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      武器百科大全  > 所屬分類  >  雷達   
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      052D出現后,人們發現最大的變化就是其艦橋上安裝的4面大尺寸346A型有源相控陣雷達,從雷達編號看應該是早期346型的改進型,但從052D的開工建造時間和國內相關技術研制進度看,346A型在結構設計和材料應用方面并未采用更先進技術和材料,只是通過一些硬件和軟件方面的改進消除了早期346型雷達所存在的問題,同時還保證了性能較346型有較大的提高。

      武器性能

    3. 中文名:346A型有源相控陣雷
    4. 英文名:346a phased array radar
    5. 國家:中國
    6. 作用距離:約450公里
    7. 波段:S波段,C波段
    8. 研制單位:南京14所
    9. 目錄

      升級發展編輯本段

      052D導彈驅逐艦上的346a雷達052D導彈驅逐艦上的346a雷達
      346A在外觀上比052C裝備的346型有了很大變化,取消了后者表面的圓弧形風罩,這說明雷達的冷卻方式有了改變,應該是由早期的風冷變成了冷卻效果更好的液冷方式,這樣,即使在陣源數量不變的情況下,雷達的發射功率也會增加,可靠性和連續工作能力都有明顯的提高。其次,346A型雷達的天線尺寸進一步加大,由346型的長方形變為近似正方形結構,面積增加了20%, 這樣一來,雷達陣面安裝的T/R組件數量也將進一步增加(可能接近5700個),直接效果就是雷達整體發射功率會得到有效的提高, 加之T/R模塊小型化和內循環液冷技術的應用, 發射模塊的峰值功率可增加到8瓦左右, 額定功率可達4-6瓦, 整套雷達的發射功率可以達到6兆瓦以上, 已經超過了美國SPY-1D無源相控陣雷達的水平, 保證了探初能力和距離的大幅提高。
      052C導彈驅逐艦上的346型相控陣雷達052C導彈驅逐艦上的346型相控陣雷達
      同時, 雷達的控制系統也進行了改進, 應用了數字化波束控制技術, 極大地增強了雷達的探測能力和控制精度。 最后, 原先布置在雷達陣 面內的C波段導彈應答天線改在了艦橋外部(相控陣雷達陣面天線的上方), 天線尺寸進一步增加(天線面積增加到1平方米以上), 可以更好地適應新型艦空導彈射程增加后中段數據引導以及雷達陣面搜索T/R模塊減少的問題。 受到雷達面積、 體積和重量的影響, 大型四面陣雷達的安裝位置都很低因而存在低空搜索能力差的問題, 346A型也不例外。 對此, 各國都有各自的辦法來解決或緩解這個問題, 中國是通過加裝一部364型低空搜索雷達來解決的, 而美國則是憑借其強大的艦載預警機力量來彌補的。

      作為目前中國技術水平最高、 性能最為先進的艦載有源相控陣雷達, 346A型雷達通過不斷的技術積累和漸改完善, 整體技術水平和性能已經達到了世界先進水平, 特別是在與雷達系統相關的后期數據處理、 運算、 作戰決策、 敵我識別、 威脅評估及指揮控制等方面有了很大的提高和進步。 這不僅充分發揮了346A型雷達的性能, 同時也賦予了052D更強大的目標搜索、 跟蹤、 識別能力, 使之具備更為全面、 完善的多任務作戰能力。畢竟 052C和052D的研制間隔了近10年時間, 而這也是現代電子技術和計算機技術發展最為迅速的10年, 因此052D的相關軟件系統和顯示、 控制設備都是 052C所無法比擬的。 不過, 與052D同期建造的第二批052C也在這方面有了不小的提高, 整體水平要比首批的2艘052C先進、 完善了很多。

      遼寧艦上的相控陣雷達編輯本段

      我海軍首艘航母遼寧艦在5月27日返回大連船廠,進入維修狀態。7月4日,首次海試回來在船塢里進行了一個半月維護的國產首艘航母出塢,為遼寧艦騰出了船塢。隨后,遼寧艦開始進塢維修和改裝。根據近日網上曝光的照片來看,遼寧艦的艦島上還有很多腳手架,但主桅頂部的“海鷹”三坐標對空雷達已經重新安裝完畢。那么,接下來最值得期待的就是拆下來的有源相控陣雷達天線陣面是否更換。

