美國戰機在全世界橫衝直撞的日子將會越來越少,因為有越來越多「視力」甚佳的「眼睛」緊盯它們,讓「來無形去無蹤」的神話破滅。這不,美國媒體自己就開始討論,中國先進的米波雷達,能否及時發現並有效鎖定美軍F-22隱形戰機。
那麼,問題來了,什麼是米波雷達?它為什麼能發現隱身戰機?
米波雷達如何發現隱身戰機?
米波雷達是指工作波長在1~10米,工作頻段在30~300兆赫範圍內的一種長波雷達,又名超短波雷達或甚高頻雷達。
美國F22戰機
早在上世紀50年代前,米波雷達已經成為各國防空網的主流雷達,但由於工作頻率較低,探測精度和解析度不高,所以一度淪為簡單和落後雷達的代名詞不受重視。與它形成對比的,是以分米波和厘米波為代表的微波雷達則成為各國爭相研究的「香餑餑」。但近年來隨著隱身戰機頻繁出沒,人們將目光又重新聚焦在了米波雷達上,其原因還要從隱身戰機採用的隱身原理說起。
美國F22戰機
眾所周知,隱身戰機主要通過外形的隱身設計和吸波塗層降低雷達的可探測性。但就目前所有隱身戰機而言,仍然無法實現全方位和全電磁波段的所謂「全隱身」能力,特別是當戰機在執行任務時,掛載的飛彈或者外部油箱等不具備隱身性能,大大增加了戰機被雷達探測到的可能性。而即便沒有外掛,隱身戰機也只有前部和腹部可實現對微波雷達的隱身,其隱身的電磁波段大都在0.3~29吉赫茲範圍,而米波雷達恰好避開了隱身戰機的隱身波段,這成為它能探測到隱身戰機的原因所在。
或將成為反隱身戰機的中堅
正是因為米波雷達「天然」擁有發現隱身戰機的「專長」,其探測距離較遠,體積重量也都不大,而且受天氣條件的影響小,電子對抗能力強,適宜放置在陸基、海基和空基平台上機動部署,因此許多軍事專業人士認為,相比之下,米波雷達的綜合優勢更好,理應承擔反隱身戰機的重任。不過,傳統的米波雷達多使用簡單的八木天線或老式網狀矩形拋物面天線,採用兩坐標定位,缺點在於解析度差,數據處理能力弱,探測精度低、不能測高、目標識別能力有限,而且由於不易消除地面反射波的影響,它與民用信號重疊嚴重,導致其低空探測能力弱、覆蓋空域不連續、抗干擾能力不足、陣地適應性差。而這些問題也正是導致米波雷達發展一度停滯不前的重要原因,也決定了如不加以改進的話,米波雷達「視力」不提高,只能側重於防空警戒,不能用於武器引導,無法對隱身戰機提供高質量的追蹤,難以成為當前反隱身戰機中的核心雷達。
資料圖:中國JY26雷達
鑒於此,一些國家如今對米波雷達實施大力改進。一方面,設計新構型的八木天線,另一方面,採用先進數據傳輸與處理等技術,改善或克服傳統米波雷達精度不高等問題。同時,設法降低米波雷達的體積和重量,提高其掃描速度,並強化了高度測量,增加了速度測量,從而進一步優化了機動能力,大大提升了探測和電子對抗水平。如此發展下去,米波雷達將煥發青春,練就出一副「火眼金睛」,未來完全可能成為防空雷達網中的骨幹雷達,並在其他雷達或探測手段的輔助和配合下,在對抗隱身戰機時發揮中堅作用。
YLC-2V雷達
冷戰結束之後,自居「世界警察」的美國一直陶醉於全球干涉的獨大局面,但隨著中國、俄羅斯等國的崛起和復甦,美國說一不二的局面正在不斷瓦解,特別是中國一系列「反介入/區域拒止」武器的出現,令美國引以為豪的海空軍也不得不三思。日前美國以應對朝鮮威脅為幌子,派遣了F-22隱型戰鬥機等先進進攻武器到中國周邊耀武揚威,中國軍事專家表示,可趁機使用反隱身雷達針對F-22進行練兵加強探測。但據最新消息,美國正在研製一種基於「人工智慧(AI)」的新型電子戰系統,美軍認為,如果研製成功的話,將能永遠對抗中國和俄羅斯的雷達系統。
