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有源和无源相控阵雷达分别是哪个国家最先发明的?

发布时间:2019-09-20 10:41 来源:未知 编辑:admin

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  北京神州明达高科技有限公司,在全国各个省市监狱,看守所 均有试点,有丰富的经验

  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。

  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。

  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(EMD)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,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:

  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(货架产品)。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(F-22雷达)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-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:

  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-63(V)2 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(方位和俯仰)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。

  俄罗斯Tikhomirov NIIP设计局和印度雷达开发实验室(LRDE)联合开发了Irbis有源相控阵机载雷达,雷达研制成本1.6亿美元。2010年前,该雷达将装备于印度的苏-30MKI战斗机,取代现有的NO11M Bars相控阵雷达(一种无源相控阵雷达)。

  Zhuk-MSF(Sokol)是法兹特隆设计局设计的新型雷达。设计局表示,Sokol采用非等距的雷达阵元分布,它不同于传统的等距阵元三角形栅格排列,是传统相控阵雷达成本的1/5。雷达天线个目标,并攻击其中的6至8个。在水平/垂直方向,雷达电子波束扫描的覆盖范围均为±70

  o。雷达峰值输出功率为8kW,平均功率为2~3kW。Sokol雷达具备高可靠性、低截获概率、反电子干扰和频率捷变功能。法兹特隆设计局称,Sokol雷达可在空空和空地模式实现隔行扫描。作用距离的相关数据如下:

  轰炸机或AWACS飞机等大型目标,Sokol雷达的探测距离超过300km。

  Koyopo-F的重量更轻、可靠性更高,共有3种型别,分别提供小/中/大探测距离。天线mm,适用于头部较小的飞机或作为苏-30/苏-34系列战斗机的后向探测雷达。雷达发射机的峰值输出功率为4kW,平均功率为0.4kW。据报道,俄罗斯已经将Koyopo-F雷达提供给了印度LCA(轻型战斗机)。

  以色列的费尔康(PHALCON)是全球技术最为先进的机载预警和控制系统。系统由Elta公司生产,采用有源相控阵技术。费尔康预警机系统的基本组成包括4个传感器系统:相控阵雷达、相控阵IFF(敌我识别)系统、ESM(电子支援措施)/ELINT(电子情报)和CSM(通信支援措施)/COMINT(通信情报)。独特的融合技术能够连续处理来自不同传感器的数据。当其中一个传感器发现目标后,系统自动启动其它传感器进行搜索。

  相控阵雷达系统提供360o的探测范围,能够跟踪高机动目标。雷达可全天候、昼夜探测几百公里外的低空飞行目标。波束灵活性降低了雷达虚警率。跟踪启动时间也由原来的20~40秒降低为2~4秒。

  IFF系统采用固态相控阵技术,具备询问、解码、目标探测和跟踪功能。系统将单脉冲技术应用于方位角测量。IFF数据与相控阵雷达数据能够自动融合。

  ESM/ELINT系统接收、分析并定位雷达信号,覆盖范围360o;具备高截获概率,方位角测定精度高。系统采用窄带超外差接收机和宽带瞬时测频(IFM)技术,提供高精度、高概率对机载/地面发射机信号截获功能。通过到达时间差(DTOA)测量,系统可提供全部接收信号的高精度方位角信息;还可以搜集并分析电子情报数据。CSM/COMINT系统可接收超高频、甚高频和高频信号,快速搜索和锁定机载、舰载或地面目标信号。DF(定向)功能可定位目标。探测到的敌方信号能够瞬间传输给监听接收机。系统大量使用了计算机技术,减少了飞行员的工作负荷。

  1993年,为弥补台风战斗机现有CAPTOR雷达的诸多缺陷,英、法、德三国联合启动了机载多模固态有源相控阵雷达(AMSAR)项目。AMSAR将装备于台风和阵风(目前阵风装备的是RBE-2无源雷达)战斗机。随后,三方成立了GTDAR(GEC-汤姆森-DASA机载雷达)合资公司专门从事AMSAR的研发工作。

  AMSAR项目的开发分为3个阶段,预计11年完成。前两个阶段将分析新一代有源阵的可行性和需求以及生产MMIC模块的新方法。模块的目标价格定为400至500欧元(目前为几千欧元)。GTDAR公司通过建造小型相控阵以论证项目的总体可行性。1998年,GTDAR公司完成了144个模块阵列的测试,标志着项目前两个阶段的顺利完成。144个模块阵列的演示非常成功,投资方随即宣布项目进入第3阶段。该阶段采用装备1000个模块的全尺寸设备,在BAE系统公司的航空电子测试机上进行飞行测试。第3阶段目前仍在进行之中,如果项目进展顺利且成本适中,AMSAR即可装备战斗机。系统将极大地改进台风战斗机的性能,并降低台风被敌方探测到的概率。此外,项目还引进了几个欧洲的合作伙伴(如英国的FOAS项目),加强阵列与飞机的综合,即所谓的保形智能蒙皮(smart skin)阵列。由于使用了高速宽带光学链路和中央处理系统,整个飞机更像一个巨型的综合传感器。尽管这对台风战斗机意义不大,但对于项目的深入进展和FOAS项目实现可能会有些帮助。

