一文讀懂戰斗機空戰的勝負手——火控雷達

2019年，印度與巴基斯坦的一場(chǎng)空中戰斗引起了全世界的關(guān)注，雖然關(guān)于空戰結果雙方各執一詞，但有一點(diǎn)可以確定的是，印方至少一架米格戰機被擊落，飛行員跳傘后被俘。

據擊落對方戰斗機的巴方飛行員哈桑稱(chēng)，印度空軍的米格戰斗機編隊出現在梟龍戰斗機的雷達屏幕上之后，梟龍戰斗機憑借著(zhù)超遠距離的雷達鎖定能力，便用霹靂-5空空導彈將其鎖定。印度飛行員在得知自己被鎖定之后，試圖做出規避動(dòng)作并釋放干擾彈，然而在巴基斯坦的電子干擾之下米格戰斗機的座艙都已經(jīng)失靈。梟龍戰斗機一個(gè)橫滾之后便射出了導彈，印度飛行員只能眼睜睜的看著(zhù)自己的座駕被導彈擊中，此時(shí)他們唯一能做的就是趕緊按下彈射按鈕逃生。

通過(guò)以上描述可以得知，利用本方戰機雷達鎖定對手是取得空戰勝利的關(guān)鍵所在，那么，戰斗機雷達是如何鎖定目標的?對方飛行員又是如何知道自己被鎖定的呢?

下面就由小編帶您對現代戰斗機的機載火控雷達系統作一個(gè)初步普及和解讀。

機載火控雷達誕生于第二次世界大戰，到現在已經(jīng)走過(guò)了七十多年的歷程，它是現代戰斗機火控系統的關(guān)健設備之一。

1941年10月，美國輻射試驗室開(kāi)始著(zhù)手世界上第一部機載火控雷達的研制工作，并于1944年將其裝備在美國海軍戰斗機F-6F、F-7F上，這部雷達具有空-空上視搜索、測距和跟蹤等機載火控雷達的最基本功能。

二戰后，隨著(zhù)航空電子技術(shù)的快速發(fā)展，機載火控雷達的功能和性能不斷得到提升，其作用越來(lái)越受到重視，但是早期的機載火控雷達在進(jìn)行下視搜索時(shí)，會(huì )遇到很強的地面雜波而難以搜索到目標，作戰效能受到嚴重制約。對機載火控雷達下視功能的迫切需求催生了脈沖多普勒體制的機載火控雷達。

70年代初，第一部實(shí)用型機載脈沖多普勒火控雷達AWG-9由美國休斯公司研制成功，并裝備在美國海軍的F-14戰機上。隨后，機載脈沖多普照勒火控雷達得到迅速發(fā)展，幾乎成為先進(jìn)戰斗機火控雷達的惟一選擇，是第三代戰斗機的重要指標之一，它使現代先進(jìn)戰斗機真正具有了遠程、全天候、全方位和全高度攻擊能力。

20世紀90年代以來(lái)，在數字技術(shù)和微電子技術(shù)的推動(dòng)下，對機載雷達多目標攻擊、抗干擾以及一體化等功能和性能的更高要求使得相控陣技術(shù)開(kāi)始應用于機載火控雷達，又進(jìn)一步促使了機載火控雷達更多功能的開(kāi)發(fā)，現代機載火控雷達的發(fā)展已經(jīng)步入了相控陣時(shí)代。

機載火控雷達功能從最初的只具有簡(jiǎn)單的空-空搜索、測距和跟蹤等簡(jiǎn)單功能開(kāi)始，發(fā)展到了現在的空-空、空-地、空-海、導航等四大類(lèi)共幾十種子功能(有些資料將空-地、空-海等功能統稱(chēng)為空-面功能)，所制導的武器由原來(lái)的機炮發(fā)展到各種導彈和精確制導炸彈，使戰斗機真正具有了遠程、全天候、全方位和全高度的攻擊能力。

空-空功能(A-A)

