在以往的文章中,軍武菌就講過,一個國家沒有隱身戰機,就不可能有真正有效的反隱身雷達,這種其中不僅僅是矛與盾的關係。
現在中國第四代隱身戰機早已列裝,那麼對應的反隱身手段自然跟上來了,這不,今年珠海航展上中國電科集團14所就推出了一款重量級裝備——YLC-2E型S波段遠端多功能雷達。
可以說,這部雷達是開創了全新的反隱形雷達技術格局。
我們知道,雷達工作的原理就是雷達裝置的發射機透過天線把電磁波射向空間某一方向,處在此方向上的物體就會反射碰到的電磁波,雷達天線接收此反射波,再送至接收裝置進行處理。根據發射和接收電磁波的時間差,就可以提取出來該物體至雷達的距離,距離變化率或徑向速度、方位、高度等資訊。
所謂隱身技術,也就是使物體難以被探測到的技術,即透過隱身修形、覆蓋隱身塗料等方式降低了物體的雷達波反射強度,使雷達得不到足夠獲取目標資訊的發射電磁波。
那麼,雷達要想反隱身,就肯定需要藉助一定的方式重新提高目標的雷達波反射強度以截獲、定位、跟蹤低可探測目標,使對方的隱身無效化。
目前反隱身方式一般包含三種路線:大功率雷達(能量反隱)、低頻率雷達(頻段反隱)、多基地雷達。第一種路線的原理很簡單粗暴,你隱身飛機不是降低了雷達回波強度嗎,那麼我就提高雷達功率、增大孔徑,透過加強雷達發射的電磁波能量,來增大回波強度,理論上這樣就可以讓隱身飛機無所遁形。
就拿美軍的AN/SPY-6雷達來說吧,初始的AN/SPY-6雷達系統的一塊陣列由37個雷達模組(RMA元件)組成。該雷達的基本構成單元並非AN/SPY-1雷達的T/R元件,而是RMA元件,一個RMA元件包括24×6=144個T/R元件。
▲AN/SPY-6(V)1
由於使用了新一代的氮化鎵GAN工藝,加上採用了第四代數字接收和發射技術,據推測,其單個T/R元件的平均輸出功率將高達152~225W,遠遠高於目前AN/SPY-1雷達上T/R元件的100W功率。
▲AN/SPY-1雷達
這樣能在孔徑尺寸變化不大的情況下,極大增加單面天線陣的功率輸出,達到兆瓦級的平均功率,獲得更驚人的功率孔徑積,使其面臨隱身飛機、隱身巡航導彈等低RCS目標時更有底氣。
但是由此帶來的問題就是,整個雷達天線孔徑的直徑為6.7米,即便是美軍自己的阿利·伯克 Ⅲ型驅逐艦都裝不下這個雷達完全體,而且一艘驅逐艦上的電力、冷卻能力也撐不住37個RMA元件工作,所以最後只能裝一個24個RMA元件的簡配版。
所以說,雷達功率不是你說提高就提高的,雷達功率越高也就意味著越大的體積和越高昂的造價,這樣的話雷達的製造規模和部署平臺就會受到很大限制,海基平臺裝這麼大的雷達尚且費勁,更何況是陸基機動平臺呢?
所以,傳統的反隱身路線就輪到了第二種,也就是靠低頻率雷達進行頻段反隱身。
關於這個路線的雷達體制,討論熱度最高的當然是米波雷達了。
米波雷達通常指發射波長在1-5m的雷達波進行探測的雷達,米波的波長比傳統S、X波段雷達長得多,那麼它的頻率就要比低得多,故而得名低頻雷達。
隱身飛機也只是能做到某一個頻段的電磁波相對隱身,不可能做到對全波段電磁波隱身,現代主流防空雷達為了保證探測精度,一般都使用釐米波、毫米波高頻雷達。
▲YLC-16型S波段警戒雷達
所以,現代隱身飛機主要就是針對釐米波、毫米波雷達進行隱身設計,使其在這些頻段的雷達電磁波照射下,雷達反射面積甚至可以小到0.01平方米,微乎其微。
但是一旦這些隱身飛機遇上米波雷達時,飛機的一些類似垂尾部位的尺寸,將和雷達波長的1/8接近,會在遭遇電磁波時產生諧振效應,大大增加電磁波的反射面積,一般來說可以達到10-20平方米。
這是因為當飛機被雷達照射後,除了會形成反射波,還會形成繞在飛機輪廓上的爬行波和繞射波,常規的X、S波段雷達波尺寸在10cm前後,對於隱身戰鬥機來說其大部分部件尺寸都大於10cm的水平,爬行波和繞射波衰減非常快,幾乎可以忽略。
但當雷達波長和飛機尺寸相近時,爬行波和繞射波在繞射飛機周界後,會與反射電磁波各個散射分量之間同向疊加形成諧振,使飛機的雷達反射截面積急劇增大,也就是說甭管你飛機用什麼塗料,只要尺寸跟雷達波的波長相近,就能憑藉諧振效應找到你。
其實米波雷達並不是什麼新鮮玩意,1999年,北約轟炸南聯盟的時候,美軍有F-117隱身戰機被擊落,就得益於米波雷達的偵察。
但是,世界上沒有任何一件武器是萬能的,米波雷達也不能除外。
由於米波波長較長,雷達波在傳播的時候極易與樹木、建築物等物體產生諧振,這些回波就會以背景雜波的形式伴隨目標回波返回雷達,造成了較為嚴重的干擾。
這一問題對早期米波雷達影響十分嚴重,甚至嚴重干擾了雷達定位精度,只是經過長期發展後,透過提升雷達過濾能力以及後端處理演算法,這一問題得到一定改善。
但米波雷達畢竟是低解析度雷達,只能對目標進行簡單的分類,無法精確定位跟蹤,也就無法完成飛機引導和導彈制導,這就導致探測、識別、定位、跟蹤、引導、攔截、瞄準這一殺傷鏈斷了,所以用途仍然較為侷限,僅用於早期預警。
我國在頻段反隱身雷達業已深耕多年,對於米波雷達的缺點自然也是心知肚明,因此就開創性地使用了S波段作為雷達探測波段,前面咱們講過S波段是高頻波段的釐米波,探測精度是比較高的,常用於目標探測和跟蹤雷達。
中電十四所作為亞洲乃至世界雷達電子領域的“一哥”,對於S波段的雷達自然是手到擒來,但它又是如何實現反隱形功能的呢?
這是因為YLC-2E採用了新一代半導體、積木化等幾乎所有當下國際上最前沿雷達裝置硬體和技術體制,並創造性地使用“能量”+“智慧演算法”。
雖說YLC-2E沒有米波雷達的頻段反隱形優勢,在相當於半個標準羽毛球場面積的雷達天線陣面上,佈置了數量龐大的大功率雷達T/R元件,經過最佳化設計結合極高的能量應用效率,能夠讓雷達天線產生令人驚歎的能量,成為能量反隱形的硬體基礎。
在此基礎上,YLC-2E採用智慧演算法軟體,能對雷達探測目標進行最最佳化的排程,確保雷達能夠識別出微小的隱形目標,並且具備強大的抗干擾能力。
正因為如此,YLC-2E才會取得YLC-8B/YLC-8E這類“傳統”頻段反隱形雷達相當的探測效果,成為名副其實的高效能反隱形雷達。
▲YLC-8B雷達
當然了,YLC-2E與傳統的低頻反隱形雷達並不是替代關係,而是互補關係,相信隨著它的列裝,還會有更多的隱身飛機被拉下神壇。