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武直10雷达系统并不逊阿帕奇

 

2015-03-03    摘自腾讯军事网


 

      武直10雷达系统并不逊阿帕奇

国产直10武装直升机

 

  随着对岸AH-64E武装直升机的交付,我军直-10武装直升机改进就成为关注的焦点,对于直-10来说,一个比较重要的改进方面就是要配备毫米波雷达,以缩小与AH-64E的差距。

 

 

  根据相关资料来看,我国已经开始研制毫米波有源相控阵雷达,它的技术水平已经超过了长弓毫米波雷达。后者仍旧采用抛物面天线和机械扫描体制,该雷达装备直-10以后,交会显著的提高国产武装直升机的战术技术指标,增强它的作战能力和国际市场上的竞争能力。

 

      武直10雷达系统并不逊阿帕奇

           直9测试毫米波雷达时被拍到的照片

 

  我们知道武装直升机由于机体空间、能源供应、冷却散热等方面的问题,很难使用普通机载火控雷达作为探测系统,所以武装直升机多采用光电系统作为探测系统,从最初比较简单的望远式陀螺稳定瞄准镜、光学瞄准系统到现在的综合光电系统、平视显示和头盔显示系统,特别是新一代凝视型大面积红外器件、CCD、大功率激光器陆续投入使用,武装直升机的光电探测和火控系统有了长足的进步。

 

 

  不过光电系统也有自己的缺点,首先它的频率高,波长短,分辩能力强,但是缺点就是探测距离近,尤其是恶劣气候条件下更是如此,还有就是前视红外探测系统、CCD摄像机一般情况下无法直接得到目标距离,相应的目标数据也就不能直接进行火控解算,这样的话就需要激光器的配合,而激光器在稠密的大气层里面传播距离要受到较大的限制,这样就进一步限制了光电系统的作用距离,另外也限制它的多目标跟踪和交战能力。

 

 

  如果想提高武装直升机在恶劣气候条件下的探测距离、多目标攻击能力,先进的火控雷达必不可少,但是武装直升机的空间、载荷有限,加上地面杂波的干扰,所以普通机载火控雷达无法直接运用在武装直升机上面,只有毫米波雷达才适合安装在武装直升机上面,毫米波雷达体积小、重量轻,较小的孔径也可以得到较大的天线增益,保证必要的探测距离,一个脉冲不但可以得到目标的方位,还可以得到目标的距离,因此可以直接用于火控和制导,它的波长相对较小,分辩能力强,抵制杂波干扰较强。

 

      武直10雷达系统并不逊阿帕奇

 

  台军的AH-64E相对解放军的直10优势主要在拥有毫米波雷达,因而观瞄距离更远

世界第一种直升机火控雷达是美国的AN/APG-78“长弓”毫米波机载火控雷达,该雷达是一部多功能毫米波雷达,系统主要包括抛物面机械扫描天线,安装在旋翼顶端的天线罩之内,低功能射频组件,用于产生信号,安装在机身右侧的电子舱里面,信号与数据处理系统,安装在机身左侧的电了舱里面,形成左右对称。AN/APG-78采用了如下技术:低副瓣毫米波天线、固态发射机、阵列处理模块、低功率射频单元以及无线电频率干涉仪。另外该雷达还采用了低可探测技术,增强了抗干扰能力。

 

 

  与AH-64 火控系统相连,长弓雷达可以提供快速目标区域搜索,具备自动目标探测、识别的能力,并且可对目标进行排序;可在最大作用距离对固定目标和动目标进行探测;在55平方公里 区域内具有导弹发射后不管能力;能够全天候、全地貌地工作。该雷达可同时显示排序前16个的目标,对动目标的探测距离达8公里。

 

 

  为了配合长弓雷达的远程探测和多目标攻击能力,AH-64D配备的AGM-114海尔法导弹也升级为长弓-海尔法,它使用毫米波末制导雷达替代原来的激光半主动制导方式,这样长弓雷达可以把目标数据传递给导弹,导弹根据目标的数据飞行,然后开启毫米波雷达探测目标,发现目标后,对其进行攻击,这样就最大限度发挥出了长弓雷达的远程探测能力和多目标攻击能力,同时AH-64D可以在发射完导弹以后迅速回撤,以提高战场生存能力。

 

 

