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战鹰之“眼”—各国雷达的发展现状

时间:10-03 00:00 阅读:288次 转载来源:战略前沿技术

远望智库:与智者同行,为创新加速

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来源:军事文摘

 作者:李琨

不管未来战争样式如何变化,掌握制空权与否都会对战争的进程和结局产生重大影响。在夺取空中优势、摧毁敌方武力、实施战略威慑与战争制胜过程中,空中战鹰——战斗机发挥的重要作用是不言而喻的。而战斗机正是凭借其“火眼金睛”——雷达,占尽先机,达到“先敌发现,先敌打击、先敌摧毁、先敌制胜”的目的。

从二战时期雷达产生至今,战机雷达的设计、功用和性能都已大为改观。目前先进战机雷达多采用有源电扫阵列(AESA)技术。AESA具有诸多优势,包括无需转动天线即可增大视场、多任务模式之间可快速切换、“适应性降级”、确保获得最大空/海/地态势感知等,因此在今后一段时间内仍将是战机雷达的主导技术。不过,相比传统机械扫描雷达,AESA雷达价格较为昂贵,因而在军费紧张情况下,机械扫描雷达仍有相当的吸引力。

战机雷达的频段通常选择X波段(8.5~10.68吉赫兹)。这是因为,在雷达设计中,很难找到适用海、陆、空所有环境的完美方案,其频率选择通常需要折衷权衡考虑,而其中一个重要考虑因素则是大气水分(湿度)对雷达射频能量的影响,因为它会降低雷达性能。相对而言,X波段对大气湿度有良好的穿透性,因此独具优势。同时,X波段天线尺寸灵活,可安装在飞机前端,不会影响战机性能。此外,X波段雷达的监视范围达185.2千米以上,有助于战斗机在远距离上准确探测和识别目标。

近年来,全球战斗机雷达持续蓬勃发展。在各国战斗机现代化计划推动下,战机雷达新技术层出不穷,更新换代势头不减。

美国仍是领跑者

作为战斗机雷达前沿技术的风向标,美国正在实施多项战斗机雷达升级计划,近期最主要是美空军“战斗机航空电子设备按计划扩展”(CAPES)计划。该计划从2012年启动,旨在对F-16C/D航电系统(包括雷达)升级。美空军打算在F-35A闪电Ⅱ服役之前,对300架现役F-16C/D Block-50/52战隼实施CAPES升级,其中包括采用新型AESA雷达替换其原X波段AN/APG-66雷达。2013年8月,CAPES主合同商洛克希德·马丁公司选定诺·格公司的AN/APG-83波束捷变雷达(SABR)作为新雷达首选。

AN/APG-83雷达基于诺·格公司已有的AN/APG-77和AN/APG-81的大量先进技术,后两款雷达已装备F-22A猛禽战机和F-35A/B/C闪电Ⅱ。AN/APG-77有两种型号,分别是AN/APG-77和AN/APG-77(V)1,后者具有更优的合成孔径雷达(SAR)成像、地面移动目标指示和自动目标识别能力。这三种工作模式确保F-22A能有效执行空地作战任务。

然而,由于美国军费预算紧张,美空军于2015年被迫取消了CAPES计划。截至2016年2月,CAPES计划尚无复苏迹象。不过AN/APG-83仍在研制生产中,目前是美国外销型F-16V战机的标配。

西欧体系发展完善

欧洲雷达行业“三巨头”——欧洲雷达联合体、塞莱斯公司和泰利斯公司,分别为欧洲空中“三雄”——欧洲台风、法国达索阵风及瑞典萨博JAS-39E鹰狮战斗机提供CAPTOR-E、ES-05和RBE-2雷达。

CAPTOR-E由欧洲雷达联合体研制生产,其最引人注目的设计特点之一是未采用固定阵天线形式,而是采用了称之为“旋转斜盘”的独特倾转大天线阵面。其AESA天线可在多个方向倾斜俯仰,使台风战机雷达视场达120°以上;同时还降低了雷达旁瓣信号。CAPTOR-E目前尚在开发测试中,它将装备德国、西班牙和英国的台风Tranche-3战机,取代现役台风装备的老款CAPTOR机扫阵雷达。

ES-05大乌鸦AESA雷达同样采用“旋转斜盘”设计,由塞莱斯公司研制,工作频段为X波段,主要装备巴西和瑞典空军的萨博新型JAS-39E鹰狮战机。另外,鹰狮JAS-39C/D也配装萨博公司的PS-05A Mk.Ⅳ雷达。该雷达由PS-05A Mk.Ⅲ型发展而来,其目标探测距离有大幅提升,相当于Ⅲ型的150%左右。此外,对直升机和低截获概率目标的探测能力也有所增强。该雷达采用新型后端,包含激励器和处理器。但为了降低成本,Ⅳ型仍保留了Ⅲ型的机扫天线。新型雷达将为鹰狮JAS-39C/D战机的机载武器——包括AIM-120先进中程空空导弹、流星、麻雀、响尾蛇空空导弹等,提供精确的目标指示。该雷达除了装备瑞典皇家空军外,同时也成为外销型鹰狮JAS-39C/D战机用户专用的配套装备。

