火眼金睛：“狙击手”ＸＲ瞄准吊舱
20世纪90年代以来，美国空军和海军的战斗机在多次局部战争中，利用夜幕的掩护频繁投放精确制导武器，从而改变了空对地攻击战术与式样，这在很大程度上“归功”于不断发展和日益成熟的低空导航与红外瞄准技术。作为当今世界上瞄准吊舱研制、生产和使用的大国，美国在吸取几次战争的经验教训后，开始着手对原有吊舱进行改进改型，并适时发展出新一代瞄准吊舱，其中最引人注目的就是号称“狙击手”XR(Sniper XR)的第三代瞄准吊舱。
替代“蓝丁”吊舱
20世纪80年代后期，随着各种相关技术获得突破，美国洛克希德公司先后研制出“夜间低空红外导航与瞄准”(LANTIRN，音译为“蓝丁”)系统的两种吊舱，分别是用于低空飞行的AN／AAQ-13导航吊舱和用于昼夜目标截获的AN／AAQ-14瞄准吊舱。很快，美国空军将这两种吊舱先后安装在F-15E和F-16战斗机上，并在海湾战争中首次使用。借助这种最先进的前视红外探测设备，美国空军将类似白天的空战战术运用到夜晚，显著增强了在全天候条件下精确攻击地面目标的能力。
然而，作为诞生于冷战时期的机载吊舱式瞄准设备，“蓝丁”在设计上主要用于低空对地攻击，近年来在面临不断变化的地面防空系统时，逐渐暴露出一些性能局限。美国空军在接受了科索沃战争的经验教训后，明确要求战机必须在6000米以上高度、更远的防区外发射精确制导武器，以避免来自敌方地对空导弹的攻击。这一要求对于采用第一代热成像传感器的“蓝丁”吊舱来说，已经明显力不从心，而且后勤保障费用也愈加昂贵。
正是在这样一种背景下，美国空军在2001年初正式提出了“先进瞄准吊舱”(ATP)计划，要求战斗机携带的前视红外吊舱能够从12200米高空、37千米外的距离承担指示目标的任务。当年5月，美国空军正式发布ATP投标需求，但考虑到技术风险，暂时取消了对新型吊舱的远距、高分辨率、自动识别目标的要求，而把这种能力作为未来一种升级选择。
很快，美国三家专门从事瞄准吊舱设计研制的承包商分别向美国空军空战司令部提交了各自的投标方案。它们分别是洛马公司的“狙击手”XR吊舱、诺格公司的“蓝丁”Ⅱ型吊舱和雷锡恩公司的“终结者”(Terminatoe)改进型吊舱。为了实现在高空飞行时远距离识别目标，各种候选方案都采用了第三代前视红外技术，并且先后在F-16和F-15战斗机上作了试飞，在技术性能上可谓是各有千秋。
与其它两家公司相比，洛马公司长期以来一直从事战斗机和武装直升机的瞄准吊舱发展工作，具有丰富的经验。此前，洛马公司曾在1999年前后根据美国空军的作战需要，提出了“蓝丁”2000和“蓝丁”2000+两个改进方案，从而在技术性能和保障成本等方面赢得了天时地利，为新一代瞄准吊舱的问世奠定了基础。特别重要的一点是，“狙击手”XR大约60％模块经过重新封装后，可与F-35联合攻击战斗机的机内光电瞄准系统互相通用，令美国空军产生极大兴趣。于是，美国空军和空军国民警卫队在2001年8月正式宣布，ATP计划最终选择了洛马公司导弹与火控系统分公司的“狙击手”XR瞄准吊舱，授予该公司一项为期7年、制造522个吊舱的合同，总价值8．43亿美元。
2003年3月中旬，洛马公司向美国空军交付了第一个“狙击手”XR吊舱，并从6月开始，先后在内利斯等几个空军基地完成了F-15E和F-16携带“狙击手”XR的飞行试验。在飞行测试达到预期目标的同时，该吊舱也曾出现过跟踪目标和确定目标位置方面的技术问题，近来又暴露出自动校靶故障虚警和软件问题，这使“狙击手”XR具备初始作战能力的时间由原定的2003年10月推迟到2005年初。尽管如此，美国空军高层仍然对其良好的作战使用性能赞不绝口。
卓越的性能