  由于AH-64在海湾战争中出色的表现,我国陆军航空兵决定研制自己的专用武装直升机-直-10,此前我国虽然在直-9的基础上改装了武直-9武装直升机,但是它的战术技术指标距离专用武装直升机还是有较大的差距,直-10武装直升机在本世纪初试飞成功,并且装备部队,它采用两部国产涡轴-9发动机,功率大约998千瓦,这个指标大致相当于虎式武装直升抽MTR390,因此可以推测直-10的最大起飞重量大约是5.5-6吨左右,低于AH-64武装直升机,后者最大起飞重量已经超过10吨

 

 

  从相关图片来看,直-10主要探测系统是机头下面的光电探测系统,它由前视红外探测系统、CCD摄像机和激光测距/目标指示系统组成,主要机载武器是AKD-10激光半主动制导反坦克导弹,最大射程8公里左右,可以在对方轻型防空武器射程外进行攻击,从整体战术技术指标来看,直-10的作战能力大致与欧洲的虎式武装直升机相当或者相近,距离AH-64D,尤其是最新的AH-64E还是有较大的差距,其中一个比较明显的差距可能就是缺少毫米波雷达,因此全天侯作战、多目标攻击、战场生存能力明显要低于后者。

 

      武直10雷达系统并不逊阿帕奇

武直10的主要武器AKD-10导弹

 

  我国在上世纪80年代开始大力发展毫米波技术,经过广大科研人员的艰苦努力,在毫米波基础理论、元器件等领域取得了长足的进步,有关单位先后研制出了多种毫米雷达、通信系统等产品,如西安电子工程研究所是我国毫米波领域水平较高的单位之一,该所毫米波领域从雷达整机到关键系统,已经实现了系列化,先后研制出了我国第一部毫米波无源相控阵雷达、二维相扫毫米波雷达、毫米波有源相控阵雷达等产品,积累丰富的理论研究、工程运用经验。制导系统方面203所、南京理工大学等单位在毫米波敏感器技术、制导机理等方面也取得了长足进步,相关技术成果已经运用到我国第二代末敏弹上面。这些都为我国发展直升机载毫米波机载火控雷达和毫米波制导反坦克导弹打下了坚实的基础。

 

      武直10雷达系统并不逊阿帕奇

           安装毫米波雷达后的科曼奇直升机

 

  在国内技术研究的基础,十五期间我国相关部门将直升机机载火控雷达列为预研项目,在火控雷达具体发展上面,考虑到当时世界发展的趋势和潮流,我国决定采用跃升式发展的方针,跳过APG-78的抛物面天线、机械扫描体制,发展机载毫米波有源相控阵雷达。我国做出这个决定主要原因包括:

 

 

  首先有源相控阵雷达的优点就是T/R模块直接向空中辐射电磁波,因此电磁波传递距离近,经过的环节小,损耗低,,那么在同样的条件下,有源相控阵雷达的探测距离显然更远,更有利于发挥雷达在恶劣气候条件下探测能力强的优势。

 

 

  目标识别能力强,毫米波相控阵雷达可以获得较大的瞬时带宽,这样有助于提高雷达的距离分辨率,甚至可以分别出目标的长度特征,从而提高雷达的目标识别能力,目标识别能力是现代战场一个重要的发展方向,它有助于提高雷达对于目标类型、数量进行评估,以此让指挥员分析对方的作战意图和布置,做出正确的战术决策。

 

 

  具备多种用途,有源相控阵雷达利用多波束的性能,可以同时同时探测、跟踪多个目标,多目标能力、战场监控能力更好,同时也可以利用还具有地形跟踪、气象探测等能力,并且在此基础上进行一步发展,可以让雷达具备通信、电子战等方面的功能,实现综合孔径能力。

 

         武直10雷达系统并不逊阿帕奇

           国内的毫米波有源相控阵雷达组成

 

         武直10雷达系统并不逊阿帕奇

           国内的毫米波有源相控阵雷达收发单元

 

  经过努力,我国相关部门先后突破了毫米波有源相控阵天线、T/R模块、信号处理系统等关键技术,研制成功毫米有源相控阵雷达样机,根据相关资料,我国毫米波有源相控阵雷达样机包括:桅杆顶端的射频前端设备,包括天线和T/R模块、波束探测器和其他信道等,是雷达的核心设备、机身信号/数据处理系统、显示系统等组成,已经进行了相关的测试和试验。

 

 