      遼寧艦在由“瓦良格”號續建和改裝的過程中,346A型有源相控陣雷達應該還沒有完成定型,所以采用的還是與052C驅逐艦相同的346型有源相控陣雷達,特點是天線陣面有一個弧形罩,即風冷系統靜壓箱,作用是讓送風系統減少動壓、增加靜壓、穩定氣流和減少氣流振動,可使送風效果更加理想。而進過改進的346A型雷達則采用了效率更高的液冷系統,所以天線陣面取消了弧形的風冷系統靜壓箱。僅由此就可以看出,346A型雷達的技術水平要比346型高。還有一點,就是346A型雷達比346型雷達問世晚得多,其上的T/R模塊材料很可能比346型的更好,比如功率提高、功耗下降等。

      遼寧艦如果換裝346A型雷達,那么探測和跟蹤能力將會更強。盡管這種換裝花費不菲,但是對于航母來說,這份花費還是值得的。特別是在遼寧艦缺乏固定翼艦載預警機的情況下,提高自身的探測能力很有必要。從現在遼寧艦的維修和改裝工程力度來看,換裝346A型雷達的可能性還是比較大的。當然,也不能排除對346型雷達進行檢修、更換零部件,然后再重新裝回去的可能。畢竟這類有源相控陣雷達價格很高,對于發展狀態的我海軍來說還遠沒有到只注重技術先進性不顧成本的地步。

      五大缺點編輯本段

      艦載多功能相控陣雷達是艦載雷達的一個主要發展方向,具有探測目標精度高、抗干擾能力強、可靠性高、隱身性能好等諸多優點。

        相控陣雷達采用電子穩定平臺,通過自適應調度雷達時間和能量資源,改變天線表面陣列所發出波束的合成方式來改變波束掃描方向,可同時完成搜索警戒、精確跟蹤、目標敵我識別、導彈制導、目標引導等多種功能。相控陣雷達使用電子掃描方式,通過改變頻率或者是改變相位的方式,將合成的波束發射的方向加以變化。電子掃描掃描速率高、改變波束方向的速率快、對于目標測量精確度高于機械掃描雷達。目前,中、美、日、俄、法、意、德、英等國家都裝備或正在研制相控陣雷達,其中較為著名的有中國裝備于052C導彈驅逐艦和“遼寧”號航空母艦上的346相控陣雷達和裝備于052D型導彈驅逐艦上的346A型相控陣雷達;美國裝備于阿利·伯克級驅逐艦上的SPY-1系列相控陣雷達;日本海軍裝備在“日向”級“護衛艦”上的FCS-3型相控陣雷達等。

        多功能相控陣雷達雖然有著諸多的優點,但其與任何武器裝備一樣,有其利也有其弊。從造價上來說,相控陣雷達的造價普遍偏高,往往是普通雷達的數十倍乃至數百倍,這使得多功能相控陣雷達一般只能裝備在一些高端主戰艦艇上;從適裝艦艇方面來說,由于多功能相控陣雷達的重量一般較重而體積較大,故此,只能裝備于大型艦艇上。從能耗上來說,多功能相控陣雷達的功率較大,長時間開機對艦艇上寶貴的能源資源耗費厲害。在性能上,多功能相控陣雷達也有一些不足之處,如對雜波特別是海雜波抑制能力不足、探測隱身目標能力不足、在對抗自衛式噪聲干擾能力不足、探測低空及掠海目標能力不足、在強雜波背景時性能下降等。

