綜合分析殲B相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)世界先進(jìn).doc

1、綜合分析：殲-10B相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)世界先進(jìn) · 草尼瑪 2012/2/6 ·      國外媒體和國內(nèi)軍迷對于殲十B所使用的機(jī)載火控雷達(dá)存在極大的興趣，隨著最近網(wǎng)絡(luò)上最新曝光的一型相控陣?yán)走_(dá)照片的出現(xiàn)，對于殲十B機(jī)載火控雷達(dá)的討論和分析達(dá)到了相當(dāng)?shù)臒岫取Ｃ绹绖?wù)新聞前段時(shí)間有文章稱：殲十B戰(zhàn)機(jī)的照片顯示，該機(jī)配備了電子掃描相控陣機(jī)載火控雷達(dá)。另外一家研究中心的主任師里克·費(fèi)希爾說:“殲十B只是大量裝備有源電掃相控陣機(jī)載火控雷達(dá)的越來越尖端的中國戰(zhàn)斗機(jī)中的第一種,將與美國空軍F-15E最新版的先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)相匹

2、敵。"但同時(shí)也有專家認(rèn)為殲十B是精密版的被動電子掃描陣?yán)走_(dá).筆者也來湊個(gè)熱鬧，分析一下殲十B的雷達(dá)技術(shù)和性能特點(diǎn)，如有謬誤，歡迎板磚。 機(jī)載火控雷達(dá)發(fā)展 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) http：// 機(jī)載火控雷達(dá)是作戰(zhàn)飛機(jī)用來搜索、截獲和跟蹤空中目標(biāo)，提供武器瞄準(zhǔn)、射擊和制導(dǎo)所需數(shù)據(jù)的機(jī)載雷達(dá)。人類歷史上第一臺雷達(dá)誕生于受到納粹航空兵嚴(yán)重威脅的英國,由羅伯特？6？1沃森？6?1瓦特爵士于1937年研制成功,由于該雷達(dá)使用支撐于高塔之上的平行發(fā)射天線，所以被形象的成為“本土鏈"雷達(dá)。該型雷達(dá)在二戰(zhàn)前部署20臺，形成英國貫穿英國南北的預(yù)警線。二戰(zhàn)爆發(fā)之后的不列顛空戰(zhàn)

3、中，“本土鏈"雷達(dá)發(fā)揮了極為關(guān)鍵的預(yù)警、探測和引導(dǎo)作用，成為人類陸基對空雷達(dá)的鼻祖.很快,雷達(dá)這種極具劃時(shí)代意義的傳感器就被搬上了飛機(jī)。1939年,英國在飛機(jī)上安裝了工作頻率為200兆赫茲的雷達(dá)，用于搜索敵機(jī)，這是人類歷史上第一部機(jī)載預(yù)警雷達(dá)。1936年美國無線電公司研制出了用于產(chǎn)生和放大電磁波的一種電子管，大致工作波長為1.5米/頻率200兆赫茲，發(fā)射功率500瓦。1939年11月，基于改型電子管發(fā)射機(jī)的機(jī)載空海監(jiān)視雷達(dá)ASV-1生產(chǎn)出原型機(jī)，開始測試，并于1940年正式服役。雷達(dá)天線增益在天線尺寸與波長相同量級上才有最大值，因而工作在1.5米波長的ASV1雷達(dá)擁有巨大的天線，以至

4、于戰(zhàn)斗機(jī)無法用來進(jìn)行火力控制,只能裝載于大型飛機(jī)上用于反潛.不過1939年，英國物理學(xué)家H.A。H.布特和J.T。蘭道爾研制的實(shí)用化的多腔磁控管宣告了機(jī)載火控雷達(dá)的研制終于成為可能。磁控管可以產(chǎn)生工作波長在分米級別的電磁波，并且可以將分米波信號放大至1千瓦的峰值功率.同時(shí)，電子收發(fā)開關(guān)的研制成功，讓雷達(dá)告別了起初的收發(fā)分置雙基地部署，而可以將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)置于同一個(gè)天線系統(tǒng)內(nèi)，否則接收機(jī)在發(fā)射機(jī)發(fā)射型號時(shí)會受到極為嚴(yán)重的“燒穿”影響.至此，機(jī)載火控雷達(dá)需要的關(guān)鍵技術(shù)條件都完全具備。 本文為互聯(lián)網(wǎng)收集,請勿用作商業(yè)用途文檔為個(gè)人收集整理，來源于網(wǎng)絡(luò)據(jù)稱這是“本土鏈”雷達(dá)的“真容”，高塔之間應(yīng)當(dāng)就

