主动和被动相控阵雷达分别是哪个国家最早发明的?

美国文章:

美国国防部国防科学委员会主席在一份关于美国军用飞机雷达发展的建议报告中特别强调,有源相控阵技术可以大大扩展雷达功能,提高雷达性能。21世纪,美国的战斗机雷达、预警和监视飞机雷达应该是AESA系统。事实上,除了F-22、F-35等新一代战斗机无一例外装备了AESA雷达外,美国第三代现役战斗机、轰炸机、预警机和侦察机的AESA改进都已列入计划,并获得了相应的资金支持。业内普遍认为,十年后,不掌握AESA雷达制造能力的制造商将没有立足之地。

接下来我们就具体介绍几款在美国已经测试过或者已经稳步进展的车型!

1) F-22机载雷达(安/APG-77);

经常有人问第四代战斗机F-22最令人印象深刻的特点是什么?它在哪个领域有最重要的技术突破?通常的答案是它的隐身和超音速巡航特性。但实际上,这些特点已经分别在F-117和SR-71上的之前的战斗机上实现了。没有突破。业内人士和F-22飞行员普遍认为,F-22最大的突破在于其航电系统实现了更高的集成度,AESA雷达首次在战斗机上使用。它使飞机拥有更锐利的目光和更丰富的战斗功能。对战斗机目标的作用距离超过200公里。可以做到“先敌发现,先敌发射,先敌命中”。F-22雷达可以进行脉间变频和快速扫描,敌方很难探测和定位。同时,我们还可以收集电子信息,进行干扰、监视或分时通信。这些都是以前的战斗机雷达没有实现的。

F-22雷达采用AESA系统,该系统由诺斯罗普·格鲁曼公司和雷神系统公司联合开发。该雷达将用于20世纪初在美国空军服役的F-22先进战术战斗机,F-22是目前世界上最先进的战斗机。F-22可以在各种威胁环境下攻击低可观测性、高机动性和高灵活性的超视距敌机,还可以进行近距格斗空战。1998年4月,诺格公司向波音飞机公司F-22航电综合实验室交付了第一套APG-77雷达的硬件和软件,对F-22航电进行了系统的综合测试和合格试验。第一批11雷达是APG-77项目的工程开发(EMD)阶段,已经交付给Norge马里兰测试实验室进行系统级综合和测试。1999开始生产全尺寸雷达,2005年开始服役。安/APG-77雷达是一种典型的多功能、多任务雷达。其主要职能是:

远程搜索

提示搜索(提示搜索)

全方位中程搜索(速度范围搜索)

单目标和多目标跟踪

AMRAAM数据传输模式(向先进的中程空对空导弹发送制导修正指令)

目标标识

群体目标分离(入侵检测)(RA)

气象探测

雷达可能的扩展功能有:

空/地合成孔径雷达(SAR)测绘

改进的目标识别

扩大工作区域(通过设置侧阵列)

2) F-35(JSF)机载雷达(AN/APG-81);

2000年,美国国防部JSF项目办公室授予诺斯罗普·格鲁曼公司一份价值4200万美元的合同,为JSF设计、开发和试飞AESA雷达,这是MIRFS/MFA项目的一部分。雷达系统采用最先进的AESA天线、高性能接收机/激励器和商用处理器(货架产品)。由于最新的技术成果,组件和内部连接器的数量大大减少,因此JSF雷达的成本和重量比其前身(F-22雷达)大大降低,重量和价格降低约3/5,制造和维护也相对简单。MIRFS/MFS计划要求T/R模块能够实现全自动生产;可靠性比传统的机械扫描雷达高一个数量级;物流支持和生命周期成本降低50%。APG-81采用开放式结构,为未来业绩增长提供了巨大空间。JSF AESA雷达设计的一个重要原则是必须满足JSF对隐身特性的要求。同时强调必须满足军方提出的JSF的四个要求,即经济续航能力、杀伤力、生存能力和保障性。

3) F/A-18E/F雷达AESA改进(安/APG-79);

F-18D/C/E/F最初装备的是雷达APG-65/73,改装后的AESA号是APG-79。该雷达仍由APG-65/73雷达制造商雷神公司开发。APG-79采用了先进的AESA系统,并于2003年7月30日在美国中国海空作战中心的F/A-18上成功首飞。新的雷达可以匹配现有的F/A-18机载武器,同时设计为未来的全面扩展留有余地。APG-79 AESA雷达大大降低了飞机的雷达可观测性,即改善了飞机的隐身特性。雷达的可靠性和可维护性也有了根本性的提高。雷声公司将于2005年正式向波音公司交付安装的APG-79雷达。APG-79 AESA雷达具有以下功能和特点:

空对空:

攻击远程目标

通过资源管理器减少飞行员的工作量

空对面:

