能發現隱形戰機?中國第四代反隱身雷達是世界第一嗎?

在半個多世紀之前就已經是主流雷達的米波雷達,沒想到在今天被再次重視,成為大國競相發展的新技術。為何會出現這種現象呢?答案其實很簡單,米波雷達能夠發現隱形戰機等隱身目標。軍事專家通過分析發現,米波雷達可以捕捉到隱形戰機產生的電磁波,進而確定它的飛行動向,這也是現在重新發展米波雷達的重要原因之一。

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米波雷達比較簡易

什麼是米波雷達?

米波雷達是指工作波長在1到10米,或工作頻段在30到300MHz的雷達。米波雷達是一種長波雷達,最初主要用於長距離探測。傳統的米波雷達大多使用簡單的八木天線或老式網狀天線或矩形拋物面天線,幾乎都是兩座標的,不僅體積和重量大,而且分辨率差、探測精度低,抗干擾能力不足。新型的米波雷達已經採用三座標定位設計,不僅能夠提供高度信息,還可測距、測速,改善方位、角度測量精度,可以發現並跟蹤各種空中目標,包括隱形飛機、巡航導彈等。

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八木天線米波雷達

米波雷達是如何發現隱形戰機的?

隱形戰機並不是真的看不到,或者消失了,而是主要依靠特殊的外形設計和表面塗層所具有的隱形材料,來降低其可探測性,實現雷達隱身。也就是說,普通雷達發現不了隱形戰機。隱形戰機的隱身電磁波段大都在0.3至29MHz的頻率範圍,正好避開現代化微波雷達的工作波段。而米波雷達的工作頻段在30到300MHz,這並不是隱身戰機的隱身波段,因此能夠發現隱形戰機。

儘管隱形戰機的雷達散射截面積(RCS)很小,比如F-22戰鬥機的正面RCS下限是0.001平米,平均RCS約0.01到0.1平米;F-35戰鬥機的RCS下限是0.0015平米,中間值約0.05平米;被擊落過一架的F-117攻擊機的RCS在0.01到0.001平米之間;B-2轟炸機大約和F-22的RCS值相當;俄羅斯蘇-57的雷達散射截面積下限大約是0.004平米,平均RCS約0.01到0.1之間。但是這些隱形飛機的雷達反射面積均是相對於微波雷達而言,在米波雷達的工作頻率內,由於飛機的尺寸和雷達的工作波長很接近,因此兩者之間會發生諧振現象。這樣以來,隱形戰機在米波雷達中的散射截面積就會變的很大,比如有研究指出,當遇到工作波長40釐米的雷達頻段時,F-22戰機的側面RCS值高達10平米。

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F-22隱形戰鬥機

米波雷達的缺點和解決方法

雖然米波雷達是對付隱形戰機等目標的有效裝備,但是它也存在一些缺點。傳統的八木天線或矩形米波雷達,天線尺寸龐大、機動性差,探測精度低、受外界環境干擾大,採用量座標定位、不能測高,這些缺點導致老式米波雷達很難成為主雷達,只能用於輔助搜索和預警。新型的米波雷達正在克服這些缺陷,一是採用全新的天線和外觀設計;二是使用車載或拖掛方式,擁有更強的機動性;三是採用三座標定位,增加了獨立的高度測量,定位更精準;四是採用先進的數據傳輸和處理技術,抗干擾和電子對抗能力明顯增強;五是構建全方位的反隱形雷達系統,組成一體化的反隱形網絡。

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俄羅斯“天空-Y”米波雷達

世界主要的反隱身米波雷達

俄羅斯“天空-Y”米波雷達

在米波雷達的研製方面,蘇聯的起步最早,俄羅斯繼承了蘇聯技術,發展也十分迅速。“天空-Y”米波雷達研製於上世紀九十年代,曾獲得2003年度俄羅斯國家獎,近年來開始裝備和使用。“天空-Y”米波雷達是一種移動式數字化相控陣天線雷達,具有自動化適應系統,可自動判定三維座標,主要用於發現空中目標,包括隱形戰機。

據報道,“天空-Y”米波雷達的最大探測高度為7.5萬米,最遠探測距離約600公里。該雷達主要三個特點:一是高度自動化運行能力,二是可發現隱形戰機和小型高超音速導彈等目標,三是可自動接入指揮系統並向S-300、S-400等防空導彈系統提供空中目標的座標等信息。

