AESA

AESA

有源相控陣技術
AESA(Active Electronically Scanned Array)中文意思有源電子掃描陣,通常也稱為有源相控陣技術,終于在機載雷達上取得了成功的應用。AESA雷達可以使F-15C戰鬥機在21世紀仍然保持其空戰優勢。AESA的成功應用是對傳統機載雷達的一次革命,它極大地擴展了雷達的應用領域和提高了雷達的工作性能,進而提高和豐富了作戰飛機執行任務的能力和作戰模式。1998年4月,諾·格公司已交付第一套APG-77雷達硬件和軟件給波音飛機公司F-22航空電子綜合實驗室,對F-22的航空電子設備進行系統綜合測試和鑒定試驗。
  • 中文名:有源電子掃描陣
  • 外文名:AESA
  • 别名:

新技術成果

近50多年來,機載雷達不斷注入新的技術成果,性能大幅度提高。新技術是提高雷達探測能力的原動力。在單脈沖跟蹤體制未獲使用前,圓錐掃描體制的雷達很難對付敵方施放的角度欺騙幹擾;沒有相參體制的脈沖多普勒雷達,就無法對付借着強大的地雜波掩護的低空入侵的飛機和導彈;沒有頻率捷變體制的雷達,就很難同現代戰争中廣泛采用的各種雜波幹擾相抗衡。

相控陣技術是近年來正在發展的新技術,它比單脈沖、脈沖多普勒等任何一種技術對雷達發展所帶來的影響都要深刻和廣泛。進入上世紀80年代,機載相控陣雷達才初獲應用。先進的機載有源相控陣雷達是近期,即本世紀初才進入服役。AESA的成功應用是對傳統機載雷達的一次革命,它極大地擴展了雷達的應用領域和提高了雷達的工作性能,進而提高和豐富了作戰飛機執行任務的能力和作戰模式。

現狀

目前正在研制和開始裝備的有代表性的戰鬥機AESA雷達主要有:

人們常常問什麼是第四代戰鬥機F-22令人印象最深的特性?它在什麼領域具有最重要的技術突破?通常的回答是它的隐身和超音速巡航特性。但這些特性實際上在以前的戰鬥機上已經分别在F-117和SR-71上實現了。談不上突破。業内人士和F-22飛行員們則普遍認為F-22最大的突破是它的航空電子系統實現了更高程度的綜合,AESA雷達首次在戰鬥機上采用。它使飛機具有更為銳利的眼睛,更為豐富的作戰功能。對戰鬥機目标的作用距離超過200km。可以實現"先敵發現、先敵發射、先敵命中"。F-22雷達可以進行脈間變頻、快速掃描,敵方很難檢測和定位。同時還可以用時分的方法進行電子情報搜集、實施幹擾、監視或通信。這些是以前戰鬥機雷達所無法實現的。下圖為F-22的雷達AESA陣面照片。

F-22雷達采用AESA體制,它由美國諾·格公司(Northrop Grumman Corp)和雷神公司(Raytheon Systems Company)共同研制。該雷達将用于21世紀初在美國空軍服役的F-22先進戰術戰鬥機,目前F-22是世界最先進的戰鬥機。F-22能在多種威脅環境下,以低可觀測性、高機動性和高靈活性對超視距敵機進行攻擊,也能進行近距格鬥空戰。

1998年4月,諾·格公司已交付第一套APG-77雷達硬件和軟件給波音飛機公司F-22航空電子綜合實驗室,對F-22的航空電子設備進行系統綜合測試和鑒定試驗。作為APG-77計劃的工程發展(EMD)階段的首批11部雷達已交付給諾·格公司馬裡蘭州測試實驗室進行系統級綜合與測試。全尺寸雷達自1999年開始生産,預計到2004年11月具備初步作戰能力(IOC),2005年開始服役。AN/APG-77雷達是一部典型的多功能和多工作方式的雷達,其主要的功能有:

遠距搜索(RS)

遠距提示區搜索(cued search)

全向中距搜索(速度距離搜索)(velocity range search)

單目标和多目标跟蹤

AMRAAM數傳方式(向先進中距空空導彈發送制導修正指令)

目标識别(ID)

群目标分離(入侵判斷)(RA)

