國外機載火控雷達技術(shù)的最新發(fā)展

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

　　AESA雷達技術(shù)的優(yōu)勢已經(jīng)經(jīng)受了實(shí)戰檢驗，并展示出更高的可靠性和可維護性，這種雷達的個(gè)別部件發(fā)生故障時(shí)，雷達的性能雖然會(huì )有所下降，但仍能保持較高的工作性能。AESA雷達還可同時(shí)執行多種任務(wù)，除可進(jìn)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(zhù)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(lái)大多數戰斗機的必備技術(shù)系統。然而，傳統的機械掃描(或稱(chēng)“M-掃描”)技術(shù)也不可忽視，因為在可預見(jiàn)的將來(lái)，仍有數千部傳統戰斗機雷達在世界各國的戰機上服役，這些雷達的技術(shù)保障也是一個(gè)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(huì )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(lǐng)先地位。當前在用的以及發(fā)展中的雷達系統有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(jìn)作戰雷達”(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(lái)。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，并與BAE系統公司的先進(jìn)敵我識別子系統相結合，使整個(gè)系統在與AIM-120“先進(jìn)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(wù)時(shí)，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(dòng)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(chēng)APG-63(V)4。它將APG-63系列AESA雷達的前端與APG-79系統后端進(jìn)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(dòng)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(lái)還可能增加帶內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隊選定為F-15C/D的升級設備，而APG-82雷達將用于改進(jìn)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戰斗機上。自上世紀80年代在“F-16多國分階段改進(jìn)計劃”(MSIP)中投入使用以來(lái)，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(shù)。(V)9型用于最新制造的F-16 BLOCK 50系列戰斗機，該雷達以前稱(chēng)為APG-68(V)XM，具有一系列新增的能力和改進(jìn)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)現成的開(kāi)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(lái)說(shuō)，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支持高級空空作戰模式，可與AIM-9X和 DAIM-120空空導彈、聯(lián)合頭盔瞄準系統、“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電子戰系統相兼容。新的增程搜索模式(±60°掃描)取代了傳統的空空掃描模式，具有多目標掃描能力，可同時(shí)捕獲4個(gè)目標。APG-68(V)10是以(V)9基礎，為美國空軍的F-16BLOCK 50/52戰斗機研制的，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(shí)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雷達的全數字化升級型，采用了新的多功能數據，信號處理器、電源和接收機，激勵器。其他改進(jìn)內容包括增大了內存和帶寬，實(shí)現了頻率捷變，提高了模，數采樣率，多普勒分辨率，增強了電子對抗能力。該雷達的可編程數據/信號處理器采用了雙核1750A計算機，可提供模式和天線(xiàn)控制、目標跟蹤和顯示處理等功能，使系統能夠通過(guò)更換軟件適應新型武器和戰術(shù)。以每秒200Ff指令工作時(shí)，具有200萬(wàn)字穩定數據存儲和256K 16比特工作數據存儲能力。信號處理器具有4M的大容量存儲器，若使用多芯片門(mén)陣列，可使數據處理率提高到每秒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(xiàn)，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(jìn)一步配置運動(dòng)感知子系統，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(guān)算法大大提高武器指示精度。目前，除美國海軍/海軍陸戰隊外，APG-73多模式雷達已廣泛配備多個(gè)國家的戰機，如澳大利亞、加拿大、芬蘭，馬來(lái)西亞、瑞士等國的F/A-18“大黃蜂”系列戰斗機。

