傳感器數據交互的能力。

　　F-35傳感器系統技術特點與作戰效能

　　F-35戰鬥機作為先進的五代機，其作戰任務絕不僅僅是奪取制空權，而是將成為未來戰爭中的信息節點，為其他作戰平台提供戰場態勢感知與精確的目標瞄準數據，而這一作戰任務實現的關鍵在於F-35所安裝的性能優異的多傳感器及其所具備的傳感器融合技術。F-35主要配備了AN/APG-81有源相控陣（AESA）火控雷達、AN/AAQ-37分布式孔徑系統（EO DAS）、AN/AAQ-40光電瞄準系統（EOTS）、AN/ASQ-239電子戰系統與AN/ASQ-242通信、導航和識別（CNI）組件。

　　其中，AN/APG-81可在AN/AAQ-37系統的指示下對彈道導彈進行精確探測和測量，為美國網絡中心機載防禦單元（NCADE）或宙斯盾系統攔截提供火控支持；AN/ASQ-239與EOTS高度融合，能夠在保證F-35隱身性能的前提下，為AN/APG-81提供敵機的精確方位指示。

　　F-35戰機傳感器系統

　　AN/APG-81有源相控陣（AESA）火控雷達

　　F-35傳感器的核心是諾斯羅普•格魯曼研製的AN/APG-81有源相控陣（AESA）火控雷達，其天線上具有一系列由高速處理器連接的發射/接收（T/R）模塊，既可以將不同任務分配給陣列中的不同T/R模塊，也可為有更高功率或靈敏度需求的任務分配更多的模塊。

　　AN/APG-81雷達可以實現多模雷達的功能，具備有源干擾、無源電子防禦與通信能力；能夠創建高靈敏度合成孔徑雷達地圖，進行自動識別目標，能夠通過逆合成孔徑雷達進行海面目標的檢測與識別。

　　AN/APG-81雷達

　　該型雷達可在與敵方防空雷達匹配的頻段內進行干擾，具有破壞敵方電子設備的潛力，還同時具有電子戰支持功能，其探測距離約3倍於現有雷達的探測距離，具有隔行掃描、邊搜索邊跟蹤功能，從而可使飛行員能夠在應對對手的戰鬥機以及低空直升機的同時，探測、識別並對固定的和移動地面目標進行武器制導，且能夠提供具備超高分辨率的合成孔徑雷達圖像。

　　據稱在實際測試中，該型雷達在10秒內探測到23個探測範圍內的虛擬目標，並能夠探測到低空巡航導彈與無人機。在空戰情況下，該系統可以將接近目標的信息發送到戰術態勢模塊，結合其他傳感器的信息，為飛行員提供混戰中瞄準與擊落敵人的優先權。

　　AN/AAQ-37分布式孔徑系統（EO DAS）

　　AN/AAQ-37系統是美軍第五代戰鬥機奪取制空權的關鍵設備之一，主要利用安裝於機頭、機背和機腹的6個紅外攝像機實時採集高分辨率圖像，將其發送到飛行員的頭盔顯示器上，從而為F-35的飛行員提供360°球形環境視圖。

　　該系統可與AN/APG-81有源相控陣雷達進行數據融合。AN/AAQ-37系統可探測到上千公里外的導彈或者運載火箭發射，可連續跟蹤多個目標，作為被動探測系統，使得對手無法進行預警，但存在無法獲取目標距離的不足；而AN/APG-81則可在AN/AAQ-37系統的指示下對彈道導彈進行精確探測和測量，為美國網絡中心機載防禦單元（NCADE）或宙斯盾系統攔截提供火控支持。

　　據稱，AN/AAQ-37曾在載機空中態勢感知試驗中，成功探測、跟蹤了90公里之外迎面飛來的F-16戰鬥機，並成功跟蹤了一枚1200多公里之外的火箭。

　　F-35現有DAS的攝像機窗口儘管採用了堅固的鍍膜藍寶石玻璃製造，仍然易被損壞，有可能會導致F-35失去全部任務能力，因此美軍於2018年6月授予洛克希德·馬丁公司研發下一代DAS的合同，而雷神公司則作為下一代DAS的供應商，將於2023年的第15量產批次開始供應下一代DAS，並將其集成到美國海軍、海軍陸戰隊、空軍以及盟軍所有型號的F-35之上。

