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一、裝備概況
雷聲公司于9月21日正式公布了該緊湊型雷達(dá)系統(tǒng),采用有源相控陣體制,擁有900個(gè)T/R組件。該雷達(dá)最大特點(diǎn)在于其有效控制了系統(tǒng)的重量和尺寸,其全重約為59千克,尺寸約為71×37厘米(28×14.5英寸),重量僅為當(dāng)前主流機(jī)載AESA火控雷達(dá)的三分之一,同時(shí)其成本也僅為后者的二分之一。雷聲公司稱,該雷達(dá)探測(cè)性能已達(dá)到并超過諾斯羅普·格魯曼公司的APG-83雷達(dá)水平(裝備美軍F-16、F-18等主力戰(zhàn)機(jī))。
這種具備經(jīng)濟(jì)可承受、輕量化特點(diǎn)的雷達(dá)可廣泛配置于教練機(jī)、無人機(jī)和直升機(jī)系統(tǒng),具備廣大的潛在市場(chǎng)。雷聲公司認(rèn)為,該雷達(dá)“低成本、高性能、高適裝性”的特點(diǎn)非常契合美軍當(dāng)前重點(diǎn)發(fā)展的可消耗型無人機(jī)系統(tǒng)的裝備需求,“天空博格人”項(xiàng)目所使用的低成本、可消耗性“無人僚機(jī)”是該型雷達(dá)的重點(diǎn)市場(chǎng)目標(biāo)。

圖1 ?裝備緊湊型雷達(dá)的無人僚機(jī)想象圖
二、關(guān)鍵技術(shù)
1.
?開放式系統(tǒng)架構(gòu)
從技術(shù)上看,雷聲公司推出的這款雷達(dá)系統(tǒng)采用開放式系統(tǒng)架構(gòu),可實(shí)現(xiàn)快速能力升級(jí),根據(jù)不同作戰(zhàn)平臺(tái)、不同作戰(zhàn)功能的需求,可將其T/R組件數(shù)量從900個(gè)增加至2400個(gè),大幅提升探測(cè)效能。
林肯實(shí)驗(yàn)室于上世紀(jì)90年中期就提出了雷達(dá)開放系統(tǒng)架構(gòu)(ROSA),并在雷聲公司早期承擔(dān)的新型三坐標(biāo)遠(yuǎn)程雷達(dá)3DELRR(后項(xiàng)目中止)中進(jìn)行了應(yīng)用,可以推斷,雷聲公司緊湊型雷達(dá)項(xiàng)目很可能應(yīng)用了此前該公司在ROSA上的技術(shù)積累。在這種開放式架構(gòu)下,通過對(duì)硬件設(shè)備重組和軟件系統(tǒng)重構(gòu),將顯著改進(jìn)雷達(dá)功率、孔徑及處理運(yùn)算能力,并可對(duì)雷達(dá)功能進(jìn)行再定義,添加更多功能,實(shí)現(xiàn)雷達(dá)資源利用最大化。
2.
?氮化鎵寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)
此外,該雷達(dá)應(yīng)用氮化鎵(GaN)寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù),并通過先進(jìn)封裝方法將數(shù)字化T/R組件及其處理器實(shí)現(xiàn)高效整合,能夠在控制重量、尺寸的同時(shí),實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)的精確探測(cè)、識(shí)別和跟蹤。
GaN寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)是目前美國雷達(dá)設(shè)計(jì)的主流,其它采用GaN技術(shù)的雷達(dá)裝備還包括E-2D預(yù)警機(jī)、AMDR防空反導(dǎo)雷達(dá)等。寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)可顯著提高雷達(dá)發(fā)射功率,在節(jié)能的同時(shí)增強(qiáng)探測(cè)效能,具備良好的線性工作能力,能夠滿足多功能雷達(dá)在偵察、電子對(duì)抗、通信、導(dǎo)航等不同狀態(tài)的要求。
3.
