AESA火控雷达的作用

雷达技术的快速发展为航空航天和国防做出了前所未有的贡献,在过去的十年中,诺斯罗普-格鲁曼公司和其他厂家研制的有源电子扫描阵列(AESA)雷达使美国空军的F-22 "猛禽"、联合部队的F-35 "闪电II "和美国海军的F/A-18 "超级大黄蜂 "等战斗机的火控系统取得了显著的进步。


无论是有人和无人飞机,AESA雷达均可提供优越的通用性、速度以及更大的探测范围和分辨率,可执行多种搜索、测绘和瞄准任务,这种突破性的技术还可用于其他功能,如通信、电磁辐射检测和干扰。


与传统雷达使用一个中央发射器和接收器不同,AESA雷达系统能力的关键是由数百甚至数千个小型发射/接收(T/R)模块组成的天线,其中每个模块的作用就像一个小型的独立雷达;与传统的机械扫描阵列(MSA)不同,AESA的T/R模块阵列是固定的,没有移动部件,这进一步提高了其系统可靠性。


在MSA雷达中,飞机机头的圆形或椭圆形天线板使用万向系统快速转动,以引导雷达波束穿过相应空域或地面区域,而AESA雷达则以电子方式以近乎光速的速度引导其波束,可将其从一个目标瞬间转向另一个目标,另外这些模块既可以共同完成一项任务,也可以分组并行完成多项任务。


AESA也是在电子扫描阵列(ESA)雷达上的进步,例如空军的E-3预警机、B-1B "枪骑兵 "轰炸机和E-8C“联合星”对地监视飞机等。


电子扫描阵列雷达与MSA一样,使用一个中央发射机和接收器为其辐射元件提供辐射功率,但它使用每个辐射元件后面的电子控制移相器来控制波束,虽然这些系统获得了电子控制转向的好处,但相位偏移和线路损耗会导致雷达性能有所下降,而AESA雷达的功率分布在各个模块中,不是从一个高功率发射器中发出,因此不存在这一缺点。



用数百个T/R模块组成一个雷达,并让它们一起行动是革命性的,"诺斯罗普-格鲁曼公司电子系统部门全球营销副总裁斯科特-波特说,"实际上,机载雷达不再包含活动部件也是革命性的。"


AESA雷达系统的另一项技术基础是具有可编程波形的多通道接收机/激励器,基于商用货架的通用高速集成处理器,以及能够控制雷达资源(阵列、接收机、波形发生器)以支持多任务的先进资源管理器。


AESA采用了固态技术,也取消了机械运动部件,这将使系统可靠性远远超过目前的标准,它还采用了 "可更换组件 "的设计,使硬件和软件模块的维修或升级更加快捷、方便,由于这些原因,预计AESA的寿命周期成本将大大低于MSA,比如F-22和F-35上的有源阵列的寿命应该是机体预期寿命的近两倍。


在各种军事活动中,AESA能力带来的优势中,有四项能力特别突出:监视、战斗机火力控制/瞄准、电子战和高数据率通信。


在役的的战斗机AESA火控雷达包括诺斯罗普-格鲁曼公司为F-22制造的AN/APG-77、为F-35制造的AN/APG-81和为F-16E/F Block 60 "猎鹰 "制造的AN/APG-80,诺斯罗普-格鲁曼公司正在将其第四代AESA技术用于F-22的第5批生产中,届时该机将拥有与F-35高度通用的雷达。


美国战斗机的四种AESA雷达正处于生产、集成或测试的不同阶段,F-16 Block 60和F-22的雷达都已投入使用,正在进行批产,而F-35和F/A-18E/F的AESA则仍处于部署前的建造或升级阶段。


欧洲三款最新的战斗机--瑞典的JAS-39 "狮鹫"、欧洲 "台风 "战斗机和法国的 "阵风 "的AESA雷达也在研制,然而,它们预计要到下一个十年才能准备好。


AESA火控雷达为战斗机飞行员提供了一些新的或大大改进的能力。首先,飞行员在空空作战中的功能将大大增强,能够跟踪和对付多种威胁飞机,传统机械雷达的扫描运动限制了飞行员能够收到的目标更新频率,为了获得足够稳定的图像来射击武器,面对多个威胁目标的飞行员不得不只选择其中一个目标,并将雷达的所有能量集中在它身上。


然而,AESA雷达完全改变了这种情况,由于其波束移动速度非常快,它可以支持射手对多个目标保持高质量的跟踪,此外,雷达系统还能自动为每个探测到的目标建立跟踪文件,减少飞行员的工作量。AESA雷达还增加了跳频和其他处理技术,形成 "低截获概率",因此,AESA雷达可以在敌方的电子预警系统无预警情况下探测到敌机。



AESA的电子波束每秒可在不同方向观察一千多次,除了跟踪多个空中目标外,还可以执行一系列的任务,例如,该雷达可以同时进行空对空搜索和跟踪、空对地瞄准和地形跟踪等任务。

AESA雷达还能够为战斗机飞行员提供比以前的雷达更大的探测范围,由于雷达功率通过天线来辐射,AESA的输出功率是传统机械扫描雷达的三到四倍,这将使其具备可以提供完全支持远距离武器(如先进中程空对空导弹)的火控能力--为这些武器提供在其自身最大范围内攻击目标所需的制导。

AESA较远的探测距离使其能够发现和跟踪小型隐身巡航导弹,其距离足以使飞机的防御导弹在他们到达目标之前就击中它们。

AESA雷达的合成孔径模式带来了另一个重要的优势,其空对地分辨率将是原先雷达的几倍,因此,战斗机雷达将首次能够为空射GPS制导武器(如联合直接攻击弹药和联合防区外武器)进行非常精确的全天候瞄准。

战斗机飞行员现在仅靠他们的机载雷达就可以自给自足地攻击目标,以前,如果没有装备辅助红外瞄准吊舱,飞行员必须在起飞前进行目标规划,或者在途中将目标及其坐标传给他们,机载火控雷达不够精确,无法在地面上指定一个命中点,但现在,装备AESA的飞机不需要任何外部帮助就可以确定目标的坐标、将数据传给自己的武器并摧毁目标。