國外機載火控雷達技術的最新發(fā)展

戰(zhàn)斗機機載雷達技術的進步正在擴大攻擊機的作戰(zhàn)優(yōu)勢并擴展系統(tǒng)新的用途。
正如機槍射擊協(xié)調(diào)器對1914～1918年第一次世界大戰(zhàn)期間的空戰(zhàn)帶來革命性影響一樣，以有源電子掃描陣列(AESA)技術為基礎的戰(zhàn)斗機火控雷達系統(tǒng)技術的發(fā)展必將給21世紀作戰(zhàn)飛機的作戰(zhàn)性能帶來同樣重大的飛躍。

　　AESA雷達技術的優(yōu)勢已經(jīng)經(jīng)受了實戰(zhàn)檢驗，并展示出更高的可靠性和可維護性，這種雷達的個別部件發(fā)生故障時，雷達的性能雖然會有所下降，但仍能保持較高的工作性能。AESA雷達還可同時執(zhí)行多種任務，除可進行目標探測外，還能發(fā)展成為高性能電子偵察、干擾和通信設備。此外，隨著雷達元器件成本的不斷下降，雷達經(jīng)濟可承受性不斷提高，AESA雷達將成為當今及未來大多數(shù)戰(zhàn)斗機的必備技術系統(tǒng)。然而，傳統(tǒng)的機械掃描(或稱“M-掃描”)技術也不可忽視，因為在可預見的將來，仍有數(shù)千部傳統(tǒng)戰(zhàn)斗機雷達在世界各國的戰(zhàn)機上服役，這些雷達的技術保障也是一個龐大的產(chǎn)業(yè)。另外，由于工業(yè)和政治等多種原因，即便能夠獲得AESA雷達的軍隊也不會放棄機械掃描雷達。

美國機載火控雷達發(fā)展

美國在機械掃描雷達和電子掃描雷達的發(fā)展上都居于世界領先地位。當前在用的以及發(fā)展中的雷達系統(tǒng)有AN/APG-63(V)213、AN/APG- 68(V)、AN/APG-73、AN/APG-77、AN/APG-79、AN/APG-80、AN/APG-81、AN/APG-82，以及雷聲公司的“先進作戰(zhàn)雷達”(Raytheon Advanced Combat Radar——RACR)和諾斯羅普‘格魯曼公司的“可擴展捷變波束雷達”(Scalable Agile BeamRadar——SABR)等。

APG-63系列
雷聲公司的APG-63(V)2和(V)3　型AESA雷達是由F-15原先配置的APG-63機械掃描雷達發(fā)展而來。除了AESA雷達的前述特性外，(V)2雷達采用了增強型環(huán)控系統(tǒng)，并與BAE系統(tǒng)公司的先進敵我識別子系統(tǒng)相結合，使整個系統(tǒng)在與AIM-120“先進中程空空導彈”的配合使用方面得到了優(yōu)化。(V)3型結合了AESA雷達波束轉(zhuǎn)向控制組件，新的陣列電源以及原APG-63(V)1機械掃描雷達的低壓電源、雷達處理器和模擬信號轉(zhuǎn)換器及接收機/激勵器，功能包括空空上視/下視，同步跟蹤/定位和可選擇搜索等。用于攻擊任務時，還可提供空對地固定目標成像、高分辨率目標識別和武器支持成像、地面動目標探測，跟蹤和海面目標探測，跟蹤等工作模式。
APG-82雷達是APG-63(V)雷達家族的最后型號，又稱APG-63(V)4。它將APG-63系列AESA雷達的前端與APG-79系統(tǒng)后端進行了組合，工作模式包括空地定位、合成孔徑地面測繪，地面動目標指示(GMTI)、海面搜索、空空搜索跟蹤(SWT)、空空指令搜索和武器支持，未來還可能增加帶內(nèi)有源干擾和通信等功能。到目前為止，APG-63(V)2已安裝在美國空軍18架-15戰(zhàn)斗機上，而APG-63(V)3則用于裝備新加坡空軍的F-15SG，并已被美空軍國民警衛(wèi)隊選定為F-15C/D的升級設備，而APG-82雷達將用于改進美國空軍的F-15E攻擊機。

