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机载有源相控阵,机载有源相控阵功能向多元化

2019-09-14 13:14

[美国《航空周刊与航天技术》2006年5月29日刊报道] 澳大利亚雷达研究人员长久以来追求一种在尺寸、外形和功能上都令人信服的雷达,它具有能量的有效利用、不受杂波干扰以及可以得到最多的目标信息。开发这种能力的关键设施是在国防科学和技术组织爱丁堡基地的微波雷达中心内。DSTO努力的核心部分有两方面:一是为澳大利亚的国防力量选择了采用有源相控阵的新型机载预警和控制飞机,命名为“揳尾”;二是在未来采购同样装备AESA雷达的F-35联合攻击战斗机。AESA 被澳大利亚、英国和美国的军方计划官员认为是改变战争模式的新技术。精准的、数字化的雷达图像信息可以迅速进入全球信息网,为作战飞机和情报机构及时拥有。

机载有源相控阵是作为一种雷达的新体制开始进入人们的视线。这种新体制赋予了机载雷达无与伦比的和前所未有的多功能特性(详见www.adr.org.cn "机载有源相控阵 - 21世纪机载雷达的革命"2004-10-25)。 采用AESA技术的机载雷达目前至少在以下方面实现了巨大的性能突破: ·实现了雷达作用距离大幅度增长 ·提高了雷达的扫描速度和数据更新率 ·改进了雷达的多目标跟踪能力 ·解决了机载雷达可靠性的瓶颈问题 ·解决了雷达同时多功能工作的难题 ·提高了雷达载机的隐身特性(雷达本身的低拦载概率和低观测特性 AESA技术除了在目标探测领域,即机载雷达领域的发展和应用以外,目前在 - 电子干扰 - 电子侦察 - 通信数据链 - 定向能武器等领域的应用潜力也正在探讨和开发之中。本文将分别就此进行简要的描述。 一 AESA用于电子干扰和电子侦察机载AESA不仅用于雷达,而且,可以施放干扰,又可以进行无源接收。不同型号的作战飞机和巡航导弹能够突破敌方严密设防的防空体系,在很大程度上依赖于对敌方防空导弹系统的雷达实施干扰。长久以来的一个秘密,刚刚问世的装备在F/A-22、F-35、F/A-18E/F和F-15C上的有源相控阵雷达不仅能搜索和跟踪敌方飞机和回波微弱的巡航导弹,而且,还具有潜在的对敌方雷达进行电子干扰的能力。当然这种干扰将被限制在有限的频率范围、有限的空域内,并必须对其进行小心管理。通常需要其他机载设备进行配合,如一种改进型的雷达告警接收机ALR-69A。 当实施电子干扰时,关键的问题是需要有发射源的特性和位置的准确信息,才能有效施放干扰进行对抗。使用较窄的波束,可以使更多的辐射能量集中到目标上。你无需覆盖整个地球,只要使一个雷达台失效就可以了。当采用F/A-18E/F的AESA雷达施放电子干扰时,最大的制约是雷达仅仅能在飞机前半球实施干扰。如果在战场的某些空域没有其他可以使用的干扰源,AESA可以提供有效的干扰对付敌方的防空雷达。尽管它有一定的局限性,但也不得不作为干扰机来使用。雷达的这项功能为战场指挥员和飞行员增加了一个选择。态势感知、电子支援和电子防护通过网络中心数据链已经成为一个整体,可以通过网络传递目标信息给其它飞机或地面指挥所。一旦发现威胁的准确位置,就可以采取回避或摧毁措施;也可以转发该信息给有关方面,由他们实施攻击摧毁。现代数字式信号处理机推动了今天的电子战革命。核心能力的提高致力于解决:探测距离的不足、模糊目标的识别、到达角的测定和环境密度问题。当你处在一个日益饱和的雷达辐射环境时,需要能够搞清楚,哪些是己方和友方的雷达,哪些是敌方的威胁雷达。目前美国空军发展先进电子攻击的路线图还不够明朗,但他们似乎需要发展一个系列,其中包括:小型空中发射诱饵、B-52机翼下吊挂的干扰吊舱、无人机干扰机和所有装备AESA雷达的飞机。比较典型的例子是美国最新一代战斗机F-35的多功能综合射频系统。它是建立在APG-81 AESA雷达的基础上的一个功能广泛的系统。它不仅能够提供雷达的各种工作方式,它还能提供有源干扰、无源接收、电子通信等能力。MIRFS 频带较一般机载AESA要宽得多,同时能够以各种不同的脉冲波形工作,保证了雷达信号的低截获概率。同F-22的APG-77 AESA雷达相比,F-35的MIRFS在技术上又有了很大的改进。