　　據稱，下一代電光DAS的可靠性將有望提高5倍以上，性能將提升2倍，將能夠使得6台紅外攝像機之間的圖像實現更高效的無縫拼接，對威脅識別和分類的可靠性更高，能提供清晰度更高的紅外圖像，且系統也將更加堅固、可靠，有望使F-35具備所迫切需要具備的使用激光制導彈藥攻擊地面移動目標的能力。

　　AN/AAQ-40光電瞄準系統（EOTS）

　　F-35所安裝的EOTS是世界上第一款將前視紅外和紅外搜索和跟蹤功能結合的傳感器，由洛克希德•馬丁的導彈與火控部研製，由可見光攝像機、紅外成像、激光器測距機、點跟蹤器、激光指示器組成，被安裝於F35機身前部下方（雷達和座艙艙壁之間），具備激光瞄準、前視紅外與遠程紅外搜索跟蹤（IRST）功能。該系統與EO DAS共同構成F-35的光學偵察設備。

　　EOTS採用了由7片藍寶石玻璃拼接而成的單口徑共光路形式，以散射雷達信號，減小對飛機雷達散射截面積的影響。作為F-35重要的被動式紅外探測手段，EOTS系統可在雷達靜默下完成對目標甚至是隱身目標的搜索和探測，以便最大限度地隱蔽自身，並能夠將探測信息投影到頭盔上。其允許機組人員確定預偵察區域，執行偵察，可被用於空對空與空對地作戰，還可利用激光指示器引導激光制導炸彈，或者利用前視紅外成像觀察地形與了解敵方地面部隊的動向。

　　AN/AAQ-40光電瞄準系統（EOTS）

　　但由於EOTS裝在機身前部下方，限制了其對空探測能力，無法對前上方空域進行探測，因此具有有限的對空探測能力，可以提供遠距離、窄視場的探測能力。

　　因此，洛克希德•馬丁公司正在着手開發新一代光電瞄準系統——Advanced EOTS用於F-35 Block 4，旨在取代F-35現有的EOTS，將在短波紅外、高清電視、紅外標記和改進的圖像探測器分辨率等方面進行性能提升，以增加F-35飛行員的識別和探測的範圍與精度，使得飛行員能夠更為迅速地獲得目標信息，從而實現更高的整體性能。

　　AN/ASQ-239電子戰系統

　　AN/ASQ-239電子戰系統由英國宇航系統公司研製，有十個嵌在機翼和尾部邊緣的射頻天線單元，能夠提供360°全向全頻段射頻信號監視和收集功能。

• 　　能夠同時處理空對空和空對地的電子戰任務，可直接對敵方空中和地面的目標進行準確地辨認、定位、跟蹤和打擊，進行導彈逼近告警，幫助飛行員規劃航路，規避敵方雷達；

• 　　能夠與AN/APG-81、EOTS高度融合，在保證F-35隱身性能的前提下，通過捕捉對手的射頻傳感器的輻射源對敵機進行識別跟蹤，選擇適合的工作模式，為AN/APG-81提供敵機的精確方位指示；

• 　　能夠引導反輻射導彈、AIM-120空空導彈以及將來的聯合雙任務雙射程導彈（JDRADM），對敵方電磁波輻射源進行攻擊。

　　此外，F-35還配備了AN/ASQ-242通信、導航和識別（CNI）組件，其由諾斯羅普•格魯曼公司研製，採用了多功能先進數據鏈（MADL）等六個物理鏈接，通過傳感器融合，將來自射頻接收器與紅外傳感器的信息結合成單獨戰術圖像提供給飛行員，並可將全方位目標定向與識別信息分享給其他平台。

　　與其他戰機相比，F-35的一大特點在於其具有多種傳感器和傳感器融合技術，而全傳感器融合將是其進一步升級的重點所在，即將F-35的EOTS、EO DAS及其他傳感器的信息集成到一個屏幕上，基於先進的算法，降低飛行員工作負荷的同時，為其提供更為直觀、全面的戰場態勢感知。美軍還計劃基於F-35強大的傳感器性能，將其作為信息化聯合作戰節點，在隱身狀態下通過多功能先進數據鏈（MADL）共享信息，實現多平台交互，為美軍提供更為強大的戰場優勢，並針對由F-35利用傳感器與通信系統實現無人戰鬥機群發動攻擊的可行性展開了研究。

　　F-22傳感器系統技術特點與作戰效能

　　AN/AGP-77有源相控陣雷達、AN/ALR-94無源電子戰系統與通信、導航、識別（CNI）是F-22戰鬥機所配備的較為核心的傳感器，在此僅對這幾種傳感器的技術特點與作戰效能進行梳理分析。