防区外远程高分辨率地图测绘

同时具有多种工作模式的工作能力。

可靠性和成本:

系统可靠性提高了5倍。

自检系统可以将故障隔离到LRM。

通过T/R组件的特殊设计,使系统“完美”降级。

运营成本大大降低。

三套装备F/A-18E/F的AESA雷达系统于2004年6月在中国湖海空作战中心开始新一轮测试,试飞小组被通知制定一个由特种作战部队、埃格林空军基地等单位参与的测试计划。还要求论证试验飞机与指挥舰的通信链路,研究F/A-18E/F和EA-18G能给指挥舰提供什么信息。海军已经成立了一个工作组。它现在需要做的是联系空军的F-15和JSF人员,深入讨论联合测试和性能评估,并成立一个工作组来审查相关的标准、结构和协议。美国海军和空军目前正在研究AESA能给未来战争带来哪些变化和好处。他们正在寻找几个关键问题的答案:

目前AESA雷达的作用距离是传统机械扫描雷达的两倍,可用的雷达功能极其丰富,那么我们能创造出什么新的战术呢?

双机或四机编队如何分工完成空对空和空对地攻击任务?一个装备了AESA的战斗机如何带领一群没有AESA的普通战斗机提高作战能力?

4) F-16(阿联酋)雷达AESA改进(安/APG-80);

F-16最初装备的是APG-66/68,APG-80由它的AESA改装而成,后者仍由诺格公司研制。该公司还为F-16UAE开发了电子战系统。F-16UAE是为阿联酋研制的第60批F-16,计划生产80架。2004年至2007年完成交付。由于诺格公司在此期间几乎同时获得了F-22和F-35雷达的开发合同,因此大部分AESA技术和模块都可以移植到APG-80上。这样可以大大缩短其开发周期。预计2004年7月雷达可以交付给飞机承包商商洛马公司进行雷达验收测试。APG-80雷达具有先进的空对空和地对地工作模式,也是首个采用诺格第四代发射机/接收机模块化技术的产品。APG-80可以连续搜索和跟踪出现在其扫描范围内的多个目标。此外,飞行员还可以同时进行空对空搜索跟踪、空对地目标瞄准和地形匹配飞行。

新的波束捷变技术带来了雷达能力的大幅提升,扩展了飞行员对态势的感知,使雷达探测目标更远,具备了高清合成孔径雷达的成像能力。雷达的可靠性也比传统的机械扫描雷达高几倍。

5) F-15改进型雷达(安/APG-63V2)

F-15最初装备AGP-63/70,APG-63V2是其改进型,采用有源相控阵系统。雷声公司已经完成向波音飞机公司交付最后一批18 F-15C APG-63(V)2 AESA雷达。这是世界上第一种进入空军的战斗机AESA雷达。该雷达取消了原F-15雷达笨重的液压天线驱动系统,雷达的快速扫描和多目标跟踪能力提高了几个数量级。提高飞行员对战场环境的认知能力。这种雷达可以很好地兼容现有的飞机武器系统。由于作用距离的增加,增程型AIM-120的性能得到充分发挥,可以在更大的视场(方位角和俯仰角)内引导多枚空空导弹,同时攻击多个目标,包括雷达截面积较小的隐身目标,如巡航导弹。

俄语文章

俄国蒂霍米罗夫NIIP设计局和印度雷达发展实验室(LRDE)联合研制Irbis有源相控阵机载雷达,该雷达的研制费用为654.38+0.6亿美元。2010年前,这种雷达将装备印度的苏-30MKI战斗机,取代现有的NO11M Bars相控阵雷达(一种无源相控阵雷达)。

楚克-MSF(Sokol)是法兹特龙设计局设计的一种新型雷达。设计局表示,Sokol采用非等距雷达阵元,不同于传统的等距阵元三角网格排列,是传统相控阵雷达成本的1/5。雷达天线直径980毫米(增益37dB),重275公斤。它可以同时跟踪24到30个目标,并攻击其中的6到8个。在水平和垂直两个方向,雷达电子束扫描的覆盖范围为70。

o .雷达峰值输出功率8kW,平均功率2~3kW。Sokol雷达具有高可靠性、低截获概率、抗电子干扰和频率捷变等功能。Faztron设计局表示,Sokol雷达可以实现空对空和空对地模式的隔行扫描。动作距离的相关数据如下:

速度搜索:245公里(迎面战斗机目标)

边测距边搜索,查找方式:180至190km(迎面战斗机目标)

80公里(追逐战斗机目标)

下视模式:170km(迎面战斗机目标)

60公里(追尾战斗机目标)

跟踪扫描模式:150km(迎面战斗机目标)