空-空功能是機載火控雷達的基本功能，主要針對的是各類(lèi)空中目標，典型的目標是戰斗機、轟炸機、運輸機、無(wú)人機等以螺旋槳或噴氣發(fā)動(dòng)機推進(jìn)的飛機。隨著(zhù)現代戰爭形式的不演化，先進(jìn)的空-空功能已開(kāi)始將懸翼直升機、巡航導彈、氣球或****等威脅已方平臺或設施安全的新舊威脅都列入了搜索目標。

從空-空功能的作戰過(guò)程來(lái)看，一個(gè)完整的空-空任務(wù)至少包含搜索、截獲和跟蹤三種子功能，雖然有些雷達將截獲功能也列為一種專(zhuān)門(mén)方式，但是它本質(zhì)上是個(gè)過(guò)渡過(guò)程，雷達工作的主功能就是搜索和跟蹤，而這些功能又對應了不同的功能子模式。

搜索功能

1、邊搜索邊測距模式(RWS)

RWS功能主要用于對感興趣的空域范圍進(jìn)行掃描搜索，此模式因其能對外提供目標的距離而得名，實(shí)際上RWS往往還提供目標的粗略方位角、俯仰角(高度)以及速度等信息。在RWS方式下飛行員可以干預控制的方位范圍、俯仰范圍(高度范圍)以及距離量程。

當搜索的目標高度高于本機時(shí)，習慣上稱(chēng)上視搜索，反之稱(chēng)下視搜索;當重點(diǎn)搜索的是迎頭目標時(shí)，又稱(chēng)前半球搜索，反之稱(chēng)后半球搜索。RWS模式往往還引伸出子模式的劃分，即所謂正常搜索和增程搜索，增程搜索主要用于飛機上有較為完善的自動(dòng)引導系統(如數據鏈)的情況，此時(shí)由于雷達得到的目標引導信息相對準確，就可以自動(dòng)設置較小的角度搜索范圍以利于盡早發(fā)現特定距離、特定高度和方位上的目標。

2、邊搜索邊跟蹤模式(TWS)

TWS模式是機載火控雷達空-空功能的另一主要工作方式，它的基本工作原理與RWS相同，但是掃描模式的選擇往往相對固定，飛行員可干預的選項相對較少。另外，當搜索過(guò)程中發(fā)現目標后，它還會(huì )自動(dòng)建立起對數個(gè)目標(具體數量由指標規定)的跟蹤，并將其中最危險的兩個(gè)目標標志為高優(yōu)先級目標和次優(yōu)先級目標，對危險目標自動(dòng)調整雷達天線(xiàn)掃描范圍，予以盡可能覆蓋，這時(shí)往往天線(xiàn)的掃描中心不能完全由飛行員控制，但是危險目標的排序選擇可以由人工干預改變。

需要指出的是，TWS模式下的“跟蹤”主要是指航跡連續更新，角度范圍內自動(dòng)覆蓋危險目標，但是這種“跟蹤”所提供的目標數據一般情況下精度偏低，往往構不成武器****的條件。

3、速度搜索模式(VS)

機載火控雷達采用高、中、低三種脈沖重復頻率波形，其中HPRF由于存在一段雜波清晰區，非常利于高速迎頭目標的檢測，于是現代雷達大都設計了利用HPRF波形專(zhuān)門(mén)檢測高速迎頭目標的模式，但是此種模式與RWS不同，它不能提供目標的距離信息，故稱(chēng)速度搜索模式。

VS模式由于不具備測距能力，因此使用上有諸多限制，一般主要用于遠距離高速目標的前期檢測，起“警示”的作用，它必須與其它工作模式配合才能最后完成武器攻擊的制導任務(wù)，隨著(zhù)相控陣雷達的出現，此種模式有可能最終會(huì )變?yōu)槔走_的一個(gè)處理過(guò)程，而不是一個(gè)可供飛行員使用的模式。