  荷兰的TNO物理和电子实验室开发了一种很有特色的、采用AESA体制的小型合成孔径雷达(SAR)如图所示,该雷达体积小、重量轻、精度高,并具有对地面慢动目标检测(GMTI)能力,可用于环境监测和各种军事用途。分辨力达5cm(spotlight)。工作模式:带状地图、Spotlight、GMTI、干涉SAR。

  * 采用有源相控阵体制,工作在X波段天线块印制板组成(每块宽度为15cm),可以根据不同需求增减尺寸。

  * 两级放大器:输出平均功率:6.1 W;效率(PAE):36%;增益:21 dB;X-波段相对带宽:40%;

  * 三级放大器:输出平均功率:6.5W;效率(PAE):29%;增益:29 dB;X-波段相对带宽:30%

  瑞典的有源相控阵(AESA)计划命名为NORA, 其英文含义即不仅仅是雷达,NORA还同时具有电子战和数据通信的功能。还将采用最新的空时自适应信号处理(STAP)技术。在瑞典国防部支持下于1994年项目启动;一个约有1000个T/R模块的AESA计划2004年进行试飞。研制成功后极有可能对本国的主力战斗机鹰狮目前装载的雷达PS-05进行改装。

  事实上,瑞典研制的有源相控阵体制的预警雷达PS-890早在1994年即已开始在其空军的小型运输机Saab 340上装备,共装备4架。雷达工作在S波段,相控阵由200个固态收发模块组成,对战斗机目标的探测距离可达300km。长9m的平衡木形状的相控阵天线kg。

  在西北欧新一代三大主力战机中,阵风战斗机是唯一迄今未在外销战场上有任何斩获,法国为了增加自家宝贝的卖点与吸引力以向外推销,可以说无所不用其极,也因此成为欧洲各国中,最积极、也是最早一批进入研究发展战斗机AESA火控雷达行列的国家。

  目前装备阵风战斗机配装的雷达型号是RBE-2,采用无源相控阵体制。可以在进行地形回避或地形跟随(TA/TF)的同时,同时搜索和跟踪空中目标;或是在搜索特定空域区域的同时,跟踪位於另外空域的空中目标。

  Thales集团于1999年正式提出RBE-2 雷达AESA升级方案,并于2002年4 月间在RBE-2 雷达上开始研制DRAA有源相控阵雷达技术演示样机,该样机采用从美国引进的技术,由1000个GaAs T/R模块组成的AESA天线月,欧洲第一部战斗机载AESA火控雷达原型技术演示样机装在一架试验机上进行测试,并且在2003年5月间正式安装于阵风 B301 上试飞。主要目地是验证未来把RBE-2换装AESA天线时,能达到即插即用 。即将RBE-2 雷达的原有的无源相控阵天线拆下换成 DRAA有源相控阵天线个小时,这是一个其他还在使用机械扫描雷达的竞争者所难以达到的成就;除此之外,根据当时参加测试的试飞员还表示:换装DRAA AESA天线后,极大幅度地提高了RBE-2 雷达的探测距离。

  不过DRAA验证样机所使用的GaAs T/R模块是自美国引进的,无论是自用还是外销竞标都不适宜,因此DGA 与Thales集团签协,于2004年7月间正式开展新一阶段的DRAAMA(D émonstrateur Radar àAntenne Active Modes Avancés,or Advanced Modes Active Array Radar Demonstrator)演示计划,将采用全新的AESA制作工艺,且所有元器件均由欧洲自主独立开发,预定在2007至2008年间完成验证,如有需要,可以自2010年以后起进行AESA阵列天线的换装升级,预计届时其阵列天线 个GaAs T/R模块,对空探测距离可望较目前的无源相控阵雷达RBE-2提高至少50% 以上,雷达水平搜索角度则可从±60度提高至±70度,整体雷达性能水准当与AN/APG-79 相当。

  法国在2000年初期竞标韩国与新加坡的F-X 未来攻击战机计划时,曾想效法美国替阿联酋开发F-16E/F BLOCK60 的先例,提出所谓的阵风 MK2超级战斗机计划:但要求用户出资7亿美元协助开发,到了2006年后,达索便能将使用AESA雷达,M88-3 涡扇的超级阵风战机双手奉上。

  可惜法国的面子远没美国大,韩国与新加坡都不愿冒此风险,阵风 MK2超级战机计划最后无疾而终,THALES集团也只好静待法国政府出资,完成所有研发与测试计划后,于2010年以后起开始推动阵风战斗机雷达的AESA换装升级。

  法国的机载AESA雷达计划显得平实无华。雷达就是雷达,不去追求兼有电子战和通信等其它先进功能,也不去搞加装驱动马达或侧视阵列等新潮花样(如瑞典的NORA),换装机体也不搞任何结构大改工程,只是单纯的把旧天线拆下,再换上新的AESA天线就大功告成了。这样的设计方法,不免在无法充分发挥AESA应有潜力有遗憾,不过其好处也显而易见:技术风险小,研发成本低,换装快且方便,日后飞行员和后勤维护人员在操作/维修训练上也可以大多沿用原有教材与经验,对于大多数中、小国家空军而言,也许这样简单就是美的理念设计才能真正符合其国情所需。

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