　　
APG-68系列
諾斯羅普‘格魯曼公司的APG-68(V)機械掃描雷達目前仍廣泛用于世界各國后期型號的F-16戰(zhàn)斗機上。自上世紀80年代在“F-16多國分階段改進計劃”(MSIP)中投入使用以來，該雷達已發(fā)展到最新的(V)5、(V)9和(V)10配置。其中(V)5用于F-16 BLOCK 50/52飛機，在其“可編程信號處理器”(PSP)中采用了超高速集成電路(VHSIC)技術。(V)9型用于最新制造的F-16 BLOCK 50系列戰(zhàn)斗機，該雷達以前稱為APG-68(V)XM，具有一系列新增的能力和改進的性能，包括增加了高分辨率合成孔徑雷達(SAR)模式，提高了空空探測距離，使其可靠性提高2倍。為便于加裝SAR模式，該雷達還采用了捷聯(lián)式慣性測距組件，并采用了新的商業(yè)現(xiàn)成的開放式結構處理器，比原先的處理速度提高了10倍。從維護角度來說，該雷達已經(jīng)不需要中級維護，并提高了故障隔離能力。更重要的是，(V)9支持高級空空作戰(zhàn)模式，可與AIM-9X和 DAIM-120空空導彈、聯(lián)合頭盔瞄準系統(tǒng)、“J”系列靈巧彈藥，Litening Ⅱ偵察吊艙和其他光電瞄準吊艙，以及AN/ALQ-131、AN/ALQ-165電子戰(zhàn)系統(tǒng)相兼容。新的增程搜索模式(±60°掃描)取代了傳統(tǒng)的空空掃描模式，具有多目標掃描能力，可同時捕獲4個目標。APG-68(V)10是以(V)9基礎，為美國空軍的F-16BLOCK 50/52戰(zhàn)斗機研制的，計劃配備美國空軍240架F-16。與(V)9相比，其空空探測距離增加了33％，同時具備更強的高分辨率地形測繪能力以及更高的可靠性。

APG-73
美國海軍F/A一18C/D雷達的標準配置是雷聲公司的AN/APG-73。它是較早前AN/APG-65雷達的全數(shù)字化升級型，采用了新的多功能數(shù)據(jù)，信號處理器、電源和接收機，激勵器。其他改進內(nèi)容包括增大了內(nèi)存和帶寬，實現(xiàn)了頻率捷變，提高了模，數(shù)采樣率，多普勒分辨率，增強了電子對抗能力。該雷達的可編程數(shù)據(jù)/信號處理器采用了雙核1750A計算機，可提供模式和天線控制、目標跟蹤和顯示處理等功能，使系統(tǒng)能夠通過更換軟件適應新型武器和戰(zhàn)術。以每秒200Ff指令工作時，具有200萬字穩(wěn)定數(shù)據(jù)存儲和256K 16比特工作數(shù)據(jù)存儲能力。信號處理器具有4M的大容量存儲器，若使用多芯片門陣列，可使數(shù)據(jù)處理率提高到每秒60]5-次。APG-73雷達保留了 AN/APG-65的行波管(TWT)發(fā)射機和天線，而接收機/激勵器的電路和輸入/輸出接口采用了集成AESA雷達所需的配置。如果該型雷達進一步配置運動感知子系統(tǒng)，展寬波形發(fā)生器和“特種”測試設備，儀表和偵察(SIR)模塊，它即可生成高分辨率地形圖，并可利用圖像相關算法大大提高武器指示精度。目前，除美國海軍/海軍陸戰(zhàn)隊外，APG-73多模式雷達已廣泛配備多個國家的戰(zhàn)機，如澳大利亞、加拿大、芬蘭，馬來西亞、瑞士等國的F/A-18“大黃蜂”系列戰(zhàn)斗機。