4、空戰格斗模式(ACM)

顧名思義，ACM主要用于近距離空戰格斗，此時(shí)作戰雙方距離很近并且伴隨較大的機動(dòng)動(dòng)作，誰(shuí)掌握先機，誰(shuí)就贏(yíng)得勝利。因此，為適應近距離交戰這一特點(diǎn)，ACM相對于RWS和TWS模式的主要區別有以下幾點(diǎn)：一是虛警率要求嚴格，一般高于常規搜索數倍以上，相應不太強調遠距離;二是要求對一定距離上的目標自動(dòng)截獲，且截獲速度要快;三是掃描圖形甚至掃描速度有嚴格限制;四是在近距離格斗時(shí)，載機和目標機的相對機動(dòng)大幅度提高，要求雷達在保證一定數據精度的要求下仍然保持穩定跟蹤。

跟蹤功能

跟蹤功能發(fā)揮作用的前提是雷達在搜索階段發(fā)現目標，并成功進(jìn)行目標截獲，跟蹤功能的子模式劃分一般與雷達能同時(shí)跟蹤目標的個(gè)數有關(guān)。

1、單目標跟蹤模式(STT)

STT是機載火控雷達空-空方式的一種常用工作狀態(tài)，在此狀態(tài)下，雷達自動(dòng)控制天線(xiàn)保持對空中目標的持續或基本持續的定點(diǎn)照射，同時(shí)向武器系統提供精確的目標參數，這些數據較為精確地反映作戰目標在空中的相對或絕對坐標，以及目標相對于本機的有關(guān)運動(dòng)趨勢信息。

2、雙目標跟蹤模式(DTT)

DTT模式的出現為飛行員同時(shí)攻擊兩個(gè)目標提供了可能，在這種模式下，雷達能保持對兩個(gè)空中目標的同時(shí)跟蹤，一般情況下天線(xiàn)的運動(dòng)模式為“點(diǎn)到點(diǎn)”。實(shí)際上DTT可以看成兩個(gè)STT目標對雷達資源的時(shí)分復用(不同時(shí)段傳輸不同信號)。

3、多目標跟蹤模式(MTT)

由于現代雷達的技術(shù)水平日益增長(cháng)，特別是高速處理技術(shù)和相控陣技術(shù)的引入，使得火控雷達的設計人員已不再滿(mǎn)足于同時(shí)對兩個(gè)目標的跟蹤，開(kāi)始研制具有MTT功能的雷達，為飛行員同時(shí)攻擊兩個(gè)以上的目標提供了可能，至少有利于飛行員掌握空中態(tài)勢并隨時(shí)切換攻擊對象。

4、跟蹤加搜索功能

即雷達在跟蹤一個(gè)或數個(gè)目標的同時(shí)還能保持對特定空域的搜索，它是跟蹤功能與搜索功能的結合，顯然對于作戰使用有著(zhù)無(wú)可比擬的優(yōu)越性，但是它對雷達自動(dòng)處理能力的要求極高，一般更多見(jiàn)于新開(kāi)發(fā)的相控陣雷達。

空-地功能(A/G)

加強對地面目標的精確打擊能力是現代戰斗機火控雷達大力持續開(kāi)發(fā)的功能之一，機載火控雷達對地功能包括成像、固定目標及動(dòng)目標檢測跟蹤、成像疊加動(dòng)目標等子功能模式。

成像功能

1、真實(shí)波束地圖模式(RBM)

這種模式直接用雷達接收到的回波強度數據來(lái)繪制地面的無(wú)線(xiàn)電對比圖，方位分辨率接近于實(shí)際的雷達波束寬度，因此而得名。RBM是最簡(jiǎn)單最原始的識別地面目標、地形地貌和導航的雷達手段。當飛行員選擇對某一成像區域進(jìn)行擴展時(shí)，就引出了地圖擴展子模式，它可以放大顯示RBM的局部;當飛行員需要凍結成像畫(huà)面時(shí)，就引出了地圖凍結子模式，此時(shí)畫(huà)面凍結，載機運動(dòng)軌跡在地圖畫(huà)面上更新。