但是由于阵面尺寸较小,阵元数目有所减少,因此在作用距离上有所减小,约是前者的2/3。 二 AESA 用于通信F/A-22装备的有源相控阵雷达不仅能够作为武器攻击目标的电子设备,而且还将具有通信的功能。一系列的试验表明,下一代的战斗机F/A-22 和F-35的雷达将能执行情报搜集、侦察和直接进行攻击敌方电子设备的任务。通过诺·格公司和L-3通信公司的研究人员在实验室的试验表明,新型有源相控阵雷达经过改进能以很高的数据率发送和接收大量信息。所以新一代战机不仅能够搜集情报和目标数据,而且可以快速将其在战场范围内传送。通过目前的数据链系统传递这些数据可能需要数十分钟的时间。这种通信的功能连同AESA雷达的探测功能、电子干扰和定向能武器的功能使得AESA真正成为多面手。事实上远不止于此,AESA还将F/A-22战斗机成为未来网络中心节点。诺·格公司准备在年内用公司的研发经费在公司的一架飞机上进行飞行演示。科学家们将用为F/A-22研制的APG-77 有源相控阵雷达验证其高数据率和宽频带通信能力。雷达不需要进行任何硬件改装,只需通过软件来控制波形等参数的改变。美国空军计划官员期待利用隐身飞机的灵敏的和宽带的接收阵列来搜集电子和通信情报。某些公司已经关注通过有人驾驶的隐身飞机和无人机施放蠕虫等病毒干扰使敌方的计算机崩溃和瘫痪。由于这些飞机的隐蔽性,可以很容易地深入敌方纵深监视他们的电子活动。L-3 通信公司表示:在F/A-22的APG-77 雷达上连通软件编程的调制解调器将不会影响飞机的低观测特性。空军官员表示,他们将利用这一特性使飞机接近敏感目标,既能回避敌方的探测,又可以侦测到敌方微弱的电子信号。这些信号将包括手持无线通信的信号。L-3通信公司还透露:他们已经在实际演示中,用3.5秒的时间以274Mbps的速率传送了72 megabyte的合成孔径雷达图像。如果利用目前的Link16数据链传递上述数据将需要48分钟。研究结果通过F/A-22雷达的AESA将可以得到584Mbps的发射速率和1Gbps的接收速率。L-3通信公司还将提供无人机的软件可编程调制解调器。它也是美国空军研究实验室正在开发的多平台通用数据链的衍生型。为了满足高速数据率的需求,需要增加某些硬件,如存储器。L-3公司准备在数据链中采用IRAD存储器使AESA变成双用途阵列,因而,使战斗机实现双向通信(通过改进的雷达CDL波形)。目前,通用数据链已经成为发送传感器数据的主要手段。L-3通信公司正在为U-2和"全球鹰"无人机建立高速宽带数据链,并把这种技术用于先进战斗机传送由传感器采集的大量资讯。这种高速数据链将大大缩短数据的下传时间。这项计划的成功将会极大地鼓舞美国空军和海军进一步在其他机种上改装的兴趣。如:F-15C、F-15E、F-16 和F/A-18E/F、EA-18G等。在目前对AESA增加数据链功能还限于在上述较轻型的战术飞机上。但是,对于较大型的军用飞机,如"全球鹰"无人侦察机和多传感器指挥和控制飞机E-10A(E-8 JSTARS的改进型)的AESA雷达传感器增加高速传输数据的通信功能也具有很大的应用前景。当这些侦察机上的AESA具有通信功能以后,其他作战飞机将能以最短的时间共享这些侦察机各类传感器所采集的战场数据,包括图像数据。MP-RTIP的AESA尺寸可能更大,在E-10A上可达21×4 ft(6.4×1.2 m)。因此,具有更大的功率·口径积,从而在通信距离和数据率方面具有更大的优势。三 AESA用于定向能武器AESA是由成百上千个小的收发单元所组成。它们既可以分别执行各种不同的任务(如搜索、跟踪和通信),也可以集中起来探测小型目标或形成高能脉冲直接损毁敌方的飞机或导弹的制导系统以及电子设备,使之丧失工作能力。美国《航空周刊与航天技术》2005年11月7日刊报道,美国空军空战司令部首席科学家认为,一种新的雷达技术所导致的破坏作用,使之用作未来的非动力学武器,将是五角大楼长期努力的目标。虽然科学家们已经在悄悄地研究这种新概念,但是美国空军的官员们才刚刚开始讨论有源相控阵雷达作为一种潜在的、具有破坏性的武器的可能性。前空军参谋长J.Jumper将军在今年夏天退休前就曾表示,已经开始了对雷达的武器作用的试验。