5、是尺寸相當(dāng)大的雷達(dá)天線。 上世紀(jì)六十年代末期，基于多普勒頻移原理的動目標(biāo)探測技術(shù)實(shí)用化之前，機(jī)載火控雷達(dá)還處于比較初級的蒙昧階段，多為不能測角的測距器或者采用單脈沖測角原理、反射面天線的火控雷達(dá)。這些雷達(dá)在技術(shù)上可以視為地面跟蹤雷達(dá)的小型化機(jī)載版本，對于平視和上視空中目標(biāo)可以做到與地面雷達(dá)一樣的性能。但是基本無法進(jìn)行下視探測和跟蹤,因?yàn)槔走_(dá)天線下視時(shí)，地面反射的雜波將目標(biāo)回波完全掩蓋，接收機(jī)徹底被主瓣雜波占據(jù)。一直到1964年，美國海軍使用的E-2A機(jī)載預(yù)警雷達(dá)采用了偏置相位中心天線和機(jī)載時(shí)間平均雜波相干技術(shù)才實(shí)現(xiàn)了海面目標(biāo)下視。又過了十年時(shí)間，人類才實(shí)現(xiàn)了陸地上空的雷達(dá)下視能力，導(dǎo)致新一代預(yù)

6、警機(jī)和第三代戰(zhàn)斗機(jī)探測能力的大幅度改善。下視下射能力也成為第三代機(jī)載火控雷達(dá)的“門檻"性能和最顯著的技術(shù)特征。機(jī)載脈沖多普勒火控雷達(dá)是機(jī)載火控雷達(dá)第二發(fā)展階段的開始，該項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)之前，可以視為機(jī)載火控雷達(dá)的第一發(fā)展階段。機(jī)載脈沖多普勒火控雷達(dá)一般采用數(shù)字化可編程處理器、平板縫隙陣列天線、真空管發(fā)射機(jī)、脈沖壓縮技術(shù)和多功能設(shè)計(jì)。機(jī)載雷達(dá)第三個(gè)發(fā)展階段的標(biāo)志就是相控陣技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用。目前有源/無源相控陣?yán)走_(dá)已經(jīng)開始批量裝備新型隱身作戰(zhàn)飛機(jī)、三代和三代改型戰(zhàn)斗機(jī)以及轟炸機(jī)、特種電子戰(zhàn)飛機(jī)等機(jī)種。 個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途詳解相控陣 實(shí)際上人類早期研制的雷達(dá)都采

7、用了獨(dú)立發(fā)射機(jī)和天線組成的天線陣列，天線的方向圖和增益性能由陣元幾何位置和發(fā)射信號的幅度以及相位疊加來決定。這是由于當(dāng)時(shí)雷達(dá)工作頻率很低，較大的波長很難在單個(gè)天線上得到很好的聚焦和搜索性能。后來隨著發(fā)射機(jī)能夠產(chǎn)生較短的波長,這種建設(shè)規(guī)模很大的陣列天線就被更小更簡單的單個(gè)天線所代替,一二代機(jī)載火控雷達(dá)使用較多的是拋物面發(fā)射天線，卡塞格倫天線以及格里高利天線等等。這些天線本質(zhì)上都是反射面天線或者反射面天線的變形，由于反射面天線聚焦能力一般,這些天線的副瓣功率都相當(dāng)高，甚至有相當(dāng)數(shù)量采用卡塞格倫天線的機(jī)載火控雷達(dá)需要專門設(shè)計(jì)一個(gè)副瓣雜波遮蔽罩,罩在雷達(dá)天線外面。蘇-27SK作為三代機(jī)時(shí)代少數(shù)采用倒置

8、卡塞格倫天線的重型空優(yōu)機(jī)，其采用的“祖可”-27火控系統(tǒng)所采用的N001天線就是倒卡形式。由于機(jī)載天線整個(gè)下半球的空間副瓣所產(chǎn)生的地面雜波會對目標(biāo)的檢測產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，再考慮到載機(jī)的橫滾戰(zhàn)術(shù)機(jī)動，因而機(jī)載火控雷達(dá)要想下視下射必須幾乎在所有切面上都有低副瓣功率.另外,距離主瓣越遠(yuǎn)的副瓣相對于大地的入射角較小，入射距離近，產(chǎn)生的地面雜波強(qiáng)度是最高的，所以還要求天線的遠(yuǎn)區(qū)副瓣功率最好隨著角度的擴(kuò)大遞減，即越是機(jī)頭下方的副瓣，功率越低，這樣可以將副瓣地面雜波的干擾降低。不過即便是倒卡天線外面使用了旁瓣屏蔽罩，蘇-27依然沒有具有實(shí)用的下視下射和對地精確打擊能力。因此，雷達(dá)工程師放棄了反射面天線機(jī)理，開始