对于轰炸机或预警机等大型目标,索科尔雷达的探测距离超过300km。

Koyopo-F AESA雷达仍在开发中,预计其成本将比Koyopo-M低50%

Koyopo-F重量更轻,更可靠。有三种类型的* * *,分别提供小/中/大探测距离。天线直径40mm,适用于机头较小的飞机,或作为苏-30/苏-34战机的后向探测雷达。雷达发射机峰值输出功率为4kW,平均功率为0.4kW,据悉俄罗斯已经向印度LCA(轻型战斗机)提供了Koyopo-F雷达。

以色列

Elta公司的EL/M-2052雷达的特点如下:

a)超过1500 T/R模块(2000个用于F-22雷达)

b)跟踪多达64个目标

c)使用空海模式时,可探测和跟踪160海里以外的地面目标。

d)具有可靠性高、功能多、抗干扰能力强的特点。

e)在印度可装备F-15、幻影2000、米格-29、苏-27/30和LCA。

以色列的PHALCON是世界上最先进的空中预警和控制系统。该系统由Elta公司生产,采用有源相控阵技术。“Faircom”预警系统的基本组成包括四个传感器系统:相控阵雷达、相控阵IFF(敌我识别)系统、ESM(电子支援措施)/ELINT(电子情报)和CSM(通信支援措施)/COMINT(通信情报)。独特的融合技术可以连续处理来自不同传感器的数据。当其中一个传感器发现目标时,系统自动启动其他传感器进行搜索。

相控阵雷达系统提供360°的探测范围,可以跟踪高度机动的目标。雷达可以昼夜探测数百公里外的低空飞行目标。波束灵活性降低了雷达的虚警率。跟踪启动时间也从20 ~ 40秒减少到2 ~ 4秒。

敌我识别系统采用固态相控阵技术,具有询问、解码、目标探测和跟踪功能。该系统采用单脉冲技术进行方位测量。IFF数据和相控阵雷达数据可以自动融合。

ESM/ELINT系统接收、分析、定位雷达信号,覆盖360 o;它具有高截获概率和高方位测量精度。该系统采用窄带超外差接收机和宽带瞬时测频(IFM)技术,提供对机载/地面发射机信号的高精度、高概率截获。通过到达时间差(DTOA)测量,系统可以提供所有接收信号的高精度方位信息。你也可以收集和分析电子情报数据。CSM/COMINT系统可以接收UHF、VHF和HF信号,快速搜索和锁定机载、舰载或地面目标信号。测向功能可以定位目标。探测到的敌方信号可以立即传送到监控接收机。该系统采用了大量的计算机技术,减轻了飞行员的工作量。

欧洲

欧洲国际合作

1993年,为了弥补现有台风战斗机CAPTOR雷达的诸多缺陷,英法德联合启动了机载多模固态有源相控阵雷达(AMSAR)项目。AMSAR将装备“台风”和“阵风”(目前“阵风”装备有RBE-2被动雷达)战斗机。随后,三方成立了GTDAR(GEC-汤姆逊-DASA机载雷达)合资公司,专门从事AMSAR的研发。

AMSAR项目开发分三个阶段,预计11年完成。前两个阶段将分析新一代有源阵列和生产MMIC模块的新方法的可行性和需求。该模块的目标价格定在400至500欧元(目前为几千欧元)。GTDAR通过建造一个小型相控阵展示了该项目的整体可行性。1998年,GTDAR公司完成了144模块阵列的测试,标志着项目前两个阶段的顺利完成。144模块阵列的演示非常成功,投资方随即宣布项目进入第三阶段。在这一阶段,配备1000模块的全尺寸设备用于在BAE系统公司的航电测试机上进行飞行测试。第三阶段仍在进行中。如果项目进展顺利,成本适中,AMSAR可以装备战斗机。该系统将大大提高“台风”战斗机的性能,降低“台风”被敌方发现的概率。此外,该项目还引入了几个欧洲合作伙伴(如英国的FOAS项目)来加强该阵列与飞机的集成,即所谓的共形智能蒙皮阵列。由于使用了高速宽带光链路和中央处理系统,整个飞机更像一个巨型集成传感器。虽然这对台风战斗机来说意义不大,但对项目的进一步进展和FOAS项目的实现可能会有所帮助。

荷兰

荷兰TNO物理与电子实验室开发了一种与众不同的小型合成孔径雷达(SAR)AESA系统,如图所示。这种雷达体积小、重量轻、精度高,具有探测地面慢速运动目标(GMTI)的能力,可用于环境监测和各种军事用途。分辨率5cm(聚光灯)。工作模式:带状地图,聚光灯,GMTI,干涉SAR。

主要参数如下:

*适用于低空无人机和有人驾驶平台。

*分辨率:0.3 ~ 1 m(带状图);0.05米(聚光灯)