據美國「國家利益」網站2月29日報道,美國五角大樓的國防高級研究計劃局(DARPA)的負責人阿拉提-普拉巴卡爾(AratiPrabhakar)表示,該項目基於一種全新的「電子戰」方式。研究人員正在使用「人工智慧」來實時的了解敵人雷達的動態,然後立刻編寫出一種新的干擾配置文件。整個感知、學習和適應的過程將是連續不斷的。
美媒稱,當前的飛機包括F-22和F-35隱型戰鬥機都有一個威脅庫,專門儲存敵方雷達信號和干擾配置文件的數據。但是如果這些飛機遇到之前從未見過的信號時,系統將自動將其識別為未知,這意味著此時戰機將易受攻擊。普拉巴卡爾表示,當美軍飛機出動執行任務時,它們都預先裝載了一套干擾配置文件,這些特殊的頻率和波形可被發射以干擾或阻斷敵人的雷達以保護自身安全。當美軍飛機在衝突中遇到陌生的頻率或波形時,將有可能暴露在敵人面前。
文章稱,在和平時期,美軍通常使用像RC-135V/W這樣的信號情報飛機來收集新波形的數據。這些數據隨後被送到實驗室進行分析,針對其編寫新的干擾配置文件,然後更新F-22、F-35、F/A-18等飛機的資料庫。最終,經過幾個月甚至幾年時間後,美軍飛機才能夠對抗這種新型的雷達信號。
普拉巴卡爾稱,在信息革命之前的時間裡,這種方法可能足夠了,那時雷達的波形很少會改變,但是在目前,使用一個小軟體就能修改波形,這讓美軍變得脆弱。她表示,你可以將連接數十億人的網際網路與其相比,敵人正是使用這種技術來修改雷達的。
資料圖:美軍F22戰機
目前美軍只有EA-6B和EA-18G飛機有一定的實時分析敵方雷達波形能力,因為只有這兩種飛機搭載有電子戰軍官(EWO),他們能夠根據經驗識別和分析未知的敵方雷達波形,在一定程度上找到實時干擾的辦法,但這遠遠不夠,因為這種方式完全依賴電子戰軍官的技能。
文章稱,如果國防高級研究計劃局(DARPA)的電子戰系統有效的話,將拯救五角大樓的時間、金錢,並在未來遭遇敵人新型防空系統或戰鬥機雷達時拯救機組成員的生命。普拉巴卡爾稱,這意味著美軍飛機在未來不必等待成年累月,在實時戰鬥中就能夠適應和干擾敵人的新型雷達。
加掛了龍博透鏡的F22戰機
中國東海防空識別區出現可疑目標,人民解放軍東海艦隊航空兵迅速派出戰鬥機進行應對,根據海外媒體的報道,此次目標可能是美國的F-22戰鬥機,而探測到F-22可能是中國最新的JY-26分米波有源相控陣防空雷達。
這是第二次JY-26探測到F-22的公開消息,此前曾經有消息說2014年人民解放軍布署在山東的JY-26也探測到了F-22戰鬥機,如果消息屬實,表明中國在有源相控陣雷達及反隱身技術方面邁出了一大步。
眾所周知,第四代作戰飛機最主要的特點就是隱身性能,通過一系列手段如波束控制、吸波塗料、武器內置等手段成功降低了飛機的RCS,從而大大降低了現代防空雷達、火控雷達的探測距離,提高戰鬥機的作戰能力。
第四代作戰飛機通過一系列設計成功的降低了RCS