APG-79型AESA雷達
較新型號的F/A-18E/F“大黃蜂”戰(zhàn)斗機以及EA-18G“咆哮者”電子攻擊機配備的是APG-79型AESA雷達。該雷達系統(tǒng)由主動陣列天線、接收機，激勵器、通用集成傳感器處理器(CISP)、雷達電源和用于補償孔徑運動的運動傳感器分系統(tǒng)(MSS)組成。其中，有源陣列采用了第六代

發(fā)射，接收模塊(TRM)，這是一種寬帶多功能組件，支持空空、空地和電子戰(zhàn)模式等各種波形。APG-79雷達的接收機，激勵器帶有4個誦道和可編程波形生成功能，可提供很寬的帶寬、頻率捷變功能。據(jù)雷聲公司稱，其CISP是基于商業(yè)現(xiàn)成的Power PC模塊設計，采用開放式系統(tǒng)架構和軟件隔離技術，可延緩技術的過時。該雷達的特殊容錯電源是專門為模塊化收發(fā)機結構設計的。該雷達的空空探測性能據(jù)稱可減輕機組的工作量，并可在很遠的距離上截獲目標，但具體技術細節(jié)尚未透露?？盏啬Ｊ桨ǜ叻直媛实匦螠y繪，并可交錯掃描。

其他APG雷達
APG雷達家族還包括諾斯羅普‘格魯曼公司的APG-80雷達。它是專門為阿聯(lián)酋空軍的F-16E/F戰(zhàn)斗機研制的，具有以下主要特點：探測距離遠，探測范圍達到140度，可自動地形跟蹤，具備高分辨率合成孔徑雷達成像能力，具有20個目標的跟蹤能力和500小時的平均故障間隔時間。
F-22戰(zhàn)機安裝的諾斯羅普·格魯曼APG-77雷達是美國第一代AESA戰(zhàn)斗機雷達，而其改進型——最新配置的APG-77(V)1屬于美國第四代 AESA雷達，雷達通過新的軟件實現(xiàn)了空地工作模式。該軟件包含自動目標探測與分類、成像地理重合(含數(shù)字地形高程數(shù)據(jù)，可提供三維視圖并減小目標定位誤差)，地面動目標探測和3米分辨率的遠視合成孔徑成像，以及綜合空中跟蹤更新設備(integral air-track update facility)。它綜合采用了APG一80和APG-81雷達的技術元件，明顯減少了組件數(shù)量，其中AESA雷達所使用的收發(fā)機模塊數(shù)量減少了 75％，從而極大降低了生產(chǎn)和維修成本。
諾斯羅普·格魯曼公司的APG-81雷達是專為F-35“聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機”設計的，代表了目前AESA機載火控雷達的領先技術。除常規(guī)雷達性能外，該雷達還具有電子戰(zhàn)能力，與飛機的光電目標定位和分布式孔徑系統(tǒng)一起構成了F-35綜合傳感器系統(tǒng)的主體。F-35飛機研發(fā)計劃順利完成后，至少將有 2000架機裝備APG-81雷達。

