而米波三坐标雷达是指既能测量目标的距离和方位两个坐标,米波雷达如何发现隐身战机

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图片 2 资料图:俄罗斯东方-E米波有源相控阵雷达。

  在近日举行的国家科学技术奖励大会上,中国电子科技集团公司第三十八研究所研制的米波三坐标雷达获得国家科技进步奖二等奖。

资料图:2014年11月11日,在第十届中国国际航空航天博览会上进行静态展示的JY-26远程有源相控阵米波雷达。

 

  国防科技大学国家安全与军事战略研究中心军事专家王群教授向科技日报记者介绍说:“毫无疑问,米波三坐标雷达可以更好地实现对隐身战机高质量的定位和追踪。在国际上,法国、德国和俄罗斯的米波雷达研究水平比较高,在探测高速、高机动的隐身战机方面都有‘过人之处’。这次我国获奖的米波雷达在主要性能指标上有所超越,但要实现全面超越并保持领先水平,恐怕还得不断加大研发力度。因为随着中国歼-20和俄罗斯T-50隐身战机的列装,在需求的牵引下,西方世界很可能将目光重新转向米波雷达等反隐身雷达的研究。”

美国战机在全世界横冲直撞的日子将会越来越少,因为有越来越多“视力”甚佳的“眼睛”紧盯它们,让“来无形去无踪”的神话破灭。这不,美国媒体自己就开始讨论,中国先进的米波雷达,能否及时发现并有效锁定美军F-22隐形战机。

美国战机在全世界横冲直撞的日子将会越来越少,因为有越来越多“视力”甚佳的“眼睛”紧盯它们,让“来无形去无踪”的神话破灭。这不,美国媒体自己就开始讨论,中国先进的米波雷达,能否及时发现并有效锁定美军F-22隐形战机。

  米波三坐标雷达到底强在哪儿?

那么,问题来了,什么是米波雷达?它为什么能发现隐身战机?

那么,问题来了,什么是米波雷达?它为什么能发现隐身战机?

  王群介绍,米波雷达是指工作波长在1至10米,工作频段在30至300兆赫兹的一种长波雷达,又名超短波雷达或甚高频(VHF)雷达。传统或普通的米波雷达多使用简单的八木天线(早期由日本八木秀次等人发明)或老式网状矩形抛物面天线,基本只能测量目标的距离和方位两个坐标,所以属于两坐标雷达。这种雷达只能实现对平面(地面或海面)目标定位,无法对空中目标定位。而米波三坐标雷达是指既能测量目标的距离和方位两个坐标,也能测量目标俯仰角或高度的米波雷达,它不仅可以对平面目标定位,而且可以对空中目标定位,并用于目标跟踪。

■米波雷达如何发现隐身战机?

米波雷达如何发现隐身战机?

  “显然,相对于米波两坐标雷达,米波三坐标雷达的主要优势就是能对目标进行三坐标(3D或空中)定位,功能多,目标适应性好、识别能力强。”王群说。

米波雷达是指工作波长在1~10米,工作频段在30~300兆赫范围内的一种长波雷达,又名超短波雷达或甚高频雷达。

米波雷达是指工作波长在1~10米,工作频段在30~300兆赫范围内的一种长波雷达,又名超短波雷达或甚高频雷达。

  法国、德国和俄罗斯的米波雷达研究水平比较高。像法国的米波综合脉冲孔径雷达(RIAS)、德国的米波圆阵列雷达(MELISSA)、俄罗斯的东方-E和天空-Y雷达等,都是性能不俗、有代表性的米波三坐标雷达。其中,RIAS采用了全向天线单元稀疏阵和宽脉冲全向辐射等技术,MELISSA采用了全向发射、圆阵列多路接收和多波束等技术,而俄罗斯的东方-E和天空-Y雷达则采用了有源相控阵、时间-空间数字化处理和单通道接收传输等技术。

