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中国空军战机相控阵、到底会有源还无源的?

王朝家有宠物·作者佚名  2007-05-28
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Ⅰ、新闻链接:

英国《防务新闻》2007年5月11日报道,改装CAESAR 有源相控阵(AESA)雷达的欧洲战斗机成功首飞。试飞是在德国的EADS公司防务与安全军用航空系统试飞中心进行的。CAESAR是由欧洲雷达联合体研发的一种AESA雷达。该联合体由SELEX传感器和机载系统(S&AS)公司、意大利伽利略航空电子公司、德国EADS防御电子公司和西班牙的INDRA等公司联合组成的。

Ⅱ、分析与评论:论:

㈠世界各国空军三代战机使用有源相控阵雷达的情况:

1、 四代战机的雷达系统以有源相控阵雷达"(AESA)“构成第四代战斗机火控系统的技术基础。日本在十年前研制的F-2战机就选择了这种所谓发生革命性变化的有源相控阵雷达。AESA是一个敏捷的固态雷达,其性能远远超过其前辈,即机械扫描雷达。AESA是一个电子控制的天线阵列,它拥有远远快于机械扫描雷达的扫描速度和目标跟踪速度。飞行员看到的将是AESA更大的覆盖范围和同时完成多项任务的能力。雷达通过资源管理系统,自动减少驾驶员的常规工作量,并且能在大工作量的情况下支持多项任务。这种雷达的特点是每个天线都可单独发射电磁波进行电子扫描,不需要机械转动天线,搜索范围大,处理速度快,可靠性高。相当长时间,主动相控阵雷达天线阵由于体积大,对固态微波集成电路要求高,技术瓶颈多,未能用到飞机上。直到20世纪90年代,现代电子技术进一步发展,使T/R组件体积和功率达到了能在战斗机上构成主动相控阵雷达天线阵的要求。

日本空军F-2战斗机上的相控阵雷达是其中最引人注目的电子系统,它采用了当今世界上最先进的有源相控阵技术。大约800个3瓦发射接收模块组成。这种雷达的特点是每个天线都可单独发射电磁波进行电子扫描-不需要机械转动天线.搜索范围大,处理速度快,可靠性高。最大探测距离180千米.可同时跟踪10个以上目标。。F-2的雷达由三菱电气公司研制,这种雷达对于驱逐舰大小的目标,作用距离为148千米至185千米。

2、 欧洲“台风”战斗机现在安装的是安装一套ECR— 90多模式X-波段脉冲多普勒雷达,是由欧洲雷达公司(Euroradar)合作发展,最大探测距离约150公里,据称是目前扫描最快的机载机械扫描雷达,具有极高的数据更新率。

台风战机新一代雷达引入了AESA技术,采用大量T/R模块取代了机械扫描的天线和大功率的发射机,实现了对雷达波束扫描的电子控制。这个AESA阵列由1000多个T/R模块组成,这就赋予了雷达无与伦比的工作多样性和可靠性。战斗机可以同时具有对空和对地监视功能,以及对武器的控制能力。

3、 俄罗斯空军准备在2007年年底装备的苏-35战斗机的火控系统是基于"雪豹"E相控阵雷达构建的,该雷达最让俄罗斯人引以为豪就是其无可比拟的远距离探测能力。"雪豹"E相控阵雷达是由基霍米洛夫仪表制造科学研究所研制生产的,是在现役苏-30MKI、苏-30MKM、苏-30MKA等战斗机装备的无源相控阵雷达基础上改进来的。该雷达是一部工作在X波段的无源相控阵雷达,配备一部直径900毫米的大型雷达天线,整个雷达同Solo-35型机载中央计算机相连,由后者负责雷达数据的处理。该雷达在工作时,其雷达天线可以扫描机身前方60度的区域(水平方向和垂直方向),但是由于该雷达天线由液压系统驱动,其水平方向和垂直方向作动范围均为60度,所以雷达天线的实际扫描区域可以达到120度。

"雪豹"E雷达除了拥有超大视角外,还有非常远的探测距离,同现役的多种雷达相比,该雷达发现、跟踪和摧毁空中目标的距离最远可以达到400千米。在空战中的边扫描边跟踪模式下,"雪豹"E雷达能够同时探测和跟踪30个空中目标,并能够同时引导2枚半主动雷达制导空空导弹进行攻击,或者同时引导8枚主动雷达制导空空导弹进行攻击,攻击过程中允许其中4个目标的距离超过300千米。而在执行对面攻击任务时,该雷达可以根据任务需要,绘制出低、中、高各种分辨率的完整地面和水面图像,并能够排除水面上的杂波干扰,探测和跟踪水面上的各种目标。在执行对面攻击任务时,"雪豹"E雷达在跟踪地面和水面目标的同时,还能够随时应对来自空中的威胁,并能够引导主动雷达制导空空导弹完成精确攻击。