RACR與SABR
美國的雷達產(chǎn)業(yè)界對AESA技術充滿了濃厚興趣，并不斷加大對機械雷達到電子掃描雷達升級潛力的研究投資，特別將重點放在了F-16飛機配置的雷達上。為此，諾斯羅普·格魯曼公司研制的“可擴展捷變波束雷達”(SABR)與雷聲公司的“雷聲先進作戰(zhàn)雷達”(RACR)展開了激烈的市場競爭。
雷聲公司的X波段RACR雷達銷售廣告宣稱“可為第四代戰(zhàn)機提供第五代傳感器能力”，設計可安裝于多種高速噴氣式戰(zhàn)斗機上，包括F-16A/B/C /D型和F/A-18A/A+/B/C/D型等。該雷達的研制是為了提供一種利用現(xiàn)有電源和其他子系統(tǒng)的插八式替換系統(tǒng)。RACR采用液體一空氣熱交換器的冷卻方式。雷聲公司聲稱，該雷達系統(tǒng)與現(xiàn)有的機械掃描雷達相比，總體性能提高了3倍，可靠性提高了10倍，并具有在主機平臺全壽命內(nèi)使用的能力。
諾斯羅普’格魯曼公司的SABR雷達的初始設計目的是安裝在新造的F-16飛機和對現(xiàn)有F-16 A-D型的改進上。公司聲稱其為“第六代”傳感器，它將AESA組件和接收機/激勵器，處理器集成為一體。該系統(tǒng)采用熱交換器的冷卻方式，并配置了相關的泵、過濾器以及天線電源轉(zhuǎn)換器。如進行改裝安裝。要求拆除現(xiàn)有的雷達處理器、接收機/激勵器、行波管發(fā)射機、天線組件和設備架。
據(jù)稱，SABR雷達與F-16的規(guī)定電源和冷卻包線相匹配，無需為支持現(xiàn)有的人機界面而進行結構性修改。其重量比所替換的雷達大大減輕。工作模式有自主空空探測設置，扇區(qū)和線形搜索、空戰(zhàn)、多目標跟蹤以及支持AIM-120空空導彈等?？盏毓δ馨ㄋ谐Ｒ?guī)的地形測繪、地面動目標跟蹤，表面散射和空地測距等，其他性能還包括輔助導航，系統(tǒng)健康與校準監(jiān)測，以及電子戰(zhàn)開放式增長路徑(opening growth paths for electronic warfare)和高速率數(shù)據(jù)通信等。

歐洲火控雷達技術發(fā)展現(xiàn)狀

歐洲目前有源電子掃描雷達技術的研究主要包括塞萊克斯-伽利略公司(Selex Galileo)的“維克森”(Vixen)雷達，以及達索“陣風”和歐洲戰(zhàn)斗機“臺風”的機械，無源電子掃描雷達到有源電子掃描雷達的改進。機械掃描雷達的研究項目主要包括瑞典PS-05/A雷達和泛歐洲“捕捉者”(Captor)雷扶

PS-05/A雷達
薩伯微波公司的PS-05/A雷達主要裝備在JAS-39“鷹獅”戰(zhàn)斗機上，其基本型由1個25千克的天線/平臺組件，1部73千克的電源液冷行波管功率放大器，發(fā)射機、1個32千克的軟件控制激勵器/接收機和1部信號/數(shù)據(jù)處理器構成，均帶有自檢功能。PS-05/A雷達采用可編程式信號處理，使用包括低、中、高脈沖重復頻率(PRF)和空地測距在內(nèi)的多種波形，多普勒波束銳化，低。中、高脈沖多普勒等。它采用了一系列現(xiàn)代材料技術，包括砷化鎵場效應晶體管芯片，氧化鋁基板薄膜涂層，高密度模，數(shù)組件，多層厚膜元件，微波集成電路和專用集成電路等，其所獲得的數(shù)據(jù)顯示在平視和俯視顯示器上。PS- 05/A歷經(jīng)多次反復發(fā)展為現(xiàn)有最新的MK-314配置。
PS-05/A　MK-3型采用了以“水星”處理器為基礎的信號，數(shù)據(jù)處理器(替換了基本型D80處理器)，可提供包括空地測距，超視距導彈數(shù)據(jù)鏈、短距自動目標搜索、地面動目標探測，目標跟蹤，海上模式、合成孔徑雷達模式及多目標掃描跟蹤(TWS)等一系列工作模式。其超視距導彈數(shù)據(jù)鏈功能可控制 AIM-120B和“流星”導彈，并與“鷹獅”戰(zhàn)機的“作戰(zhàn)飛行程序”(OFP)E18.3(匈牙利)、E18-7(捷克)和E18.9(瑞典)軟件標準相匹配。據(jù)悉，出售給南非的“鷹獅”飛機配置了臨時升級的空對地OFP軟件標準E19。
PS-05/A　MK-4是僅為瑞典研制的型號，突出強調(diào)了空對地性能，尤其是精確打擊和近距空中支援性能。它與“鷹獅”的E20標準OFP固定關聯(lián)，對硬件和軟件均作了改進，主要性能包括增強了信號處理能力、高頻信號生成和改進了地面動目標探測，目標跟蹤性能。

