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美軍機載預警雷達發展歷程淺述
[ 發布時間:2013-09-29 ]   [ 字號: ]

摘要:本文以美軍典型機載預警雷達為例,簡述了美國機載預警雷達及其搭載預警機型的發展歷程,分析了雷達工作機理及主要戰技指標,對下一代機載預警雷達發展方向作了簡要評述。
  關鍵詞:預警雷達;機載雷達;預警機;發展歷程;述評
  中圖分類號:TN959
  
  I、引言
  
  預警機是現代C4ISR電子作戰系統網絡的重要組成部分,不僅能夠對空中的敵機、地面部隊和海面艦艇進行監控,還能對己方戰機進行導航和空中管制。機載預警雷達是預警機的核心,一般采用12兆瓦以上的超高發射功率,工作頻率在超高頻(UHF)和甚高頻(VHF)波段,作用距離可達幾千公里,能在搜索的同時跟蹤100~200個目標,主要用來發現遠、中、近程彈道導彈,測定其瞬間位置、速度、發射點和彈著點等關鍵參數,為最高軍事機關提供導彈預警情報。
  最初的機載預警雷達沒有下視能力,性能較差,一般只能搜索、監視中高空和海上目標,對陸地低空飛行目標探測能力差,僅可預警,不具備指揮控制功能。20世紀60年代,采用機載運動目標顯示(AMTI)技術,雷達能在海雜波背景下檢測低空運動目標,但尚不具備對陸地上空目標的下視能力。20世紀70年代后,出現了抑制地面雜波干擾的脈沖多普勒雷達,可探測低空和超低空飛行目標。同時雷達還采用具有極低副瓣的平板裂縫陣列天線,在俯仰方向上利用相控掃描測量目標高度。此時的雷達具備了優越的下視性能,使得裝載預警雷達的預警機成為進行預警探測和指揮空中作戰的空中移動指揮所。
  
