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第1章　飞机的军事用途 1

1.1　导言 1

1.2　空中优势飞机（Air Superiority） 2

1.2.1　用途 2

1.2.2　主要性能特点 3

1.2.3　机组定员 4

1.2.4　系统结构 4

1.2.5　空优飞机类型 5

1.3　地面攻击飞机（Ground Attack） 7

1.3.1　用途 7

1.3.2　主要性能特点 7

1.3.3　机组定员 7

1.3.4　系统结构 8

1.3.5　地面攻击机类型 9

1.4　战略轰炸机（Strategic Bomber） 10

1.4.1 用途 10

1.4.2　主要性能特点 10

1.4.3　机组定员 11

1.4.4　系统结构 11

1.4.5　战略轰炸机型号 12

1.5　海上巡逻飞机（MPA） 13

1.5.1　用途 14

1.5.2　对水面部队的作战（ASuW） 15

1.5.3　对潜艇的作战（ASW） 16

1.5.4　搜寻与救援（SAR） 17

1.5.5　专属经济区防护 21

1.5.6　主要性能特点 22

1.5.7　机组定员 23

1.5.8　系统结构 23

1.5.9　海上巡逻机类型 24

1.6　战场监视飞机（Battlefield Surveillance） 25

1.6.1　用途 26

1.6.2　主要性能特点 26

1.6.3　机组定员 26

1.6.4　系统结构 26

1.6.5　战场监视飞机类型 28

1.7　空中预警飞机（Airborne Early Warning） 29

1.7.1　用途 29

1.7.2　主要性能特点 29

1.7.3　机组定员 30

1.7.4　系统结构 30

1.7.5　空中预警机类型 31

1.8　电子战飞机（Electronic Warfare） 32

1.8.1　用途 32

1.8.2　电子对抗措施（ECM） 32

1.8.3　电子支持措施（ESM） 33

1.8.4　信号情报（SIGINT） 33

1.8.5　主要性能特点 35

1.8.6　机组定员 35

1.8.7　系统结构 35

1.8.8　飞机类型举例 37

1.9　空中照相侦察飞机（Photographic Reconnaissance） 38

1.9.1　用途 38

1.9.2　主要性能特点 39

1.9.3　机组定员 39

1.9.4　系统结构 39

1.9.5　典型的飞机类型 39

1.10　空中加油飞机（Air-to-Air Refuelling） 41

1.10.1　用途 41

1.10.2　主要性能特点 43

1.10.3　机组定员 43

1.10.4　系统结构 43

1.10.5　加油机类型 44

1.11　部队和物资运输飞机（Troop/Materiel Transport） 45

1.11.1　用途 45

1.11.2　主要性能特点 46

1.11.3　机组定员 46

1.11.4　系统结构 46

1.11.5　典型的运输机 48

1.12　无人驾驶飞行器（UAV） 48

1.13　教练机（Training） 51

1.13.1　典型的教练机 52

1.14　特殊用途飞机 53

1.14.1　特殊用途举例 53

1.15　总结 54

推荐阅读书目 55

第2章　技术与结构 57

2.1　航电系统结构的演变 57

2.1.1　分布式模拟结构（Distributed Analogue Architecture） 60

2.1.2　分布式数字结构（Distributed Digital Architecture） 62

2.1.3　联合式数字结构（Federated Digital Architecture） 64

2.1.4　综合积木式结构（Integrated Modular Architecture） 67

2.1.5　开放式结构问题（Open Architecture Issues） 69

2.1.6　数字系统的影响（Impact of Digital Systems） 70

2.1.7　军方对数字航电系统的解决方法 71

2.1.8　对COTS的需求 73

2.2　航空专用数据总线（Aerospace-specific Data Buses） 76

2.2.1　Tornado串行数据总线 76

2.2.2　ARINC429数据总线 79

2.2.3　军标1553B数据总线 81

2.2.4　STANAG3910数据总线 85

2.3　JIAWG结构 89

2.3.1　JIAWG的一般结构 89

2.3.2　高速数据总线（HS Data Bus） 91

2.3.3　并行接口总线（PI Bus） 93

2.3.4　测试和维护总线（TM Bus） 93

2.3.5　面临淘汰的问题 94

2.4　COTS数据总线 95

2.4.1　光纤信道（Fibre Channel） 96

2.4.2　光纤信道选择（Fibre Channel Options） 99

2.4.3　IEEE 1394火线 99

2.5　实时操作系统（Real-time Operating Systems） 100

2.5.1　主要特点 101

2.5.2　安全性（Safety） 101

2.5.3　软件划分（Software Partitioning） 104