雖然俄羅斯積累了豐富的米波雷達研製和使用經驗,“天空-Y”米波雷達的技術水平也很高,但是它並不是嚴格意義上的三座標雷達。該雷達通過兩組天線實現三維座標定位,相當於傳統的兩座標雷達,外加一個專門判定高度的天線雷達。有專家認為,俄羅斯的反隱身米波雷達仍是對傳統米波雷達的改進和升級,有一些關鍵技術仍未掌握。

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JY-26米波雷達已達到世界頂級水平

中國JY-26米波雷達

中國自主研製的JY-26警戒雷達,是第四代反隱身米波三座標雷達,技術水平被認為是世界第一。和俄羅斯的“天空-Y”雷達不同的是,JY-26雷達只使用一組天線,就能實現對目標的三座標精確定位和跟蹤。從這個方面來說,中國的三座標米波雷達技術確實更先進一些。JY-26雷達採用二維數字有源相控陣技術,最遠探測距離達500公里。有消息稱,該雷達曾監測到F-22戰機。

在介紹JY-26雷達的研製過程時,專家表示該雷達的技術和零部件都是自主攻克的。JY-26雷達的芯片和功率管都是國產的,目前全部頻段的器件都不再需要進口了,包括米波、微波、毫米波等。用於雷達進行360度旋轉的“迴轉支撐”配件,之前依賴進口如今也實現了國產。該配件的動載跳動量僅有頭髮絲粗度的1/3,使用壽命達到10萬小時以上,部分指標超過世界先進水平。

隨著這些關鍵技術的突破,JY-26雷達後來居上,一躍成為全球最先進的機動式米波三座標雷達。之所以超越了其他雷達,主要原因是JY-26雷達集目前最先進的雷達技術於一身,包括二維數字有源相控陣、多輸入多輸出、稀疏矩陣和超分辨率等技術,而且它還攜帶了兩臺電腦,可以按需求隨時改變雷達波束,使用了機動式運載方式,外表簡潔,體積和重量都比較小。

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YLC-8B雷達

中國YLC-8B雷達

除了JY-26米波雷達外,YLC-8B雷達也可以發現隱形戰機等目標。YLC-8B雷達也是一款第四代機動式相控陣雷達,當它工作在特高頻波段時,依靠二維數字有源相控陣體制,可以對隱形目標進行三座標探測和定位。和JY-26米波雷達一樣,YLC-8B雷達的核心組件也全部是國產的。該雷達是全球少數能發現F-22等隱形戰機的雷達之一,主要性能要優於國外同類型雷達。

YLC-8B雷達主要有以下特點:一是可探測多種類型目標,包括隱形戰機和小型導彈等目標;二是可對目標進行三座標定位,解析度高,分辨率精準;三是可進行自動化信息處理,及時為指揮系統、防空導彈系統及航空兵提供目標的綜合信息,包括目標的方位、距離、高度和敵我識別等。

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“薩德”系統的AN/TPY-2雷達

美國新型陸基雷達簡介

AN/TPY-2雷達

美國的雷達技術十分先進,比如“薩德”系統的AN/TPY-2雷達,它是一種X波段固態有源相控陣雷達,也是全球探測距離最遠的陸基可移動車載雷達。該雷達的探測能力很強,有分析認為,AN/TPY-2雷達對RCS值0.01平米目標的探測距離約為500到570千米,對RCS值為0.1平米目標的探測距離為1200到1300千米,對RCS值一平米以上目標的探測距離可達2000公里

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TPY-X雷達仍在研製階段

TPY-X雷達

不過AN/TPY-2雷達的主要作用是探測彈道導彈,雖然它也具備一定的反隱形能力。2015年10月,美國洛克希德·馬丁公司開始研製一款新型的遠程識別雷達。2018年12月,該公司展示了TPY-X雷達原型,它的外觀跟JY-26雷達非常相似。TPY-X雷達是一種L波段有源相控陣雷達,採用了數字架構、數字波束分佈式設計和GaN器件。洛馬公司表示,TPY-X雷達主要用於探測小型目標。

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3DELRR雷達系統

3DELRR雷達

在美國新型陸基可移動雷達中,還有一款3DELRR三維遠征遠程雷達。該雷達最終由雷神公司負責研製,整個3DELRR項目包括35個系統,用於取代原來的AN/TPS-75雷達。3DELRR雷達是一種三座標遠程探測雷達,可探測、識別、跟蹤遠程空中目標,包括戰鬥機、直升機、彈道導彈、巡航導彈,以及無人機等。3DELRR雷達採用基於C波段的GaN技術和器件,可以及時將目標信息傳輸給控制中心。3DELRR雷達甚至還可以提供精確的實時空中圖像。

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