但是他没有透露详情。在弗吉尼亚州兰利空军基地的美国空军的ACC首席科学家J. Fender首次证实了空军在推动AESA技术用于实施干扰的同时,也在探讨它作为非动力破坏性武器的作用。AESA雷达包含有若干以栅格形排列的工作在X-波段的收发模块。如果这些模块组成的AESA天线集中能量照射一个目标,则会对该目标产生无法恢复的破坏作用。AESA雷达目前已经装备部分的F-15C,驻扎在阿拉斯加Elmendorf 空军基地,用于国土防空。同时AESA还将装备海军的新型F/A-18E/F舰载战斗机以及F/A-22、EA-18G、F-15E、F-35和B-2。但是最有潜力实现AESA的非动力破坏性作用的应该还是多平台雷达技术引入计划的AESA阵列,它的尺寸较大,阵面尺寸可达21X4英尺,计划在波音767大型飞机上安装。由于天线尺寸大,所以其破坏效果将会比较显著。AESA雷达作为武器就像外科医生进行手术,AESA应该把频率调谐在目标的某个电子设备的工作频率上,通过高功率的集中照射使之工作失效。通常所指的高能微波武器是采用更大的功率和更宽的频带去破坏各种电子设备,即进行热破坏。总之,这些都是正在开发中的武器,都是用来实施机载电子攻击的手段。美国空军目前正在从ACC、空军研究实验室和航空系统中心集中资源,网罗人才进行AEA的研发和试验工作。AFRL在AESA和HPM两方面都已经制定了有效的计划。在AFRL和空中武器中心的顶尖科学家和工程师们的努力工作,将会使AEA技术的成熟期大大缩短。在美国《航空周刊与航天技术》2005年9月5日还曾有另外一篇报道。美空军司令部证实,一种不通过爆炸或碰撞就可以破坏敌方电子系统的武器正在开发中。这是一种可以作为武器使用的新型雷达。该雷达可以满足美国空军对攻击型武器提出的"发现目标、准确识别、立即攻击"概念的需求。在21世纪箔条干扰还在使用的同时,用于破坏或干扰敌方电子设备的高功率微波装置正在登上舞台。某些系统将用来进入敌方通信网络,如美国用于控制和搜集情报的综合空中防御系统。有些武器还可用于攻击敌方计算机网络,如将用于B-52上的远距干扰吊舱(该技术还将应用于更小型的战术飞机和无人机)。美空军参谋长John Jumper在接受采访时表示:"这些信息完全准确。" 他对武器性能细节出言谨慎,但确认了新型有源相控阵雷达的性能,并表示该雷达将通过进一步设计实现直接打击敌方电子系统的功能。一旦雷达升级完成,如果遭遇地对空导弹攻击,AESA雷达不仅能够接收到相关信号,还将对其进行干扰。但与传统的电子噪声干扰不同,该技术具有相当的破坏性。大型AESA雷达完全可以使巡航导弹制导系统失效。AESA雷达与高功率微波武器(用于防御地对空导弹)的作用非常相似。微波武器的工作频率通常比战术雷达更高,频带更宽,可对电子系统造成更大损害。然而,通过机载AESA雷达发射高功率射频噪声对敌方接收机进行电子攻击也是完全可行的。诺斯罗普·格鲁门和雷声公司正在研制中的用于E-10机载监视飞机的多平台雷达技术嵌入计划就具有种对付巡航导弹和来袭空空导弹的能力。这项技术大体上与陆基高功率微波反导系统是在同一时间出现的。事实上雷声公司开始研发的HPM系统就像一部大型的AESA雷达。专家们认为,它产生的宽带微波能量,能在100英里的距离上干扰武器的电子部件,在几十英里的距离上摧毁这些电子部件。因为小型收/发模块目前已经变得相对便宜,所以陆基的HPM和空基的MP-RTIP都工作在X波段。这些小型收/发模块生产量越来越大,广泛地用在各类雷达上,也包括所有新一代美国作战飞机。HPM采用宽频带、宽脉冲工作;MP-RTIP工作在8-10GHz。这两个系统都可以直接作为打击武器使用。大型的陆基HPM设施因为天线尺寸大、输出功率大,所以作用距离远、破坏作用大。机载AESA雷达系统只能在较远的距离上对目标上的电子部件起到干扰作用,而不是破坏作用,因为,把很窄的波束聚焦到目标上是定位的需求。对于陆基的HPM 在瞄准精度方面的要求远低于激光武器,因此,造价相对要低。HPM的波束较激光束宽得多,很容易把能量照射到目标上。陆基HPM可制成极大的天线孔径,并能从地方电力网中取得几乎无限的功率,因此会使来袭的敌方导弹的制导系统完全失去效能。