2.5.4　软件语言（Software Language） 106

2.5.5　保密性（Security） 106

2.6　射频集成（RF Integration） 108

2.6.1　雷达的主要发展（Primary Radar Evolution） 108

2.6.2　JIAWG射频子系统集成 113

2.7　Pave Pace/F-35共享天线结构 121

参考文献 125

第3章　基本雷达系统 127

3.1　雷达的基本原理（Basic Principles of Radar） 127

3.2　雷达的天线特性（Radar Antenna Characteristics） 135

3.3　主要雷达模式（Major Radar Modes） 138

3.3.1　空对空搜索（Air-to-Air Search） 138

3.3.2　空对空跟踪（Atr-to-Air Tracking） 140

3.3.3　空对空边扫描边跟踪（Air-to-Air Track-While-Scan） 141

3.3.4　地形测绘（Ground Mapping） 142

3.4　天线的方向性特性（Antenna Directional Properties） 143

3.5　脉冲雷达的结构（Pulsed Radar Architecture） 144

3.5.1　脉冲雷达部件（Pulsed Radar Components） 144

3.5.2　脉冲调制 146

3.5.3　接收机的特性（Receiver Characteristics） 149

3.5.4　雷达距离方程（Radar Range Equation） 156

3.6　多普勒雷达（Doppler Radar） 158

3.7　雷达的其他用途 159

3.7.1　频率调制范围 159

3.7.2　地形跟踪雷达（Terrain-following Radar） 160

3.7.3　连续波照射（Continuous Wave Illumination） 162

3.7.4　多模工作（Multimode Operation） 162

3.8　目标跟踪（Target Tracking） 164

3.8.1　距离跟踪（Range Tracking） 164

3.8.2　角度跟踪（Angle Tracking） 165

参考文献 171

第4章　高级雷达系统 172

4.1 脉冲压缩 172

4.1.1 相干发射（Coherent Transmission） 174

4.1.2 傅里叶变换（Fourier Transform） 177

4.2 脉冲多普勒的实现（Pulsed Doppler Operation） 178

4.2.1 距离模糊（Range Ambiguities） 182

4.2.2　PRF对频谱的影响——多普勒模糊（Doppler Ambiguities） 184

4.2.3 距离模糊和多普勒模糊 185

4.3 脉冲多普勒雷达的实现（Pulsed Doppler Radar Implementation） 189

4.3.1　接收机（Receiver） 190

4.3.2　信号处理器（Signal Processor） 192

4.3.3 雷达数据处理器（Radar Data Processor） 195

4.4 高级天线（Advanced Antennas） 197

4.4.1 相控阵原理（Principle of the Phased Array） 198

4.4.2 平面阵列（Planar Arrays） 199

4.4.3 电扫描阵列（ESA） 200

4.4.4 有源电扫阵列（AESA） 202

4.5 合成孔径雷达（SAR） 207

4.6 低可观测性（Low Observability） 217

4.6.1 影响RCS的因素 219

4.6.2 降低RCS 226

4.6.3 RCS值的比较 227

4.6.4　LPI的工作机理 228

参考文献 230

第5章　光电系统 231

5.1 引言 231

5.2 电视 234

5.3　夜视镜（Night-vision Goggles） 239

5.4 红外成像（IR Imaging） 242

5.4.1 红外成像器件（IR Imaging Device） 246

5.4.2　旋转扫描器（Rotating Scanner） 248

5.4.3　平面成像（Planar Image） 249

5.4.4 焦平面成像阵列（“凝视阵列”） 250

5.4.5 红外探测器技术（IR Detector Technology） 251

5.5 红外跟踪（IR Tracking） 256

5.5.1 红外寻的头（IR Seeker Heads） 256

5.5.2 成像跟踪（Image Tracking） 259

5.5.3 红外搜索与跟踪系统 260

5.6 激光（Laser） 262

5.6.1　工作原理 262

5.6.2 激光传感器应用（Laser Sensor Applications） 267

5.6.3 美国空军机载激光系统（ABL） 271

5.6.4 激光的安全问题（Laser Safety） 272

5.7　集成系统（Integrated Systems） 274

5.7.1 光电传感器融合（Electrooptic Sensor Fusion） 274

