新式雷达的反隐身技术

结合当前世界飞机隐身技术的发展情况、雷达对抗隐身飞机所存在的困难和可能性以及现有雷达的状况,要对付隐身飞机,就要研制和发展新式反隐身雷达,从更广阔的频域和空域对抗隐身飞机。由于隐身飞机只是在一定频率范围和一定空间内具有隐身性能,因此,研制和发展新式雷达,扩大雷达探测系统在频域、空域的探测范围和能力,就可以减小隐身飞机的威胁。


①米波、毫米波雷达。从雷达隐身材料的隐身机理来看,无论是吸波涂料还是结构型吸波材料,大都是针对1 一20 吉赫的雷达频率。如果雷达频率发生很大变化,材料的吸波效率就会急剧下降,减弱隐身效果。米波雷达的工作频率通常为30 -300 米,当米波雷达照射目标时,在镜面反射和爬行波之间会发生谐振现象,形成较强的反射回波尖峰,通常米波RCS 要比微波RCS 大几十倍甚至几百倍。毫米波雷达的工作频率在110一300 吉赫,用毫米波雷达照射目标时,目标表面的不平滑部位和缝隙都会产生电磁波散射,而且目标的边缘衍射和尖端绕射效应会显著增强,这样目标就会形成许多新的强散射中心,导致其RCS 增大。


②超宽带雷达。超宽带雷达是一种高灵敏度雷达,其频率覆盖范围特别宽,最高几千兆赫,吸波材料只能吸收总能量的一部分,因此隐身飞机很可能被雷达波中某种频率的电磁波探测到。其中,多频信号雷达和无载波雷达也属于超宽带雷达范畴。前者能够发射多种不同频率的信号,每个频率的反射信号有独立的通道接收和处理,可以探测到在.特定频率上具有隐身能力的飞机。后者发射一种无载波的极窄脉冲,宽度仅为0 . 1 - 1 . 0 纳秒,重复频率为10 一100 千赫,其有效带宽能覆盖一个或几个谐振频率,外形隐身将失去作用,同时吸波材料也没有显著的吸波作用。


超视距雷达超视距雷达利用电磁波在电离层与地面之间的反射或电磁波在地球表面的绕射,对地平线以下的目标实施超视距探测和跟踪,作用距离为 900 一4000 千米,其工作频率在5 一28 兆赫频段,波长为10 一60 米。超视距雷达之所以可以用来反隐身,一是由于工作波长,外形隐身技术和吸波材料技术会失效;二是由于电磁波被电离层反射而返回地面,这样就可以由上方照射到隐身飞机的背面,而背面正是飞机隐身效果最差的方向。


④无源雷达。无源雷达也称为被动雷达,它本身不辐射电磁波,借助于分析对方雷达辐射的信号,或者接收目标反射的电视台或调频广播电台发射的信号能量实现对空中目标的跟踪。隐身飞机在作战中其机载的通信、导航、敌我识别、雷达和电子干扰机等电子设备总会辐射一定的电磁信号,无源雷达接收到这种电磁信号就会对隐身飞机进行探测、跟踪和定位,使其外形隐身技术和吸波材料技术失效,并且无源雷达本身不会暴露所在位置,从而很难被干扰和遭到反辐射导弹的攻击。


⑤谐波雷达。雷达波照射到金属目标上时,除了散射基波能量之外,还散射高次谐波能量。谐波雷达就是根据这种物理现象研制的接收金属目标散射的谐波能量信号作为其回波信号的雷达。隐身飞机虽然采用了雷达吸波材料,但主要是对基波散射隐身,当它受到雷达波照射时仍会散射高次谐波能量,从而被谐波雷达接收。


⑥激光雷达。激光雷达是以激光为辐射源并作为载频,具有波长短,光束质量高,定向性强的优点,其频率比微波雷达高3 一5 个数量级。它主要通过探测隐身飞机尾部喷出的大量碳氢化合物尾焰气流来跟踪,例如F 一1 17A 和B 一ZA 等飞机在飞行时,其尾部喷出的含有碳氢化合物的强尾焰气流密度将超过背景大气100 倍。当它采用小口径天线低仰角工作时,能够跟踪低空和超低空飞行的隐身飞机。


⑦极化雷达。目标对极化波的散射特征主要与照射波的极化状态、目标的大小、形状和姿态等因素有关,这些由极化散射矩阵来表征。极化雷达的研制就是在分析极化信息的基础上,把能得到的隐身目标极化散射矩阵的资料或者根据隐身飞机的形状和姿态模拟仿真出的极化散射矩阵预先存储。在战时可以利用这些数据,调整发射天线的极化矢量实现最大特征极化发射和最佳极化匹配接收,使雷达及早发现隐身目标。


⑧天基/空基雷达探测系统。隐身飞机的隐身重点多放在鼻锥方向士450 范围内,其次考虑侧面和尾部,至于顶部,采取的隐身措施通常较少。这样就可以从其上方实施俯视探测,并且居高临下探测面积大,从而容易发现隐身飞机。可采用的手段有:将雷达安装在地球卫星和宇宙飞船等空间平台上;利用和改进预警机飞艇、气球、无人机等空中平台。


⑨双/多基地雷达。隐身飞机的设计主要是抑制后向散射波,不让人射的雷达波直接反射回雷达,这对于单基地雷达很有效,但在其他方向仍然有较强的散射能量。双/多基地雷达是把发射机和接收机分置于不同的站点,收发站之间存在较大的夹角,可以从多方向进行探测,这样总会有不同部位的反射波被双/多基地雷达中的接收机接收到,达到反隐身的目的。通常把易暴露位置的发射机设置在安全地带,可以采用较大的发射功率,而接收机由于采用无源工作方式,隐蔽性强,可设置在前沿阵地。

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