散熱采用風(fēng)冷設(shè)計(jì)
值得注意的是,出于減輕雷達(dá)重量的需要,該雷達(dá)摒棄了散熱性能更優(yōu)的液冷技術(shù),而是采用了獨(dú)特的風(fēng)冷設(shè)計(jì),這是針對(duì)雷達(dá)性能和重量指標(biāo)的一種權(quán)衡取舍,對(duì)雷達(dá)發(fā)射功率造成了一定的限制。
三、幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)
(一)從作戰(zhàn)角度看,該裝備是目前國外曝出的首款無人機(jī)機(jī)載火控雷達(dá),將有效拓展無人機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)池,很可能將改變未來空戰(zhàn)形態(tài)
現(xiàn)役無人機(jī)機(jī)載雷達(dá)多為合成孔徑雷達(dá),其主要功能為對(duì)地/對(duì)海成像和地面動(dòng)目標(biāo)指示,主要用于執(zhí)行戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)偵察任務(wù)。而雷聲公司開發(fā)的緊湊型雷達(dá),首次為無人機(jī)提供了獲取空中目標(biāo)火控級(jí)別數(shù)據(jù)的能力,這將使“無人機(jī)空戰(zhàn)”成為可能,拓展了無人機(jī)任務(wù)域。
該雷達(dá)一旦裝備美軍全力推動(dòng)的“無人僚機(jī)”系統(tǒng),無人機(jī)在實(shí)戰(zhàn)中可進(jìn)行突前部署,在誘使敵方目標(biāo)暴露的同時(shí),利用其機(jī)載火控雷達(dá)實(shí)施對(duì)空探測(cè),將獲取的目標(biāo)火控信息回傳后方有人機(jī),有助于有人機(jī)在安全距離外做出決策、發(fā)射武器,并可對(duì)己方其他平臺(tái)發(fā)射的導(dǎo)彈進(jìn)行“接力制導(dǎo)”,大幅拓展了戰(zhàn)場(chǎng)殺傷鏈攻擊范圍,有效提升有人/無人協(xié)同的戰(zhàn)場(chǎng)效能,真正做到“先敵發(fā)現(xiàn),先敵決策,先敵打擊”。
此外,隨著智能自主技術(shù)的不斷發(fā)展,裝備火控雷達(dá)的無人機(jī)系統(tǒng)很可能將具備“自主空戰(zhàn)”能力,對(duì)未來空戰(zhàn)產(chǎn)生顛覆性影響。
(二)從裝備特征角度看,“低成本、高性能、高適裝性”將成為無人機(jī)機(jī)載火控雷達(dá)的關(guān)鍵考慮因素
通過美軍“馬賽克戰(zhàn)”等作戰(zhàn)概念內(nèi)涵可以看出,各種類型的低成本、可消耗無人系統(tǒng),將作為構(gòu)建物理/功能高度分散、靈活機(jī)動(dòng)、動(dòng)態(tài)協(xié)同“殺傷網(wǎng)”的重要組成單元,是獲取高作戰(zhàn)效費(fèi)比的重要抓手。
因此,作為無人機(jī)載火控雷達(dá),其應(yīng)具備“低成本”,以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)整機(jī)價(jià)格可控;應(yīng)具備“高性能”,盡可能提升探測(cè)距離和精度,滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)先進(jìn)態(tài)勢(shì)感知能力的需要;應(yīng)具備“高適裝性”,通過開放式架構(gòu)實(shí)現(xiàn)“孔徑可大可小,能力可強(qiáng)可弱”以滿足不同類型無人機(jī)的作戰(zhàn)配置需求。
(三)從技術(shù)發(fā)展角度看,共形化設(shè)計(jì)、綜合射頻、分布式信號(hào)協(xié)同很可能將是未來無人機(jī)載火控雷達(dá)的關(guān)鍵賦能技術(shù)。
