不升反降?空警3000雷达曝光,没有共形雷达,采用旋转双面阵雷达

近日,网上出现了疑似空警-3000配套的雷达进行测试的图片。从图片里我们可以看到,三款背负式预警机雷达被安装在楼顶上进行测试。三款雷达的尺寸各不相同,代表了三款不同型号的预警机。

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图源@斯文的土匪---

其中尺寸最小、采用旋转雷达罩(下图右)的应该是空警-600舰载预警机的雷达。尺寸中等、采用固定式雷达罩的应该是空警-500/500A的雷达(下图左)。尺寸最大的应该是空警-3000的雷达(下图中),之所以认为这款雷达是属于空警-3000而不是空警-2000,原因正是这款雷达采用了旋转雷达罩(外观特征为雷达罩中间的白色长条区域),而空警-2000的雷达罩是与空警-500一样的固定式雷达罩(外观特征为雷达罩中间的白色三角形区域)。

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图中间的疑似空警3000的雷达罩,注意与左边空警500雷达罩尺寸对比

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空警2000与空警500雷达罩外观识别

也正是这款巨大的背负式雷达的出现,让空警-3000采用采用共形雷达的说法不攻自破,空警3000将和空警-500/500A一样继续顶着个“大盘子”。而且更让人大跌眼镜的是,空警-3000的雷达竟然反向“升级”为与空警-600一样的旋转双面阵雷达。“不升级反而降级”!空警-3000的谜之操作让部分网友大呼“看不懂”的同时也大感失望。

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图源@Quardo30Mbps

不过笔者并不认为空警-3000的雷达降级了。无论是空警-3000弃用共形雷达,还是选用旋转双面阵雷达都是根据我军的实际情况以及未来战争的需求所做出的选择。并且谁说共形雷达就比背负式雷达先进,旋转双面阵雷达就一定比三面固定式雷达的性能要差呢?

我们先来聊聊空警-3000为何舍弃共形雷达。首先我们要明确一点,预警机采用共形雷达并不是什么未来高科技,以色列上世纪90年代推出的“费尔康”预警机就采用了共形雷达。

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共形雷达的优点固然不少,比如对飞机气动外形破坏较小,预警机飞行阻力小、稳定性高,技术难度也更低。但是共形雷达的缺点也很多,而且对警机而言还比较致命。首先是共形雷达对预警机四周的探测能力不均等(多部雷达天线尺寸不同惹的祸),导致存在大量的探测盲区。

其次,共形雷达天线需要安装在机身上,因此天线尺寸受到严格限制,比采用相同载机平台的传统预警机要小不少,这导致其对空中目标的最大探测和跟踪距离远不及后者。最后,共形雷达由于特殊的几何配置导致杂波统计特性随距离的变化而变化,简单来说就是杂波呈现严重的非均匀性,从而使得传统空时自适应处理(STAP)方法的性能严重下降。

事实上,上世纪90年代我国在开展新一代预警机(空警-2000)的预研时,也曾考虑过采用共形天线设计,不过在最后审评时被王小谟院士直接驳回,其实就是基于上面三点原因。

总结下来,如果空警-3000真的采用共形雷达天线,那么其雷达性能最多与空警-500/500A相当。而且其唯一的优点(内油够大,能够在空中待更长的时间),也因为空警-500A支持空中加油而荡然无存。

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空警-3000采用共形雷达天线设想图

接下来我们再来聊聊空警-3000放弃三面阵固定式相控阵雷达,采用旋转双面阵雷达这件事。原因其实并不复杂,那就是空警-3000设计对付的目标与空警-2000和空警-500/500A不一样。

空警-500/500A虽然是目前全世界最先进的预警机之一,但是其设计对付的目标依然以传统的非隐身目标为主,因此雷达也还是S波段,对隐身战机、隐身轰炸机和隐身巡航导弹这类低可探测性目标的探测距离并不理想。

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具体来说,空警-500/500A对战斗机大小的空中目标的最大探测距离为480公里。但是面对美军的B-2和B-21隐形轰炸机、F-22A和F-35隐身战斗机,以及美军研制中的六代机这些隐身能力在0.X㎡甚至是0.0X㎡级别的目标时,空警-500/500A的最大探测距离将被大幅压缩到100~200公里之间。

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美军的隐身战机会大幅压缩我军现有预警机的预警距离

探测距离太短不仅无法起到有效的预警作用,对于预警机本身而言也是非常危险(美军最大射程260公里的AIM-260远程空空导弹的研制已经进入尾声)。

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相关论文显示,隐身战机和隐形轰炸机对于1~20GHz波段的电磁波隐形效果较好,主流的S波段、X波段、C波段、L波段和Ku波段防空雷达都处在这个区间。要有效探测和跟踪隐身目标,需要波长较长的低频率雷达。这其中,UHF波段雷达由于能够获得较大的功率孔径积,具备出色的反隐身能力,相关论文显示UHF波段雷达对隐身目标的探测距离可提高50%。因此UHF波段雷达成为对探测隐身目标有较高要求的预警机首选。

不过UHF波段雷达的缺点也非常明显,那就是精度比同尺寸的S波段雷达低很多。由于其频率范围在300MHz~3GHz,波长在10厘米到1米之间,UHF波段雷达属于典型的分米波雷达,需要比S波段雷达更大的天线才能获得能够接受的测角精度。也就说,要获得对隐身目标比较满意探测距离以及够用的探测精度,UHF雷达的天线尺寸越大越好。而预警机采用旋转双面阵雷达的最大优势就在这里,在雷达罩尺寸相同的前提下,雷达天线可以做到最大。

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国产YLC-8E型UHF波段三坐标警戒雷达,尺寸非常大

而且空警-3000的旋转双面阵雷达还有另一个优点,那就是通过采用了双波段雷达实现了对隐身目标的探测距离和探测精度的完美结合。UHF波段雷达毕竟是分米波雷达,虽然对隐身目标的探测距离远,但是探测精度无法和同功率的S波段雷达相比。

空警-3000通过额外安装了一部S波段的有源相控阵雷达巧妙地解决了这个问题。简单来说,就是当UHF波段雷达在较远的空域发现疑似隐身目标后,使用S波段雷达的凝视模式对该区域进行重点探测,在剔除杂波和干扰后对真正的隐身目标进行跟踪并获取精确的目标参数,然后通过数据链传给己方单位,必要时还能够引导己方单位发射的远程地空/空空导弹对隐身目标进行打击。

PS:凝视模式下S波段雷达的雷达波束更加集中,探测距离能够与UHF波段雷达媲美,缺点就是雷达的扫描范围大幅变窄。

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空警-3000的旋转双波段雷达示意图

当然,空警-3000的旋转双面阵雷达也不是没有缺点。比如S波段雷达只有一部,因此它的空域扫描能力相对空警-500/500A要弱一些。另外,两个不同波段的雷达会导致在扫描连贯性上出现一定的时间差,进而也会影响对目标的持续监测能力。不过这些对于我们而言并不是啥大问题,通过研制新的作战系统软件将UHF波段和S波段获得的信号进行深度数据融合就能解决这个问题。

不升反降?空警3000雷达曝光,没有共形雷达,采用旋转双面阵雷达

图源@Quardo30Mbps

总的来说,空警-3000采用背负式旋转两面阵雷达并不是落后的象征,而是我国根据自身情况以及未来战争需求所做出的最佳选择。也因此,空警-3000与空警-2000之间的关系也不是取代的关系,而是互补的关系。

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