这种能力的实现将会使高功率微波和射频武器的作用超过激光定向能武器,成为导弹防御、民航客机保护和城市作战的重要手段。当E-10 空中监视飞机研制成功后,它的雷达将能以机载动目标指示方式接敌交战。美国空军认为,E-10 是对巡航导弹防御的重要节点。而过去仅仅把E-10作为搜索和跟踪定位巡航导弹一类的隐身目标使用。然而,现在已经明确提示AESA 具有"准"武器能力。在阿拉斯加的Elmendorf空军基地的F-15C已经对原来的火控雷达进行了AESA改装,重新命名为APG-632。新雷达由上千个收/发模块组成,可以完成对多个目标的扫描和跟踪,并且对发射的导弹进行制导。有趣的是所有雷达收/发模块的功率集中起来,在一个较窄的波段内可能实施对敌方雷达的干扰。AESA的这种"准"进攻能力同样也将体现在装有AESA雷达的F/A-18E/F"超黄蜂"和F/A-22以及F-35 JSF等战机上。(作者:中国航空工业发展研究中心航空技术所 许伟武)

从上世纪60年代开始,历经40余年的努力,有源电子扫描阵,通常也称为有源相控阵技术,终于在机载雷达上取得了成功的应用。美国国防部国防科学委员会主席的一份关于发展美国军用机雷达的建议报告中特别强调了有源相控阵技术可以极大地扩展雷达的功能和提高雷达的性能, 21世纪美国的战斗机雷达、预警与监视飞机的雷达都应是AESA体制的。事实上,除了F-22和F-35等新一代战机都毫无例外地装备AESA雷达外,美国对第三代现役战斗机、轰炸机、预警和监视飞机的AESA改进都已列入计划,并得到了相应的财政支持。业内一种普遍的观点认为:从现在起再过十年,不掌握AESA雷达制造能力的厂商将没有立足之地。除美国之外,俄国、法国、德国、荷兰、瑞典、英国、以色列等西方国家也正在这一技术领域进行广泛的合作开发和大量的资金投入。近50多年来,机载雷达不断注入新的技术成果,性能大幅度提高。新技术是提高雷达探测能力的原动力。在单脉冲跟踪体制未获使用前,圆锥扫描体制的雷达很难对付敌方施放的角度欺骗干扰;没有相参体制的脉冲多普勒雷达,就无法对付借着强大的地杂波掩护的低空入侵的飞机和导弹;没有频率捷变体制的雷达,就很难同现代战争中广泛采用的各种杂波干扰相抗衡。相控阵技术是近年来正在发展的新技术,它比单脉冲、脉冲多普勒等任何一种技术对雷达发展所带来的影响都要深刻和广泛。进入上世纪80年代,机载相控阵雷达才初获应用。先进的机载有源相控阵雷达是近期,即本世纪初才进入服役。AESA的成功应用是对传统机载雷达的一次革命,她极大地扩展了雷达的应用领域和提高了雷达的工作性能,进而提高和丰富了作战飞机执行任务的能力和作战模式。采用AESA技术的机载雷达将会至少在以下方面实现巨大的性能突破:·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,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、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。低拦载概率和低观测特性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。目前正在研制和开始装备的有代表性的战斗机AESA雷达主要有: F-22 机载雷达(AN/APG-77):人们常常问什么是第四代战斗机F-22令人印象最深的特性?它在什么领域具有最重要的技术突破?通常的回答是它的隐身和超音速巡航特性。但这些特性实际上在以前的战斗机上已经分别在F-117和SR-71上实现了。谈不上突破。业内人士和F-22飞行员们则普遍认为F-22最大的突破是它的航空电子系统实现了更高程度的综合,AESA雷达首次在战斗机上采用。它使飞机具有更为锐利的眼睛,更为丰富的作战功能。对战斗机目标的作用距离超过200km。可以实现"先敌发现、先敌发射、先敌命中"。F-22雷达可以进行脉间变频、快速扫描,敌方很难检测和定位。同时还可以用时分的方法进行电子情报搜集、实施干扰、监视或通信。这些是以前战斗机雷达所无法实现的。下图为F-22的雷达AESA阵面照片。