5.7.2 吊舱安装（Pod Installations） 277

5.7.3 塔式装置（Turret Installations） 283

5.7.4 内置安装（Internal Installations） 286

参考文献 288

第6章　电子战 290

6.1 引言 290

6.2　信号情报（SIGINT） 295

6.2.1 电子情报（ELINT） 296

6.2.2 通信情报（COMINT） 300

6.3 电子支援措施（Electronic Support Measures） 302

6.4 电子对抗措施与电子对抗反措施 305

6.4.1 噪声干扰（Noise Jamming） 306

6.4.2 欺骗式干扰（Deception Jamming） 310

6.4.3 干扰平台的部署 312

6.4.4　低截获概率（LPI）雷达 313

6.5 防御设备（Defensive Aids） 314

6.5.1 雷达告警接收机（Radar Warning Receiver） 315

6.5.2 导弹告警接收机（Missile Warning Receiver） 317

6.5.3 激光告警系统（Laser Warning Systems） 318

6.5.4 电子对抗投放器（Countermeasure Dispensers,CMD） 319

6.5.5 综合防御辅助系统（Integrated Defensive Aids Systems） 321

参考文献 326

第7章　通信与识别 327

7.1 通信、导航和识别的定义 327

7.1.1　射频频谱（RF Spectrum） 328

7.1.2 通信控制系统（Communication Control Systems） 329

7.2 射频传播（RF Propagation） 330

7.2.1 高频（HF） 332

7.2.2　甚高频（VHF） 334

7.2.3 卫星通信（SATCOM） 336

7.3　无线应答机（Transponders） 339

7.3.1 空中交通管制（ATC）应答机——S模式 340

7.3.2 空中交通避撞系统（TCAS） 343

7.3.3　自动相关监视—寻址模式（ADS-A） 347

7.3.4 自动相关监视—广播模式（ADS-B） 347

7.3.5 敌友识别系统（IFF） 347

7.4　数据链（Data Links） 349

7.4.1　JTIDS运用 350

7.4.2　其他数据链（Other Data Links） 353

7.5 网络中心战（Network-centric Operations） 354

参考文献 357

第8章　导航 358

8.1　导航原理（Navigation Principles） 358

8.1.1　导言 358

8.1.1　基本导航 359

8.2　无线电导航（Radio Navigation） 362

8.2.1　越洋导航 364

8.3 惯性导航基本原理（Inertial Navigation Fundamentals） 365

8.4 卫星导航（Satellite Navigation） 366

8.4.1 差分GPS系统 367

8.4.2　广域增强系统（WAAS） 368

8.4.3　局域增强系统（LAAS） 369

8.5 组合导航（Integrated Navigation） 370

8.5.1 不同飞行段的传感器应用 371

8.5.2　GPS全程导航 373

8.5.3　GPS接收机的种类 373

8.6 飞行管理系统（FMS） 374

8.6.1　飞行管理系统和控制显示单元（FMS CDU） 375

8.6.2　FMS功能 378

8.6.3　横向导航（LNAV） 381

8.6.4　航线导航（Airway Navigation） 382

8.6.5 区域导航（Area Navigation） 382

8.6.6　垂直导航（VNAV） 383

8.6.7　四维导航（Four-Dimensional Navigation） 383

8.6.8 全工作模式导航（Full Performance Based Navigation） 384

8.6.9　FMS程序 384

8.6.10　空中交通避撞系统（TCAS） 384

8.6.11 近地告警系统（GPWS）和增强型近地告警系统（EGPWS） 385

8.7　导航设备 387

8.7.1 自动方位搜寻（ADF） 388

8.7.2　伏尔（VOR） 388

8.7.3　测距设备（DME） 389

8.7.4 塔康（TACAN） 390

8.7.5 伏塔康（VORTAC） 391

8.7.6 双曲线无线电导航系统——罗兰C 391

8.7.7　仪表导航着陆系统（ILS） 392

8.7.8　微波导航着陆系统（MLS） 397

8.8　惯性导航系统（INS） 398

8.8.1　运行原理 398

8.8.2　独立惯性导航系统（Stand-alone INS） 400

8.8.3　空气数据和惯性参考系统（ADIRS） 402

8.8.4　惯性平台的实现 405

8.8.5 空间坐标轴到格林威治子午线的变换 407

8.8.6 地球坐标轴到地理坐标轴的变换 407

8.8.7 地理坐标轴到大圆的变换（导航） 408

8.8.8 大圆弧／导航坐标轴到飞行器自身坐标轴的变换（捷联式） 408