9、重新考慮低旁瓣天線設(shè)計(jì).波導(dǎo)縫隙天線開始在三代雷達(dá)普及應(yīng)用。其實(shí)波導(dǎo)縫隙天線從雷達(dá)剛剛開始使用的上世紀(jì)40年代就開始研究，但是一直到上世紀(jì)七十年代才逐漸成功應(yīng)用。波導(dǎo)縫隙天線是指在波導(dǎo)寬壁或者窄壁上開有裂縫的天線,既可以做其他天線的饋源，也可以將縫隙排列成線陣或者面陣成為陣列天線。合理布置的縫隙就是類似一個(gè)陣元，每個(gè)縫隙輻射出的電磁波在空間疊加,形成低旁瓣高增益的方向圖.機(jī)載火控雷達(dá)一般使用的是做成平面陣列的平板縫隙天線，配合高重復(fù)頻率設(shè)計(jì)，為三代機(jī)提供下視下射能力，為預(yù)警機(jī)提供高增益和超低旁瓣性能。不過波導(dǎo)縫隙輻射出的信號都源自于一個(gè)發(fā)射機(jī)，幅度、相位和波形都不能靈活的調(diào)節(jié)，天線也一般采用機(jī)

10、械掃描模式.而相控陣技術(shù)的出現(xiàn)，則讓陣列天線的性能達(dá)到了新的高度. 文檔為個(gè)人收集整理，來源于網(wǎng)絡(luò)個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) http：// 采用倒置卡薩格倫天線的“祖可”27火控系統(tǒng)，該雷達(dá)就是蘇27不具備完整下視下射能力的“元兇”，圖中的平板為倒卡雷達(dá)的主反射面，類似燈泡的白色泡狀物體就是天線的饋源。 裝機(jī)狀態(tài)的倒卡雷達(dá)天線必須用旁瓣遮蔽罩對旁瓣地面雜波進(jìn)行遮擋,圖中左側(cè)的綠色罩子里面就是上圖可以看到的倒卡天線. 相控陣天線是由輻射單元排列而成的定向天線陣列，各輻射單元的相位關(guān)系可控，天線陣列利用相移器控制每個(gè)輻射單元的信號相位，從而改變整個(gè)天線陣

11、列信號在空間的疊加加強(qiáng)方向,從而實(shí)現(xiàn)波束的電子掃描.相控陣天線屬于電子掃描天線的一種,但是電子掃描還有頻移陣列、時(shí)延陣列、電子饋電開關(guān)陣列等等。相控陣天線主要具有五個(gè)技術(shù)性能特點(diǎn).第一，天線波束具有快速掃描能力,相對于機(jī)械掃描天線數(shù)秒甚至十幾秒才能完成一次水平或者俯仰掃描，相控陣天線可以在數(shù)微秒范圍內(nèi)完成同樣范圍的掃描，數(shù)據(jù)刷新率極快。第二，波束形狀具備捷變能力，目前這個(gè)方面應(yīng)用最多的是天線方向圖可以在某個(gè)方向角人為設(shè)置出零點(diǎn)增益，這樣可以對于某個(gè)方向的干擾免疫。同時(shí)也可以改變主波束形狀,實(shí)現(xiàn)寬波束搜索、窄波束跟蹤的快速切換等等.第三,天線具備空間功率合成能力，由于相控陣天線的最終波束成形是在

12、空間疊加合成的，那么波束功率也是由每個(gè)輻射單元的功率疊加合成的,通過增加輻射單元數(shù)量就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程探測、毫米波雷達(dá)所需要的高功率問題，而常規(guī)集中式發(fā)射機(jī)提高功率則是非常困難的。第四，天線與雷達(dá)平臺共形能力，天線不需要機(jī)械掃描,緊貼于平臺某個(gè)表面即可，可以消除天線對于平臺的動力學(xué)性能影響，改善隱身能力等等.第五，多波束形成能力,相控陣天線可以在一個(gè)脈沖重復(fù)頻率內(nèi)形成多個(gè)指向不同的發(fā)射波束和接收波束，這樣可以提供非常強(qiáng)的多任務(wù)和電子對抗能力。世界上最先使用相控陣作為機(jī)載雷達(dá)的是米格-31截?fù)魴C(jī)，采用了鐵氧體相移器技術(shù)的無源相控陣技術(shù).美國的B1B戰(zhàn)略轟炸機(jī)也使用了同樣技術(shù)原理的無源相控陣。美國在上世