RBE-2是欧洲服役的第一部AESA雷达,由泰利斯公司研制,工作频段为X波段雷达,于2014年装备法国空、海军的阵风A/-B/-M战机。该雷达可实施同步空空和空地目标指示、地形跟踪和规避,并可扫描超低空掠海飞行目标,其开放式体系架构可供雷达进行后续升级。

俄罗斯别具一格

俄罗斯的军事电子系统研制设计向来独树一帜。近年来,通过广泛开展国际合作,俄罗斯军工电子和元器件技术进展迅速。其战斗机雷达的设计单位主要包括法扎特龙研究所和季霍米洛夫仪器制造研究所,为俄空军米格29/-35、苏-27/-30/-35以及最新T-50战机提供甲虫、N-001V剑、NⅡPN036松鼠等先进雷达。

甲虫-AE属俄罗斯法扎特龙研究所的甲虫系列雷达,包括甲虫-A/AEFGA-29和FGA-35版本,其中,FGA-29目前装备俄海军米格-29K/KUB舰载机,探测距离为129.6千米;FGA-35主要装备俄空军米格-35战机,探测距离为200千米。该雷达由1064个T/R模块组成,平板缝隙阵列天线的直径为624毫米,可同时跟踪20个空中目标、对其中4个进行攻击。根据目前的计划,法扎特龙研究所将于2017年底到2018年初开始向俄空军交付甲虫-AE雷达。

甲虫系列也是俄罗斯一款重要的出口外销雷达。2012年,印度空军订购了80套甲虫雷达,装备其相应数量的苏-30MKI战机。

法扎特龙研究所的产品还包括N-001V剑系列X波段雷达,探测距离为140千米,适用于苏-27/30等重型战机。该系列还包括N-001VE、N-001VEP等改型。采用新型处理器,使雷达能够截获单个目标,并可同时跟踪10个目标。N-001VE是目前俄罗斯已经定型并投入使用的雷达系统中具备同时对空和对地/海目标探测能力的型号,是真正意义上的多功能雷达。俄空军有15架苏-27/30飞机配备了这一雷达系统,它们也成为俄空军苏-27/30机群中首批真正的多用途战斗机。另外,哈萨克斯坦也从俄罗斯采购N-001V升级其苏-27UB和苏-27UBM2战机,目前这批雷达已于2010年完成交付。

俄罗斯第五代战斗机T-50(PAK-FA)将装备由季霍米洛夫仪器制造研究所研制生产的N036松鼠雷达。N036系列包含为T-50战机研制的3款有源相控阵雷达,分别是N036-1-01型X波段主火控雷达、N036B-1-01型X波段侧视雷达以及N036L-1-01型L波段襟翼雷达,由N036UVS型计算机统一进行信息处理。N036B-1-01雷达置于T-50座ST方两侧,重视对地探测功能。两副X波段天线使雷达视场大大扩展,探测距离达400千米,能同时跟踪30个空中目标和4个地面目标、拦截8个空中目标。N036-1-01的飞行测试已经于2012年7月开始,截至2013年9月,T-50已试飞近100架次。按计划,俄罗斯空军将在2020年前完成N036雷达的采购工作,目前相关研制工作仍在推进中。三款之中,最吸引眼球的当属N036L-1-01型,其一大亮点则是结合L波段天线,强调对敌我识别和电子战功能的综合集成,此外,据猜测也可能实现对隐身目标的探测。雷达天线发射单元呈块状排列,每块包含4个单元,每个襟翼内共有3个块状单元呈线状排列,共计12个子发射单元。它主要面向苏27/-30/-35系列战斗机的改进升级及装备新一代T-50战机。

亚太地区自主研发与军贸并行

亚太地区战机雷达的主供货商首推以色列航空工业公司(IAI)埃尔塔系统分公司,其EL/M-2032/2052系列产品因性能卓越而倍受国外用户青睐。

EL/M-2032是一种先进多模多任务机载火控雷达,具备空空、空地和空海探测能力,主要支持空空作战和攻击任务。其模块化设计、软件控制和灵活的航电接口,使该雷达可配装多款战机,包括F-16、F-5、幻影、鹞、F-4、米格-21等,也可以按特定用户需求定制。在空空模式下,雷达为远程打击提供目标探测和跟踪,同时在近战中可进行目标自动捕获;在空地模式下,雷达可提供高分辨率SAR图像,通过RBM、DBS和SAR成像实现地面目标探测和跟踪;在空海模式下,具有远程目标探测和跟踪,包括ISAR目标分类功能。探测距离为150千米。

