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空警500雖然和空警200大小相仿,但是技術(shù)卻有較大的進(jìn)步,空警500實(shí)際上可以算國(guó)產(chǎn)第三代預(yù)警機(jī),它主要是為對(duì)付新世紀(jì)威脅而研制的?站200屬于國(guó)產(chǎn)第二代預(yù)警機(jī),而更早的空警1號(hào)屬于第一代預(yù)警機(jī)。
從相關(guān)資料來(lái)看,空警500和空警200相比,一個(gè)比較大的變化在于它們的目標(biāo)參考雷達(dá)反射面積發(fā)生了根本變化,我們經(jīng)常說(shuō)的雷達(dá)探測(cè)距離實(shí)際上指對(duì)給定典型目標(biāo)的最大探測(cè)距離,目前軍用機(jī)載雷達(dá)的典型目標(biāo)通常指的是小型戰(zhàn)斗機(jī),其假定的雷達(dá)反射面積大約在5平方米左右,但是在20世紀(jì)80年代以后,隱身技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,各種隱身飛行器開(kāi)始廣泛的使用,其中比較有代表性的就是美國(guó)的F-22戰(zhàn)斗機(jī),一般認(rèn)為它在X波段,主要姿態(tài)角度上的RCS比現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)要下降2個(gè)數(shù)量級(jí)左右,此外大量巡航導(dǎo)彈、隱身防區(qū)外彈藥撒布系統(tǒng)也開(kāi)始廣泛裝備發(fā)達(dá)國(guó)家空軍,并開(kāi)始向全球擴(kuò)散,這些武器的RCS比此前的空地武器也有較大的降低。
RCS降低首先影響的就是機(jī)載雷達(dá)的探測(cè)距離,我們知道雷達(dá)探測(cè)距離與RCS的四次方根呈正比,根據(jù)這個(gè)關(guān)系,我們知道RCS下降10倍,雷達(dá)探測(cè)距離要降低1/2左右,如果下降100倍,降低2/3,目前預(yù)警機(jī)的巡航高度在10000米左右,雷達(dá)視距大約在400公里左右,根據(jù)這個(gè)指標(biāo)來(lái)計(jì)算,現(xiàn)在的預(yù)警機(jī)對(duì)于三代飛機(jī)探測(cè)距離為400公里的話,那么對(duì)于F-22這樣的隱身戰(zhàn)斗機(jī)只有150公里左右,在這個(gè)距離上F-22已經(jīng)可以憑借AIM-120D中遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈對(duì)其進(jìn)行攔射了,所以目前國(guó)內(nèi)外雷達(dá)廠家均認(rèn)為新一代雷達(dá)的典型目標(biāo)需要調(diào)整,一般認(rèn)為需要下降到0.1平方米左右。
不過(guò)降低RCS并不是一件容易的事情,因?yàn)榭讖?功率是雷達(dá)探測(cè)距離兩個(gè)比較重要的參數(shù),機(jī)載雷達(dá)的孔徑受到限制,只有提高雷達(dá)的功率,但是探測(cè)距離與雷達(dá)功率的四次方根呈現(xiàn)正比,這意味著提供雷達(dá)功率提供1倍,探測(cè)距離也只提高19%左右,同時(shí)提高功率意味著飛機(jī)電力系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)都受到更大的壓力,所以一味的提高功率并不能完全解決問(wèn)題。
從現(xiàn)在來(lái)看,空警500采用了數(shù)字陣列技術(shù),它的核心是數(shù)字收/發(fā)單元,它通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行直接數(shù)字合成,完成移相和幅度加權(quán),從而實(shí)現(xiàn)波束在空間的掃描,同時(shí)在接收時(shí)也進(jìn)行數(shù)字波束形成,與傳統(tǒng)機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)相比,它取消了大量的線纜,降低了天線的重量,同時(shí)也降低了系統(tǒng)的損耗,提高了靈敏度,這些都有助于增加雷達(dá)的探測(cè)距離,王小謨先生在研制空警500提出的“小載機(jī),大預(yù)警”的設(shè)想應(yīng)該就來(lái)源于此。
