译文《作战飞机：机载隐形通信》

低可观察性机载通信有助于确保作战飞机能够安全地执行任务，同时最大限度地减少其通过无线电发射被发现和定位的机会。

基本角色

没有人会怀疑无线电对空中力量是多么重要。它是两架或更多的飞机能够相互沟通的唯一途径。它是飞行员与地面人员沟通的唯一方式，反之亦然。无线电不仅可以传输语音信息，还可以传输数据。这些数据包括从地面或空中的目标坐标到天气信息甚至雷达图片等一切。

然而，无线电有一个明显的缺点。从理论上讲，无线电发射信号的那一刻可以被探测到，就像一个人说话不可能不产生声音一样，无论他多么安静地窃窃私语。无线电通信在第二次世界大战期间首次被空中力量大规模使用。从那时起，就一直在努力减少机载无线电信号被发现的机会。必须尽量减少被探测的原因很简单：一旦探测到一个传输，就可以确定和识别无线电的位置。如果你找到了一架敌机的无线电传输源，你就找到了这架飞机。防空的很大一部分重点是首先找到那架敌机。

毫米波通信

减少通过无线电信号被发现的机会的方法之一是使用毫米波（MMW）无线电通信。这是洛克希德F-22A RAPTOR和F-35A/B/C LIGHTNING-II等战机用来保持彼此联系的核心技术。由于它们要在高度竞争的空域中飞行，因此必须避免通过无线电信号找到这些飞机。

所有的飞机都会产生大量的无线电信号。这些信号是由雷达和飞机上的无线电产生的。无线电信号被飞机的卫星通信（SATCOM）用来发送和接收超出视线范围的语音和数据通信。高频（3至30兆赫/MHz）无线电用于类似的目的。飞机携带转发器，与空中交通管制（ATC）分享信息。这些转发器在1.090千兆赫/兆赫的频率上发送飞机的身份、高度和速度的详细信息。军用飞机使用识别敌友（IFF）转发器发送类似信息。北约的飞机频率为1.030GHz和1.090GHz，用于携带IFF数据。水面上的电子支援措施（ESM）或另一架飞机（如空中预警平台）可以探测到这些信号。一旦ESM检测到这些传输信号，就有可能确定飞机的位置。 MMW通信旨在减少飞机通过其无线电信号被定位的可能性。上面提到的所有无线电信号都存在于大约3兆赫到36GHz的波段内。MMW信号处于这个范围的高端。通常，它们存在于30GHz及以上的频率中。

关键优势

毫米波信号有几个特性，使其成为需要屏蔽ESM探测的作战飞机的理想选择。首先，毫米波无线电信号很难被探测到，因为它们使用非常窄的波束。这使得它们非常尖锐和精确。一个ESM的接收器不太可能探测到这些波束，除非它的天线直接“看着”它们，或者波束直接指向天线。与无线电频谱中较低的其他频率相比，MMW信号的范围相对要短得多。对于相对靠近的F-35或F-22A编队来说，这不是一个问题。他们的收音机将有足够的功率来确保通信到达附近的队友。然而，除非离这些飞机非常近，否则不太可能使用ESM探测到它们的MMW无线电信号。

其次，战斗机使用的高指向性无线电天线能精确地将MMW信号引向其目标接收者。这种精确程度使得敌对的ESM不太可能有能力探测到信号，除非它与接收者的飞机在同一地点。诺斯罗普-格鲁曼公司的一份书面声明说：定向数据链有一个明显的优势，即向对手的方向辐射最小的能量，导致低概率的拦截/低概率的检测。该公司参与了F-22A的飞行内数据链（IFDL）和F-35A的多功能先进数据链（MADL）。

有源电子扫描阵列（AESAs）的出现，对MMW无线电的出现有着不可估量的帮助。最初，这项技术从20世纪90年代开始被用于军用雷达。AESA以电子方式将其信号引导到某个方向。这与天线需要实际移动以指向其目标形成对比。对于MMW通信来说，这一点特别重要，因为它提供了所需的高精度，以确保信号的细小光束到达其预期的接收者。此外，AESA可以在几个方向上独立移动几个波束。这使得配备了MMW的单个飞机可以同时与范围内的其他几架飞机进行通信。

AESA的重要性

AESA还有一个优势。由于它们可以使用类似于太阳能电池板的扁平结构，它们相对容易安装在飞机的皮肤上。F-22A和F-35都采用了这种方法，将平板天线安装在飞机的表面，用于MMW通信。这意味着可以使用几根天线来消除通信盲点。这些盲点可能是在飞机进行机动时造成的，这可能会导致它阻碍两个无线电台之间的视线联系。它还允许飞机表面保持无突起物，这些突起物有可能影响喷气机的低雷达截面。

有用的是，MMW通信提供高带宽。数据率可以达到每秒几千兆比特的量级。这使得飞机可以相对容易地共享数据量大的流量，如实时视频图像。不仅可以共享流量，而且链接提供 "同步语音和数据"。这允许信息的传递 "使用安全、开放的系统进行战术边缘处理，以便在任务速度上获得决策主导权"。