EL/M-2052是EL/M-2032后继型,技术上更为先进,主要用于F-15、米格-29、幻影-2000和印度国产光辉战机。该雷达采用全固态有源相控阵技术,有1500个以上T/R组件(F-22战机的相控阵雷达为2000个),具有高冗余度、高可靠性和良好的抗电子干扰能力。其工作模式有很大改进,在空空模式下可实现超远程探测,在空海模式下,探测和跟踪距离可达296千米,雷达视场为200°,同时实现多目标扫描和跟踪,最多达64个,并可引导多枚弹药同时打击多个目标。

印度海军有9架海鹞FRS.51战机在2008年—2011年间装备EL/M-2032雷达;印度空军在2012年订购100套该款雷达,作为其1.5亿美元SEPECAT美洲虎-M/-S对地攻击飞机现代化计划的一部分;此外,印度国产光辉战机也装备EL/M-2032雷达(也有报道称,印、以或将为该战机联合开发一款新型AESA雷达)。

韩国的FA-50战机将装备EL/M-2032雷达。不过,IAI公司正在向韩国四代半战机(KFX试验型)推出其升级型EL/M-2052雷达。与此同时,萨博公司也在联合韩国航空工业公司(KAI)推出CAPTOR-E型AESA雷达。

亚太地区多国(地区)的F-16V蝰蛇战斗机则首选了诺·格公司AN/APG-83雷达。F-16V是中国台湾、韩国、新加坡等国家和地区(5gX)F-16A/B/C/D战斗机的现代化升级型号。中国台湾现役140余架F-16A/B战斗机预计将花费58亿美元升级到F-16V标准;新加坡空军于2015年确定采用AN/APG-83雷达为其约60架F-16C/D战机升级。

韩国空军曾一度打算采用雷神公司的新型“先进作战雷达”(RACR)对其134架F-16C/D的AN/APG-68(V)7雷达升级。当时,作为韩国航空平台顶层升级计划的一部分,韩国最初选定BAE系统公司作为主承包商。不过,在2014年11月韩方终止合同,并于2015年12月重新敲定洛·马公司为主承包商,而RACR雷达也随之更换成AN/APG-83。

2015年10月,装备AN/APG-83雷达的F-16V首次试飞成功。按洛·马公司总经理的说法,“这次飞行是F-16发展史上的里程碑。F-16V应用了诸多改进,其宗旨是保持F-16处于国际航空技术前沿,巩固其作为世界上最先进、经过实战检验的第四代战斗机地位。”

同时,美国仍在向亚太地区力推其传统AN/APG-68(V)9雷达。2012年,美国向伊拉克空军提供4套作为其24架F-16C/D的备用雷达。阿曼皇家空军的14架F-16C/D也订购了3套备用,并已于2014年交付。巴基斯坦在2009年—2014年共采购45套,装备同等数量的F-16A/B战机,作为向F-16C/D标准升级的关键设备。泰国皇家空军订购18套,主要是对其39架F-16A/B的其中18架进行现代化升级,交付时间为2017年。土耳其在2010年—2014年接收了165套,作为其F-16C/D现代化升级的准备。在架构方面,AN/APG-68(V)9继承发展了AN/APG-68,不仅使作用距离提高了30%,而且还增加了SAR模式。

此外,日本航空自卫队于2007年—2014年采购了70套AN/APG-63(V)1雷达装备其F-151战机。AN/APG-63(V)1型由AN/APG-63发展而来,可同时跟踪14个目标,并对其中的6个发起攻击。

约旦皇家空军于2007年—2009年采购了17套AN/APG-66雷达装备其F-16A/B,该雷达作用距离为150千米;韩国于2011年—2012年采购了22套AN/APG-67雷达装备其T-50I/TH/B金鹰系列高级战斗教练机,该雷达作用距离为148千米。

其他国家情况

阿根廷海军航空兵于2009年从泰利斯公司购进10套海葵雷达换装其超军旗战机使用的龙舌兰雷达。海葵雷达的探测范围约为100千米,有助于为AM-39飞鱼空射反舰导弹更好地进行目标指示。此外,阿根廷空军2015年11月从IAI公司采购EL/M-2032雷达升级14架幼狮Block-60战机。

作为巴西航空平台现代化改进计划的一部分,巴西空军采购了塞莱斯公司的SCP-01西皮奥雷达升级其43架AMX-AIM战机;同时,塞莱斯公司正在向其交付Grifo-F雷达作为11架F-5M战机的现代化改进手段。Grifo雷达的工作频段为X波段,该系列还包括Grifo-S,其对空中目标的探测距离为92.6千米,对海/地目标探测距离为74千米。此外,巴西空军在2009年—2014年间,采购了12套EL/M-2032雷达装备其A-4KU天鹰战机。

哥伦比亚空军在2007-2011年间采购EL/M-2032雷达对其11架幼狮C7战机进行现代化升级,使其达到C10标准。

全球战斗机雷达市场空前活跃,凸显出各国对这一设备的强烈需求。第五代战机及之后的新一代战斗机将装备更为先进的雷达,凭借锐利之“眼”继续保持空中优势。

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