相控阵雷达的发展

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导读: 自从二战以来,雷达已经成为战场上最主要、最核心和最关键的传感器。在发现即为摧毁的现代战场上,雷达的地位和重要性与日俱增。可以说,一个国家的雷达水平就是其军队战斗力的决定因素。随着军工科技的发展和战争态势的继续演进,雷达的概念和技术特点更加多样化,未来的雷达将不仅仅是作为单纯的传感器存在,还会是多功能频谱管理和电子对抗的核心设备。就像航空发动机是航空工业之花,雷达也是一个国家军用电子工业发展的结晶。由于工业基础薄弱,经济力量有限,我国的航空动力和雷达都是曾经或者正在制约我军装备性能提升和装备发展的瓶颈因

自从二战以来,雷达已经成为战场上最主要、最核心和最关键的传感器。在发现即为摧毁的现代战场上,雷达的地位和重要性与日俱增。可以说,一个国家的雷达水平就是其军队战斗力的决定因素。随着军工科技的发展和战争态势的继续演进,雷达的概念和技术特点更加多样化,未来的雷达将不仅仅是作为单纯的传感器存在,还会是多功能频谱管理和电子对抗的核心设备。就像航空发动机是航空工业之花,雷达也是一个国家军用电子工业发展的结晶。由于工业基础薄弱,经济力量有限,我国的航空动力和雷达都是曾经或者正在制约我军装备性能提升和装备发展的瓶颈因素。航电,结构,材料,隐身,飞控,工艺,制造标准都比原准机苏27大幅度提升的歼十一B战斗机现在正由于没有合格的航空发动机而无法大批量装备,歼八战斗机换装昆仑发动机以后的使用情况也被部队诟病不已,更别提老式涡喷13寿命、可靠性、性能和维护性的全面落后。我国要出口小巴枭龙战斗机都要先山寨俄罗斯RD93发动机,唯恐被动力卡了脖子。就连我们最为骄傲的歼十的改进型歼十B也在等待从国外进口更先进的三代改进型发动机。歼七改进需要山寨以色列雷达,歼八2战斗机因为208雷达研制严重落后而迟迟不能具备超视距空战能力,要知道霹雳4半主动雷达导弹和208雷达是歼八升级的核心,但是后来霹雳 4下马,208延后,歼八改型拖到上世纪九十年代中期才进行了第一次超视距空空导弹攻击实验。歼八2M出口战斗机也需要进口俄罗斯的甲虫雷达。

虽然改装成两侧进气,把机头位置让给了大口径机载雷达,但是歼八二一直由于雷达的原因没有具备超视距空战能力,白白浪费了巨大的机头空间


不过与在徘徊中艰难前进的中国航空发动机不同,中国的军用电子工业在改革开放后乘着国家经济实力提升和广泛的国际交流的东风迅速发展。近几年,我国雷达工业仿佛瞬间绽放。时过境迁,往日的辛酸化作进步的动力,如今歼八E/F战斗机,飞豹战斗轰炸机,歼十,歼十一B都装备了国产PD多功能机载火控雷达,具备完善全面的空空空地模式。而052C级区域防空驱逐舰、新近露面的空警2000和空警200预警机更是装备了国际上最为流行的相控阵雷达。反导L波段预警相控阵雷达,反导X波段跟踪火控相控阵雷达,机载有源相控阵火控雷达,机载有源相控阵预警雷达,舰载有源相控阵雷达,路基相控阵预警搜索雷达,区域防空系统搜索跟踪照射有源相控阵雷达……相控阵雷达成为我国军事装备和军事电子工业发展的缩影和代名词,也成为关键技术突破影响整个战争态势的经典案例。



影响一:相控阵雷达技术突破使我国具备了远程弹道导弹预警和中段拦截能力。


弹道导弹防御已经成为国际社会游戏规则中最有分量的一个筹码。具备弹道导弹预警和拦截能力对于我国战略发展具有极为关键的意义。而在空间中飞行的弹道导弹雷达反射信号极为微弱,并且具有极高的飞行速度,发现并且准确跟踪弹道导弹弹头可以说是对于雷达系统最大的挑战。相控阵天线增益高,波束扫描快的优点就在这里找到了用武之地。冷战期间,核阴云笼罩地球,为了避免本土被敌方的核武器炙烤成毫无生机的焦土。美俄两国在弹道导弹预警和拦截体系建设发展上可谓是超额投入。美国和前苏联相继研制和装备了多部地面大型相控阵雷达,用于弹道导弹防御系统,如美国的ANI/FPS-46、AN/FPS-85、MAR、MSR,前苏联的“鸡笼”和“狗窝”等。