早在上世纪50年代前,米波雷达已经成为各国防空网的主流雷达,但由于工作频率较低,探测精度和分辨率不高,所以一度沦为简单和落后雷达的代名词不受重视。与它形成对比的,是以分米波和厘米波为代表的微波雷达则成为各国争相研究的“香饽饽”。但近年来随着隐身战机频繁出没,人们将目光又重新聚焦在了米波雷达上,其原因还要从隐身战机采用的隐身原理说起。

早在上世纪50年代前,米波雷达已经成为各国防空网的主流雷达,但由于工作频率较低,探测精度和分辨率不高,所以一度沦为简单和落后雷达的代名词不受重视。与它形成对比的,是以分米波和厘米波为代表的微波雷达则成为各国争相研究的“香饽饽”。但近年来随着隐身战机频繁出没,人们将目光又重新聚焦在了米波雷达上,其原因还要从隐身战机采用的隐身原理说起。

  公开资料显示,我国的Y-26雷达是一种全新设计的米波特高频(UHF)波段三座标雷达,采用先进的二维数字有源相控阵体制,探测距离达500公里,测量精度高,抗干扰能力和机动性强,具备反隐身能力。

众所周知,隐身战机主要通过外形的隐身设计和吸波涂层降低雷达的可探测性。但就目前所有隐身战机而言,仍然无法实现全方位和全电磁波段的所谓“全隐身”能力,特别是当战机在执行任务时,挂载的导弹或者外部油箱等不具备隐身性能,大大增加了战机被雷达探测到的可能性。而即便没有外挂,隐身战机也只有前部和腹部可实现对微波雷达的隐身,其隐身的电磁波段大都在0.3~29吉赫兹范围,而米波雷达恰好避开了隐身战机的隐身波段,这成为它能探测到隐身战机的原因所在。

众所周知,隐身战机主要通过外形的隐身设计和吸波涂层降低雷达的可探测性。但就目前所有隐身战机而言,仍然无法实现全方位和全电磁波段的所谓“全隐身”能力,特别是当战机在执行任务时,挂载的导弹或者外部油箱等不具备隐身性能,大大增加了战机被雷达探测到的可能性。而即便没有外挂,隐身战机也只有前部和腹部可实现对微波雷达的隐身,其隐身的电磁波段大都在0.3~29吉赫兹范围,而米波雷达恰好避开了隐身战机的隐身波段,这成为它能探测到隐身战机的原因所在。

  他指出,这些米波雷达的信号处理能力都较强,不但探测距离远、探测范围大、探测精度高、抗干扰能力优,而且低空探测性能得到较大改善,战场适应能力增强,基本都能集搜索、引导和跟踪等功能于一体,在探测高速、高机动的隐身战机方面都有其“过人之处”。

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或将成为反隐身战机的中坚

  米波雷达如何让隐身战机现形?

正是因为米波雷达“天然”拥有发现隐身战机的“专长”,其探测距离较远,体积重量也都不大,而且受天气条件的影响小,电子对抗能力强,适宜放置在陆基、海基和空基平台上机动部署,因此许多军事专业人士认为,相比之下,米波雷达的综合优势更好,理应承担反隐身战机的重任。不过,传统的米波雷达多使用简单的八木天线或老式网状矩形抛物面天线,采用两坐标定位,缺点在于分辨率差,数据处理能力弱,探测精度低、不能测高、目标识别能力有限,而且由于不易消除地面反射波的影响,它与民用信号重叠严重,导致其低空探测能力弱、覆盖空域不连续、抗干扰能力不足、阵地适应性差。而这些问题也正是导致米波雷达发展一度停滞不前的重要原因,也决定了如不加以改进的话,米波雷达“视力”不提高,只能侧重于防空警戒,不能用于武器引导,无法对隐身战机提供高质量的追踪,难以成为当前反隐身战机中的核心雷达。

  近期以来,美国越来越多地将先进武器部署在亚太地区,其中就包括F-22、F-35这样的顶级隐身战机。近日,首批16架美国海军陆战队的F-35B战机还部署到了日本主岛本州岛上的岩国海军陆战队航空站,开启了这款隐形战机的首次海外部署之旅。