对于雷达反射面积达到3平方米的空中目标,"雪豹"E的探测距离为350~400千米,另外该雷达系统还能够发现和捕捉到以5500千米/时或更高速度飞行的空中目标。该雷达突出的"超隐身目标"探测能力,使其可以在90千米的距离上发现雷达反射面积只有0.01平方米的空中目标,比如隐身飞机、巡航导弹等。除了上述种种先进性能之外,"雪豹"E雷达还将具备电子战功能,这也是俄罗斯国内其他雷达所不具备的。从这方面说,该雷达的综合性能即使同欧洲和美国的最新型有源/无源相控阵雷达相比也不落后,与美国F-22战斗机装备的AN/APG-79几乎处于同一水平。

㈡、中国空军与相控阵雷达:

1、中国对于AESA也不陌生,中国现在已经在防空部队装备了陆基有源相控阵雷达。中国海军最新投入现役的中华神盾170、171驱逐舰上也装备中国自己研制的舰载型能够做到对空远程搜索有源相控阵雷达、同时中国正在试飞的国产大型预警机上据说也安装有中国研制的有源相控阵雷达。虽然中国在相控阵雷达的研制和生产装备都已经取得很大的进步。但是中国至今为止在空军主力战机上还没有安装有源相控阵雷达。中国空军对这种可靠性高、扫描速度快、功能多、被干扰的概率低。信号的发射和接收是由成百上千个独立的主要由接收器、发射器和移相器组成T/R组件。这种雷达的特点是每个天线都可单独发射电磁波进行电子扫描,不需要机械转动天线,搜索范围大,处理速度快,可靠性高。看来中国空军在机载有源相控阵雷达研制上还是遇到如何将T/R组件体积缩小和功率增大的技术瓶颈问题。但是中国既然开始走上自主研制有源相控阵雷达的道路,并且已经成功的将它装备在中国自己制造的大型预警机和主力驱逐舰舰上。何况对这种现代战机使用的先进雷达是中国想买、美国绝对不会卖;中国想要而俄罗斯又没有能力提供中国这种先进雷达产品的情况。所以就是遇到再大的困难和挫折中国空军也只能走自力更生的研制道路,并在不远的将来生产出中国自己的安装在战斗机上的有源相控阵雷达系统。

2、相控阵雷达之所以具有强大的生命力,因为它优胜于一般机械扫描雷达。它具有以下特点:

雷达作用距离大幅度增长:由于AESA雷达T/R模块中的射频功率放大器(HPA)同天线辐射器紧密相连,而接收信号几乎直接耦合到各T/R模块内的射频低噪声放大器(LNA),这就有效地避免了干扰和噪声叠加到有用信号上去,使得加到处理器的信号更为"纯净",因此,AESA雷达微波能量的馈电损耗较传统机械扫描雷达大为减少。

解决了可靠性的瓶颈问题:由于信号的发射和接收是由成百上千个独立的收/发和辐射单元组成,因此少数单元失效对系统性能影响不大。试验表明,10%的单元失效时,对系统性能无显著影响,不需立即维修;30%失效时,系统增益降低3分贝,仍可维持基本工作性能。这种"柔性降级"(graceful degradation)特性对作战飞机是十分需要的。

解决了同时多功能的难题:所谓同时多功能,即指有源相控阵能在同一时间内完成一个以上的雷达功能。它可以用一部分T/R模块完成一种功能,用另外的T/R模块完成其它功能;也可用时间分隔的方法交替用同一阵面完成多种功能。如雷达在进行地图测绘(SAR/GMTI)、地物回避、地形跟随、威胁回避的同时,还可实现对空中目标的搜索和跟踪,并对其进行攻击。由于AESA是由多个子阵组成,而每个子阵又是由多个T/R模块组成,因此,可以通过数字式波束形成(DBF)技术、自适应波束控制技术和射频功率管理等技术,使雷达的功能和性能得到极大的扩展,可以满足各种条件下作战的需要。并能因此而开发出很多新的雷达功能和空战战术。

隐身飞机和现代空战需要相控阵雷达:隐身飞机配装相控阵雷达(PESA 或者是AESA)几乎是唯一的选择。迄今为止还没有出现使用机械扫描雷达的隐形飞机,也说明了这一点。低拦载概率(LPI)和低观测特性(LO)是隐身飞机能否实现隐身和顺利完成作战任务的关键。在当前极为严峻的电子干扰环境中,"LPI",即机载雷达辐射的电磁波被敌方拦截概率的高低是一项重要的性能指标。在攻击有专用电子干扰飞机掩护的机群或单机时,强烈的电磁干扰将使传统的雷达无法正常工作。AESA天线口径场的幅度和相位都可以随意控制,可使天线旁瓣的零值指向敌方干扰源,使之不能收到足够强度的雷达信号,从而无法实施有效干扰。通过数字波束形成(DBF)技术,可以使主波束分离成两个波束,使其零值对准敌方干扰源;若干扰源位于雷达旁瓣方向,则在该方向也可以形成零值,使敌方收不到雷达信号,从而无法实行有效干扰。AESA的自适应波束形成能力是机载雷达在复杂的电磁环境中得以保持其作战能力的重要因素