2、多普勒波束銳化模式(DBS)

根據波束內不同角度地塊產(chǎn)生不同的多普勒頻率的基本原理，將真實(shí)波束的角度進(jìn)一步細分(即所謂銳化)，從而可以獲得更高分辨率的地圖，用來(lái)準確地確認地面導航標志和分辯地面目標，作為一種輔助導航及對地精確打擊的重要手段。相應DBS的主要衡量指標為“銳化比”。

3、合成孔徑模式(SAR)

利用載機的平臺運動(dòng)，通過(guò)先進(jìn)的信號處理技術(shù)來(lái)合成等效長(cháng)的天線(xiàn)孔徑，從而得到更高分辨率的地圖，現代先進(jìn)火控雷達已能做到約0.5～5米的分辨率。

檢測跟蹤功能

1、空-地測斜距模式(AGR)

雷達波束根據飛行員控制指向地面特定區域，自動(dòng)測出載機到地面指向的斜距，為攻擊地面目標提供數據。

2、固定目標跟蹤模式(FTT)

這種方式可以用游標在RBM和DBS形成的地圖上手動(dòng)選擇位置已知的固定目標進(jìn)行跟蹤。當跟蹤實(shí)施后，游標固定在被跟蹤目標上，不可再移動(dòng)，目標位于游標十字叉中心。一旦目標被探測到發(fā)生移動(dòng)，或在背景中不再顯著(zhù)可識別，雷達自動(dòng)放棄目標。如果此時(shí)實(shí)施“凍結”，雷達****機停止****，目標位置保持不變，同時(shí)進(jìn)行載機的運動(dòng)補償。當從“凍結”狀態(tài)退出時(shí)，雷達返回搜索模式。

3、地面運動(dòng)目標指示跟蹤模式

雷達檢測地面上有一定運動(dòng)速度的目標，主要用于指示各類(lèi)交通運輸工具。當對目標進(jìn)行截獲操作后，即轉入地面運動(dòng)目標跟蹤。

4、成像疊加動(dòng)目標模式

成像疊加動(dòng)目標模式，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是在成像畫(huà)面上疊加顯示地面運動(dòng)指示符號。最典型的工作模式為合成孔徑模式，疊加地面動(dòng)目標顯示，在SAR地圖背景上。

空-海功能(A/S)

對機載火控雷達而言，空-海功能基本類(lèi)似于部分空-地功能，只是所檢測的背景特指海面而已。

1、海I方式(SEAI)

在海浪低于0.91m時(shí)(三級以下海情)，雷達工作在海I方式，用來(lái)檢測海面上的運動(dòng)目標，類(lèi)似空-地功能的RBM模式。

2、海Ⅱ方式(SEAII)

在海浪大于三級海情時(shí)，為檢測海上有一定運動(dòng)速度的目標，雷達工作于海Ⅱ方式，系統大都采用脈沖多普勒技術(shù)，類(lèi)似于DBS模式。

導航功能(NAV)

實(shí)際上所有成像模式都兼有導航的功能，此處不再重復描述。

1、信標模式(BCN)

機載火控雷達工作在信標方式時(shí)，雷達****特定頻率的信標詢(xún)問(wèn)信號，與地面的信標臺聯(lián)系，地面信標臺收到詢(xún)問(wèn)信號后，自動(dòng)****另一特定頻率的信號，雷達收到信標臺的回波信號后，經(jīng)過(guò)解碼將信標臺的方位和距離以PPI格式顯示，為飛行員飛行或對地面目標轟炸提供必要的數據和引導。

2、載機測速模式

雷達天線(xiàn)在俯仰上進(jìn)行掃描，根據來(lái)自地面不同點(diǎn)回波的多普勒信息來(lái)測量載機的精確對地速度，這一方式在載機速度出現異常的情況下使用，一般情況下不用。