盡管該型雷達(dá)有諸多創(chuàng)新點(diǎn),但仍沒有脫離傳統(tǒng)機(jī)載火控雷達(dá)設(shè)計(jì)框架。雖然雷聲公司宣稱此緊湊型雷達(dá)已達(dá)到了APG-83雷達(dá)的技術(shù)水準(zhǔn),但考慮到無人機(jī)平臺(tái)對(duì)雷達(dá)重量/尺寸、T/R組件數(shù)目、散熱能力的限制,其真實(shí)性能尚未可知。
從技術(shù)發(fā)展角度看,雷達(dá)共形、綜合射頻、分布式信號(hào)協(xié)同很可能是能夠讓無人機(jī)機(jī)載雷達(dá)發(fā)生“質(zhì)變”的重要手段:
通過共形化設(shè)計(jì),將雷達(dá)孔徑集成在無人機(jī)機(jī)身上,可在大幅度減小無人機(jī)的重量、體積、阻力和目標(biāo)識(shí)別特性的同時(shí),將天線單元部署于無人機(jī)平臺(tái)表面的任意位置,擺脫了傳統(tǒng)陣列天線單元集中于機(jī)鼻或頂部特定區(qū)域的限制,可從根本上改變天線的形狀和尺寸,有效提高高頻段AESA的作用距離和探測(cè)精度;
通過多功能綜合射頻技術(shù),可使無人機(jī)系統(tǒng)具備對(duì)威脅目標(biāo)(包括電磁靜默目標(biāo))預(yù)警探測(cè)、偵察識(shí)別、敵我判斷、電子干擾等多種作戰(zhàn)能力,通過統(tǒng)一的資源管理和調(diào)度,實(shí)現(xiàn)各種功能協(xié)調(diào)工作,并且利用有無源信息融合實(shí)現(xiàn)精確目標(biāo)識(shí)別,通過有無源相互引導(dǎo),實(shí)現(xiàn)先敵發(fā)現(xiàn)、先敵干擾、先敵摧毀;
通過分布式信號(hào)協(xié)同技術(shù),可基于廣域網(wǎng)絡(luò)連接,通過對(duì)共用功能單元的參數(shù)和信號(hào)的聯(lián)合設(shè)置,實(shí)現(xiàn)包括無人機(jī)在內(nèi)的多平臺(tái)雷達(dá)信號(hào)級(jí)協(xié)同,將不同作戰(zhàn)單元孔徑的發(fā)射和接收信號(hào)分別進(jìn)行空間功率合成,獲得N3倍合成增益(N為雷達(dá)單元數(shù)),并可根據(jù)作戰(zhàn)需要,隨時(shí)調(diào)整探測(cè)單元的部署數(shù)量,具備探測(cè)威力可控、魯棒性強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性佳的特點(diǎn),可作為無人機(jī)未來分布式態(tài)勢(shì)感知能力的重要技術(shù)支撐。
四、結(jié)語
無人機(jī)系統(tǒng)將在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中起到愈發(fā)重要的作用,發(fā)展可裝備的無人機(jī)載火控雷達(dá)是賦能無人空戰(zhàn)的關(guān)鍵。雖然雷聲公司推出的這款緊湊型火控雷達(dá)很可能是世界上第一款正式推出的無人機(jī)載火控雷達(dá)系統(tǒng),但也可能存在著類似的尚未公布的項(xiàng)目,如DARPA已開展多年的“協(xié)奏曲”項(xiàng)目,就計(jì)劃為無人機(jī)設(shè)計(jì)具備雷達(dá)、電子戰(zhàn)、通信能力的綜合射頻系統(tǒng),很可能也將具備空戰(zhàn)火控能力,需持續(xù)跟蹤關(guān)注外軍相關(guān)能力的發(fā)展演進(jìn)。
作者:中國電科14所 張昊
中國電科發(fā)展戰(zhàn)略研究中心 李碩
-?The End -
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