不過從國內外的經驗來看,目前戰鬥機的隱身效果主要集中在較高的頻段,如厘米波(S波段)以上,在較低的頻段如分米波和米波(UHF、P)效果較差,這是因為在這些波段飛機的尺寸與雷達的波長相近,目標向後散射無方向性,相應就增加了飛機的RCS,在吸波塗料方面,要求塗層厚度達到照射波長的1/10-1/4才能達到較好的效果,因此米波雷達吸波材料塗層的厚度要達到10厘米以上,這對於戰鬥機來說幾乎是不可能接受,另外米波雷達在抗反輻射飛彈方面也有自己的獨特的優勢,根據海外媒體的報道來看,在科索沃戰爭之中,南聯盟防空部隊就曾經用前蘇聯老式的P-18米波防空雷達探測到了F-117A隱身攻擊機,從而將其擊落。不過米波/分米波雷達也自己的缺點,由於波長較大,因此分辯能力較低,尤其不能獲得比較精確的高度數據,低空探測能力較差,空域覆蓋不連續,天線孔徑大、系統比較笨重,另外這個波段也是民用電子系統集中的範圍,干擾較大,所以各國一度放棄了米波雷達的發展,轉而發展微波雷達。
曾經成功探測到F-117A的前蘇聯P-18米波警戒雷達
新世紀之後,隨著隱身技術的廣泛使用,米波雷達的優點又被重新認識,同時隨著有源相控陣、高性能天線、信號/數據處理系統的應用,讓米波/分米波雷達存在的缺點得到有效的改善,相應成為各國發展的熱點。如俄羅斯此前公開的天空系列米波雷達,它就採用了有源相控陣技術來提高雷達的性能,從相關圖片來看,它採用了一個垂直向的天線來解決米波雷達高度精度不足的問題,付出的代價就是雷達的體積和重量加大。
俄羅斯天空米波雷達,注意其龐大的測高陣列
從珠海航展的圖片及資料來看,國產JY-27A米波有源相控陣雷達和JY-26分米波相控陣的技術水平要高於俄羅斯的天空系列米波雷達,這兩種雷達採用了數字式陣列及T/R模塊技術,與傳統相控陣雷達的模擬器件相比,這兩種雷達天線取消了大量的線纜,因此降低了天線體積和重量,並且損耗更小,靈敏度更高,同時也有利於採用更加靈活的波束控制來提高雷達的探測、電子對抗等性能,天線方面則採用了更加先進的二維電子掃描,這兩種雷達的天線加大了垂直方向的孔徑,利用有源相控陣的技術優勢,在高低方向採用獨立的波束設計,可以根據地形進行波束形狀和指向優化,從而提高雷達的空域覆蓋範圍和高度測量精度,實現了較好的探測能力,從相關圖片來看可以推測JY-27米波雷達作為大型骨幹雷達,作為遠程警戒之用,而JY-26分米波雷達因為波長較小,精度相對較好,天線孔徑相對也比較小,可以做為機動布署或者用作指揮引導之用,再加上無源警戒雷達等,構成了中國新一代防空雷達警戒與指揮引導體系,提高中國防空系統對抗隱身目標的能力。
JY-27A採用了二維電子掃描天線
需要指出是探測到隱身飛機只是邁出了第一步,如何攻擊隱身飛機則更為困難,中國空軍目前裝備主力還是三代作戰飛機,主要武器是PL-12中距空空飛彈,它的末制導雷達工作在X波段,對於F-22這樣的隱身戰鬥機探測、鎖定比較困難,近距格鬥方面,F-22的飛行包線可以覆蓋三代作戰飛機,中國空軍三代作戰飛機在近距格鬥能力也很難與之對抗,所以對於中國空軍來說,可能還需要加快殲-20的發展,利用有源相控陣技術對PL-15進行改進,根據相關資料,國內已經完成有源相控陣末制導雷達的研製,同時對PL-10進行改進,瞄準AIM-9XBLOCK2,增強固體火箭發動機,提高射程,增加數據鏈,配合分布式光學孔徑系統,這樣才能更好的對抗F-22戰鬥機。
中國空軍需要加快殲-20的發展
最後隨便說一下,許多人認為JY-26克隆至美國諾馬公司的3DELRR雷達,實際上這個言論純粹是胡扯,JY-26工作在UHF波段,而3DELRR工作在C波段,兩者在頻率就不同,在許多方面存在區別,舉一個例子,C波段地面反射係數小,而UHF波段的地面雜波干擾則要大的多,因此設計起來也不同,所以根本就同相提並論。
3DELRR工作在C波段與JY-26明顯不同
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