“捕捉者”(capcor)雷達
“捕捉者”雷達由歐洲多國聯(lián)合研制，其中塞萊克斯-伽利略(英國)公司是主開發(fā)商，塞萊克斯-伽利略(意大利)公司、EADS防務電子公司和英德拉公司為合作商。該雷達是一種相干脈沖多普勒，多模式機械掃描雷達，也是歐洲戰(zhàn)斗機“臺風”的標準配置。
為了適應“臺風”的空中優(yōu)勢性能，“捕捉者”雷達優(yōu)化了探測、識別、優(yōu)先次序確定，以及在比敵方武器射程更遠的距離上和嚴重電子干擾條件下截

獲目標的能力，并具有內(nèi)置自檢功能和“智能自動化”功能，可大大減輕單座飛機飛行員的工作負荷。該雷達采用了轉(zhuǎn)換器-計算機結構，通過軟件實現(xiàn)了兩者復合，并使用針對特定任務自動優(yōu)化的高、中、低脈沖重復頻率(PRF)多種波形，還可自動運行多目標掃描跟蹤(TWS)模式切換。
“捕捉者”雷達通過專門設計孔徑發(fā)射，可確保最小的高功率波束損耗，并運行全部正常工作模式，包括空中單目標跟蹤、海上搜索，地面動目標探測、空地搜索、實波束測繪、高分辨率測繪、地形規(guī)避、空地測距和精確速度更新等。
總的來說，“捕捉者”基本型雷達重193千克，由封裝在6個外場可更換件內(nèi)的61個工廠可更換件構成。該雷達采用表面貼裝器件封裝和超大規(guī)模集成/專用集成電路(VLSI/ASIC)技術，接收機集成了多通道、寬帶頻率捷變，波形疏散/表面聲波波散/非波散濾波器以及處理器控制校準等功能。發(fā)射機采用嵌入式計算機，電子換向直流電動機驅(qū)動器、混合開關式電源、功率放大器和一個雙陷集電極耦合腔行波管。雷達天線為開槽波導類型。

歐洲AESAT達
歐洲雷達工業(yè)聯(lián)盟已開發(fā)了“捕捉者”有源電子掃描陣列雷達(CAESAR)技術驗證型，將作為批次3“臺風”戰(zhàn)斗機及未來出口型飛機作戰(zhàn)型雷達的過渡型。另一個改進項目是泰利斯公司的RBE2(雙軸電子掃描雷達)AESA升級計劃。RBE2雷達基本型由1部天線、1臺行波管發(fā)射機、1個接收機和1個處理器組成，采用無源電子掃描方式和“獨特的”波束轉(zhuǎn)向透鏡布局，由寬帶照射燈(1個蛇形平面波導陣列)產(chǎn)生和限定雷達波束的焦點，具有空空，空地和海上搜索等工作模式。據(jù)泰利斯公司稱，其AESA配置的探測距離比現(xiàn)有型號增加40％，并“顯著提高”了維護性，具有高分辨率成像，電子對抗防護和非合作目標識別能力。
在所有西歐AESA火控雷達計劃中，塞萊克斯·伽利略公司的“維克森”(Vixen)雷達被認為在使用和研發(fā)方面最為先進。“維克森”為可擴展X波段雷達，采用一整套通用技術，主要包括通用發(fā)射，接收模塊和通用接收機，處理器。塞萊克斯公司自行設計和生產(chǎn)了發(fā)射/接收模塊芯片組(使用砷化鎵材料)，據(jù)稱初次通過制造成功率達到97％。
塞萊克斯公司現(xiàn)已推出“維克森500”和“維克森1000”配置，前者已被美國國土安全部選定安裝在海關和邊境保護局的“塞斯納-550”攔截飛機上，后者則成為“鷹獅”新一代武器系統(tǒng)組成部分的ES-05“烏鴉”AESA雷達的基礎。“維克森”雷達沒有互連波導，它利用直接數(shù)字合成產(chǎn)生的脈沖壓縮波形，可與超視距導彈相兼容，并采用基于商業(yè)現(xiàn)成處理器卡的開放式結構和軟件提取層。
為了使現(xiàn)有陣列面積最大化，同時降低雷達散射截面，“維克森-1000”AESA霍達向后傾斜30度，并安裝在電動旋轉(zhuǎn)斜盤上以最大限度地擴大覆蓋范圍。因此，“維克森-1000”陣列可提供±100°的方位覆蓋，而固定板AESA雷達通常只能提供±60-的覆蓋。該雷達的性能可以從“維克森 -500”的技術參數(shù)中略見一斑，其標稱的平均關鍵故障間隔時間超過1000小時，合成孔徑成像分辨率為3米，編隊探測距離超過46.3千米，上視目標探測距離超過64.8千米，具有空空/空戰(zhàn)/空地等多種工作模式和“近即時”波束切換能力。