　　AN/AGP-77有源相控陣雷達

　　F-22在研製初期原計劃配備EO DAS光電分布式孔徑系統，但由於EO DAS的技術攻關未能契合F-22的研發進度，從而導致F-22最終並未配備該系統，無法通過感知敵機的紅外輻射信號進行方位追蹤，僅能利用AN/AGP-77有源相控陣雷達實現搜索與跟蹤等功能。

　　AN/AGP-77有源相控陣雷達採用了第二代的砷化鎵半導體二極管，擁有約2000個X頻段發射/接收（T/R）組件（也有消息稱組件數量為1956），每一個輻射單元的發射機和接收機採用分置方式，具有高靈活性、低雷達散射截面積與寬帶寬。單個組件功率為10w，整個雷達最大功率為20kw，由於採用了電子掃描，使得雷達整體功率是普通多普勒機械掃描雷達的十幾倍。

　　AN/AGP-77有源相控陣雷達

　　該型雷達本身未配備數據處理機，而是通過F-22的兩台通用信息處理機（CIP）將雷達與戰機上的其他傳感器和電子戰系統進行綜合，包括雷達與武器系統的接口也通過CIP實現。

　　AN/AGP-77雷達具有合成孔徑（SAR）和逆合成孔徑（ISAR）模式。其中SAR模式的分辨率可達3m，ISAR模式分辨率可達0.3m。據稱，該型雷達對1m2的空中目標的探測距離可達約200公里，對5m2的空中目標探測距離約為296公里，具有波束捷變性，可同時搜索、跟蹤約24個目標，還能夠在跟蹤某一優先級最高的目標的同時，搜索多個其他目標。此外，具有多功能以及空/空、空/地與空/海多種工作方式也是該型雷達的一大特點。

　　此外，AN/AGP-77雷達還具有實現遠距搜索、全向中距搜索與氣象探測等能力，能夠通過AMRAAM數傳方式向先進中距空空導彈發送制導修正指令，還具有先進的抗電子干擾能力，由此大大有助於實現F-22在強雜波與多目標威脅的環境下以低可探測性、高機動性與高靈活性實現近程攔截以及對超視距敵機的攻擊。然而，儘管該型雷達具有多功能與多工作方式，但仍存在一定不足，即其雷達波束的掃描角度有限，加之不具備全向被動感知能力，應對複雜戰場環境的能力仍然有所欠缺。

　　AN/ALR-94無源電子戰系統

　　AN/ALR-94無源電子戰系統由保形電子戰天線、電子元件與處理器組成，具有全向雷達告警、導彈發射探測、電子支援、精確測向和窄波束交替搜索與跟蹤功能等。該系統具有兩種工作模式：

• 　　在面對敵機的遠距離（約460公里）雷達搜索時，該系統能夠先於敵機發現，進行360°探測、跟蹤與識別，並能在敵機靠近時（約相距185公里~220公里）引導AN/APG-77雷達進行搜索，以方位2°和仰角°度的低可探測性窄波束進行高精度探測與定位；

• 　　對於近距離高等威脅敵機，其一旦開啟雷達，AN/ALR-94可為導彈攻擊提供所需全部數據，引導導彈進行反輻射攻擊。

　　該電子戰系統具有強大的被動探測能力，配合F-22本身的隱身能力與低截獲雷達技術，使得F22能夠在實戰中具有強大的殺傷力。

　　此外，F-22所配備的通信、導航和識別（CNI）系統則主要由低可觀測性孔徑和陣列以及外部孔徑電子單元等六個主要單元組成，主要功能包括UHF/VHF密話/明話、敵我識別與JTIDS接收和機間數據鏈等。其一大特點在於體繫結構具備高度綜合性且採用共用SEM-E模塊，能夠在不同任務階段進行系統重構等。

　　未來傳感器升級探索

　　美國空軍近年來一直致力於F-22的升級，並將傳感器升級作為升級重點之一，還於2021財年提出利用“F-22先進傳感器項目”進行傳感器升級，以有助於維持F-22的先發現、先射擊的優勢。

　　該項目主要分為兩個項目，總計將採購143套相關系統或系統模塊。具體如何升級或採購何種系統/系統模塊未見詳情披露，僅通過調研可知，美國空軍可能曾經計劃了如下幾種方案：

• 　　一是為F-22安裝類似於F-35的EOTS與EO DAS系統的光電模塊，但F-22內部已經不具備加裝新設備的空間，加之其航電架構與計算機無法滿足EO DAS海量級數據運算的要求，因此無法加裝EOTS/EO DAS；

