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2015年,中国科协主办的《科学中国人》网站刊文介绍中电科集团首席科学家林幼权,文中提及他领导了我国第一台X波段有源相控阵机载火控雷达的研制工作,该雷达在2009年获国防科技进步一等奖。鉴于我国颁发此类奖项的惯例,这意味着此型装备当时已研制定型一段时间。报道称,这种雷达设计水平与美国F-22战机上的APG-77雷达相当。

不久前,俄罗斯、加拿大等国媒体刊文称中国尚未掌握“机载有源相控阵雷达”技术,这篇公开文章说明这种说法不值一哂。此外,文章还提到了我国雷达海洋监视卫星的研制情况,这可能就是我国“实时掌握全球21艘大型船只位置”(航空母舰)的关键。我国2009年首飞的歼-10B型战斗机近期开始向部队交付,该机是我国首型装备相控阵火控雷达的战斗机,根据这篇文章的公开信息,它所安装的很可能为无源相控阵机载火控雷达(PESA)。加拿大汉和防务杂志就一口咬定中国现在搞不出有源相控阵雷达,歼20也装不了这种雷达,事实果真如此吗?

所谓相控阵技术,就是由许多辐射单元排成阵列形式构成的走向天线,简单讲就是在一个阵面上放置了成百上千的收发单元(T和R单元),而机械扫描雷达只有一组收发单元。典型的相控阵是利用电子计算机控制移相器改变天线孔径上的相位分布来实现波束在空间扫描,即电子扫描,简称电扫。例如,美军“铺路爪”雷达在固定不动的圆形天线阵上,排列着15360个能发射电磁波的辐射器和2千个不发射电磁波的辐射器。这15360个辐射器分成96组,与其他不发射电磁波的辐射器搭配起来。这样,每组由各自的发射机供给电能,也由各自的接收机来接收自己的回波。所以,它实际上是96部雷达的组合体。如果我们把通常的雷达称作“个体户”,那么相控阵雷达就相当于一个“合作社”了。

那么,相控阵雷达比机械扫描雷达强在哪里呢?首先,通常来说,有源相控雷达的搜索探测距离是常规机械扫描雷达的的一倍还多。理想状态下,如果双方战斗机的电子战能力和空空导弹性能相当,比拼的就是“谁先发现对方,谁先发射导弹”。

“先敌发现,先敌射击”就是目前战斗机技术发展的主要战术目标,实际上,战斗机隐身技术(正式名称叫低可探测技术)也就是为了降低对方战斗机雷达探测距离的一种方法,如果双方均为非隐身战斗机,显然装备有源相控雷达的一方占优,而如果,非隐身战斗机装备传统机械扫雷雷达对阵隐身战斗机装备有源相控雷达,那结局太美不敢看。

其次,有源相控阵雷达具备更大的探测范围。在机载雷达告警系统的提示下,敌机通过机动动作可以摆脱机械扫描雷达的搜索和锁定。但有源相控阵雷达系统则可以通过自身强大的搜索范围使敌机无法逃脱。

实际上我国的有源相控阵雷达技术始于上世纪80年代末期,不过限于技术水平落后,不能制作出实用产品,真正实现机载相控阵雷达技术成熟是进入2005年之后,随着歼-10B战斗机的研制,配套的AESA雷达也同步推进。然而,计划赶不上变化,由于雷达研制进度滞后,我军歼10B战斗机只能临时改计划换装无源相控阵雷达,目前装备我军的歼10B战斗机因此也没有大批量生产太多。

直到南京14所在AESA雷达获得成功之后,中航雷电院和14所都开始研制新型AESA雷达的项目,其中于2013年定型的某型AESA装备歼10C战斗机。据外国媒体称,中国第二种装备AESA雷达的战斗机是歼-16战斗机,它将装备中航雷电院研制的我国第二代AESA雷达。除上述两种雷达之外,我国还研制了两种新型AESA雷达,其中用于装备歼20的某型AESA雷达为我国第三代AESA雷达,而用于歼-11和歼-15系列战斗机改进的某型AESA也是第三代AESA产品。

总体上来说,中国的AESA雷达的研制水平大致相当于美国第3代和第四代之间的水准,在器件性能和稳定性方面落后美国10年左右的差距,由于我国AESA雷达还在使用砷化镓材料,而本世纪初,美国就已经在氮化镓晶体管上获得突破性进展,这种技术已经应用到美国第二代AESA雷达,在材料领域,美国领先中国1代。

通常来说,AESA雷达的TR单元数量和功率决定了这种雷达的性能,大体上我国AESA雷达的TR单元功率与美军雷达相当或接近,不同之处在于单元数量。据统计,美军F-22战机使用的APG-77雷达共有1956个,而歼-20战机的AESA雷达为1856个,两者大致相当。AESA雷达的单元数量与单元制造水平和机鼻大小有关,更大的机头横截面积可以放下更大的雷达,放得下更多的单元,图片为F-18战斗机装备的APG-79雷达,其单元数为1200个,远小于F-22。因此,他的探测距离也要逊色于F-22。

俄罗斯为T-50战斗机研制的AESA雷达,其TR单元数大约为1500个左右,而我军歼-16战斗机为1760个,我军歼10C战斗机装备的AESA雷达推测为1200个左右。目前,这款雷达仍然在测试,中国AESA雷达的发展进度已经领先于欧洲各强国和俄罗斯,总体上,中国在AESA雷达的技术水平与欧洲和俄罗斯相当,在进度上领先。

一些二线技术国家也在研制AESA雷达,如瑞典、印度、以色列和韩国,这其中瑞典和以色列水平最高,已经有使用产品。但都落后于中国。在AESA雷达研制领域,日本是一个比较另类的国家,日本在F-2战斗机最早使用的AESA雷达,但性能不佳,目前在研制新一代AESA,但本国的F-15战斗机改进仍然计划使用美国产品,总体上,日本在材料上领先与中国,但缺乏实际产品,与中国正在拉开差距。但我们仍然要保持头脑清醒,中国雷达超越美国F-22战机机载雷达实属正常,要知道美国装备这种雷达是美国上世纪90年代的技术,现在,美国机载相控阵雷达技术已经发展到第四代,而F-22装备的APG-77雷达仅为第二代产品。APG-81才是我们追赶的目标。

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