  我国机载毫米波有源相控阵雷达采用了波导缝隙阵天线,它的优点是重量轻、结构紧凑、效率高、孔径分布容易控制、没有边缘能量泄露、没有结构遮挡,是相控阵雷达比较理想的天线,但是它的缺点是对于天线阵元间距小、对于材料、加工工艺要求较高,设计、制造难度非常大,因此在毫米波这样波长较长的雷达采用波导缝隙阵天线,表明我国在雷达天线材料、加工领域的进步。

 

 

  雷达信号处理方面,采用了空时二维自适应处理技术,具备较好的地面杂波抑制和抗干扰能力,可以在严重的杂波干扰环境下探测地面小型、移动目标,同时可以提供高精度目标识别,根据目标的空间位置、运动轨迹和状态,利用目标的多普勒频移和高分辨率一维距离成像,可以提取目标图像,从而区分履带式车辆、轮式车辆、固定翼飞机和直升机,从而为飞行员提供更加全面的战场态势信息。

 

 

  针对不同距离、类型的目标,雷达可以提供三种不同的跟踪模式:边搜索边跟踪,这种跟踪下占据雷达资源较少,可以提供较远的探测距离,还有就是跟踪加监视功能,这是相控阵雷达特有的跟踪模式,雷达可以根据目标特点,如距离远近、速度、威胁程度等,分别给予不同的波束驻留时间和跟踪采祥,同时还可以在一定范围内搜索新的目标,可以充分发挥相控阵雷达多波束、多功能的优势,多目标精确跟踪模式,雷达不承担搜索任务,对已知目标进行精确跟踪,这个模式主要为制导武器提供火控支持。根据不同环境的需要,雷达可以自动或者手动选择这些模式,以提高雷达的战场适应能力。

 

 

  从相关测试结果来看,毫米波有源相控阵雷达显著的提高了国产武装直升机的目标探测能力和打击能力,尤其是恶劣气候条件下的多目标探测、跟踪和打击能力,如果同时对国产AKD-10进行毫米波制导,可以进一步发挥机载毫米波有源相控阵雷达的威力,根据相关资料,我国早已经在珠海航展上面展出8毫米毫米波制导雷达、国产第二代末敏弹也采用了毫米波雷达系统,这些都为AKD-10升级为毫米波制导提供了技术的支持。

 

 

  对于作战飞机来说,机载设备和升级是一方面,还需要其他系统的配合才能进一步提高整体作战性能,如美国的AH-64D在阿富汗作战的时候,就发现直升机的动力不足,在配备长弓雷达的情况下,为了保证航程,不得不减少武器的挂载,这样就在一定程度上降低了自身的作战能力,所以它的改进型AH-64E就加大了发动机功率,同时增强了传动系统的效率,以增加直升机的最大起飞重量,提高它在高温、高原这样一些极限地区环境下的作战能力。

 

      武直10雷达系统并不逊阿帕奇

            

             中法合研的涡轴16

  

  因此对于直-10来说,加装毫米波有源相控阵雷达及相关配套系统、对相关结构进行加强,都会增加直升机的重量,以AH-64D为例,它的空重就从AH-64A的5100公斤左右增加到5300公斤,同时还要考虑到飞机在高温、高原环境下的作战能力,那么就需要进一步增加直升机的功率,增强传运系统的效率,令人欣慰的是我国直-10武装直升机升级的动力障碍已经不存在,我国与法国联合研制了涡轴-16涡轴发动机,它的最大功率超过1200千瓦,同时对传动系统进行升级,就完全可以满足直-10升级的要求。

 

      武直10雷达系统并不逊阿帕奇

          武直19被拍到携带毫米波雷达进行测试

 

  对于我国另外一种武装直升机,直-19来说,也没有动力上的障碍,笔者认为可以在直-10毫米波有源相控阵雷达基础上发展一型简化型,增强直-19在恶劣气侯条件下的作战能力,它的动力系统可以选择直-10的涡轴-9,替代现有的涡轴-8C,将发动机功率由现在的700千瓦提高到近1000千瓦,同时增强传动系统的能力,这样既可以提高直-19的作战能力,又可以提高它在国际市场上的竞争能力。

 

 

参考资料;

西安电子工程研究所微波特种器材研究部简介

 

毫米波有源相控阵雷达 西南电子研究所

 

3、 机载毫米波火控雷达在武装直升机上的地位及发展趋势

 

 

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