13、紀(jì)六十年代的“微電子雷達(dá)計(jì)劃”中開始研制用于機(jī)載火控雷達(dá)的有源T/R組件，但是受限于X波段的高頻率和器件性能的差距，還不能直接產(chǎn)生和放大X波段電磁波信號。在第二階段的“可靠機(jī)載固態(tài)雷達(dá)計(jì)劃”中，美國研制了具有1048個(gè)有源T/R陣元的有源陣列。到了第三階段的“固態(tài)相控陣計(jì)劃”首次采用了砷化鎵場效應(yīng)器件，直接對X波段信號進(jìn)行了放大,研制成功了機(jī)載火控雷達(dá)的巔峰型號，雷達(dá)中的“猛禽”AN/APG-77有源相控陣機(jī)載火控雷達(dá)，每個(gè)陣元峰值功率達(dá)到10瓦，陣列有2000多個(gè)陣元。至此，有源相控陣?yán)走_(dá)成為世界雷達(dá)強(qiáng)國用于改進(jìn)三代機(jī)以及裝備新飛機(jī)的最佳選擇. 本文為互聯(lián)網(wǎng)收集,請勿用作商業(yè)用途本文為互聯(lián)網(wǎng)

14、收集，請勿用作商業(yè)用途 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) http：// F/A22隱身戰(zhàn)斗機(jī)使用的APG77有源相控陣?yán)走_(dá),下圖是APG77所采用的有源收發(fā)組件模塊。該型雷達(dá)代表了機(jī)載火控雷達(dá)發(fā)展的巔峰和新高度。 有源還是無源:殲十B雷達(dá)猜測 在網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)的我國自研三代機(jī)殲十的改進(jìn)型殲十B一直被軍事愛好者們所關(guān)注。殲十B在殲十基礎(chǔ)上進(jìn)行了哪些改進(jìn)，性能有什么樣的提升，更是一個(gè)熱點(diǎn)話題。網(wǎng)絡(luò)上一張殲十B露出黃色傾斜固定雷達(dá)天線的照片表明,殲十B應(yīng)該是裝備了三代改型戰(zhàn)斗機(jī)首選采用的相控陣機(jī)載火控雷達(dá),這標(biāo)志著我國的相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)已經(jīng)完全能夠工程實(shí)用。不過該型雷達(dá)究竟采用的是軍迷們最為希望

15、有源相控陣技術(shù)還是無源相控陣技術(shù)，一直眾說紛紜。隨著我國國防技術(shù)的飛速發(fā)展和軍工技術(shù)信心的增強(qiáng)，我國戰(zhàn)斗機(jī)型號和分系統(tǒng)研制情況公開程度越來越高，最近在網(wǎng)絡(luò)上又新出現(xiàn)了一型天線外形與裝備殲十B原型機(jī)雷達(dá)幾乎無異的雷達(dá)整機(jī)照片，為分析殲十B機(jī)載雷達(dá)提供了新的關(guān)鍵信息。 網(wǎng)絡(luò)上流傳的殲十B機(jī)頭雷達(dá)罩被打開的照片，該機(jī)明顯采用了相控陣?yán)走_(dá)天線。 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) http：/bbs。 網(wǎng)絡(luò)上曝光的疑似我國研制的機(jī)載相控陣火控雷達(dá)的照片,該型雷達(dá)體積小巧，天線厚度適中，顯示出相當(dāng)高水平的技術(shù)功底。 無源機(jī)載火控雷達(dá)總體設(shè)計(jì)其實(shí)與第三代機(jī)掃火控雷達(dá)并沒有顛覆性的區(qū)別，都分別設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線以及信號處理

16、、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，只不過無源相控陣的雷達(dá)天線采用相移陣方式進(jìn)行電掃。發(fā)射機(jī)發(fā)射的電磁波信號經(jīng)過放大電路增加發(fā)射功率，然后通過介質(zhì)傳輸?shù)教炀€上,如果是機(jī)掃雷達(dá),那么天線就是反射面或者波導(dǎo)縫隙陣列天線；如果是無源相掃雷達(dá)，天線上會合理設(shè)置多個(gè)相移器,在控制器的控制下，將電磁波依次相移,然后再發(fā)射。無源陣分為光學(xué)饋電方式和強(qiáng)制饋電方式。光學(xué)饋電方式也被稱為空間饋電,有透鏡式饋電和反射鏡式饋電兩種，發(fā)射機(jī)和天線之間的介質(zhì)就是自由空間,發(fā)射機(jī)如同人眼，無源相移陣就好像透鏡或者反射鏡。法國為陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)研制的RBE2無源相控陣?yán)走_(dá)就采用了透鏡饋電方式?！皭蹏摺狈揽諏?dǎo)彈系統(tǒng)所采用的火控雷達(dá)也是透鏡式饋電方式。