• 　　二是為F-22安裝IRST紅外傳感器系統，但F-22機頭下方同樣不具備安裝該系統的位置。

　　由此推測，美國空軍未來很可能對現有雷達進行升級，譬如說為現有雷達換裝更為先進的氮化鎵陣面，或者探索一種輕量級的類似於EO DAS的傳感器系統，以能夠在不損害隱身優勢或機動性的情況下將先進技術應用到F-22上，從而提升F-22空戰能力以及在強幹擾作戰環境中的作戰能力。

　　F/A-18E/F傳感器系統技術特點與作戰效能

　　AN/APG-79有源相控陣雷達與IRST紅外/光電傳感器系統是F/A-18E/F的核心傳感器，而AN/ALR-67（V）3系統則能夠探測和識別先進的威脅雷達發射器，從而能夠增強飛機的生存率。在此僅對AN/APG-79雷達與IRST系統的技術特點與作戰效能進行了梳理分析。

　　AN/APG-79有源相控陣雷達

　　美國海軍的F/A-18型戰鬥機現階段以F/A-18E/F與F/A-18C/D型混編的方式在役。早期的F/A-18E/F配備了AN/APG-73脈衝多普勒雷達（基於APG-65型雷達發展而來，為C/D型後期所配備的雷達）。

　　AN/APG-79有源相控陣雷達

　　F/A-18E/F從第二批次開始裝備新型AN/APG-79有源相控陣雷達（由F-22所配備的AN/APG-77雷達發展而來）。該雷達採用了裝有砷化鎵（GaAs）單片微波集成電路（MMIC）的發射/接收（TR）模塊，並具有開放系統架構和堅固耐用的商用現貨部件（R-COTS），其陣列具有增強可靠性的固態發射和接收模塊，以及先進的接收器/激勵器、堅固耐用的R-COTS處理器和電源。AN/APG-79可同時使用空對空、空對地等多種工作模式，且由於電掃描比傳統機械掃描速率也更快，使得該雷達可同時跟蹤20個以上目標。而與AN/APG-77雷達相比：

• 　　AN/APG-79對空中目標的探測距離提高了兩倍，多目標跟蹤和高分辨率合成孔徑地形測繪能力也有所增強；

• 　　在合成孔徑方式下的分辨率可達15~40厘米，可在遠距離上探測到低空雜波環境中的巡航導彈；

• 　　可使F/A-18E/F一次發射多枚導彈，並將所發射的多枚導彈引導到方位角、仰角或距離相距甚遠的不同目標上。

　　該型雷達能夠極大提升F/A-18E/F的隱身特性與可靠性，為其提供電子保護、電子攻擊和電子支援等功能。同時還能為飛機提供自瞄準能力，有望在未來實現由一架配備AN/APG-79雷達的戰機對地面目標進行瞄準定位，而後將精確的目標坐標數據傳送給另一架並未裝備該型雷達的戰機，由後者向目標發起攻擊。

　　據稱雷神科技公司已於2021年5月為美國海軍陸戰隊提供了6套AN/APG-79的縮小版本——AN/APG-79（V）4，新版本雷達也代表了美國首個基於氮化鎵（GaN）的火控雷達的實現，即將GaN發射/接收模塊直接嵌入到陣列中。

　　AN/APG-79（V）4將為F/A-18E/F機組人員提供態勢感知、近乎即時的航跡更新和多目標跟蹤能力，還可以幫助飛行員在更遠的距離內更為準確地探測和跟蹤敵機。並且新版本雷達所改進的瞄準能力將進一步拓展F/A-18E/F執行空對空、海上打擊和空對地任務的優勢。

　　IRST Block II紅外/光電傳感器系統

　　IRST Block I紅外/光電傳感器系統具備“邊跟蹤邊掃描”能力與可編程式掃描模式，可晝夜探測、跟蹤目標，不僅具有探測距離遠、分辨率高和多目標的搜索與跟蹤能力，還具備優於雷達的遠距離密集編隊的目標識別與跟蹤能力。基於無源探測技術，IRST Block I系統具備隱蔽性好、抗電子干擾能力強的特點，並且在在探測和跟蹤空中目標時，可在保持APG-79雷達靜默的狀態下實現目標跟蹤，有效提升戰鬥機的生存能力。