8.8.9 平台校准 409

8.8.10 惯性平台发展应用的历程 412

8.9　全球导航卫星系统（GNSS） 413

8.9.1　GNSS介绍 413

8.9.2　工作原理 415

8.9.3　完整特性（Integrity Features） 417

8.9.4　GPS卫星几何分布 417

8.10　全球航空运输管理（GATM）系统 418

8.10.1 通信 419

8.10.2 导航 421

8.10.3　监视 428

参考文献 428

第9章　武器投送与制导 431

9.1 引言 431

9.2　F-16“战隼”（Fighting Falcon） 433

9.2.1 F-16的发展史 435

9.2.2　F-16中期寿命升级（MLU） 438

9.2.3 F-16E/F（F-16“布洛克-60”型） 441

9.3 AH-64 C/D“长弓阿帕奇” 444

9.3.1　原始系统（Baseline System） 445

9.3.2　“长弓阿帕奇”（Longbow Apache） 446

9.3.3 TADS和PNVS的现代化 449

9.3.4　武器 450

9.4　欧洲“台风”战斗机 452

9.4.1　传感器与导航系统 453

9.4.2　显示和控制系统 455

9.4.3　飞行控制系统 456

9.4.4　公用控制系统 456

9.4.5　系统集成 457

9.4.6　救生／对抗系统 457

9.4.7　武器系统 458

9.5 F/A-22“猛禽”（Raptor）战斗机 458

9.5.1　简介 458

9.5.2　有源电子扫描阵列雷达（AESA Radar） 463

9.5.3　电子战与电子支援措施 463

9.5.4　通信、导航和识别（CNI）系统 465

9.5.5　显示系统与驾驶员座舱 466

9.5.6　飞行器管理系统（VMS） 467

9.5.7　武器系统 467

9.6　“猎迷”MRA4 469

9.6.1　导航和显示系统（Navigation and Displays） 471

9.6.2　公用控制系统（Utilities Control） 472

9.6.3　通信系统 473

9.6.4　任务系统与传感器系统 473

9.6.5　辅助防御子系统（DASS） 474

9.6.6　武器和弹舱 474

9.7 F-35联合攻击战斗机（JSF） 475

9.7.1　集成通用处理器（ICPs） 475

9.7.2　有源电子扫描阵列雷达（AESA） 477

9.7.3　集成电子战／通信、导航识别系统和光电系统 477

9.7.4　显示系统 478

9.7.5　飞行器管理系统（VMS） 478

9.7.6　武器系统 478

9.7.7　火炮 479

9.8　符合军标1760的标准外挂接口 479

9.9　空对空导弹（Air-to-Air Missiles） 483

9.9.1　AIM-9“响尾蛇”导弹（Sidewinder） 483

9.9.2　AIM-120先进中程空对空导弹（AMRAAM） 485

9.9.3　AIM-132先进短程空对空导弹（ASRAAM） 485

9.10　空对地武器（Air-to-Ground Ordnance） 486

9.10.1　风力修正弹药发射器（WCMD） 487

9.10.2　联合直接攻击弹药（JDAM） 487

9.10.3　AGM-88高速反辐射导弹（HARM） 488

9.10.4　空基反辐射导弹 489

9.10.5　“风暴阴影”与“斯卡耳普”导弹 489

参考文献 490

第10章　飞行器管理系统 491

10.1　引言 491

10.2　公用系统控制的发展史（Historical Development of Control of Utility Systems） 493

10.3　公用系统小结（Summery of Utilities Systems） 496

10.3.1　机械系统（Mechanical Systems） 496

10.3.2　机组系统（Crew Systems） 497

10.3.3　动力系统（Power Systems） 497

10.3.4　燃料系统（Fuel Systems） 497

10.3.5　空气系统（Air Systems） 498

10.3.6 配电系统（Electrical Power Distribution Systems） 498

10.3.7　飞行器管理系统（VMS） 498

10.3.8　故障预测和健康管理系统（Prognostics and Health Management） 499

10.4　公用系统控制（Control of Utility Systems） 499

10.5　子系统介绍（Subsystem Description） 504

10.5.1　机械系统（Mechanical Systems） 506

10.5.2　机组系统（Crew Systems） 511

10.5.3　动力系统（Power Systems） 515

10.5.4　发电和配电（Electrical Power Generation and Distribution） 518

10.5.5　液压动力产生和分配（Hydraulic Power Generation and Distribution） 521

10.5.6　燃料系统（Fuel Systems） 521