F-22雷达采用AESA体制,它由美国诺·格公司(Northrop Grumman Corp)和雷神公司(Raytheon Systems Company)共同研制。该雷达将用于21世纪初在美国空军服役的F-22先进战术战斗机,目前F-22是世界最先进的战斗机。F-22能在多种威胁环境下,以低可观测性、高机动性和高灵活性对超视距敌机进行攻击,也能进行近距格斗空战。1998年4月,诺·格公司已交付第一套APG-77雷达硬件和软件给波音飞机公司F-22航空电子综合实验室,对F-22的航空电子设备进行系统综合测试和鉴定试验。作为APG-77计划的工程发展阶段的首批11部雷达已交付给诺·格公司马里兰州测试实验室进行系统级综合与测试。全尺寸雷达自1999年开始生产,预计到2004年11月具备初步作战能力,2005年开始服役。AN/APG-77雷达是一部典型的多功能和多工作方式的雷达,其主要的功能有:● 远距搜索 ● 远距提示区搜索(cued search) ● 全向中距搜索(velocity range search) ● 单目标和多目标跟踪● AMRAAM数传方式(向先进中距空空导弹发送制导修正指令)● 目标识别 ● 群目标分离 ● 气象探测雷达可能扩展的功能有:● 空/地合成孔径雷达地图测绘● 改进的目标识别● 扩大工作区 F-35机载雷达(AN/APG-81):2000年,美国国防部JSF项目办公室授予诺·格公司4200万美元合同为JSF 设计、开发和试飞AESA雷达,它是多功能综合射频系统/多功能阵(MIRFS/MFA)计划的一部分。雷达系统采用最先进的AESA天线、高性能的接收机/激励器、商用的处理机。由于采用了最新的技术成果,大量减少了元器件和内部连接器数目,所以JSF雷达的成本和重量都较其前辈有大幅度地降低,重量和价格降低了约3/5,制造和维修也比较简单。MIRFS/MFS 计划要求T/R模块能够实现全自动化生产;可靠性比传统的机械扫描雷达提高一个数量级;后勤保障和全寿命费用降低50%。APG-81采用开放式结构,为将来性能增长提供极大空间。JSF的AESA雷达设计的一条重要原则是必须满足JSF对隐身特性的要求。同时强调必须满足军方提出对JSF的"四性"要求,即:经济承受性、致命性、生存性和保障性。 F/A-18E/F 雷达AESA改进型(AN/APG-79):F-18D/C/E/F原来配装雷达APG-65/73,其AESA改进型编号为 APG-79。该雷达仍由APG-65/73雷达的制造商雷神公司研制。APG-79采用先进的AESA体制,于2003年7月30日在美国中国湖(China Lake)海空作战中心配装在F/A-18上进行成功首飞。新雷达可以同现有F/A-18机载武器相匹配,同时,设计留有日后充分扩展的余地。APG-79 AESA雷达极大地降低了载机的雷达可观测性,即提高了飞机的隐身特性。雷达的可靠性和维护性也得到了根本的改善。雷神公司将于2005年向波音正式交付装机的APG-79雷达。APG-79 AESA雷达具有下述功能和特点:空对空:·攻击远距目标·通过资源管理器减轻飞行员工作负荷空对面:·防区外远距高分辨率地图测绘·同时具有多工作方式工作能力可靠性和成本:·系统可靠性增加5倍·自检系统可以把故障隔离到外场可更换模块·通过T/R模块的特殊设计实现系统"完美"降级·运营成本大幅度降低装备F/A-18E/F的3部AESA雷达系统于2004年6月份开始在中国湖的海空作战中心进行新一轮的试验,并通知试飞小组制定一个有特种作战部队、埃格林空军基地等单位参与的试验计划。还要求演示试验飞机和指挥船之间的通信链路,研究F/A-18E/F和EA-18G可以向指挥船提供什么信息。海军已经建立了一个工作小组,目前要做的是同空军的F-15和JSF方面的人员接触,深入讨论联合试验和性能鉴定等问题以及建立一个工作小组评审有关标准、结构和规约。美国海军和空军目前都在研究AESA究竟能为未来战争带来一些什么变化和收益?他们正在寻求几个关键问题的答案:·目前,AESA雷达的作用距离已经是传统机械扫描雷达的一倍,可供选用的雷达功能已极大地丰富,这样我们可以创造一些什么新的战术?·一个双机或4机编队怎样分工完成空对空和空对地的攻击任务?