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  • 發布時間:2020-10-13 21:42 原文鏈接: 淺談相控陣雷達(三)

    歐洲篇

    歐洲國際合作

     

    1993年,為彌補"臺風"戰斗機現有CAPTOR雷達的諸多缺陷,英、法、德三國聯合啟動了機載多模固態有源相控陣雷達(AMSAR)項目。AMSAR將裝備于"臺風"和"陣風"(目前"陣風"裝備的是RBE-2無源雷達)戰斗機。隨后,三方成立了GTDAR(GEC-湯姆森-DASA機載雷達)合資公司專門從事AMSAR的研發工作。

     

    AMSAR項目的開發分為3個階段,預計11年完成。前兩個階段將分析新一代有源陣的可行性和需求以及生產MMIC模塊的新方法。模塊的目標價格定為400至500歐元(目前為幾千歐元)。GTDAR公司通過建造小型相控陣以論證項目的總體可行性。1998年,GTDAR公司完成了144個模塊陣列的測試,標志著項目前兩個階段的順利完成。144個模塊陣列的演示非常成功,投資方隨即宣布項目進入第3階段。該階段采用裝備1000個模塊的全尺寸設備,在BAE系統公司的航空電子測試機上進行飛行測試。第3階段目前仍在進行之中,如果項目進展順利且成本適中,AMSAR即可裝備戰斗機。系統將極大地改進"臺風"戰斗機的性能,并降低"臺風"被敵方探測到的概率。此外,項目還引進了幾個歐洲的合作伙伴(如英國的FOAS項目),加強陣列與飛機的綜合,即所謂的保形智能蒙皮(smart skin)陣列。由于使用了高速寬帶光學鏈路和中央處理系統,整個飛機更像一個巨型的綜合傳感器。盡管這對"臺風"戰斗機意義不大,但對于項目的深入進展和FOAS項目實現可能會有些幫助。

     

    荷蘭

     

    荷蘭的TNO物理和電子實驗室開發了一種很有特色的、采用AESA體制的小型合成孔徑雷達(SAR)如圖所示,該雷達體積小、重量輕、精度高,并具有對地面慢動目標檢測(GMTI)能力,可用于環境監測和各種軍事用途。分辨力達5cm(spotlight)。工作模式:帶狀地圖、Spotlight、GMTI、干涉SAR。

    主要參數如下:

    * 為低高度無人機和有人駕駛平臺使用

    * 分辨力:0.3~1 m (帶狀地圖);0.05 m (spotlight)

    * 最低檢測速度(MDV):3km/h;精度為:0.7km/h

    * 同時SAR和GMTI,為其它探測傳感器提示目標位置

    * 提供地形圖:精度為 0.4m(垂直)×1m(水平)

    * 重量小于50kg

    * 采用有源相控陣體制,工作在X波段天線由3塊印制板組成(每塊寬度為15cm),可以根據不同需求增減尺寸。

    有源相控陣T/R模塊采用的功率放大器:

    * 兩級放大器:輸出平均功率:6.1 W;效率(PAE):36%;增益:21 dB;X-波段相對帶寬:40%;

    * 三級放大器:輸出平均功率:6.5W;效率(PAE):29%;增益:29 dB;X-波段相對帶寬:30%

     

    瑞典

         瑞典的有源相控陣(AESA)計劃命名為NORA, 其英文含義即"不僅僅是雷達",NORA還同時具有電子戰和數據通信的功能。還將采用最新的空時自適應信號處理(STAP)技術。在瑞典國防部支持下于1994年項目啟動;一個約有1000個T/R模塊的AESA計劃2004年進行試飛。研制成功后極有可能對本國的主力戰斗機"鷹獅"目前裝載的雷達PS-05進行改裝。

     

    事實上,瑞典研制的有源相控陣體制的預警雷達PS-890早在1994年即已開始在其空軍的小型運輸機Saab 340上裝備,共裝備4架。雷達工作在S波段,相控陣由200個固態收發模塊組成,對戰斗機目標的探測距離可達300km。長9m的平衡木形狀的相控陣天線重達900kg。

    法國

     

    在西北歐新一代三大主力戰機中,"陣風"戰斗機是唯一迄今未在外銷戰場上有任何斬獲,法國為了增加自家寶貝的賣點與吸引力以向外推銷,可以說無所不用其極,也因此成為歐洲各國中,最積極、也是最早一批進入研究發展戰斗機AESA火控雷達行列的國家。

     

    目前裝備"陣風"戰斗機配裝的雷達型號是RBE-2,采用無源相控陣體制。可以在進行地形回避或地形跟隨(TA/TF)的同時,同時搜索和跟蹤空中目標;或是在搜索特定空域區域的同時,跟蹤位於另外空域的空中目標。

     

    Thales集團于1999年正式提出RBE-2 雷達AESA升級方案,并于2002年4 月間在RBE-2 雷達上開始研制DRAA有源相控陣雷達技術演示樣機,該樣機采用從美國引進的技術,由1000個GaAs T/R模塊組成的AESA天線。2002年12月,歐洲第一部戰斗機載AESA火控雷達原型技術演示樣機裝在一架試驗機上進行測試,并且在2003年5月間正式安裝于"陣風" B301 上試飛。主要目地是驗證未來把RBE-2換裝AESA天線時,能達到"即插即用" 。即將RBE-2 雷達的原有的無源相控陣天線拆下換成 DRAA有源相控陣天線,只需要不到3個小時,這是一個其他還在使用機械掃描雷達的競爭者所難以達到的成就;除此之外,根據當時參加測試的試飛員還表示:"換裝DRAA AESA天線后,極大幅度地提高了RBE-2 雷達的探測距離"。