与现役各种瞄准吊舱的外部形状相比，“狙击手”XR的形状明显变化，尺寸有所减小。它的头部采用了独特的楔形设计，避免了球型头部和空腔有可能因气流诱导而产生的声音振动，特别是在超音速飞行状态下。为了减小气动压力的影响，楔形头部采用4块蓝宝石，平时装在复合材料保护罩内。这种蓝宝石非常硬，足以抗强烈撞击。试验表明，在速度为315千米／小时的花岗岩片和速度为240千米／小时的金属螺帽的撞击下，头部仍安然无恙。
“狙击手”XR长239厘米，直径30厘米，重181千克，包括转接器在内重量只有200千克。就F-16而言，该吊舱安装在进气道下颌的右侧，当飞行速度超过音速时，吊舱头部形成的斜激波减少了进入进气道的扰动。此外，在一定程度上，楔形头部还可以部分降低雷达反射截面积，增强飞机的隐身性能。
“狙击手”XR吊舱内部由高分辨率前视红外、CCD电视摄像机、激光测距器／照射器、激光点跟踪器和激光指示器等组成，所有装置均安装在一个由6个减振器支撑的光学基座上，可以确保在无抖动的情况下有效地瞄准目标，从而获得稳定的图像。
与其它瞄准吊舱拥有3个或4个开口不同，“狙击手”XR在设计上有一个突出的优点，即所有传感器共用同一个直径127毫米的开口。这意味着每个传感器都拥有一个大开口，从而更容易校靶，充分发挥其最佳性能，同时大大降低自动校靶成本。此外，这一技术还能最大限度缩小吊舱直径，采用坚固的凸耳来支撑平衡环，以消除前端产生的跳跃影响，保持高度稳定性。据洛马公司介绍，在超音速试飞过程中获得的图像看不出跳动。
“狙击手”XR的核心部件是一个第三代前视红外(FLIR)阵列，可以在非常远的距离产生一个清晰的图像。这种前视红外阵列基于512×640元的锑化铟凝视焦平面阵列，探测器工作在3-5微米的中波红外波段，背景辐射噪声较小，有利于获得远距离高分辨率图像。与“蓝丁”采用的红外探测器相比，这种前视红外技术不仅可以获得一个完整的图像，而且更不容易受到夜间炸弹爆炸或者白天掠过太阳辐射所引起的“光学干扰”，还能探测到穿透烟幕、灰尘和烟雾的红外波长。
“狙击手”XR有4°宽视场和1°窄视场，并具有电子变焦能力，搜索范围在俯仰为+35°～－155°。前视红外传感器产生的座舱显示图像在质量上与黑白照片相当，可以通过专门的二维图像处理算法得到增强。飞行员可以选择光学变焦或电子变焦来探测、识别、跟踪和瞄准位于160千米距离之外的固定或者活动目标，这是原有瞄准吊舱的2-3倍，从而实现防区外能力。
与此同时，“狙击手”XR采用了模块化设计，只需要两级维护，显著降低了成本。它有一半零件取自“蓝丁”吊舱，主要部件由一些平均重量小于2．7千克的外 场可更换单元构成，可以利用手工工具迅速地在外场更换。“狙击手”XR的平均故障间隔时间预期为662小时，使用寿命预期为10000小时或20年。
考虑到一种吊舱适应不同型号作战飞机的需要，洛马公司在设计“狙击手”XR吊舱时专门采用了一个5000行代码的“综合模块”。这个模块的作用是通过软件自动探测并判断出作战飞机类型，然后启动相关型号飞机的软件接口，避免影响到系统的核心软件，从而允许瞄准吊舱从一架F-16战斗机上拆卸下来后直接换装到F-15E战斗机、B-1B轰炸机和A-10政击机上。
实际评测
经过一年多的试飞与评估，“狙击手”XR吊舱表现出多方面的特性，主要包括突出的远程识别和图像处理能力、良好的稳定性和适应性。为了更好地了解和认识这种新一代瞄准吊舱，这里就让我们通过美国《航空周刊》记者威廉·斯科特在F-16战斗机后座舱内的亲身体验，感受“狙击手”XR在试飞过程中的一些作战使用特点。
2004年9月，斯科特随同第416飞行试验中队的试飞员汉克·格里菲思少校进行了一次“狙击手”XR吊舱的飞行试验。起飞前，格里菲思向斯科特展示了“狙击手”XR的各种工作模式及其灵活性，然后讲解了飞行中操作吊舱的整个过程。短时间内，斯科特就可以非常自如地在红外模式下进行“黑热极”和“白热极”交替操作，目的是将前视红外传感器探测到的不同热量物体，根据识别需要以截然相反的灰度图像显示在显示器上，从而可以分辨出目标各部分之间或目标与背景之间的温度差异；当接近目标时，再转换到电视摄像模式，通过放大和缩小焦距来更好地识别地面目标；同时，尝试使用了点跟踪器和区域跟踪器分别锁定固定设施和移动车辆。