·如何由一架装有AESA的战机引领一批没有装载AESA的普通战斗机提高他们的战斗能力? F-16雷达AESA改进型(AN/APG-80):F-16原来配装APG-66/68,APG-80为其AESA改型,仍由诺·格公司研制。该公司还同时为F-16UAE研制电子战系统。F-16UAE是为阿联酋研制的F-16第60批产品,计划生产80架。2004年到2007年完成交付。由于诺·格公司在此期间几乎同时得到了F-22和F-35的配套雷达研制合同,因此大部分AESA技术和模块都可以移植到APG-80中来。这使其研制周期可以大为缩短。预计2004年7月,雷达可以交付到飞机承包商洛·马公司进行雷达的验收试验。APG-80雷达具有先进的对空和对地两种工作模式,这也是采用诺·格公司第4代发射/接收机模块化技术的第一种产品。APG-80可以连续搜索和跟踪出现在它扫描范围内的多个目标。此外飞行员还可以同时进行空对空的搜索与跟踪、空对地的目标瞄准以及地形匹配飞行。新的波束捷变技术带来了雷达能力的巨大增长,扩展了飞行员对态势的感知能力,使雷达对目标探测距离更远,并具有高清晰度合成孔径雷达成像能力。雷达的可靠性也比传统的机械扫描雷达高数倍。 F-15改进型雷达(AN/APG-63V2)F-15原来配装AGP-63/70,APG-63V2为其改进型,采用有源相控阵体制。雷神公司已完成向波音飞机公司的最后18架F-15C的APG-632 AESA雷达的交付。这是世界上首次进入空军服役的战斗机AESA雷达。该雷达消除了原来F-15雷达笨重的液压天线驱动系统,雷达的快速扫描和多目标跟踪能力都得到了数量级的增长。提高了飞行员对战场环境的认知能力。该型雷达能够同现有的飞机武器系统很好地兼容。由于作用距离的增加,使得增程的AIM-120的性能得到充分的发挥,并能在更大的视场范围内制导多枚空空导弹,同时攻击多个目标,包括雷达截面积很小的隐身目标,如巡航导弹等。(作者:中国航空工业发展研究中心技术所 许伟武)

从上世纪60年代开始,历经40余年的努力,有源电子扫描阵,通常也称为有源相控阵技术,终于在机载雷达上取得了成功的应用。在美国国防部国防科学委员会主席的一份关于发展美国军用机雷达的建议报告中,特别强调了有源相控阵技术可以极大地扩展雷达的功能和提高雷达的性能, 21世纪美国的战斗机雷达、预警与监视飞机的雷达都应是AESA体制的。事实上,除了F-22和F-35等新一代战斗机都毫无例外地装备AESA雷达外,美国对第三代现役战斗机、轰炸机、预警和监视飞机的AESA改进都已列入计划,并得到了相应的财政支持。业内一种普遍的观点认为:从现在起再过十年,不掌握AESA雷达制造能力的厂商将没有立足之地。除美国之外,俄国、法国、德国、荷兰、瑞典、英国、以色列等西方国家也正在这一技术领域进行广泛的合作开发和大量的资金投入。近50多年来,机载雷达不断注入新的技术成果,性能大幅度提高。新技术是提高雷达探测能力的原动力。在单脉冲跟踪体制未获使用前,圆锥扫描体制的雷达很难对付敌方施放的角度欺骗干扰;没有相参体制的脉冲多普勒雷达,就无法对付借着强大的地杂波掩护的低空入侵的飞机和导弹;没有频率捷变体制的雷达,就很难同现代战争中广泛采用的各种杂波干扰相抗衡。相控阵技术是近年来正在发展的新技术,它比单脉冲、脉冲多普勒等任何一种技术对雷达发展所带来的影响都要深刻和广泛。进入上世纪80年代,机载相控阵雷达才初获应用。先进的机载有源相控阵雷达是近期,即本世纪初才进入服役。AESA的成功应用是对传统机载雷达的一次革命,它极大地扩展了雷达的应用领域和提高了雷达的工作性能,进而提高和丰富了作战飞机执行任务的能力和作战模式。采用AESA技术的机载雷达将会至少在以下方面实现巨大的性能突破。 ●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,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、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身飞机,也说明了这一点。低拦载概率和低观测特性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。