17、S300PMU1防空導(dǎo)彈系統(tǒng)采用的64N6三維相控陣監(jiān)視雷達(dá)采用了比較少見的反射鏡饋電方式。強(qiáng)制饋電則是采用波導(dǎo)作為發(fā)射機(jī)和天線之間的介質(zhì).“阿里·伯克”級驅(qū)逐艦采用的SPY-1艦載無源相控陣?yán)走_(dá)就是強(qiáng)制饋電方式。無源相控陣?yán)走_(dá)由于發(fā)射機(jī)集中布置，而且發(fā)射功率和冷卻功率開銷較大，因而體積較大。而且由于天線背后有較為復(fù)雜饋電系統(tǒng)，因而天線厚度往往較大。有源相控陣?yán)走_(dá)則在雷達(dá)總體設(shè)計(jì)上有了顛覆性的不同。有源和無源指的是天線上是否存在發(fā)射機(jī)。有源相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、信號處理器全部設(shè)計(jì)進(jìn)體積非常小的有源T/R組件中，天線以外只有用于控制有源組件的控制器、數(shù)據(jù)處理器以及電源和散熱系統(tǒng)。

18、因而有源相控陣?yán)走_(dá)往往天線厚度較薄，而且后端體積較小。F/A22所采用的APG77有源相控陣?yán)走_(dá)主要部件基本只剩下了一個(gè)天線陣面而已。 個(gè)人收集整理,勿做商業(yè)用途個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途透鏡式饋電的無源相控陣天線，發(fā)射機(jī)的信號從左側(cè)射入，通過相移陣每個(gè)相移器，從而在右側(cè)空間形成波束。 相控陣?yán)走_(dá)實(shí)現(xiàn)電掃描的原理是不同相位信號的疊加，而不是所謂“每個(gè)陣元都是一個(gè)小雷達(dá)". 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) http：/ 64N6三維相控陣監(jiān)視雷達(dá)采用了比較少見的反射鏡饋電方式，陣面前方支架上的喇叭狀物體就是饋源，饋源將電磁波發(fā)射至相移陣上，相移陣的相移器依次將信號相移然后再反射出去，陣面很像是一面反射鏡

19、。 疑似裝備殲十B的機(jī)載火控雷達(dá)從外觀體積來看十分輕巧，天線厚度應(yīng)該在200毫米400毫米區(qū)間內(nèi).令人注意的是雷達(dá)后端設(shè)備體積極為小巧，整個(gè)設(shè)備組建只占了天線高度的一半略多。天線陣面為橙黃色，并且?guī)в屑^狀寄生天線，天線表面似乎是金屬印刷天線，單從顏色和陣面形態(tài)來看,和俄羅斯多種采用鐵氧體相移器技術(shù)的無源相控陣?yán)走_(dá)陣面更為相似。但是由于觀察角度的原因,無法看到天線后面是否布置了用于饋電的波導(dǎo),而且整個(gè)天線厚度很薄,后端設(shè)備和天線之間有一根黑色細(xì)電纜相連，這些技術(shù)特征又更加與有源相控陣更為相似。筆者認(rèn)為該型雷達(dá)若為無源雷達(dá)，那反映出的我國機(jī)載火控雷達(dá)技術(shù)水平則極為令人興奮，因?yàn)樵撔屠走_(dá)體積遠(yuǎn)小于俄羅斯和法國同類產(chǎn)品，已經(jīng)在體積上和有源雷達(dá)極為相似。該型雷達(dá)無法排除是有源相控陣的可能,畢竟從總體設(shè)計(jì)上來看實(shí)在是小巧,與西方先進(jìn)有源雷達(dá)的總體設(shè)計(jì)更類似.如果能有該型雷達(dá)背面的圖片出現(xiàn)，可能就可以研判和確定了。 俄羅斯irbis-e無源相控陣?yán)走_(dá)，可見該雷達(dá)體積十分巨大。 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) http：/bbs。 俄羅斯“祖可"AE有源相控陣?yán)走_(dá)體積也是異常巨大,后端設(shè)備占據(jù)了天線后面大量的空間. 疑似殲十B裝備的相控陣?yán)走_(dá)的后端體積相比于俄羅斯無源，甚至有源雷達(dá)都顯得非常簡