  II、發展歷程
  
  1、初始及第一代
  代表:AN/APS-20/82雷達
  美軍早期預警機裝備應用的是通用電氣(GE)公司研制的AN/APS-20雷達。1943年,AN/APS-20雷達裝備于格魯曼(Grumman)公司的“復仇者”型TBM-3W。1944年美海軍在PB-1W型預警機上也采用了AN/APS-20雷達。雷達工作在S波段,峰值功率約1兆瓦,天線2.4米口徑,天線為拋物面型式,波束掃描方式采用機械掃描。雷達天線安裝在機腹下的天線罩中。
  1949年,美海軍在WV-1/Ⅱ型機上,安裝了經改進的AN/APS-20雷達(AN/APS-70/70A)。雷達上已裝有早期的動目標顯示電路,具有初步的雜波濾除功能。
  1957年,美國海軍采用了新的預警機SF-1。雷達是AN/APS-20的改進型AN/APS-82。雷達天線罩為固定的、扁平橢圓流線型線罩,長徑和高度分別為9.5米與1.5米。此時的天線罩已不再掛在機腹,而是架在機背上。天線口徑4.3×1.2米。雷達對小型飛機的探測距離達150千米左右,并且采用單脈沖技術,可測出目標的飛行高度。
  2、第二代
  代表:AN/APS-125/138/145雷達
  預警機系統第一個飛躍是60年代初的E-2系列。最初與之搭配的是1971年通用電氣公司推出的AN/APS-120雷達。雷達采用動目標檢測(MTD)技術,對每一距離單元上的信號進行多普勒頻率濾波,以區別雜波和飛行目標。
  美海軍E-2C Hawkeye AEW系統采用AN/APS-125雷達。雷達選用UHF波段,低PRF。采用Rand公司生產的APA-171天線,安裝在機背的旋轉天線罩內。天線為雙層背靠背八木端射陣列,由7800個組件構成。主天線一側的前方裝有Hazeltine公司制造的RT-988IFF天線(小型八木陣列)。主天線為水平極化,IFF天線為垂直極化。雷達天線(主天線)具有較低副瓣。采用偏置相位中心天線(DPCA)技術補償平臺運動,改善雜波影響。天線罩由玻璃鋼材料制成,直徑7.32米,厚0.76米,呈圓盤形。天線罩支撐在機背上,支撐架可伸縮。總重2噸。液壓馬達驅動轉速6轉/分。發射機為主振放大式,發射低PRF線性調頻寬脈沖信號,有四個備選頻率,末級為束射四極管7648。中心處理系統能自動保持對600個獨立目標的跟蹤。處理系統可提供40多個突襲任務和不同形式的截擊。
  1990年后的E-2C換裝AN-APS-145,對飛機目標的探測和確認距離為556公里以上。雷達的掃描包線為6百萬立方英里。該雷達具有全發射孔徑控制天線,可減少旁瓣引起的偏差干擾。
  3、第三代
  代表:AN/APY-1/2雷達
  1963年,美空軍提出“陸地上空雷達技術”計劃。1970年,Westinghouse公司完成新的雷達試驗樣機,定名為E-3A。AN/APY-1是Westinghouse公司專門為E-3A Sentry AWACS設計的預警雷達。它安裝在B707-320B飛機上,協同工作的共有八大組成系統。雷達有多種工作方式,方位掃描時可把監視空間分成24個扇形區,各扇形區根據情況自選工作方式,且可隨時更換。
  雷達天線罩為橢圓截面的盤狀體,直徑9米,厚1.8米,重5352kg,安裝在3.6米高的支架上。天線罩用雙層玻璃纖維增強樹脂材料的蜂窩結構制成,內側嵌裝有低損耗、低介電常數材料作成的透鏡,另外還裝有副瓣抑制裝置,起到改善波束功能作用。天線及轉臺由28根主波導、2根輔助波導組成橢圓形平面陣列,長24英尺,寬5英尺,總重1250磅。饋電系統為WR-229型波導組成的分支結構,成對的裂縫波導用3分貝電橋連接,整個分支饋電結構有28個定向耦合器向2(下轉40頁)(上接39頁)8條波導饋電,28個千瓦量級的互易式鐵氧體移相器接連發射通道。天線轉臺由液壓馬達驅動,轉速為6轉/分,0.25轉/分(待用狀態)。
  4、下一代
  代表:E-737預警雷達
  波音公司在澳大利亞項目“楔尾”機載預警和控制計劃的首架737-700預警機上安裝了格魯曼公司的多功能電掃描陣列(MESA)雷達。雷達天線罩為固定式,采用背鰭式的裝機樣式,即雷達安裝在后機身上面的背部結構中,主陣在機體兩側運行,各有120度的覆蓋范圍。頭、尾各60度的覆蓋范圍由縱向陣提供,縱向陣安裝在MESA側陣背鰭上部的扁平雷達罩中。兩個天線陣具有重疊的覆蓋范圍。天線陣整流罩沿著機體頂部運動,重約2270千克,其寬度約56厘米,因而能降低空氣阻力和對機體的結構應力。在9000米高度飛行時探測距離達850千米。雷達工作波段在L波段,方位和俯仰二維相掃,可在350千米半徑的范圍內同時跟蹤飛機和艦艇,而且波束掃描的靈活性可把扇區的探測距離增大到740千米以上。
  
  目前,波音公司向澳大利亞“‘楔尾’監視項目”交付波音737機載預警和控制系統飛機的時間已延遲至2009年7月。首批兩架飛機交付時將沒有電子戰(EW)系統,但可用于訓練。按照約定,將在2010年年初裝配EW系統,并到2010年年底達到完全作戰能力,屆時將交付其他4架飛機。
  
  III、結束語
  
  空中預警機覆蓋空域大,機動性強,一直是研究發展的重點。自上世紀60年代第一代預警機裝備使用以來,目前成熟預警機技術已發展到第三代,下一代預警機及其雷達技術也已進入當前的研究視野。當代最新的機載雷達采用有源相控陣體制,利用相控陣波束掃描靈活的優點,使機載雷達功能更加完善,同時使對付多目標的能力更強。目前我國已積極發展下一代預警雷達技術,在最新研制的“空警-2000”的預警機上,采用了固態有源相控陣雷達技術,雷達天線為固定式,以電子掃描進行俯仰和方位探測。隨著戰爭環境的變化,對預警機及其雷達的要求也越來越高,進一步提高預警機的下視能力,增強電子對抗能力和生存能力,發展高科技武器裝備,提高戰斗力,是我們目前必須面臨和急需解決的問題。
  
  參考文獻:
  [1]馮勇智.空中指揮所預警飛機.軍事科學出版社.2000
  [2] 羅守貴.機載預警雷達的發展趨勢分析.現代雷達.2008(12)
  [3] 鄭軍.預警飛機發展漫話.現代軍事.1999(3)
  [4]世界機載雷達數據庫http://www.aeroinfo.com.cn/database/radar/index.asp
  
  作者簡介:
  余楠(1980.6-),女,漢族,江西省都昌縣人,2002年畢業于南京理工大學英語系,助理館員

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