　　
俄羅斯的機載火控雷達

俄羅斯新的米格-29/-35、蘇-27/-30/-35等戰(zhàn)斗機均已裝備了先進火控雷達，并用其對現(xiàn)有飛機進行升級改進。兩大生產(chǎn)廠商占據(jù)統(tǒng)治地位，其中NIIP公司生產(chǎn)N001“梅克”(Mech)系列雷達，北約名稱為“翼縫背”(Slot Back)，Phazotron-NIIP公司生產(chǎn)“甲蟲”(Zhuk)系列雷達。

N001“梅克”(Mech)系列雷達
N001的基本型為脈沖多普勒雷達，使用機械掃描“卡塞格倫”(Cassegrain)扭旋天線，提供中、高脈沖重復頻率模式，平均故障間隔時間為 100小時，對雷達反射截面積3平方米目標的最大正面探測距離為100千米。已確定的載機平臺包括“蘇-27”。“蘇-30MKK”(N001VE型)和 “蘇-30MK2”(N001VEP型)。
NIIP公司還研發(fā)了X波段N135“雪豹”(Irbis)機械/無源電子掃描相結合的雷達，裝備于“蘇-27SM2”和出口型“蘇-35”等飛機上。據(jù)稱，它是“蘇-30MKI”的N011M“雪豹”雷達的后繼型，其性能取決于目標的雷達反射截面積。出口型“雪豹-E”配置采用了掃描跟蹤模式，據(jù)稱可同時處理多達30個目標，對雷達反射截面積3平方米目標的正面探測距離達400千米。

“甲蟲”(Zhuk)系列雷達
“甲蟲”雷達基本型又稱N010，由開槽陣列平板天線組件、接收器、控制器、數(shù)據(jù)，信號處理器、同步器、電源、激勵器、發(fā)射機和被稱為“電視-形成器”單元等部件組成。該雷達可提供15種空空和空地工作模式，并與Kh-31A、R-27R1，R-27T1、R-37E和RW-AE等型導彈相兼容。后續(xù)型號包括“甲蟲-ME/MFE”，“甲蟲-MSE”以及“甲蟲-AE”雷達，其中AE型為電子掃描陣列雷達，由1064個發(fā)射，接收模塊組成，安裝在 “米格-35”飛機上。
“甲蟲”-ME/MFE雷達由開槽陣列(ME型)或電子掃描陣列(MFE型)天線，液冷行波管發(fā)射機、激勵器、3通道微波接收機和可編程信號與數(shù)據(jù)處理器組成。“甲蟲-ME”雷達的最初載機包括“米格-29K”和“米格-29SMT”，可同時處理多達4個目標，并提供至少18種空空和空地工作模式。 “甲蟲-MSE”型現(xiàn)裝備在“蘇-30MKK3”飛機上，被認為是專門用于蘇霍伊飛機的“甲蟲-M”構型。該雷達采用平板式天線，可提供3米分辨率的合成孔徑雷達成像和地形跟蹤模式。
總之，戰(zhàn)斗機雷達市場的競爭相當激烈，無論是改進舊飛機還是建造新飛機。針對未來印度空軍的“中型多用途作戰(zhàn)飛機”(MMRCA，需求量為126架飛機)、巴西的F-X2戰(zhàn)斗機(多達120架飛機)和日本80架新一代戰(zhàn)斗機的需求，世界各主要廠商將會展開一場異常激烈的競爭。