      052D導彈驅逐艦052D導彈驅逐艦

      艦載多功能相控陣雷達既有預警雷達的遠程警戒能力,又具有火控雷達的高精度。其警戒預警距離超過300千米,全空域搜索數據率在10至20秒。為滿足艦載武器系統制導及火控的精度要求,雷達跟蹤測量精度不能超過10分,而一般艦載警戒雷達的跟蹤測量精度往往在幾度以內。綜合多方面性能上的考慮及目前的科技水平和經濟性,艦載相控陣雷達雷達一般都以S頻段作為工作頻段。S頻段與C頻段和X頻段相比較而言,波束寬,可用帶寬窄,對海雜波的抑制能力不強。為了進行三坐標測量,該類型雷達都采用針狀波束,為了提高可靠性,一般都采用工作在飽和放大模式的固態發射機。由于發射機輸出功率不可調,故不能象普通對海雷達那樣對發射波束進行賦形,導致在低空或掠海工作模式時海雜波更加強烈。在近岸工作時,如果蒸發波導等異常傳播效應明顯,會有大量遠距陸地、島嶼等雜波出現,距離上的多重折疊會進一步增加雜波抑制的難度。而為了保證多任務和多目標能力,此時一般不采用MTD或PD等大量耗費雷達時間資源的工作方式,這就限制了雷達的雜波抑制效果。

        雷達的對海探測為直線傳輸式,受地球曲率影響,探測距離一般為視距。俗話說,站得高看得遠,要加大對海探測距離最好的辦法是將雷達架高,但由于相控陣雷達的體積較大重量較重,架設高度對艦艇的初穩心影響較大,必須在架設高度和艦艇的穩性之間取得平衡,故此其對海探測距離是有限的。鑒于相控陣雷達的架設高度通常較低,工作波長較長,其盲區也更近更寬,故此會發生對海面目標跟蹤不連續現象,因為雷達的工作帶寬有限,故此也難以通過寬帶工作減少這一現象。隨著各國海軍超音速反艦導彈的廣泛使用,低空掠海導彈已經成為艦艇所面臨的重大威脅,超音速和高超音速反艦導彈的出現,這種威脅顯得更為嚴重,對艦載武器系統的反應時間要求更高,這就要求相控陣雷達具有更遠的對海探測距離、更高的搜索數據率和更好的跟蹤航跡精度,來滿足武器系統反應時間和對火控數據質量的要求。這對于艦載多功能相控陣雷達已經難以勝任,有必要設置專用的、架設跟高的對海雷達并采用對海性能更優的頻段,采用最佳的信號形式和處理方式,降低海雜波干擾,改善對掠海目標的觀測性能。如2013年10月份下水的美國朱姆沃特級新型驅逐艦上,不但安裝了SPY-3型多功能相控陣雷達,還安裝了X頻段的三坐標雷達,以解決低空掠海目標的探測問題。中國海軍在安裝了國產346型相控陣雷達的052C及052D導彈驅逐艦上也安裝了366型多波段超視距雷達,其對海超視距探測距離可達100千米至數百千米。

      052D驅逐艦主桅桿雷達特寫052D驅逐艦主桅桿雷達特寫

        艦載多功能相控陣雷達對隱身目標的搜索并沒有優勢,但在發現目標后可采用集能“燒穿”工作方式提高跟蹤距離,為艦載武器系統提供更多的反應時間。隱身目標使艦載雷達的威力降低,使自己暴露在對方武器系統的威脅之下,對隱身目標而言,戰場透明度要遠遠強于非隱身的一方。當警戒雷達發現并提供滿足武器系統精度要求的跟蹤數據距離時,己方艦艇已沒有足夠多的武器反應時間,而對方早已可以實施導彈攻擊。目前對隱身目標探測常用的手段是采用米波雷達、毫米波雷達或雙/多基地雷達,利用隱身目標在某些頻段和視角時隱身效果下降的特點,增加對其探測距離。比如美軍的F-117隱身戰斗機,對于2至3厘米波長的雷達,其RCS雷達截面積約為0.1平方米,而對于米波雷達,其RCS雷達截面積約為1平方米。但由于米波雷達天線龐大,其旋回半徑容易遮擋艦載武器的射界,導致有效射界減小,而毫米波雷達的威力有限等原因,雙/多基地雷達成為主要選擇。雙/多基地雷達探測方式是利用隱身目標背側向反射面積顯著增加的特點,增加對其發現距離,以發揮艦載多功能相控陣雷達的優勢。多平臺協同工作即各平臺進行實時信息交互、協調工作時序。多功能相控陣雷達除了具備各種雷達功能外,還具有實時寬帶通信功能,為解決這一問題創造了條件。美國已經利用X頻段多功能相控陣雷達成功進行了寬帶通訊試驗,實現了高達2Gbps的數據傳輸速率。多平臺協同探測會引入新的誤差因素,影響探測精度,進而影響到武器系統效能的發揮,故此,一般在多平臺協同工作發現隱身目標后,利用相控陣雷達集能“燒穿”工作方式,改由單平臺對其實施跟蹤,在保證精度的情況下,增加跟蹤距離。由于地球曲率影響,各艦載平臺間的直線通訊距離為視距,或者在不具備多個艦載平臺協同觀測的條件時,也可由機載或地面觀測設備為艦載多功能相控陣雷達提供隱身目標的引導信息,再由其采用集能“燒穿”工作方式對重點區域進行搜索和跟蹤,增加對隱身目標的發現和跟蹤距離。