     

    不過DRAA驗證樣機所使用的GaAs T/R模塊是自美國引進的,無論是自用還是外銷競標都不適宜,因此DGA 與Thales集團簽協,于2004年7月間正式開展新一階段的DRAAMA(D émonstrateur Radar àAntenne Active Modes Avancés,or Advanced Modes Active Array Radar Demonstrator)演示計劃,將采用全新的AESA制作工藝,且所有元器件均由歐洲自主獨立開發,預定在2007至2008年間完成驗證,如有需要,可以自2010年以后起進行AESA陣列天線的換裝升級,預計屆時其陣列天線上將會擁有1000 至1200 個GaAs T/R模塊,對空探測距離可望較目前的無源相控陣雷達RBE-2提高至少50% 以上,雷達水平搜索角度則可從±60度提高至±70度,整體雷達性能水準當與AN/APG-79 相當。

     

    法國在2000年初期競標韓國與新加坡的F-X 未來攻擊戰機計劃時,曾想效法美國替阿聯酋開發F-16E/F BLOCK60 的先例,提出所謂的"陣風" MK2超級戰斗機計劃:但要求用戶出資7億美元協助開發,到了2006年后,達索便能將使用AESA雷達,M88-3 渦扇的超級"陣風"戰機雙手奉上。

    可惜法國的面子遠沒美國大,韓國與新加坡都不愿冒此風險,"陣風" MK2超級戰機計劃最后無疾而終,THALES集團也只好靜待法國政府出資,完成所有研發與測試計劃后,于2010年以后起開始推動"陣風"戰斗機雷達的AESA換裝升級。

    法國的機載AESA雷達計劃顯得平實無華。雷達就是雷達,不去追求兼有電子戰和通信等其它先進功能,也不去搞加裝驅動馬達或側視陣列等新潮花樣(如瑞典的NORA),換裝機體也不搞任何結構大改工程,只是單純的把舊天線拆下,再換上新的AESA天線就大功告成了。這樣的設計方法,不免在無法充分發揮AESA應有潛力有遺憾,不過其好處也顯而易見:技術風險小,研發成本低,換裝快且方便,日后飛行員和后勤維護人員在操作/維修訓練上也可以大多沿用原有教材與經驗,對于大多數中、小國家空軍而言,也許這樣簡單就是美的理念設計才能真正符合其國情所需。

     

    八、雷神公司四種導彈防御相控陣雷達

     

    1. 鋪路爪 AN/FPS-132地基預警雷達

     

    雷達型號:AN/FPS-132

     

    工作頻段:420MHz~450MHz

     

    功率:峰值功率582.4kW,平均功率145kW

     

    探測距離:5000Km

     

    單次掃描時間:6s

     

    MTBF:450h

     

    陣面尺寸:直徑30m

     

    陣源數量:2000個

     

    用途:探測從預警衛星無法連續監測的地區所發射的導彈

     

    特點:具備早期發現、跟蹤中段與再入段導彈和彈頭的能力

     

    2、AN/TPY-2雷達

     

    雷達型號:AN/TPY-2

     

    工作頻段:X波段(9.5GHz)

     

    探測距離:對雷達反射截面積為1㎡的目標探測距離達1000km

     

    機械轉動范圍:方位角 -178°~+178°;俯仰角 0°~90°

     

    電掃范圍:方位角0°~50°;俯仰角0°~50°

     

    陣面尺寸:天線陣面積為9.2 ㎡

     

    陣元數量:30464個

     

    用途:主要部署在美國本土外的重要戰略區域

     

    特點:系統體積小,可高速機動,分辨精度高,能識別誘餌

     

    3、新型愛國者雷達

     

    雷達型號:新型愛國者雷達(型號尚未得知)

     

    探測距離:相比舊式AN/MPQ-53/65雷達探測距離增加約5倍,(AN/MPQ-53/65雷達搜索距離約為100千米)

     

    用途:讓愛國者導彈系統獲得360°監控范圍.并提升其多目標交戰性能

     

    特點:雷達的芯片采用了氮化鎵材料,功率會相應的大幅度增加.新型有源相控陣雷達改變了工作方式,提高了性能

     

    其他指標:其他指標尚不明確

     

    4、“宙斯盾”艦載AN/SPY-1多功能相控陣雷達

     

    雷達型號:AN/SPY-1

     

    工作頻段:S波段3.1GHz~3.5GHz

     

    探測距離:450km

     

    電掃范圍:方位角360°;仰角90°

     

    單陣面尺寸:3.65×3.65 ㎡(共4面天線)

     

    陣元數量:4×4490個

     

    用途:是美國海軍“宙斯盾”防空反導作戰系統的核心,對空中和海面目標進行自動搜索、檢測、跟蹤并對SM-2導彈進行中段制導

     

    特點:可同時監視上百個目標,跟蹤幾十個威脅目標,并對發射的導彈進行制導。


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