中美海军神盾系统谁更强:中国后发制人潜力巨大

我国052C驱逐舰率先使用了多功能AESA雷达,成为名副其实的“中华神盾”。但是自其问世以来,很多朋友都喜欢把它和美制“宙斯盾”系统的spy1 PESA雷达进行对比。诸如“前者虽然体制更先进但功率不足”“前者探测距离不如后者”的说法充斥网络。关于海之星346雷达,**今天利用网络上能够查到资料与数据,简单比较下两款雷达的性能。

中美海军神盾系统谁更强:中国后发制人潜力巨大

因为雷达系统的特殊性,这里我仅对能找到资料的地方进行对比,比如天线部分。后端信号处理部分没有任何资料能详细说明,也就不说了。

下面先简单谈谈spy1的特点。spy1也分很多版本,提康的A/B,伯克的D型,出口挪威的F(该型我们这里可忽略不计)。再细分还有各种升级后的版本,这也取决于用的是哪个基线版本的“宙斯盾”系统。为了简化讨论,我们这里针对spy1D进行简单分析。不在乎哪个基线版本,因为实际上基线的升级,虽然也包括了软件和硬件,软件部分是针对海杂波的抑制,双波束同时扫描,提高信噪比等等,硬件上对天线的升级其实不大,这个也很好理解,硬件一旦决定,要想升级换整个天线,可是个大动静,所以一般就对移相器升个级。因而我们看到对硬件的升级也主要是在发射、接收机对零部件的使用上进行的。总而言之,如果有朋友较真要考虑不同基线带来的差异情况,也是可以的,但这都不影响天线的大体性能估算。下面的数据来源基本是14所出的那本《海用雷达手册》,其实很多数据都是引用的简式,绝对百分百靠谱那不可能,但是作为参考足够了。

中美海军神盾系统谁更强:中国后发制人潜力巨大

spy1d的几个显著特点:

PESA体制。不使用tr组件,使用单个的移相器,集中式发射机,这里由多部并联式发射机组构成,总功率5MW(5MW是spy1b的数据,spy1d发射机组数量更少,应该是更低的)。天线总发射峰值功率4MW左右,(有说3-6MW的),平均功率58kw,升级后的数据我没看到。但是77kw是spy1B的值。58还是77,这些都不打紧。spy1b和d在发射机上最大区别是,b是每两个阵面共用发射机,而d是4面阵用同一个发射机。就是说对于提康而言,两面阵列共用发射机,而伯克则是同时使用发射机,毫无疑问前者的功率是更加充沛的,这也是前者无论峰值还是平均功率更高的主要原因之一。那么这里注意一个问题,这里的功率,是说的发射机总功率,还是说的单面天线的功率呢?首先,对于pesa体制,确实可以把发射机所有功率送到单面阵上,这种功率max的模式下,单面最大58kw就没啥争议,可是如果是为了保证无死角搜索,则是四面同时工作时加起来的平均功率是58kw。其次,也没看到任何资料里提及这是四面工作时的单面最大平均功率。我今天还回去特意翻了下,证实了这一点。我们来稍微验证一下,如果我们使用CMANO这款游戏里的值,prf为267,那么单个脉冲周期为267的倒数,即3745微秒左右,脉冲宽度选择最宽的模式为51微秒(峰值功率恒定情况下脉宽越宽平均功率越大),那么占空比约为1.4%,峰值功率4MW计算,平均功率得到了约为56kw,和参考资料里的值58kw吻合很好。这就是总的峰值功率。可别说这4MW是单面的峰值功率啊,毕竟总发射机功率才5MW,4面加起来16MW了,这可不合适。通过计算可以验证,平均功率58kw是对总体所有发射机而言的。

中美海军神盾系统谁更强:中国后发制人潜力巨大

单面天线是一个八边形阵列。尺寸在3.65m左右,工作在s波段(3GHz附近),天线增益42dB。假设天线阵面面积是12平米,口径效率按100%计算,增益为42dB是个比较信得过的数值。如果按照最高口径效率进行计算,此时阵面增益将达到最大,主瓣波束变得最窄,可以有1.3度,第一副瓣也将抬升至13dB左右,为最高值。在当今雷达系统中,实现-55dB甚至更低的副瓣,已经不是什么新鲜的事情了。但这里要注意,任何对副瓣的降低都是以牺牲主瓣增益和主波束宽度为代价的。

信号处理能力。和后端的处理直接相关,比如硬件:处理器、内存等等,软件:各种花式算法,MTI,海杂波抑制,多目标跟踪等等。这些东西的细节过于保密与专业,这里不予讨论,总之spy1在这方面很强就是了。虽然在90年代海湾战争期间暴露过对燃烧的油井等过于敏感,对海杂波抑制不太理想等问题,但随着基线的升级已经得到逐步解决。

中美海军神盾系统谁更强:中国后发制人潜力巨大

有了spy1d,我们来看看346。

346的几个显著特点:

AESA体制。AESA和PESA两者在功能上甚至可以说有代差。在这里主要体现在:A在实现多波束扫描时容易的的多,不需要像P一样提前在硬件上布置好波束成形网络或者使用其他额外措施辅助;信噪比更高,高多少呢?少了移相器的插入损耗以及功分网络的插入损耗,机载雷达系统中,一个典型值是6dB。舰载系统可以同理估算下;因为使用了TR组件,相当于有空间功率合成,更容易实现高功率。。。。其他诸如可靠性更好,功能性更强,更容易升级等等就不消说了。从理论上讲,A就是比P体制更先进,就是更强,当然也意味着更高昂的成本。但是我之前也说过,具体情况具体分析,346和spy1d相比,孰强孰弱还得看具体情况。先说说大家最感兴趣的功率问题。就从前年的一篇网传文章开始。网文里说经过改进,单个阵面的单元数达到了5000个以上,每4个单元对应一套4单元TR,(改进前这个4单元TR总的最大功率为100w)。我的理解是峰值功率单个为25w。那么单面按5000单元算,峰值功率是125kw,是不是比spy1d单面阵高达1mw级的能量差远了?别急,首先搞清楚几个问题。大家为啥喜欢抓功率来比,比功率的意义是什么,雷达威力范围与功率是什么关系。实际上,雷达的探测距离是和发射脉冲的能量相关。能量和功率什么关系,如果346的脉冲宽度比spy1d宽,能量上还是占劣势么?我们来看一看。单个脉冲的能量等于峰值功率*脉冲宽度。平均功率等于单个脉冲能量/单个脉冲周期。发现了什么问题没有,假设两者脉冲重复周期相当,谁的平均功率高,谁的脉冲能量就大。346的占空比目前无权威数据拿得出来,但是可以注意一点,346使用的是固态器件,天生在占空比上占优,spy1是电真空器件,出了名的“短跑王”。用固态器件的机载雷达占空比普遍在20%甚至25%以上。比如apg77峰值功率约20kw,品均功率就是4kw左右。如果占空比我们按20%算346的平均功率在25kw。注意,这是单面阵的情况,比spy1d开四面时单面的14.5kw高(即便是spy1b,也仅19.25kw)。除非spy1d牺牲扫描范围,只开一部天线,那么平均功率才超过346。而346却可以始终保证4面天线同时最大功率工作。曾经很多朋友纠结一个问题,问346的tr到底是双极性晶体管还是基于砷化钾的组件。何必纠结这两者呢,只要都是固态器件,在功率上都能达到指标要求,并不会把aesa拖累到不如pesa的水平。

中美海军神盾系统谁更强:中国后发制人潜力巨大

不慌,还没结束。刚那个问题还没说完,雷达威力范围仅和功率有关么?再给个提示,与雷达本身因素相关的,除了功率,还有信噪比,系统损耗。聪明的读者,可以判断下这几个指标里spy1可能会有多大优势。所以最后这个威力范围么,为什么不看看两者的宣称值呢。都说最大作用距离是400km级别的,虽然没提目标rcs,但是相信大家都不是傻子。所以一些传346因为功率不如spy1因而探测距离不如的说法可以歇歇了。

天线形式。346和spy1大体类似,有些细节差别。天线尺寸也是3.5m这个级别左右,二者大体相当,波束宽度和主瓣增益等等也不会有大差别。因而测角精度等等也不会有太大差别。但是因为AESA体制,可以更容易实现多目标跟踪和多波束扫描,抗干扰能力更好,功能适应性也更强(每一个阵面可形成不同波形)。

信号处理水平。和spy1类似的原因,无法多言。但可以看看一些八股,比如这篇里提到的“解决海杂波,美国用了2年,俄罗斯用了6年,而周万幸和他的团队只用了6个月”性能肯定是很优秀的。346虽然预研是在80年代,很多技术其实是90年代搞定的,但是修修补补改进改进,直到2000年后才最终定型。其性能也让海军颇为满意。

分析完上面,孰强孰弱,大家心里应该有点数了吧。

中美海军神盾系统谁更强:中国后发制人潜力巨大

关于346,要啰嗦两句。它的诞生与成长颇为不易,但是它的性能大家要有信心。别信有的人说什么对于舰载相控阵而言,PESA比AESA更好,因为前者功率更足云云。打个比方,这就有点像以前有的人说ak47威力比m16大,因为前者口径更大。具体情况啊,咱们还得具体分析分析。这还不是最气的,最气的是有的人先前口口声声说舰载相控阵雷达还是PESA的好,然后吧后来又拼命吹spy6。。。有的童鞋可能不服气,要搬出spy6和346比。你看,我都没把346A搬出来和spy1d比不是。既然说到了spy6,那就简单说说看法。spy6的特色就是使用了氮化镓组件的AESA,优点之前重复了太多。相比346的主要优势就是因为使用了新一代TR,效率更高,可以在同样输入功率的情况下得到更高的发射功率,能量损耗也更低,引领了一波潮流。从技术特点上讲spy6无疑是超过346的。不过嘛,新一代的相控阵雷达可不仅仅是在硬件上的升级,氮化镓的tr固然是一个发展方向,但是有听说数字阵么。。。美帝在spy4上就使用了数字化tr技术,spy6上应该也是用了。中国在数字阵上也是很有两把刷子的,一些陆基反隐身雷达就使用了数字阵技术。氮化镓组件,数字阵、射频综合、多波段等等技术都将是未来相控阵雷达系统的发展特点。中美在舰载相控阵领域的较量还将继续下去,新一代舰载相控阵谁强谁弱还得打个问号。

猜你感兴趣

更多 >>

评论

评 论

热门评论

就这个星期一到星期五CCTV4走遍中国,一期纪录片中国之盾,一共五集,全面系统阐述了中国电科雷达方面取得的成就。其中第二集就是讲舰载相控阵346雷达的,中国用了10年时间从无到有,从弱到强。要知道舰载有源相控阵雷达除了美国俄罗斯没有第四个国家能研发,中国做到了,而且中国在这个领域已经超越俄罗斯了。不容易,有时候好多国人提到中国的装备就来一句中国不行,可是问他哪里不行,人家来一句反正就不行。什么都不懂的人只知道中国不行。诚然我们的装备没有经历战火的考验,但是东西出来了,而且大量装备了,难道是假的不成?反正我对祖国有信心。西方再好,也不是我们的,能花钱买来的,会让人懒惰!受制于人不见得是好事,独立自主肯定是好事

经历了始是望其项背,继而并驾齐驱,最终绝尘而去。

更多精彩内容

热门图集