目前正在研制和开始装备的有代表性的战斗机AESA雷达主要有: F-22 机载雷达(AN/APG-77):人们常常问什么是第四代战斗机F-22令人印象最深的特性?它在什么领域具有最重要的技术突破?通常的回答是它的隐身和超音速巡航特性。但这些特性实际上在以前的战斗机上已经分别在F-117和SR-71上实现了。谈不上突破。业内人士和F-22飞行员们则普遍认为,F-22最大的突破是它的航空电子系统实现了更高程度的综合,AESA雷达首次在战斗机上采用。它使飞机具有更为锐利的眼睛,更为丰富的作战功能。对战斗机目标的作用距离超过200千米。可以实现"先敌发现、先敌发射、先敌命中"。F-22雷达可以进行脉间变频、快速扫描,敌方很难检测和定位。同时还可以用时分的方法进行电子情报搜集、实施干扰、监视或通信。这些是以前战斗机雷达所无法实现的。 F-22雷达采用AESA体制,它由美国诺·格公司(Northrop Grumman Corp)和雷神公司(Raytheon Systems Company)共同研制。该雷达将用于21世纪初在美国空军服役的F-22先进战术战斗机,目前F-22是世界上最先进的战斗机。F-22能在多种威胁环境下,以低可观测性、高机动性和高灵活性对超视距敌机进行攻击,也能进行近距格斗空战。1998年4月,诺·格公司已交付第一套APG-77雷达硬件和软件给波音飞机公司F-22航空电子综合实验室,对F-22的航空电子设备进行系统综合测试和鉴定试验。作为APG-77计划的工程发展阶段的首批11部雷达已交付给诺·格公司马里兰州测试实验室进行系统级综合与测试。全尺寸雷达自1999年开始生产,预计到2004年11月具备初步作战能力,2005年开始服役。AN/APG-77雷达是一部典型的多功能和多工作方式的雷达,其主要的功能有: ●远距搜索 ● 远距提示区搜索(cued search) ● 全向中距搜索(velocity range search) ● 单目标和多目标跟踪 ● AMRAAM数传方式(向先进中距空空导弹发送制导修正指令) ● 目标识别 ● 群目标分离 ● 气象探测雷达可能扩展的功能有: ● 空/地合成孔径雷达地图测绘 ● 改进的目标识别 ● 扩大工作区 F-35机载雷达(AN/APG-81):2000年,美国国防部JSF项目办公室授予诺·格公司4200万美元合同,为JSF 设计、开发和试飞AESA雷达,它是多功能综合射频系统/多功能阵(MIRFS/MFA)计划的一部分。雷达系统采用最先进的AESA天线、高性能的接收机/激励器、商用的处理机。由于采用了最新的技术成果,大量减少了元器件和内部连接器数目,所以JSF雷达的成本和重量都较其前辈有大幅度地降低,重量和价格降低了约3/5,制造和维修也比较简单。MIRFS/MFS 计划要求T/R模块能够实现全自动化生产;可靠性比传统的机械扫描雷达提高一个数量级;后勤保障和全寿命费用降低50%。APG-81采用开放式结构,为将来性能增长提供极大空间。JSF的AESA雷达设计的一条重要原则是必须满足JSF对隐身特性的要求。同时强调必须满足军方提出对JSF的"四性"要求,即:经济承受性、致命性、生存性和保障性。 F/A-18E/F 雷达AESA改进型(AN/APG-79):F/A-18D/C/E/F原来配装雷达APG-65/73,其AESA改进型编号为 APG-79。该雷达仍由APG-65/73雷达的制造商雷神公司研制。APG-79采用先进的AESA体制,于2003年7月30日在美国中国湖(China Lake)海空作战中心配装在F/A-18上进行成功首飞。新雷达可以同现有F/A-18机载武器相匹配,同时,设计留有日后充分扩展的余地。APG-79 AESA雷达极大地降低了载机的雷达可观测性,即提高了飞机的隐身特性。雷达的可靠性和维护性也得到了根本的改善。雷神公司将于2005年向波音正式交付装机的APG-79雷达。APG-79 AESA雷达具有下述功能和特点:空对空: ●攻击远距目标 ●通过资源管理器减轻飞行员工作负荷空对面: ●防区外远距高分辨率地图测绘 ●同时具有多工作方式工作能力可靠性和成本: ●系统可靠性增加5倍 ●自检系统可以把故障隔离到外场可更换模块 ●通过T/R模块的特殊设计实现系统"完美"降级 ●运营成本大幅度降低装备F/A-18E/F的3部AESA雷达系统于2004年6月份开始在中国湖的海空作战中心进行新一轮的试验,并通知试飞小组制定一个有特种作战部队、埃格林空军基地等单位参与的试验计划。