        自衛式噪聲干擾由導彈或直接執行進攻任務的飛機施放,用于破壞對方的警戒探測系統,提高突防概率。相控陣體制雷達除了采用通常的低截獲設計、副瓣匿影、重頻抖動、頻率捷變等手段進行干擾對抗外,還可通過自適應副瓣對消、自適應空間濾波(DBF)等方法提高反副瓣干擾性能;也可以通過隨機掃描、回波信號統計與鑒別等手段應對主副瓣欺騙式干擾,但對從主瓣進入的自衛式噪聲干擾并沒有優勢。即使采用“燒穿”工作方式,通過耗費時間資源對干擾源進行連續照射,其對典型干擾源所能實現的自衛距離也只有數十公里。這一距離己不能滿足艦載武器系統反應時間的需要。由于干擾從虛瓣進入,雷達和干擾形成了直接的能量對抗關系。由于自衛距離和干擾功率的平方成反比,干擾機只要很低的輻射功率就可以完全掩蓋目標回波,造成雷達難以對其實施正常跟蹤。但因為自衛式噪聲干擾主動輻射能量,故此可以通過無源探測,對干擾源進行連續的角度跟蹤。相控陣雷達可以采用有源和無源方式同時對干擾源進行探測,在目標施放干擾時利用無源探測獲得角度信息,在其暫停干擾時,利用有源探測獲得目標的三坐標信息。而一般采用自衛式干擾的導彈或飛機距離不會太遠,有了角度信息就可以利用反輻射導彈對其進行打擊。如果沒有反輻射導彈,也可使用多個平臺上獲得的干擾源角度跟蹤信息對其進行交定位,為我方其它武器系統提供目標信息,以實施打擊。但是這種定位方式精度不高,不能充分發揮武器系統的效能,在反制效果要比反輻射導彈差得多。如果艦艇配備了反輻射導彈,敵方將被迫放棄自衛式干擾這種引火燒身的做法。

      美海軍阿利-伯克IIIAMDR雷達美海軍阿利-伯克IIIAMDR雷達

        艦載多功能相控陣雷達具備同時完成多種任務的能力,但其總的時間能量資源是固定的。在強雜波和干擾背景下,造成雷達波束在每個波位的駐留時間增加,能達到正常情況的數倍,為了保持對目標的檢測概率需要采用多脈沖工作方式,以致消耗的時間資源成倍增加,雷達的數據率、跟蹤目標批次數等性能都將有明顯下降。當采用集能“燒穿”工作方式對付隱身目標或自衛式干擾時,消耗的時間能量資源將更為可觀。這將造成其整體性能的顯著下降,搜索數據率和跟蹤目標容量都將明顯惡化。此時,需要利用艦載其他傳感器的工作以降低多功能相控陣雷達的工作負荷,從而保證相控陣雷達在重點方向和高威脅等級的目標上有足夠的資源去遂行警戒、跟蹤和制導等任務。

        艦載多功能相控陣雷達具有突出的性能和優異的指標,故而被各國海軍爭相發展,多功能相控陣雷達正在成為世界海軍強國的標準配置。但是,多功能相控陣雷達也不是萬能的,同樣存在自身的不足。隨著相控陣體制技術的發展,其自身的不足也將被逐漸克服。而合理使用多功能相控陣雷達,發揮其優勢、避開其不足才能實現最大的作戰效能。

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