氣象探測

雷達可能擴展的功能有:

空/地合成孔徑雷達(SAR)地圖測繪

改進的目标識别

擴大工作區(通過設置旁陣實現)

⑵F-35(JSF)機載雷達(AN/APG-81)

諾斯羅普·格魯門公司最近展示了F-35聯合攻擊戰鬥機(JSF)機載AN/AAQ-37分布式孔徑系統(DAS)和AN/APG-81有源電子掃描陣列(AESA)雷達的彈··道導彈探測、跟蹤和瞄準能力。DAS 和 APG-81可自主探測、跟蹤和瞄準多顆同時發射的彈道火箭。AN/AAQ-37 DAS可自主探測所有連續快速發射的五枚火箭,并從火箭發射到第二級燃燒進行全程跟蹤。nAPG-81 AESA雷達既具有獨立的目标捕獲和跟蹤能力,也可以通過DAS提供線索進行更大範圍的目标捕獲和跟蹤。其每次跟蹤包括從捕獲目标起直至火箭退出雷達視野全過程。n諾斯羅普·格魯門公司目前正在探索如何用現有DAS技術協助執行一些其他任務,包括非常規作戰。n多功能AN/APG-81 AESA雷達可進行全方位的空對空和空對地探測,輔以重要的電子戰和情報、監視和偵察功能。 AN/AAQ-37 DAS 可為F-35提供無源球形感知,在各個方向同時探測和跟蹤的飛機和導彈,并為日夜導航和定位提供視像。

⑶F/A-18E/F 雷達AESA改進型(AN/APG-79)

F-18D/C/E/F原來配裝雷達APG-65/73,其AESA改進型編号為 APG-79。該雷達仍由APG-65/73雷達的制造商雷神公司研制。APG-79采用先進的AESA體制,于2003年7月30日在美國中國湖(China Lake)海空作戰中心配裝在F/A-18上進行成功首飛。新雷達可以同現有F/A-18機載武器相匹配,同時,設計留有日後充分擴展的餘地。APG-79 AESA雷達極大地降低了載機的雷達可觀測性,即提高了飛機的隐身特性。雷達的可靠性和維護性也得到了根本的改善。雷神公司将于2005年向波音正式交付裝機的APG-79雷達。APG-79 AESA雷達具有下述功能和特點:

空對空:

攻擊遠距目标

通過資源管理器減輕飛行員工作負荷

空對面:

·防區外遠距高分辨率地圖測繪

·同時具有多工作方式工作能力

可靠性和成本:

系統可靠性增加5倍

自檢系統可以把故障隔離到外場可更換模塊(LRM)

通過T/R模塊的特殊設計實現系統"完美"降級

運營成本大幅度降低

裝備F/A-18E/F的3部AESA雷達系統于2004年6月份開始在中國湖的海空作戰中心進行新一輪的試驗,并通知試飛小組制定一個有特種作戰部隊、埃格林空軍基地等單位參與的試驗計劃。還要求演示試驗飛機和指揮船之間的通信鍊路,研究F/A-18E/F和EA-18G可以向指揮船提供什麼信息。海軍已經建立了一個工作小組,目前要做的是同空軍的F-15和JSF方面的人員接觸,深入讨論聯合試驗和性能鑒定等問題以及建立一個工作小組評審有關标準、結構和規約。美國海軍和空軍目前都在研究AESA究竟能為未來戰争帶來一些什麼變化和收益?他們正在尋求幾個關鍵問題的答案:

目前,AESA雷達的作用距離已經是傳統機械掃描雷達的一倍,可供選用的雷達功能已極大地豐富,這樣我們可以創造一些什麼新的戰術?

一個雙機或4機編隊怎樣分工完成空對空和空對地的攻擊任務?

如何由一架裝有AESA的戰機引領一批沒有裝載AESA的普通戰鬥機提高他們的戰鬥能力?