㈢、正视中国空军与世界空军的差距、奋起直追:

1、中国空军正式装备歼十战机的事实说明:中国航空工业现在已经可以批量生产国产第三代战机。而且中国人现在有能力将从国外引进的飞机发动机和中国自行研制的搜索雷达系统、航电飞行控制系统、作战指挥计算机系统、各种国产中远程超视距攻击导弹、以及中国自己研制的具备世界水平的战机气动外形进行优化组合。生产出中国自己的三代先进战机。

2、 一直以来在网上流传的都是涡扇十将用来替代中国从俄罗斯进口的AL- 31F发动机,并且是安装在中国自产的歼十战机上。首先太行发动机作为中国研制生产的国产发动机的应用范围是可以作为中国从俄罗斯进口的AL- 31F发动机的替换用机。也就是可以安装在中国现在安装有俄罗斯这款发动机的飞机上,从这点来说安装太行发动机在歼十飞机上在技术上没有什么克服不了的问题。现在看来中国空军就是要解决中国空军主力战机的心脏不好这个大问题。而且是首先安装在双发的歼十一战机上,然后在使用和调试完善以后,大规模安装在中国自己的歼十单发主力战机和逐步达到量产型的歼十一战机上。现在看来这已是不容质疑的事实。而且随着这两型战机的装备数量的扩大,他们在中国空军三代战机中将可以起到:火力配备完善、作战使用安全、数量比例最大,战时高低搭配、保卫中国海疆的空中一流战鹰。

3、 以上就是中国航空工业近年来取得的丰硕成果,但是中国在追赶与世界先进航空大国的差距;可是综观世界各国空军的先进战机的研制。我们可以不和号称世界第一航空大国的美国拼比;可是看看俄罗斯、欧洲人的水平,再客观的审视一下日本人在航空制造领域取得的进展。我们中国的航空工业没有任何理由感到自满和骄傲。在本人对中日两国在航空领域的制造和先进飞机的研制的一系列文章中,可能笔者作为一个中国人对中国国产的战机和引进俄罗斯生产的战机,总是在各个方面想方设法的进行拔高;同时对西方世界和俄罗斯的战机性能和使用中出现的毛病进行百般挑剔。其实这是一种典型的阿Q精神。也是一种酸葡萄心理在作怪。日本作为世界上第一个将有源相控阵雷达安装在主力战机的国家,可能这种先进雷达在使用中会出现这样那样的问题,难道我们中国的国防工业在先进武器研制道路上能作到一帆风顺吗?所以我们决不能因此贬低日本人生产的这种雷达的领先性,和它所代表的世界空军战机火控雷达的发展趋势。

总之中国海空军在下一代主力战机的火控雷达研制方面,即使有源相控阵雷达是一块最难啃的骨头,中国电子制造工业也不可能绕过难关、另辟捷径。在这方面美国人是有这个技术、而且他的武器也是一流,可是美国人时至今日还在对中国进行军事制裁,所以中国根本不可能从美国人那里获得任何支持;而对中国武器的最大供应国俄罗斯来说:中国该买的武器都买了,中国现在真正需要的武器平台俄罗斯好象已经没有能力来满足中国的需要;对俄罗斯来讲,能卖的都买给中国了。过去的俄罗斯只要中国想买,哪怕它本国军队还没大量装备它也会卖。无论是军舰、飞机、导弹只要不是战略武器俄罗斯都可以满足中国军事现代化的武器需要。可是现在的俄罗斯对中国海空军真正需要的武器连俄罗斯自己都没有那里可能满足中国的需要呢?这从中国军队急需的大型预警机、和中国海军未来的航空母舰等两个方面就可以看出问题。并且俄罗斯自己的三代战机也没有装备有源相控阵雷达,所以俄罗斯根本就没有能力对中国在先进雷达研制上提供任何有价值的帮助。如果说中国空军的大予、歼十战机研制成功是中国军队的骄傲,那么无论是在下一代主力战机、军舰、中国的蓝水海军航母舰队、中国的战略空军形成都需要中国自己的国防军事工业来支持。在有源相控阵雷达研制方面也同样只有自力更生这一条路可走。

2007年5月25日星期五、完稿。

 
 
 
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