APG-79型AESA雷達
較新型號的F/A-18E/F“大黃蜂”戰斗機以及EA-18G“咆哮者”電子攻擊機配備的是APG-79型AESA雷達。該雷達系統由主動(dòng)陣列天線(xiàn)、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(dòng)的運動(dòng)傳感器分系統(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、空地和電子戰模式等各種波形。APG-79雷達的接收機，激勵器帶有4個(gè)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。據雷聲公司稱(chēng)，其CISP是基于商業(yè)現成的Power PC模塊設計，采用開(kāi)放式系統架構和軟件隔離技術(shù)，可延緩技術(shù)的過(guò)時(shí)。該雷達的特殊容錯電源是專(zhuān)門(mén)為模塊化收發(fā)機結構設計的。該雷達的空空探測性能據稱(chēng)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(shù)細節尚未透露?？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(zhuān)門(mén)為阿聯(lián)酋空軍的F-16E/F戰斗機研制的，具有以下主要特點(diǎn)：探測距離遠，探測范圍達到140度，可自動(dòng)地形跟蹤，具備高分辨率合成孔徑雷達成像能力，具有20個(gè)目標的跟蹤能力和500小時(shí)的平均故障間隔時(shí)間。
F-22戰機安裝的諾斯羅普·格魯曼APG-77雷達是美國第一代AESA戰斗機雷達，而其改進(jìn)型——最新配置的APG-77(V)1屬于美國第四代 AESA雷達，雷達通過(guò)新的軟件實(shí)現了空地工作模式。該軟件包含自動(dòng)目標探測與分類(lèi)、成像地理重合(含數字地形高程數據，可提供三維視圖并減小目標定位誤差)，地面動(dòng)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(shù)元件，明顯減少了組件數量，其中AESA雷達所使用的收發(fā)機模塊數量減少了 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(zhuān)為F-35“聯(lián)合攻擊戰斗機”設計的，代表了目前AESA機載火控雷達的領(lǐng)先技術(shù)。除常規雷達性能外，該雷達還具有電子戰能力，與飛機的光電目標定位和分布式孔徑系統一起構成了F-35綜合傳感器系統的主體。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(shù)充滿(mǎn)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(diǎn)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(jìn)作戰雷達”(RACR)展開(kāi)了激烈的市場(chǎng)競爭。
雷聲公司的X波段RACR雷達銷(xiāo)售廣告宣稱(chēng)“可為第四代戰機提供第五代傳感器能力”，設計可安裝于多種高速?lài)姎馐綉鸲窓C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有電源和其他子系統的插八式替換系統。RACR采用液體一空氣熱交換器的冷卻方式。雷聲公司聲稱(chēng)，該雷達系統與現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飛機和對現有F-16 A-D型的改進(jìn)上。公司聲稱(chēng)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。該系統采用熱交換器的冷卻方式，并配置了相關(guān)的泵、過(guò)濾器以及天線(xiàn)電源轉換器。如進(jìn)行改裝安裝。要求拆除現有的雷達處理器、接收機/激勵器、行波管發(fā)射機、天線(xiàn)組件和設備架。
據稱(chēng)，SABR雷達與F-16的規定電源和冷卻包線(xiàn)相匹配，無(wú)需為支持現有的人機界面而進(jìn)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，扇區和線(xiàn)形搜索、空戰、多目標跟蹤以及支持AIM-120空空導彈等?？盏毓δ馨ㄋ谐Ｒ幍牡匦螠y繪、地面動(dòng)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，系統健康與校準監測，以及電子戰開(kāi)放式增長(cháng)路徑(opening growth paths for electronic warfare)和高速率數據通信等。

歐洲火控雷達技術(shù)發(fā)展現狀

歐洲目前有源電子掃描雷達技術(shù)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(fēng)”和歐洲戰斗機“臺風(fēng)”的機械，無(wú)源電子掃描雷達到有源電子掃描雷達的改進(jìn)。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”戰斗機上，其基本型由1個(gè)25千克的天線(xiàn)/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(gè)32千克的軟件控制激勵器/接收機和1部信號/數據處理器構成，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。它采用了一系列現代材料技術(shù)，包括砷化鎵場(chǎng)效應晶體管芯片，氧化鋁基板薄膜涂層，高密度模，數組件，多層厚膜元件，微波集成電路和專(zhuān)用集成電路等，其所獲得的數據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，數據處理器(替換了基本型D80處理器)，可提供包括空地測距，超視距導彈數據鏈、短距自動(dòng)目標搜索、地面動(dòng)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。其超視距導彈數據鏈功能可控制 AIM-120B和“流星”導彈，并與“鷹獅”戰機的“作戰飛行程序”(OFP)E18.3(匈牙利)、E18-7(捷克)和E18.9(瑞典)軟件標準相匹配。據悉，出售給南非的“鷹獅”飛機配置了臨時(shí)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(guān)聯(lián)，對硬件和軟件均作了改進(jìn)，主要性能包括增強了信號處理能力、高頻信號生成和改進(jìn)了地面動(dòng)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(kāi)發(fā)商，塞萊克斯-伽利略(意大利)公司、EADS防務(wù)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，也是歐洲戰斗機“臺風(fēng)”的標準配置。
為了適應“臺風(fēng)”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，并具有內置自檢功能和“智能自動(dòng)化”功能，可大大減輕單座飛機飛行員的工作負荷。該雷達采用了轉換器-計算機結構，通過(guò)軟件實(shí)現了兩者復合，并使用針對特定任務(wù)自動(dòng)優(yōu)化的高、中、低脈沖重復頻率(PRF)多種波形，還可自動(dòng)運行多目標掃描跟蹤(TWS)模式切換。
“捕捉者”雷達通過(guò)專(zhuān)門(mén)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(dòng)目標探測、空地搜索、實(shí)波束測繪、高分辨率測繪、地形規避、空地測距和精確速度更新等。
總的來(lái)說(shuō)，“捕捉者”基本型雷達重193千克，由封裝在6個(gè)外場(chǎng)可更換件內的61個(gè)工廠(chǎng)可更換件構成。該雷達采用表面貼裝器件封裝和超大規模集成/專(zhuān)用集成電路(VLSI/ASIC)技術(shù)，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(dòng)機驅動(dòng)器、混合開(kāi)關(guān)式電源、功率放大器和一個(gè)雙陷集電極耦合腔行波管。雷達天線(xiàn)為開(kāi)槽波導類(lèi)型。