　　而美國海軍多年來持續對F/A-18E/F進行升級，F/A-18E/F Block III艦載戰鬥機已經於2020年6月17日正式交付美國海軍，並在進行功能升級。其中，實現無需依賴雷達即可實現遠程檢測與遠程多艦通用戰術圖景，使其可作為智能傳感器節點進行操作，將是該型戰鬥機的升級重點之一。因此，美國海軍現階段正在發展IRST Block II新型紅外/光電傳感器系統（AN/ASG-34），以提升F/A-18E/F Block III在中距/近距有效抗衡對方隱身戰機的能力等，並將其作為延長四代機壽命數十年的計劃的一部分。

　　位於F/A-18F超級大黃蜂下的中間副油箱頂端的紅外傳感器IRST Block I

　　IRST Block II傳感器系統同樣是由無源長波紅外接收器（工作波段介於8~12微米）、處理器、慣性測量單元與環境控制單元組成，與其電源及冷卻組件所組成的吊艙被安裝於機腹下方FPU-13副油箱的前端（導致油箱載油量由1817升減至1250升）。相較於IRST Block I而言，IRST Block II型主要對紅外接收器進行了改進，並將採用新型處理器，也將更加便於升級與改造。

　　未來，基於IRST Block II傳感器系統，F/A-18E/F Block III可在電子攻擊、高強度射頻以及紅外對抗環境下，自主跟蹤目標。但單機使用IRST系統仍然無法為導彈制導提供足夠明確的目標瞄準信息。因此，F/A-18E/F Block III加裝了戰術瞄準網絡技術（TTNT）數據鏈與更為先進的處理機等，從而有望實現兩架或多架F/A-18E/F共享IRST系統的傳感器數據，既能夠為單架戰鬥機提供足夠的目標瞄準信息，還可能實現戰鬥機編隊的靜默探測與攻擊。

　　美國國防部稱即使不開機載雷達，IRST Block II傳感器系統亦能在數十公里範圍內對隱身戰機等空中威脅進行遠程偵測與跟蹤，將有望彌補F/A-18E/F Block II在被動攻擊能力上的不足。此外，該系統還具有如下特點：

• 　　可在多機協同的前提下，實現對遠距離隱身目標的探測定位；

• 　　在遭受電子攻擊或陷入嚴重無線電干擾對抗環境下，IRST系統能夠提供自主、精確的跟蹤數據；

• 　　IRST系統的數據既可以單獨使用，還可與AN/APG-79雷達、AN/ALR-67（V）數字式告警接收機等傳感器的數據融合。

　　故而IRST Block II傳感器系統能夠為飛行員提供更優的態勢感知信息，能夠更有效地應對各種空中威脅，探測距離可達16公里（也有消息稱約為18.288公里）。但IRST系統同樣存在不足，即易受天氣影響，且無法實現對目標距離的測量，需要開啟機載雷達確認或通過激光測距機提供精確距離信息，或者通過戰鬥機實施“動態測距”戰術，並通過換算得到目標距離數據。這將是美國海軍亟待解決的問題之一。

　　目前IRST Block II仍處於研發階段，波音公司正在測試該系統，以收集系統數據，而搭載該型傳感器系統的F/A-18E/F的飛行將為波音公司與美海軍在部署到艦隊之前提供有關系統的珍貴數據。據稱美國海軍計劃採購170個IRST系統，而波音公司有可能於2022年將其交付海軍，並在之後使其逐步形成初始作戰能力。屆時，有望為美國艦隊的防空增加一種全新的反隱身搜索方式，提升戰鬥機獨立作戰的能力與生存能力，以及美海軍協同一體化反隱身的作戰能力。

　　此外，F/A-18E/F戰鬥機早在2018年就已經完成了雙機各類傳感器信息近實時的融合試驗，驗證了其傳感器融合能力，並且F/A-18E/F Block III的改進主要圍繞是大規模的結構與傳感器升級，核心在於提升該型戰鬥機與其它F/A-18E/F和E-2D預警機進行海量傳感器數據交互的能力。

　　小結：美軍將基於F-35所配備的多傳感器、傳感器融合技術與先進算法，進一步完善全傳感器融合技術，以將F-35作為信息化聯合作戰節點，在隱身狀態下通過多功能先進數據鏈共享信息，最終實現多平台交互等，以為美軍提供更為強大的戰場優勢；將對F-22的現有雷達進行升級或者探索輕量級EO DAS類型的傳感器系統，以在保證隱身優勢與機動性的同時，提升F-22的空戰能力以及在強幹擾作戰環境中的作戰能力；將基於大規模的結構與傳感器升級，提升F/A-18E/F Block III的反隱身戰機能力以及與其它F/A-18E/F或E-2D預警機進行海量傳感器數據交互的能力。