常规的单脉冲雷达采用机械扫描和窄波束只能跟踪已知大概位置的航天器并且进行精密测控并不具备大空域目标搜索和预警能力。通过大功率发射机和巨大的电扫描雷达雷达阵列的组合,这些雷达中的庞然大物具有极强的发射功率,灵活的大空域扫描能力和灵敏的接受能力。在经典的反导系统中,传感器分为两个部分,一个是反导预警雷达,另外一个是反导跟踪火控雷达。这两者都必须采用相控阵技术。一般预警相控阵雷达采用L波段,跟踪火控相控阵雷达采用X波段。根据相关资料叙述:“某雷达是我国研制的首台L波段目标特性测量雷达,为大型,高功率陆基有源相扫雷达,主要用于战略、战术导弹目标特性测量、识别、兼顾部分低空目标的测量”。可以判断这就是我国反导系统中的导弹预警雷达,其关键技术不仅已被全部攻克而且雷达本身很可能已经完成研制。反导跟踪火控雷达也随着我国对于大型相控阵雷达技术的掌握和关键器件的突破而研制成功。根据网络上流传的图片推测,其很可能是单面机械扫描大型相控阵雷达,主要用于对弹道导弹的精密跟踪。


影响二:相控阵雷达技术突破使我国第四代战斗机机载雷达装备成为可能。


前苏联自从在米格31战斗机上安装了铁氧体移相器无源相控阵雷达以后,就一直努力研制有源机载相控阵火控雷达。在最近的一些航空展上,俄罗斯声称米格35战斗机开始装备有源相控阵机载火控雷达,但是雷达阵列只有不到一千个收发模块而且离实用还尚有距离。俄罗斯 T50五代机首飞之前,俄罗斯媒体播放了关于五代机装备的大型有源相控阵雷达的相关视频。视频中的机载相控阵雷达据推测大概有两千左右的模块数量,但是根据五代机装备的时间表推算,那个雷达也尚处于原型机完成,尚未定型的研制阶段。英德法三国也联合开展了机载多功能固态有源相控阵雷达项目计划,在2001 年完成了1200个收发模块的全尺寸样机,具有战斗力的型号可能于今几年才能定型装备。事实上,欧洲的台风战斗机一直装备的都是捕手机械扫描雷达,而且系统整合工作还在进行中。美帝自从上世纪60年代就开始进行机载相控阵雷达研究,经过40多年三个阶段的预研工作,于21世纪初拿出了APG77机载有源相控阵火控雷达。


正如上文所述,我国的机载火控雷达和航空发动机一直是制约我国空军装备发展的主要瓶颈。但随着我国三代PD 机载火控的研制和装备,我国对于现代机载火控雷达的研制积累了大量经验。就预研角度来说,我国对于第四代相控阵机载火控雷达的研制起步其实很晚,但是技术起点并不低,直接跳过了无源相控阵机载火控雷达研制阶段进入有源相控阵机载雷达研制。我国在上世纪70年代就开始无源相控阵雷达原样机的研究,进入90年代后我国机载相控阵雷达研制工作开始加快,21世纪初机载有源相控阵雷达研制进入实质阶段。根据媒体报道:“2001年开始着手相控阵雷达的研发, 2008年完成飞机验证试飞……相控阵雷达研制,开创了国内机载火控雷达的新纪元,填补了国内X波段相控阵火控雷达的空白,为我国×代机的研制打下了坚实基础,标志着我国第×代战斗机提升战斗力的时机已经到来。”高度综合化的航电系统是四代战斗机的要素之一,多功能有源相控阵机载火控雷达是综合化航电的核心传感器。我国在机载有源相控阵雷达技术上的突破使得我国未来的第四代重型战斗机能装备上先进的传感器系统,在信息化战场上获得单向透明的巨大优势。