歐洲AESAT達
歐洲雷達工業(yè)聯(lián)盟已開(kāi)發(fā)了“捕捉者”有源電子掃描陣列雷達(CAESAR)技術(shù)驗證型，將作為批次3“臺風(fēng)”戰斗機及未來(lái)出口型飛機作戰型雷達的過(guò)渡型。另一個(gè)改進(jìn)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(xiàn)、1臺行波管發(fā)射機、1個(gè)接收機和1個(gè)處理器組成，采用無(wú)源電子掃描方式和“獨特的”波束轉向透鏡布局，由寬帶照射燈(1個(gè)蛇形平面波導陣列)產(chǎn)生和限定雷達波束的焦點(diǎn)，具有空空，空地和海上搜索等工作模式。據泰利斯公司稱(chēng)，其AESA配置的探測距離比現有型號增加40％，并“顯著(zhù)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(jìn)。“維克森”為可擴展X波段雷達，采用一整套通用技術(shù)，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)，據稱(chēng)初次通過(guò)制造成功率達到97％。
塞萊克斯公司現已推出“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(guān)和邊境保護局的“塞斯納-550”攔截飛機上，后者則成為“鷹獅”新一代武器系統組成部分的ES-05“烏鴉”AESA雷達的基礎。“維克森”雷達沒(méi)有互連波導，它利用直接數字合成產(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)現成處理器卡的開(kāi)放式結構和軟件提取層。
為了使現有陣列面積最大化，同時(shí)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(dòng)旋轉斜盤(pán)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(shù)參數中略見(jiàn)一斑，其標稱(chēng)的平均關(guān)鍵故障間隔時(shí)間超過(guò)1000小時(shí)，合成孔徑成像分辨率為3米，編隊探測距離超過(guò)46.3千米，上視目標探測距離超過(guò)64.8千米，具有空空/空戰/空地等多種工作模式和“近即時(shí)”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等戰斗機均已裝備了先進(jìn)火控雷達，并用其對現有飛機進(jìn)行升級改進(jìn)。兩大生產(chǎn)廠(chǎng)商占據統治地位，其中NIIP公司生產(chǎn)N001“梅克”(Mech)系列雷達，北約名稱(chēng)為“翼縫背”(Slot Back)，Phazotron-NIIP公司生產(chǎn)“甲蟲(chóng)”(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(xiàn)，提供中、高脈沖重復頻率模式，平均故障間隔時(shí)間為 100小時(shí)，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(wú)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。據稱(chēng)，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，據稱(chēng)可同時(shí)處理多達30個(gè)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(chóng)”(Zhuk)系列雷達
“甲蟲(chóng)”雷達基本型又稱(chēng)N010，由開(kāi)槽陣列平板天線(xiàn)組件、接收器、控制器、數據，信號處理器、同步器、電源、激勵器、發(fā)射機和被稱(chēng)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。后續型號包括“甲蟲(chóng)-ME/MFE”，“甲蟲(chóng)-MSE”以及“甲蟲(chóng)-AE”雷達，其中AE型為電子掃描陣列雷達，由1064個(gè)發(fā)射，接收模塊組成，安裝在 “米格-35”飛機上。
“甲蟲(chóng)”-ME/MFE雷達由開(kāi)槽陣列(ME型)或電子掃描陣列(MFE型)天線(xiàn)，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據處理器組成。“甲蟲(chóng)-ME”雷達的最初載機包括“米格-29K”和“米格-29SMT”，可同時(shí)處理多達4個(gè)目標，并提供至少18種空空和空地工作模式。 “甲蟲(chóng)-MSE”型現裝備在“蘇-30MKK3”飛機上，被認為是專(zhuān)門(mén)用于蘇霍伊飛機的“甲蟲(chóng)-M”構型。該雷達采用平板式天線(xiàn)，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，戰斗機雷達市場(chǎng)的競爭相當激烈，無(wú)論是改進(jìn)舊飛機還是建造新飛機。針對未來(lái)印度空軍的“中型多用途作戰飛機”(MMRCA，需求量為126架飛機)、巴西的F-X2戰斗機(多達120架飛機)和日本80架新一代戰斗機的需求，世界各主要廠(chǎng)商將會(huì )展開(kāi)一場(chǎng)異常激烈的競爭。