还要求演示试验飞机和指挥船之间的通信链路,研究F/A-18E/F和EA-18G可以向指挥船提供什么信息。海军已经建立了一个工作小组,目前要做的是同空军的F-15和JSF方面的人员接触,深入讨论联合试验和性能鉴定等问题以及建立一个工作小组评审有关标准、结构和规约。美国海军和空军目前都在研究AESA究竟能为未来战争带来一些什么变化和收益?他们正在寻求几个关键问题的答案: ●目前,AESA雷达的作用距离已经是传统机械扫描雷达的一倍,可供选用的雷达功能已极大地丰富,这样我们可以创造一些什么新的战术? ●一个双机或4机编队怎样分工完成空对空和空对地的攻击任务? ●如何由一架装有AESA的战斗机引领一批没有装载AESA的普通战斗机提高他们的战斗能力? F-16雷达AESA改进型(AN/APG-80):F-16原来配装APG-66/68,APG-80为其AESA改型,仍由诺·格公司研制。该公司还同时为F-16UAE研制电子战系统。F-16UAE是为阿联酋研制的F-16第60批产品,计划生产80架。2004年到2007年完成交付。由于诺·格公司在此期间几乎同时得到了F-22和F-35的配套雷达研制合同,因此大部分AESA技术和模块都可以移植到APG-80中来。这使其研制周期可以大为缩短。预计2004年7月,雷达可以交付到飞机承包商洛·马公司进行雷达的验收试验。APG-80雷达具有先进的对空和对地两种工作模式,这也是采用诺·格公司第4代发射/接收机模块化技术的第一种产品。APG-80可以连续搜索和跟踪出现在它扫描范围内的多个目标。此外飞行员还可以同时进行空对空的搜索与跟踪、空对地的目标瞄准以及地形匹配飞行。新的波束捷变技术带来了雷达能力的巨大增长,扩展了飞行员对态势的感知能力,使雷达对目标探测距离更远,并具有高清晰度合成孔径雷达成像能力。雷达的可靠性也比传统的机械扫描雷达高数倍。 F-15改进型雷达(AN/APG-63V2):F-15原来配装AGP-63/70,APG-63V2为其改进型,采用有源相控阵体制。雷神公司已完成向波音飞机公司的最后18架F-15C的APG-632 AESA雷达的交付。这是世界上首次进入空军服役的战斗机AESA雷达。该雷达消除了原来F-15雷达笨重的液压天线驱动系统,雷达的快速扫描和多目标跟踪能力都得到了数量级的增长。提高了飞行员对战场环境的认知能力。该型雷达能够同现有的飞机武器系统很好地兼容。由于作用距离的增加,使得增程的AIM-120的性能得到充分的发挥,并能在更大的视场范围内制导多枚空空导弹,同时攻击多个目标,包括雷达截面积很小的隐身目标,如巡航导弹等。

百家棋牌官网,DSTO的微波雷达新概念研究组官员称:我们所关注的某些方面是保密的。但从寻求先进的AESA雷达设计方法来说,我们正在关注和探索一些技术和知识:

为了减小对能量的需求,我们正在关注对收发模块进行数字化,因为这些模块组成了AESA的天线阵面。其它的努力包括改进对小目标的探测能力、为了特殊用途采用虚拟天线以及排除杂波干扰。研究人员还在研究如何对时间和能量实现最佳管理,以便把有限的能量集中到最不容易发现的目标。这些由成百上千的纤小的收发模块组成的分布式的AESA阵面不仅可以发现很小的目标,甚至是隐身目标;同时,当把所有的发射能量集中于一点时,它们还可以作为武器使用;它们还具有通信能力,把大量的变化的视频信息实时发送到战场的有关部门。当进行少量的软件改进后,雷达还可以作为干扰机使用,干扰敌方的电子设备以及破坏敌方的通信网络。由于RAAF已经进入了AESA雷达领域,DSTO将要进一步探索这种新技术的发展潜力。

美国人卖给阿联酋60架装有AESA雷达的新型F-16C/D战斗机,具有更远的对地面和海上目标的探测能力。但是它是一个被完全锁住的盒子,所有开锁的钥匙都掌握在美国人手中。

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