像IFDL和MADL这样的数据链路的存在不仅是为了确保类似的飞机能够保持联系。它们在丰富一组飞机的态势感知方面发挥了作用。空中力量的最大优势之一是可以在最佳时刻集中力量对付敌对目标的质量。通过使用这些链接，F-22A或F-35飞机明显地变得比其各部分的总和更强大。诺斯罗普-格鲁曼公司的声明说："这些数据链允许真正的机器对机器的数据交换，使机载计算机能够创建一个融合的画面"。这是 "诸如Link-16等传统链路无法超越的能力"。事实上，MMW数据通信速率与北约（NATO）Link-16战术数据链路（TDL）理论上达到的每秒115.2千比特相差甚远。专家告诉作者，Link-16通常只能处理明显较低水平的流量。

虽然MMW通信在处理通信量方面有优势，而且其属性相对隐蔽，但它们确实有缺点。也许最严重的是大气衰减。这是指当无线电波通过大气层时，大气中的水分会吸收某些频率的无线电波。由于MMW频率使用10毫米或更短的波长，信号可能被雨滴和雪花所阻碍。这些遮蔽物不一定会阻止信号到达接收者，但它们会降低其效果。

战术

乍一看，似乎像F-22A或F-35这样的飞机所使用的MMW传输的相对短距离和高精度使它们无法与它们所在地区以外的其他飞机进行通信。在某种程度上，情况确实如此。然而，可以使用战术来确保飞机可以与其他飞机发送和接收信息。通常情况下，这些飞机将在较大的编队中成对工作。也许三或四架喷气机将进入有争议的空域。这些飞机将使用MMW无线电在它们之间进行通信。

另一架F-22A或F-35可能会从编队中稍稍后退，也许留在友好或相对安全的空域中。它将接收来自敌对空域的飞机为编队外的接收者提供的任何信息。该飞机的无线电台将把来自编队的通信转换成另一种协议，如Link-16。然后，这将被传送到Link-16网络上的目标接收者。这个过程可以反过来处理来自外部为编队准备的通信。一方面，编队保持其隐蔽性，而另一方面，它与参与行动的其他资产保持着联系。

发展情况

今天在服役的两个显著的、低可观察的通信系统是IFDL和MADL。人们认为，MADL基本上是早期IFDL架构的进一步发展。俄罗斯空军的苏-57（北约报告名称为Felon）使用的通信细节更难找到。来自俄罗斯塔斯社的报告称，苏-57使用的是一种被称为S-111的通信系统。确切地说，这包括什么仍然是未知的。

塔斯社在2019年7月披露该系统的报告说，S-111 "提供无线电......通信，并与其他飞机（以及与）地面、空中和海军的指挥和控制站交换飞机的数据"，"该设备采用了最先进的技术（用于）高速数据传输，并具有先进的网络解决方案。" 似乎俄罗斯无线电工程师正在研究用于作战飞机的MMW通信。这种技术可能确实已经以S-111的名义在苏-57上服役。同样，中国歼-20A第五代战斗机也可能使用MMW通信。

MMW技术不仅依靠难以探测来保持其低可观察性的特点。虽然高度机密，但人们可以假设使用了其他技术，如加密和跳频。这将有助于使MMW流量难以探测和拦截。西方空中力量现在正在超越IFDL和MADL中规定的第一代机载战术MMW架构。欧洲正在推进两款第六代作战飞机，即多国的 "暴风雪 "和未来作战航空系统。美国空军正在开发其下一代空中优势（NGAD）平台。同时，美国海军正在进行F/A-XX计划。所有这些飞机都将在2030年代服役，并且都将包括下一代低可观察性通信。

真实应用

这些架构在实践中会是什么样子？在这一点上，我们很难说。由于可以理解的原因，这些飞机的能力的许多方面仍然是保密的。可以肯定的是，由于上述原因，毫米波通信将继续受到青睐。信号是否在40GHz以上的无线电频谱上进一步发展，还有待观察。更高的频率将带来更精确的波束和更宽的带宽，但它们将以牺牲范围和功率为代价。使用更高频率的MMW通信可能是不切实际的。随着频率的增加，需要更多的功率来发送等距离的传输。一架飞机的发动机所能产生的电力是有限的，而且这种电力必须与其他飞机系统共享。在所需的MMW频率和对飞机实用的频率之间必须达成一个妥协。

相反，进一步的创新可以通过其他方式滚入MMW架构。传输和通信安全协议可以通过更强大的加密技术来改进。同样地，认知技术可能被嵌入到MMW流程中。认知性无线电是一项新兴技术。它使无线电能够持续地感知电磁环境，在没有人类干预的情况下修改其行为。这是通过使用人工智能和机器学习实现的。

无线电能够不断地从其经验中 "学习"，并改变其行为，以确保其保持高效。例如，无线电可能已经了解到，在天气好的日子里，它需要使用较少的功率来传输流量。相应地，当天气数据告诉无线电是一个好日子时，无线电会自动调节其传输功率。另外，无线电可能了解到在以前的任务中，当遇到严重的电子干扰时，它的哪些传输成功地到达了接收者。同样，当未来遇到类似的干扰时，无线电会自动相应地调整其行为。

低可观察性机载无线电技术仍然是一门相对年轻的科学。IFDL和MADL可以追溯到20世纪80年代，当时美国空军界开始考虑F-22A和F-35的问题。MMW通信有助于保持隐身，同时实现安全、高带宽的通信。这项技术的下一个迭代将用于即将到来的第六代战斗机，将使事情更进一步。