還有一點(diǎn)就是空警500采用圓盤(pán)狀雷達(dá)罩而不是空警200的平衡木雷達(dá)罩,圓盤(pán)狀雷達(dá)罩的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得較大的前向、后向面積,在全向范圍內(nèi)雷達(dá)探測(cè)性能如距離、精度較好,不過(guò)圓盤(pán)狀雷達(dá)罩的缺點(diǎn)就是天線孔徑受到限制,這是因?yàn)橐档惋w機(jī)的空氣阻力,另外增加的阻力比較大,對(duì)飛機(jī)的飛行性能和狀態(tài)影響較大,根據(jù)國(guó)內(nèi)外預(yù)警機(jī)改裝的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,圓盤(pán)雷達(dá)罩的直徑一般要在載機(jī)長(zhǎng)度的0.3以下,而厚度需要在直徑的0.2以下,以E-3A為例子,它的機(jī)長(zhǎng)為45米,雷達(dá)罩直徑只有10米左右,大約0.25左右,而厚度為1.8米,大約在0.18。
這樣對(duì)于小型飛機(jī)來(lái)說(shuō),其機(jī)長(zhǎng)較小,雷達(dá)罩的尺寸有限,相應(yīng)的雷達(dá)天線孔徑更加有限,所以出現(xiàn)了平衡木天線平衡木天線的優(yōu)點(diǎn)在于最大限度的得到側(cè)向天線面積,象瑞典的SAAB-2000平衡木預(yù)警機(jī),它的載機(jī)比E-3A要小的多,天線孔徑卻與后者相近,這樣就保證它的探測(cè)距離,所以它也被稱為側(cè)視雷達(dá),同時(shí)它引起的空氣阻力也比較小,對(duì)于飛機(jī)飛行性能和狀態(tài)的影響也比較小,不過(guò)平衡木天線的缺點(diǎn)就是全向覆蓋能力不足,平面相控陣天線的缺點(diǎn)就是覆蓋范圍有限,一般在120度左右,這樣兩個(gè)天線只能覆蓋240度的區(qū)域,還有120度無(wú)法探測(cè),通常只能用航線機(jī)動(dòng)的辦法來(lái)彌補(bǔ),但是這樣做的缺點(diǎn)就是當(dāng)預(yù)警機(jī)飛離目標(biāo)區(qū)的時(shí)候,對(duì)于目標(biāo)區(qū)的探測(cè)能力在下降,相應(yīng)的對(duì)于目標(biāo)區(qū)空情信息的掌握能力也在下降,對(duì)于作戰(zhàn)飛機(jī)的指揮引導(dǎo)能力相應(yīng)也要降低,所以出現(xiàn)了楔尾這樣的預(yù)警機(jī),它增加了一個(gè)前后向的端射天線來(lái)彌補(bǔ)這個(gè)距離,但是也沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。
正是因?yàn)槿绱,一些?guó)家的新型預(yù)警機(jī)仍舊采用傳統(tǒng)的圓盤(pán)狀天線罩,如美國(guó)的E-2D,巴基斯坦從我國(guó)引進(jìn)的ZDK-03也采用圓盤(pán)狀天線罩,它們的優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)預(yù)警機(jī)飛離目標(biāo)區(qū)的時(shí)候,仍舊可以旋轉(zhuǎn)天線緊盯目標(biāo)區(qū),從而保持對(duì)目標(biāo)區(qū)的掌握。
不過(guò)傳統(tǒng)圓盤(pán)狀雷達(dá)罩采用的是旋轉(zhuǎn)天線, 它主要是可以沿著直徑布置天線,從而最大限度增加天線孔徑,但是旋轉(zhuǎn)天線的目標(biāo)更新速度較慢,所以出現(xiàn)了三角排列的電子掃描天線陣,它的優(yōu)點(diǎn)就是飛機(jī)始終對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行電子掃描,掃描速度快、精度高,目標(biāo)關(guān)聯(lián)迅速,適合目標(biāo)密集的場(chǎng)合和對(duì)付高速、高機(jī)動(dòng)目標(biāo)。缺點(diǎn)就是無(wú)法沿著直徑布置天線,天線孔徑受到影響。
空警500采用圓盤(pán)狀三角形雷達(dá)罩說(shuō)明它強(qiáng)調(diào)對(duì)于目標(biāo)區(qū)的掌握能力,未來(lái)我軍的作戰(zhàn)環(huán)境十分惡劣,戰(zhàn)區(qū)上空可能充斥著大量的目標(biāo),包括高隱身、高速、高機(jī)動(dòng)目標(biāo),所以需要雷達(dá)能夠最大限度的保持對(duì)目標(biāo)的關(guān)注,同時(shí)迅速的識(shí)別、鎖定各個(gè)目標(biāo),在這個(gè)方面固定二維電子掃描天線自然是不二的選擇。
因此對(duì)于我國(guó)空軍來(lái)說(shuō),未來(lái)應(yīng)該利用空警500的技術(shù)成果,在運(yùn)-20的基礎(chǔ)上研制新一代大型運(yùn)輸機(jī),以應(yīng)付國(guó)外新一代隱身飛行器和高超聲速飛行器的挑戰(zhàn)。(作者署名:小飛豬觀察)
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