3、地形跟隨模式(TF)

地形跟隨是載機沿地表縱向曲線(xiàn)(地形縱向輪廓線(xiàn))的航線(xiàn)飛行，雷達隨著(zhù)天線(xiàn)在俯仰上的掃描進(jìn)行空一地測距，描畫(huà)出地球的剖面輪廓圖。通常將地形跟隨和自動(dòng)駕駛儀相結合，為飛行員提供地形信息，做出“繞過(guò)”或“通過(guò)”的選擇。

4、地形回避模式(TA)

地形回避指的是貼近地面飛行的能力，通常在低空作戰和低空空防時(shí)使用，飛行員根據地面標志，充分利用地形條件掩護自己，避開(kāi)地形障礙，避開(kāi)敵方防空火力網(wǎng)的攻擊，突然接近敵方軍事目標，實(shí)施有效的對敵攻擊。

5、氣象回避(WA)

雷達通過(guò)探測前方航路上的氣象回波來(lái)提示飛行員選擇安全性的航線(xiàn)，避開(kāi)惡劣天氣區域。

戰斗機是如何

知道自己被火控雷達鎖定的?

戰斗機或者防空系統的雷達在鎖定目標時(shí)，會(huì )連續的向目標****一定模式的無(wú)線(xiàn)電波，從而連續不斷的獲得目標的方位距離速度。這令戰斗機或防空系統能夠進(jìn)而發(fā)起攻擊。

這一無(wú)線(xiàn)電波作用模式，與搜索狀態(tài)有明顯的區別，例如搜索時(shí)無(wú)法連續不斷的向一個(gè)目標****無(wú)線(xiàn)電波，需要間隔一段時(shí)間才能掃描一次，以實(shí)現覆蓋全視角的搜索能力。要知道自己被對方雷達鎖定，首先需要能夠分辨出相關(guān)無(wú)線(xiàn)電特征。而得到對方雷達鎖定信號特征的方法，主要依靠平時(shí)偵察獲得對方的鎖定信號，進(jìn)行記錄分析，然后存儲到己方戰斗機電子告警系統之中。這樣，在戰時(shí)可以根據對方雷達****來(lái)的無(wú)線(xiàn)電波特征，判斷對方工作狀態(tài)，確定自身是不是已經(jīng)被雷達鎖定。甚至能精確到知道具體是哪一種雷達在用哪一種模式進(jìn)行探測。

具體的探測設備，包括了戰斗機自身的雷達告警設備，以及外掛的電子戰吊艙等等，以及伴隨己方戰機飛行、實(shí)施保護的專(zhuān)用電子戰飛機。一旦發(fā)現威脅較大的敵方雷達信號，例如戰斗機火控雷達鎖定的信息，相關(guān)設備就會(huì )向飛行員告警。如果無(wú)法識別出特定的信號，那么就需要根據既定的策略，按照已經(jīng)規劃好的算法和邏輯，進(jìn)行對這一信號的初步判斷，進(jìn)而向飛行員提供相關(guān)決策信息。

飛行員或者戰機自動(dòng)化電子戰自衛設備，能夠根據獲得的信息，做出如何進(jìn)行自衛的決策，包括了規避、投放干擾彈、實(shí)施電子干擾、召喚專(zhuān)用電子戰飛機進(jìn)行干擾或者打擊等措施。

為適應戰爭的需要，機載火控雷達的多功能發(fā)展趨勢從它誕生之日起就沒(méi)有停止，在可以預見(jiàn)的未來(lái)，機載火控雷達作為先進(jìn)戰斗機的關(guān)健傳感器的地位不會(huì )動(dòng)搖，因此這種多功能發(fā)展的趨勢也必將繼續，但是隨著(zhù)作戰觀(guān)念的更新、作戰體系的變革，機載火控雷達的多功能發(fā)展也將呈現更鮮明的高技術(shù)特色。