大多数时间，F-16在距离地面大约5790～8840米的高度飞行，目的是提供较大的斜向距离来识别各种目标。斯科特坐在后座舱内，一直监控着右侧的多功能显示器。它不仅能显示出吊舱看到的图像，也能交替显示出飞行员一直注视的平显上的视野。转换吊舱工作模式、选择极性和放大倍数都可以用手按动位于侧杆和油门杆上的开关和光标控制器来实现。
首先探测位于爱德华兹空军基地精确打击试验场的卡车、拖车和坦克等几个目标。在40千米的斜向距离，格里菲思选择“区域跟踪”，自动聚焦后产生围绕几部车辆的红外图像。电子放大尽管减小了分辨率，但是较大的图像有助于辨别各种车辆，清晰地确定目标，甚至泥土中的车辙也清晰可见。在“黑热极”下，泥土因相对较热显示出较黑的背景，车辆因相对较冷显示出白色。格里菲思让吊舱的点跟踪器自动跟踪一辆卡车，在F-16做机动飞行时，方框符号一直围绕着选择的车辆。然后，他又非常轻松地旋转方框到另一个车辆，再自动跟踪目标。斯科特观察到，点跟踪器能非常稳定、持续地锁定目标。
在26千米距离处，4倍电子放大使得图像开始模糊，但是仍然可以容易地分辨出车辆类型。这时，空中飘浮的云团产生了阴影，导致在红外模式“白热极”下或者电视模式直接利用可见光，均难以发现黑色的车辆。但是转换到红外模式的“黑热极”后，相对于一个黑色背景来说，同一车辆显示成一个亮白色目标，大大简化了锁定和点跟踪任务。
下一个目标是一个靠近加利福尼亚的半球形雷达站。斜向距离24千米，格里菲思选择了“区域跟踪”来稳定吊舱的视角，接着把十字形光标放在雷达站的类似高尔夫球的圆屋顶上。他选择窄视场来放大圆屋顶的红外图像，在“黑热极”下进一步精确了“十”字形光标位置，并实施一个快速自动聚焦来改善图像质量，整个过程大约只有2～3秒。
由于“狙击手”XR吊舱有自动聚焦和前视红外校准的特点，格里菲思估计工作量基本上与“蓝丁”吊舱相当或者略有减少，而且不会混淆各种不同目标。如在18．5千米远的空中，可以很容易地从前视红外图像中的其它建筑中分辨出圆屋顶和支撑结构。在不到16千米远的空中，飞行员打开电视摄像机观察和移动到更近距离，从而产生了一个可以用于攻击的雷达圆屋顶局部图像，它几乎填满了斯科特的多功能显示器。
接着，格里菲思指引吊舱注视一个31千米远的监狱。在转换到红外模式的“黑热极／窄视场／区域跟踪”后，发现棒球场上没有囚犯，而是聚集在场地的地基上，在热成像中可以看到铁丝网及其支撑柱，以及许多高大发亮的支柱。在大约14千米远，吊舱锁定了监狱守卫人员的小型货车，当时车辆缓慢地在围墙周围巡逻，然后穿过拥挤的停车场。格里菲思启动激光测距器，获知飞机实际上距离这辆卡车12．4千米。
“狙击手”XR吊舱内的二极管激光器可以分别发射两种波长的激光束，1．064微米波束主要用于制导武器，而1．57微米波束主要用于训练，目的是保护眼睛，但同样具有前者的防区外距离。在发射激光期间，一个闪烁的“L”出现在斯科特的多功能显示器的下方中心处，旁边显示出“IR POINT T”的字样。这一信息表明看到的是一幅红外图像，正在点跟踪激光照射的目标。
随后，格里菲思将吊舱自动锁定在下午清澈天空中几乎不可见的弦月。利用吊舱的惯性跟踪特点和改变到红外“白热极”，格里菲思能够锁定月亮的边缘，接着放大靠近，直到月牙的弧形填满了斯科特多功能显示器的一半。红外图像显示出多个月球坑，图像质量远远优于电视摄像机拍摄的画面。