⑷F-16(UAE)雷達AESA改進型(AN/APG-80)

F-16原來配裝APG-66/68,APG-80為其AESA改型,仍由諾·格公司研制。該公司還同時為F-16UAE研制電子戰系統。F-16UAE是為阿聯酋研制的F-16第60批産品,計劃生産80架。2004年到2007年完成交付。由于諾·格公司在此期間幾乎同時得到了F-22和F-35的配套雷達研制合同,因此大部分AESA技術和模塊都可以移植到APG-80中來。這使其研制周期可以大為縮短。預計2004年7月,雷達可以交付到飛機承包商洛·馬公司進行雷達的驗收試驗。APG-80雷達具有先進的對空和對地兩種工作模式,這也是采用諾·格公司第4代發射/接收機模塊化技術的第一種産品。APG-80可以連續搜索和跟蹤出現在它掃描範圍内的多個目标。此外飛行員還可以同時進行空對空的搜索與跟蹤、空對地的目标瞄準以及地形匹配飛行。

新的波束捷變技術帶來了雷達能力的巨大增長,擴展了飛行員對态勢的感知能力,使雷達對目标探測距離更遠,并具有高清晰度合成孔徑雷達成像能力。雷達的可靠性也比傳統的機械掃描雷達高數倍。

⑸F-15改進型雷達(AN/APG-63V2/3)

F-15原來配裝AGP-63/70,APG-63V2為其改進型,采用有源相控陣體制。雷神公司已完成向波音飛機公司的最後18架F-15C的APG-63(V)2 AESA雷達的交付。這是世界上首次進入空軍服役的戰鬥機AESA雷達。該雷達消除了原來F-15雷達笨重的液壓天線驅動系統,雷達的快速掃描和多目标跟蹤能力都得到了數量級的增長。提高了飛行員對戰場環境的認知能力。該型雷達能夠同現有的飛機武器系統很好地兼容。由于作用距離的增加,使得增程的AIM-120的性能得到充分的發揮,并能在更大的視場範圍内(方位和俯仰)制導多枚空空導彈,同時攻擊多個目标,包括雷達截面積很小的隐身目标,如巡航導彈等盡管APG-63(V)2雷達有上述種種優點,但将被更為先進的APG-63(V)3所代替。因為前者需要太多的冷卻和供電。

飛機要為裝載這樣的雷達進行大量的改裝工作。另外,由于雷達太重,還要在飛機尾部加裝600磅(272千克)的配重,以便平衡飛機的重心。這時改裝後的飛機将比原來飛機增重1000磅(454千克)。這對飛機的航程和油耗沒有太大的沖擊,但對飛機的機動性卻有一定的影響。

雷聲公司研制的APG-63(V)3 AESA 雷達把經過實戰考驗的APG-63(V)2 AESA雷達軟件和即将投入使用的F/A-18E/F “超黃蜂”戰鬥機的APG-79 AESA雷達先進的硬件結合起來,從而形成一種高性能的新系統,它具有極佳的可靠性和經濟性。波音公司的官員表示,AESA雷達極大地改進了F-15C戰鬥機的環境感知能力以及目标定位能力和定位精度。AESA雷達可以使F-15C戰鬥機在21世紀仍然保持其空戰優勢。由于可靠性的提高,也使F-15C戰鬥機的維修成本大幅度降低。

新型APG-63(V)3雷達同F-15C原型的機械掃描雷達V1相比重量基本相同,因此不需在飛機尾部加裝配重;同時,原型飛機的供電也可以滿足APG-63(V)3雷達雷達的要求。APG-63(V)3雷達的後勤保障需求大為降低,極大地增加了部隊的機動能力。APG-63(V)2雷達的AESA天線采用"磚塊"結構;APG-63(V)3雷達則采用"瓦片"結構(即為F/A-18E/F改裝APG-79AESA雷達所采用的一種更小型的AESA結構形式)。V3型的AESA陣面将可減重240磅(109千克)。同時,V3型雷達的故障診斷能力也有大幅度的改善。

美國洛克希德-馬丁公司是目前韓國空軍新一代戰鬥機(FX)第三階段試驗評估項目的參與企業,也是的制造商,故這次遭到淘汰實屬意外。據報道,“KF-16性能改良”項目的主要内容是,截止到2021年将134架KF-16戰機的電子設備和武器系統更換為最新系統,并将老款機械式雷達更替為最新的有源電子掃描陣列(AESA)雷達,從而大幅度增加探測距離。該項目總投資規模達1.8萬億韓元,但此次招标不含雷達更替項目(7000多億韓元)。

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