*最低探测速度(MDV): 3公里/小时;精度为0.7 km/h。

* SAR和GMTI同时出现,提示目标位置为其他探测传感器。

*提供地形图:精度为0.4m(垂直)×1m(水平)。

*重量小于50千克

*采用有源相控阵系统,工作在X波段的天线由三块印制板组成(每块印制板的宽度为15cm),尺寸可根据不同要求进行增减。

有源相控阵T/R组件中的功率放大器:

*两级放大器:平均输出功率:6.1w;;效率(PAE):36%;增益:21 dB;;x波段相对带宽:40%;

*三级放大器:平均输出功率:6.5W;效率(PAE):29%;增益:29db;;x波段相对带宽:30%

瑞典

瑞典的有源相控阵(AESA)项目被命名为NORA,在英语中的意思是“不仅仅是雷达”。诺拉还具有电子战和数据通信功能。还将采用最新的空时自适应信号处理(STAP)技术。该项目始于1994,得到了瑞典国防部的支持;一架装有1000 T/R组件的AESA计划于2004年进行飞行试验。研制成功后,很有可能对我国主力战机“鹰狮”目前装载的雷达PS-05进行改装。

其实瑞典研制的有源相控阵系统预警雷达PS-890早在1994就已经装备在其空军小型运输机Saab 340上,装备了4 * * *架。雷达工作在S波段,相控阵由200个固态收发模块组成,对战斗机目标的探测距离可达300km。9m长的波束赋形相控阵天线重900kg。

法国

在西北欧新一代三种主力战机中,阵风战机是迄今为止唯一一种在出口战场上没有任何斩获的。法国为了增加自己宝藏的卖点和吸引力,卖到国外,可以不择手段,所以成为欧洲最积极、最早进入AESA火控雷达研发行列的国家。

目前阵风战斗机装备的雷达型号为RBE-2,采用无源相控阵系统。在进行地形回避或地形跟随(TA/TF)时,可以同时搜索和跟踪空中目标。或者在搜索特定空域时跟踪其他空域中的空中目标。

泰雷兹集团于1999年正式提出RBE-2雷达的AESA升级方案,并于2002年4月开始在RBE-2雷达上研制DRAA有源相控阵雷达技术的演示样机。样机采用了从美国引进的技术,由1000个GaAs T/R组件组成。5438年6月+2002年2月,欧洲首架AESA火控雷达原型机在试验机上进行试验,2003年5月正式安装在阵风B301上进行飞行试验。主要目的是验证RBE-2将来换上AESA天线后能不能实现“即插即用”。即只需不到3个小时,就将RBE-2雷达原有的无源相控阵天线拆下,换上DRAA有源相控阵天线,这是其他仍在使用机械扫描雷达的竞争对手无法实现的成就;此外,据当时参加测试的试飞员透露,“RBE-2雷达在更换DRAA AESA天线后,探测范围有了很大提高”。

但DRAA验证样机使用的GaAs T/R组件是从美国进口的,不适合自用或出口招标。因此,DGA与泰雷兹集团签署协议,正式推出新阶段的DRAMA(démonstrateur radaràantenna active modems avancés,或称高级模式有源阵列雷达演示器)将采用全新的AESA制造工艺,所有组件均由欧洲自主研发。计划在2007-2008年完成核查。如有必要,AESA阵列天线可在2010之后更换和升级。预计届时其阵列天线中将有1,000到1,200个GaAs T/R模块。与目前的无源相控阵雷达RBE-2相比,空中探测距离有望增加至少50%,雷达的水平搜索角度可从60度增加到70度。总体雷达性能水平应相当于安/APG-79。

法国在2000年初竞标韩国和新加坡之间的F-X未来攻击战斗机计划时,试图效仿美国为阿联酋研制F-16E/F BLOCK60的先例,提出所谓的“阵风”MK2超级战斗机计划:但要求用户出资7亿美元协助研制。2006年后,达索将能够使用AESA雷达和M88-3涡轮风扇发动机的超级阵风。

可惜法国的面子远不如美国,韩国新加坡都不愿意冒这个险。阵风MK2超级战斗机计划无果而终,泰雷兹集团不得不等待法国政府投资完成所有研发和测试计划,并在2010之后开始推进阵风战斗机雷达的AESA更换和升级。

法国的机载AESA雷达计划并不夸张。雷达就是雷达。它不追求电子战、通信等其他高级功能,也不搞安装驱动电机或侧视阵列等时髦花样(如瑞典的诺拉)。它在改车身的时候不搞任何结构改装项目。只需将旧天线拆下,换上新的AESA天线即可。这种设计方式在没有充分发挥AESA的潜力方面难免令人遗憾,但其优势也是显而易见的:技术风险低,研发成本低,穿戴快捷方便,飞行员和后勤维修人员在以后的操作/维修训练中,大多可以使用原有的教材和经验。对于大多数中小型空军来说,或许这种简单的概念设计才能真正满足他们的国家需求。