刘永坦院士的“新体制雷达”究竟是什么

昨天上午,备受瞩目的国家最高科技奖2018年度获奖成果公布,哈工大的刘永坦院士[/b]和陆军的钱七虎院士获得最高奖。钱院士所作的防御设计相对比较“具象化”容易理解,而刘院士所作的雷达则较为抽象,难以理解。**查询了知网上的相关论文,猜测此次获奖的“新体制雷达”可能就是传说中的高频地波超视距雷达。

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注意黄色部分众所周知,雷达系统的工作主要依靠发射无线电接收回波来确定目标的位置、速度等数据(多普勒雷达),而不同波段的无线电波则有不同的特性,有的精度高但衰减快探测距离有限,有的衰减慢探测距离远,所以很多舰艇同时装备多种雷达,相互搭配使用。

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055舰上的多种不同功能雷达从地面发射雷达波的雷达总会遇到地表障碍物的阻拦,比如树木、建筑、山脉等等,再加上地球曲率,实际上地面传统雷达也就是达到视距之内,然后就无法接收到反射信号。从这一点说二战期间的雷达也就是在视野不佳时比光学测距仪要好,并不会看得更远,只是“看得更清楚”。

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WOWS论坛里关于054A超视距打大和的一个推算帖

后来科学家们想出了一个办法就是把雷达波打到天上,通过电离层反射实现超视距探测能力,这就是早期的天波超视距雷达,天波传播可以用于在洲际距离上超越地平线,它主要使用短波频段,通常为1.6-30MHz兆赫(187.4-10.0m米)。它使雷达系统能够发现非常远的目标,通常长达数千公里。但雷达站造价昂贵,而且精度略有不足。如何获得一款超视距,但是也不需要探测范围特别远,取得成本、精度、距离三方面平衡的一款雷达,就成为了科学家们研究的新方向。

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传统天波雷达通过电离层反射天波雷达(OTH)曾在美苏冷战期间大放异彩,但是毕竟价格昂贵,受天气影响,“从上到下”的视角有时候会被地标物体遮挡(这也是预警机和空中侦察机不能完全替代地面雷达的重要原因之一。)且探测距离过远容易引起外交纠纷(萨德这玩意我们也不是特别反对其导弹,毕竟棒子也确实是有需求,但是我们反对的是这个特别NB的探测了整个中国东北的大型雷达),于是后来出现了地波雷达。这个地波既包括传统的地面波,也包括海面。当然这时候传统的天波低频波段不好用了,需要改为高频波段,作用于地波。

刘永坦院士的“新体制雷达”究竟是什么

刘永坦院士工作照国外高频地波雷达的研究起源于1955年Crombie 发现的电磁波与粗糙海表面相互作用产生的Bragg共振效应,而第一个使用的高频地波雷达由Barrick在美国国家海洋和大气局成立。高频地波雷达可以分为窄波束地波雷达和宽波束地波雷达。窄波束采用相控阵体制,代表作有英国的OSCR和德国的WERA,我国在1993年研制了OSMAR雷达用于探测海洋表面流的试验。

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岸基地波雷达探测示意图

宽波束则主要为紧凑天线式,也就是刘永坦院士团队所研究的,通过一系列天线组成阵列,满足探测距离、精度需求。根据央视的画面和透露的信息,应该是在威海的哈尔滨工业大学威海分校的某处试验场。

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刘院士的天线基阵

根据知网上某自然科学基金项目文章介绍,宽波束雷达需求场地约为120X30M,雷达距离海面距离不超过100米,这样的场地选址需要注意沿海地区既要避开人群密集区,又要地基稳固,避免出现塌陷,而且天气要较好,类似东南沿海台风频发对于基站的破坏也不容小觑。而且这种雷达依靠海面反射,如果浪涌过大,也会影响探测的精度。(当然刘院士的工作本身也包括如何减小自然对雷达精度的影响。)

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注意左下角

相对于传统的天波超视距雷达,地波超视距雷达作用距离相对略短一些,但是在够用的情况下有效的统筹了精度、距离、成本之间的关系,尤其对于缺乏大型预警机的我国来说,意义重大,能够真正做到祖国海疆被实时监控,成为地面上的“预警机”,而在工作实效性,不间断的特点,更是优于预警机。

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3楼AD73

这才是真正的国家精英。

P波段预警,K波段跟踪,X波段火控

国之栋梁,再多的奖励都合适。

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