美军机载预警雷达发展历程浅述

摘要:本文以美军典型机载预警雷达为例,简述了美国机载预警雷达及其搭载预警机型的 发展 历程,分析了雷达工作机理及主要战技指标,对下一代机载预警雷达发展方向作了简要评述。

关键词:预警雷达;机载雷达;预警机;发展历程;述评

i、引言

预警机是 现代 c4isr 电子 作战系统 网络 的重要组成部分,不仅能够对空中的敌机、地面部队和海面舰艇进行监控,还能对己方战机进行导航和空中管制。机载预警雷达是预警机的核心,一般采用12兆瓦以上的超高发射功率,工作频率在超高频(uhf)和甚高频(vhf)波段,作用距离可达几千公里,能在搜索的同时跟踪100~200个目标,主要用来发现远、中、近程弹道导弹,测定其瞬间位置、速度、发射点和弹着点等关键参数,为最高军事机关提供导弹预警情报。

最初的机载预警雷达没有下视能力,性能较差,一般只能搜索、监视中高空和海上目标,对陆地低空飞行目标探测能力差,仅可预警,不具备指挥控制功能。20世纪60年代,采用机载运动目标显示(amti)技术,雷达能在海杂波背景下检测低空运动目标,但尚不具备对陆地上空目标的下视能力。20世纪70年代后,出现了抑制地面杂波干扰的脉冲多普勒雷达,可探测低空和超低空飞行目标。同时雷达还采用具有极低副瓣的平板裂缝阵列天线,在俯仰方向上利用相控扫描测量目标高度。此时的雷达具备了优越的下视性能,使得装载预警雷达的预警机成为进行预警探测和指挥空中作战的空中移动指挥所。

ii、发展历程

1、初始及第一代

代表:an/aps-20/82雷达

美军早期预警机装备应用的是通用电气(ge)公司研制的an/aps-20雷达。1943年,an/aps-20雷达装备于格鲁曼(grumman)公司的“复仇者”型tbm-3w。1944年美海军在pb-1w型预警机上也采用了an/aps-20雷达。雷达工作在s波段,峰值功率约1兆瓦,天线2.4米口径,天线为抛物面型式,波束扫描方式采用机械扫描。雷达天线安装在机腹下的天线罩中。

1949年,美海军在wv-1/ⅱ型机上,安装了经改进的an/aps-20雷达(an/aps-70/70a)。雷达上已装有早期的动目标显示电路,具有初步的杂波滤除功能。

1957年,美国海军采用了新的预警机sf-1。雷达是an/aps-20的改进型an/aps-82。雷达天线罩为固定的、扁平椭圆流线型线罩,长径和高度分别为9.5米与1.5米。此时的天线罩已不再挂在机腹,而是架在机背上。天线口径4.3×1.2米。雷达对小型飞机的探测距离达150千米左右,并且采用单脉冲技术,可测出目标的飞行高度。

2、第二代

代表:an/aps-125/138/145雷达

预警机系统第一个飞跃是60年代初的e-2系列。最初与之搭配的是1971年通用电气公司推出的an/aps-120雷达。雷达采用动目标检测(mtd)技术,对每一距离单元上的信号进行多普勒频率滤波,以区别杂波和飞行目标。

美海军e-2c hawkeye aew系统采用an/aps-125雷达。雷达选用uhf波段,低prf。采用rand公司生产的apa-171天线,安装在机背的旋转天线罩内。天线为双层背靠背八木端射阵列,由7800个组件构成。主天线一侧的前方装有hazeltine公司制造的rt-988iff天线(小型八木阵列)。主天线为水平极化,iff天线为垂直极化。雷达天线(主天线)具有较低副瓣。采用偏置相位中心天线(dpca)技术补偿平台运动,改善杂波影响。天线罩由玻璃钢材料制成,直径7.32米,厚0.76米,呈圆盘形。天线罩支撑在机背上,支撑架可伸缩。总重2吨。液压马达驱动转速6转/分。发射机为主振放大式,发射低prf线性调频宽脉冲信号,有四个备选频率,末级为束射四极管7648。中心处理系统能自动保持对600个独立目标的跟踪。处理系统可提供40多个突袭任务和不同形式的截击。