跟踪空中目标是一大考验。试飞过程中跟踪另一架F-16，首先采用机载雷达，然后切换到“狙击手”XR吊舱。起初，格里菲思试图利用红外模式的“白热极／宽视场”来锁定那架F-16，但遇到一些困难，最后仍然用点跟踪器将F-16亮白的发动机尾喷管锁定。从红外跟踪转换到电视跟踪的过程中，“狙击手”XR暂时失去了目标，这是不应有的异常情况，将在下一代“狙击手”软件升级过程中，作为几种空对空增强能力而加以改进，并赋予吊舱一个多目标跟踪能力。接着，格里菲思锁定了50千米外的一架波音737客机，非常容易就确定了机体外形，但是无法通过红外和电视模式辨认出航空公司的名字。
最后，沿着爱德华兹空军基地以北的58号高速公路跟踪卡车和轿车。格里菲思在锁定和跟踪车辆时遇到了一点麻烦。当时在多功能显示器左侧的一个“△T”符号标记在20C，表示吊舱需要一个前视红外刻度。他选择了“标准模式”，吊舱在随后不到30秒内回到工作状态。
在格里菲思指导下，斯科特开始进行驾驶杆和油门杆操作，旋转吊舱的“十”字光标放到牵引拖车的钻探平台上，然后锁定和跟踪卡车，放大和缩小倍数来进一步优化前视红外和电视图像。在红外模式的“黑热极”下，吊舱突然被机身遮蔽，但是当战斗机改变姿态后便又重新 定位在卡车上。当一辆锁定的车辆从一座立交桥下通过时，吊舱工作过程是相同的。
现在，F-16的油门杆和控制杆上的现有开关可以执行多种功能。斯科特利用左手拇指，通过油门杆的“光标启动开关”旋转吊舱的视线到一辆卡车，然后能通过油门杆的“目标管理开关”(TMS)实现指向跟踪。尽管熟悉掌握这些操作花费了一些时间，但斯科特很快就能随心所欲地转换吊舱的各种功能。
广阔的前景
通过斯科特在F-16上的真实体验，“狙击手”XR吊舱的一部分特点已经呈现在人们面前。在此基础上，“狙击手”XR正在发展一种数据链技术，将在未来的网络中心战领域扮演关键角色。2004年9月，洛马公司宣布已经为“狙击手”XR研制出一种外场可更换组件，允许作战飞机利用瞄准吊舱的下行数据链技术向地面部队用传送实时视频信息和数据，有助于提高地面部队的态势感知能力，极大地改善了战斗机与地面部队的目标协调能力。
迄今为止，美国空军已经订购了92个“狙击手”XR系统，洛马公司导弹与火控分公司按照2001年的合同正在交付第50个吊舱。“狙击手”XR将装备美国空军第50批F-16和空军国民警卫队的第30批F-16，随后的采购预计将用来装备第40批F-16以及F-15E。2004年2月，洛马公司同美国空军签订了一项A-10攻击机加装“狙击手"XR吊舱的合同，用来支持该机的精确作战(PK)改进计划。此外，美国空军正在对这种吊舱能否满足B-1和B-52轰炸机的瞄准要求进行评估。
洛马公司还在积极开拓海外市场，大力推销“狙击手”XR瞄准吊舱的出口型“精确攻击导航与瞄准”吊舱，已将其命名为“豹”(PANTERA)，音译为“潘特拉”，目前已被3个国家的空军采购。2002年7月，洛马公司与挪威空军签订了2700万美元的合同，为其F-16生产9个“潘特拉”吊舱，并于2004年5月在加拿大举行的“枫叶旗”多国空军演习首次使用，证实了非凡的效果，据称挪威还将再采购12个。同年12月，洛马公司凭借F-16C／D第52批赢得了波兰空军多用途战斗机的订单，在价值35亿美元的合同中包括相应配备的22个瞄准吊舱。另外，阿曼也采购了7个。
在此基础上，洛马公司已经将“狙击手”XR安装在F／A-18“大黄蜂”的左侧挂架上进行了试飞，通过“夜鹰”瞄准吊舱的原有接口来验证各种性能，希望能够赢得澳大利亚和加拿大空军提出的“大黄蜂”战斗机升级计划中的瞄准吊舱投标。此外，由于即将在英国、意大利和德国服役的“台风”战斗机想进一步发展对地攻击能力，洛马公司还将参与该机所需瞄准吊舱的投标。
可以看出，美国空军利用“狙击手”XR吊舱的先进技术，正在从更远距离之外探测和识别目标，可以容易地搜索到过去曾经躲藏在山脉、丛林和暗夜中的目标，显著增强了发现和交战的能力。毋庸置疑，这种新一代瞄准吊舱正在成为美国空军今后在空中精确攻击战术的一个全新尺度。