影响三:相控阵雷达技术突破使我国装备了国际领先的预警机。装备预警机一直以来是我国空军的梦想。


上世纪早期我国就开始了将雷达搬上飞机的尝试。但是这种尝试由于我国当时的军工技术有限而无果而终,小汤山航空博物馆的空警1号默默的叙述着那久远年代的故事。在试图引进以色列费尔康预警机系统失败以后,蒙受耻辱的中国军工发愤图强。经过多年的艰苦研制,在 09年大阅兵的空中梯队中,我们终于看到了中国自己的预警机,而且我国自己的预警机在雷达体制、性能和网络化方面走在了世界的前列。我国的空警2000预警机采用俄罗斯伊尔76作为平台,搭载了重达14吨的雷达系统设备。预警雷达系统采用的是国际上最先进的有源相控阵平面阵列,分三个方向布置保证了预警机360°环视探测。这种将有源相控阵阵列采用盘状布置形式安装于载机上的设计方案既与机械扫描预警雷达盘状天线设计相继承又保证了雷达的环视探测可以说是我国军工人员智慧的体现。空警200预警机采用了有源相控阵雷达平衡木布置方式,既能单独使用又可以与空警2000形成高中低空域无盲区扫描的预警体系。在国际上,已经装备的有源相控阵雷达预警机并不多见。爱立眼,楔尾,费尔康等著名预警机都没有实现环视探测。我国不仅研制成功了有源相控阵预警机而且还研制了多种天线布置形式的两种级别的预警机,相控阵预警雷达技术的突破为我国空军全面信息化的实现奠定了坚实的基础。


影响四:相控阵雷达技术突破使我国装备了具备大空域防空反导能力的舰载和路基防空系统。


美帝的宙斯盾防空反导系统中国军迷可谓是如雷贯耳,其核心就是SPY1舰载无源相控阵雷达。相控阵雷达由于发射功率高,天线波束多,波束扫描快成为大空域防空反导和抗反舰导弹饱和攻击的关键系统技术。与在机载相控阵火控雷达研制思路相同,我国也直接跳过了舰载无源相控阵雷达研制过程,直接在我国052C区域防空驱逐舰上装备了机载有源相控阵雷达,并且整合进舰队防空体系。该雷达兼顾了搜索,预警,跟踪和防空导弹制导等多种功能,具备高中低重复频率和波形变换能力。遥想当年,由于我国当时根本没有有效的舰载防空导弹系统,在于越南的海战中由于担心其空军对于我海军舰艇的威胁,中国海军在取得较大作战优势之后都不敢贸然挺进而是紧急回撤。再看今朝,由052C驱逐舰架构起的防空保护伞足以保证一个大型海军编队的安全。值得注意的是,由于我国海军装备的海红旗9具备一定的反导能力,我国未来装备的区域防空驱逐舰还会成为我国反导系统的前哨和火力阵地。以往出海都需要空军或者海军航空兵不断出动掩护的我国海军舰艇,现在成为了守护祖国领空领土安全的不摧神盾。我国的路基防空系统也由于有源相控阵雷达的装备而如虎添翼。曾经为美帝爱国者系统眼红的中国军迷现在可以自豪的提起我们的红旗9反导防空系统。这是我国自行研制的第一个大空域防空反导作战系统,并且这个系统也能够像在海湾战争中出尽风头的爱国者防空导弹一样对战术弹道导弹进行末端拦截。由于相控阵雷达和其他相关技术的突破,中国不会再大量进口阿俄罗斯的 S300/400区域防空系统了。在海基和路基区域防空反导系统方面,我国已经完全可以独步江湖。


以往,我国由于装备水平较低一直在强调人的作用。有人说拥有不怕死的军人才是强大的军队的保证。但是随着战争态势的演进,武器性能和装备水平越来越成为决胜的关键。军人可以不怕死,但是不能由于装备不如人而去送死。随着我国综合国力的增强和逐渐加大的军工投入强度,我国在一个个关键技术上取得了阶段性成就。虽然在某些人眼中,技术离战争很远,但是龙腾要说,技术离胜利最近。就像相控阵雷达技术被攻克能够如此深远的影响我国的装备水平和军队发展一样,能否掌握重大装备工程的关键技术已经成为区分强国的标准。设计M16自动步枪的斯通纳得到了名车别墅,设计 AK47的卡拉什尼科夫却在卖伞谋生。希望有朝一日,为国家尽心奉献的科研工作者能够成为青年心中的偶像,因为他们是祖国新的英雄。

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