1990年后的e-2c换装an-aps-145,对飞机目标的探测和确认距离为556公里以上。雷达的扫描包线为6百万立方英里。该雷达具有全发射孔径控制天线,可减少旁瓣引起的偏差干扰。

3、第三代

代表:an/apy-1/2雷达

1963年,美空军提出“陆地上空雷达技术”计划。1970年,westinghouse公司完成新的雷达试验样机,定名为e-3a。an/apy-1是westinghouse公司专门为e-3a sentry awacs设计的预警雷达。它安装在b707-320b飞机上,协同工作的共有组成系统。雷达有多种工作方式,方位扫描时可把监视空间分成24个扇形区,各扇形区根据情况自选工作方式,且可随时更换。

雷达天线罩为椭圆截面的盘状体,直径9米,厚1.8米,重5352kg,安装在3.6米高的支架上。天线罩用双层玻璃纤维增强树脂材料的蜂窝结构制成,内侧嵌装有低损耗、低介电常数材料作成的透镜,另外还装有副瓣抑制装置,起到改善波束功能作用。天线及转台由28根主波导、2根辅助波导组成椭圆形平面阵列,长24英尺,宽5英尺,总重1250磅。馈电系统为wr-229型波导组成的分支结构,成对的裂缝波导用3分贝电桥连接,整个分支馈电结构有28个定向耦合器向2(下转40页)(上接39页)8条波导馈电,28个千瓦量级的互易式铁氧体移相器接连发射通道。天线转台由液压马达驱动,转速为6转/分,0.25转/分(待用状态)。

4、下一代

代表:e-737预警雷达

波音公司在澳大利亚项目“楔尾”机载预警和控制计划的首架737-700预警机上安装了格鲁曼公司的多功能电扫描阵列(mesa)雷达。雷达天线罩为固定式,采用背鳍式的装机样式,即雷达安装在后机身上面的背部结构中,主阵在机体两侧运行,各有120度的覆盖范围。头、尾各60度的覆盖范围由纵向阵提供,纵向阵安装在mesa侧阵背鳍上部的扁平雷达罩中。两个天线阵具有重叠的覆盖范围。天线阵整流罩沿着机体顶部运动,重约2270千克,其宽度约56厘米,因而能降低空气阻力和对机体的结构应力。在9000米高度飞行时探测距离达850千米。雷达工作波段在l波段,方位和俯仰二维相扫,可在350千米半径的范围内同时跟踪飞机和舰艇,而且波束扫描的灵活性可把扇区的探测距离增大到740千米以上。

目前,波音公司向澳大利亚“‘楔尾’监视项目”交付波音737机载预警和控制系统飞机的时间已延迟至2009年7月。首批两架飞机交付时将没有 电子 战(ew)系统,但可用于训练。按照约定,将在2010年年初装配ew系统,并到2010年年底达到完全作战能力,届时将交付其他4架飞机。

iii、结束语

空中预警机覆盖空域大,机动性强,一直是研究 发展 的重点。自上世纪60年代第一代预警机装备使用以来,目前成熟预警机技术已发展到第三代,下一代预警机及其雷达技术也已进入当前的研究视野。当代最新的机载雷达采用有源相控阵体制,利用相控阵波束扫描灵活的优点,使机载雷达功能更加完善,同时使对付多目标的能力更强。目前我国已积极发展下一代预警雷达技术,在最新研制的“空警-2000”的预警机上,采用了固态有源相控阵雷达技术,雷达天线为固定式,以电子扫描进行俯仰和方位探测。随着战争环境的变化,对预警机及其雷达的要求也越来越高,进一步提高预警机的下视能力,增强电子对抗能力和生存能力,发展高科技武器装备,提高战斗力,是我们目前必须面临和急需解决的问题。

参考 文献 :

[1]冯勇智.空中指挥所预警飞机.军事 科学 出版社.2000

[2] 罗守贵.机载预警雷达的发展趋势分析. 现代 雷达.2008(12)

[3] 郑军.预警飞机发展漫话.现代军事.1999(3)

[4]世界机载雷达数据库.cn/database/radar/index.asp