如何估量一架战斗机的作战性能?在现代战争中,人们在关心它的速度、高度、载弹量、续航力和机动性的同时,尤其关注机载雷达性能的优劣。机载雷达被誉“空中鹰眼”,作为重要信息技术装备,它已成为决定空战胜负的重要因素。现代空战在很大程度上是信息技术的较量,信息的获取、分析、使用对空战胜负已产生了不可估量的影响,所以世界空中军事强国都力图将最先进的信息技术运用于机载雷达,以求先敌夺取制空权和制信息权。 机载雷达将主宰天空 1991年2月1日下午,海湾战争正酣,美国海军的两架 F/ A-18 C“大黄蜂” 舰载战斗机高速巡逻在伊拉克上空,为轰炸机群护航。“10点钟,低速度!”突然,长机安迪生少校向僚机斯塔布斯少校发出呼叫,暗示他已发现敌机。只见两架伊拉克空军的米格-23“鞭击者”战斗机正在从他们的左下方飞来。“大黄蜂” 与“鞭击者”两机在迅速地接近, A N/ A P G-65雷达显示器的指令环、瞄准环的误差迅速临近最小,随着瞄准误差的修正,雷达报警的蜂鸣声一阵紧似一阵,斯塔布斯的心快要跳到嗓子眼了。“大黄蜂”终于进入了机载 A I M-7 M“麻雀 ”中距离空空导弹的最佳允许发射区,斯塔布斯狠狠地按下了导弹发射按钮,瞬时,“大黄蜂”的机身轻微地一晃,第7挂点的“麻雀”导弹点火、加速,喷射着火焰飞向目标。霎时,半空中爆出一团耀眼的火光……上述境头是现代机载火控雷达空中作战的真实一幕。早在20世纪60年代,由机载雷达制导的半主动中距离 “麻雀”空对空导弹的早期型号就投入了越南战争的空中厮杀,只是由于当时机载雷达的技术水平较低,所以“麻雀”导弹的战绩不佳,非议甚多。到了20世纪 80年代,随着信息化时代的到来,机载雷达性能产生了革命性的飞跃;到90年代初的海湾战争中,雷达制导的中距离空空导弹战绩首次超过了红外制导的近距离格斗型空空导弹;而在世纪之交的科索沃空战中,北约战斗机击落南联盟空军全部先进的米格-29“支点”战斗机,所使用的是清一色雷达制导的主动式 A I M- 120“先进中距离空对空导弹”。因此,外军研究认为,机载雷达主宰天空的时代已经到来。 对于21世纪的现代化、信息化军用飞机来说,无论是战斗机还是轰炸机,机载雷达都已经成为决定战斗胜负的重要因素。战机的空中射击、目标跟踪需要脉冲多普勒雷达,空中侦察需要能够模拟大尺寸天线的合成孔径雷达,在大范围内迅速扫描、搜索、跟踪多目标需要电扫描相控阵雷达……可以说,现代战机中信息技术含量最高、网络工程最复杂的部分,便是这些锐利的“战鹰之眼”。 多功能 P D雷达 在现代战斗机火控雷达技术中,最常见的字眼是两个英文字母——— P D,几乎所有的第三代喷气战斗机装备的都是 P D雷达。所谓 P D实际上是一个英文缩写,用中文表示就是脉冲多普勒。1953年,脉冲多普勒技术的开发,促成了后来一系列机载火控雷达的问世,这些雷达普遍装备在 F-4“鬼怪”式战斗机的各种改型上,从而开辟了机载火控雷达的 P D时代。 P D雷达除了是全球第一批具有俯视功能的火控雷达外,也是第一批同时具备空对空搜索、目标锁定、地形测绘的多功能雷达。此外,这一批雷达也是最早采用自检测功能的雷达系统。 不过,对脉冲多普勒雷达而言,尽管它们已经实现了多功能化,但还没有实现飞行员对多功能雷达的真正期待:多目标同时追踪能力。这一点直到20世纪70 年代,在 F-14 A战斗机上所使用的 A N/ A W G-9火控系统才得以实现。如美国海军在使用 F-14战斗机的 A N/ A W G-9时一个重要想法就是:一旦航母上的 E -2预警机失去功能或不能执行任务时,可由 F-14的 A N/ A W G-9部分替代达2天之久,以使航母战斗群能从容应对。俯视俯射、多功能、多目标跟踪,构成了现代机载 P D雷达的基本特性。 俯瞰战场的“天眼” 20世纪50年代的另一项雷达科技成就,是美国密歇根大学发展的合成孔径雷达技术。这种雷达专门用于测绘地面目标。一般来说,不论人眼、红外观测仪、还是雷达,都是利用电磁波观测目标,理论上,观测仪使用的电磁波波长越短,分辨率就越高。人眼利用的是波长极短的可见光,所以分辨率就很高;而雷达使用的大多是厘米波、分米波或米波,所以分辨率就比人眼低得多。如果要想让雷达的分辨率达到足以分辨地面战场点目标的程度,就需要一个尺寸高达数百米甚至几公里的巨大天线,这在实际上是根本不可能的。合成孔径雷达则是利用数字合成处理技术,造成虚拟的大尺寸天线,达成较高的分辨率。将合成孔径雷达安装在飞机或卫星上,当航空器飞过非常直的一段路径,沿途连续发射出固定频率的微波脉冲,当所有的回波经过合成处理后,就可以得到一幅高清晰的雷达图像,其分辨率就像是一具孔径达几千米的天线所能达到的效果。 20世纪50年代后期,机载合成孔径监视雷达开发完成,分别装设在一些高空战略侦察机上。今天更加精良的合成孔径雷达配置在 E-8 A“联合监视目标攻击雷达”预警机上,并被开发成为新一代无人侦察机的主要装备。 机载“宙斯盾” 最初,相控阵雷达涉及的技术进步跨度实在太大,无论是体积重量还是造价,都无法让飞机接受,只能运用在地面监视雷达或是“宙斯盾”巡洋舰上。1970 年完成的 A N/ A P Q-140相控阵雷达虽然曾列入 B-1 A轰炸机的候选设备名单,却因单价太高、技术尚不成熟而被淘汰出局。 实际上,许多现役战机的机载雷达天线都部分采用了相控阵技术,但这类雷达却还不能归类于“相控阵雷达”,因为它们的雷达天线还是由伺服马达驱动旋转机构方能进行扫描。真正类似于“宙斯盾”那样的战斗机机载雷达还是在近些年才出现,这就是电扫相控阵雷达。 电扫相控阵雷达的关键元件是固态阵列天线,这种天线由大量(约100~2000 个)低功率固态射频发射元件组成,每一发射元件有其本身的接收机,如同一具小型雷达。射频元件以并联方式同后端的处理器联结,因此当部分射频元件故障时,其它射频元件仍然具备足够的能力保持雷达正常工作,从而大幅提升了雷达的效能和可靠性。与此同时,电扫相控阵雷达可以在相当宽的范围迅速扫描而不需机械式的运动,雷达波束可同时执行搜索及追踪多目标的任务,使战斗力水平大大提升。 此外,近些年国外专家认为, D B F作为世纪之交的一种雷达新技术,将会掀起一场21世纪的雷达信息处理技术的革命,各国对其发展十分关注。(魏刚 刘江平) |