10.5.7　空气系统（Air Systems） 524

10.5.8　电力公用系统（Electrical Utilisation Systems） 526

10.5.9　故障预测与健康管理（Prognostics and Health Management） 527

10.6　设计思想（Design Considerations） 528

10.6.1　综述（General） 528

10.6.2　处理器和存储器（Processor and Memory） 529

10.6.3　接口（Interfacing） 530

10.6.4　软件（Software） 531

10.6.5　部件报废（Obsolescence） 531

10.6.6　人机交互界面（Human-Machine Interface） 531

参考文献 533

推荐阅读书目 534

第11章　显示器 535

11.1　导言（Introduction） 535

11.2　乘员舱（Crew Station） 536

11.2.1　“鹞”式GR.Mkl,GR.Mk3和AV-8A 537

11.2.2　F/A-18“大黄蜂”（Hornet） 538

11.2.3　欧洲“台风”战机（Eurofighter Typhoon） 540

11.2.4　F-22“猛禽”（Raptor） 542

11.2.5　AH-64D“长弓阿帕奇”（Longbow Apache） 544

11.3　抬头显示器（HUD） 545

11.3.1　抬头显示器原理（HUD Principles） 545

11.3.2　准直（折射光学）抬头显示器（Collimating HUD） 546

11.3.3　视场（Field of View） 548

11.3.4　准直（折射）抬头显示器（Collimating HUD）举例 550

11.3.5　瞳孔成像（折射／衍射）抬头显示器（Pupil-forming HUD） 552

11.3.6　瞳孔成像（反射／衍射）抬头显示器举例 554

11.3.7　抬头显示器的功能（HUD Functions） 562

11.3.8　图像生成（Image Generation） 563

11.3.9　抬头显示器符号及其使用原则（HUD Symbology and Principles of Use） 564

11.4　头盔显示器（HMD） 570

11.4.1　头盔显示器的生理学考虑和外部条件 572

11.4.2　头部跟踪系统（Head Tracker） 574

11.4.3　头部光学跟踪系统（Optical Head Tracker） 574

11.4.4　头部电磁跟踪系统（Electromagnetic Head Tracker） 575

11.4.5　头盔显示器精确度和动态性能（HMD Accuracy and Dynamic Performance） 576

11.4.6　头盔显示器光学构造（HMD Optical Configurations） 577

11.4.7　头盔显示器——举例 580

11.4.8　头盔显示器的功能（HMD Functional Description） 586

11.4.9　双目昼／夜型头盔显示器结构（Binocular Day/Night HMD Architectures） 588

11.4.10　头盔显示器的符号（HMD Symbology） 589

11.4.11　头盔显示器作为主要飞行基准（HMD as a Primary Flight Reference） 590

11.5　俯视显示器（HDD） 590

11.5.1　CRT多功能俯视显示器（MHDD） 591

11.5.2　AMLCD多功能俯视显示器 598

11.6　新兴显示技术（Emerging Display Technologies） 606

11.6.1　微型显示器技术（Microdisplay Technologies） 606

11.6.2　高密度光源（High-intensity Light Sources） 606

11.6.3　透射式液晶显示器（Transmissive LCD） 607

11.6.4　反射式液晶显示器（Reflective LCD） 607

11.6.5　数字微镜设备（DMD） 609

11.6.6　背投式“大图像”俯视显示器（Rear-projection'Big Picture'HDD） 610

11.6.7　固态头盔显示器（Solid-state Helmet-Mounted Display） 613

11.6.8　有机发光二极管（Organic Light-emitting Diodes） 615

11.6.9　虚拟视网膜显示器（Virtual Retinal Displays） 617

11.7　可见性标准（Visibility Requirements） 618

11.7.1　军用标准（Military Requirements） 618

11.7.2　美国国防部的定义和要求（US DoD Definitions and Requirements） 623

11.7.3　欧洲定义和要求（欧洲战机“台风”） 624

11.7.4　可视性的例子（Viewability Examples） 624

参考文献 630

附录A　参考书目、商业及军用标准 632

附录B 缩略语表 640