鉴于此,一些国家如今对米波雷达实施大力改进。一方面,设计新构型的八木天线,另一方面,采用先进数据传输与处理等技术,改善或克服传统米波雷达精度不高等问题。同时,设法降低米波雷达的体积和重量,提高其扫描速度,并强化了高度测量,增加了速度测量,从而进一步优化了机动能力,大大提升了探测和电子对抗水平。如此发展下去,米波雷达将焕发青春,练就出一副“火眼金睛”,未来完全可能成为防空雷达网中的骨干雷达,并在其他雷达或探测手段的辅助和配合下,在对抗隐身战机时发挥中坚作用。

  有媒体报道称,美国在隐形技术方面已经投入了数千亿美元,先后研发出B-2轰炸机和F-22、F-35战斗机等。如果这些战机的隐形优势在实战中无法发挥作用,美国将遭受严重损失。

  在很多人看来,米波雷达就是隐身战机的克星,但原因却没几个人说得清楚。

  对此,王群介绍:“主要是源自隐身战机当下的设计和制造缺陷。”

  他指出,隐身战机目前主要依靠外形(结构)设计和材料表面涂层,来降低其可探测性,实现雷达隐身。但是,受现有技术和材料水平以及战机制造难度、机动性能、造价与后续费用、维护保障方便性等的诸多限制,推出的隐身战机不得不在上述几方面做出一定平衡,因此一般不可能实现全方位和全电磁波段的所谓全隐身,特别是它在执行特殊任务,携带或挂载暴露在机体外的非隐形配置(如外部油箱和导弹等)时,隐身能力要下降很多。所以总体上,隐身战机的(雷达)隐身,主要集中在战机的前部和腹部,且隐身电磁波段大都在0.3至29吉赫兹的频率范围,基本只能对付主要位于地面和海面且发射和接收都在同一地的微波(单站)雷达——它们在军事上使用最多、对突防战机的威胁也最大。

  “显然,米波雷达恰好避开了隐身战机的隐身波段,这正是它探测隐身战机的主要原因所在,是它的先天优势。”他说。

  反隐身装备体系应该如何建设?

  “总体上看,探测隐身战机等隐身目标的方法,可以大致归为非雷达方法和雷达方法两大类。后者通常作为防空探测系统的主干装备,而前者是补充装备。”王群说。

  记者了解到,非雷达方法是依据隐身战机重点是雷达隐身,而其红外、可见光、声波和电子等隐身措施可能缺失或较弱,利用激光、红外、可见光、声波、电子和磁等探测装备,可以发现隐身战机。而雷达的方法,就是用米波雷达和先进(特殊)体制雷达来发现隐身战机。先进体制雷达中首先是超视距雷达,其中的天波超视距雷达工作波段在短波的高端(5至30兆赫兹),而地波超视距雷达工作波段在短波的低端(2至5兆赫兹),它们都不处于隐身战机的隐身波段,因此能有效对隐身战机进行探测;其次是双(多)基地雷达、毫米波雷达和无源(被动)雷达等,它们根据各自不同的探测目标原理,也能有效对抗隐身战机。

  “用特殊雷达探测隐身战机各有利弊,必须配合起来使用,才能让隐身战机无处可逃。”王群介绍,相对来说,米波雷达综合性能要好一些,不但探测水平较高,也有一定的机动能力,且在抗杂波干扰、适应气象条件、电子对抗等方面表现也不俗,但低空盲区较大,探测和定位精度不很高,用于引导和跟踪能力不很强,应用场合要受到一定限制。

  “鉴于此,在进行反隐身装备体系建设时,既要加大对米波雷达的研究力度,也要深化对相应的先进体制雷达的开发,同时不忘对非雷达装备的积极发展。在构建防空探测系统时,能将米波雷达和相应先进体制雷达综合在一起,并辅之以非雷达装备,组成一体化的高效网络,让它们实现优势互补,进而形成体系化对抗能力,更好地对抗隐身战机。”王群建议。

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