[科普中国]-航空雷达

简介

在防空系统及各个级别的作战指挥系统中，航空雷达也叫机载雷达，是一种能够实时、主动地获取信息的探测手段。各类机载预警雷达、机载搜索与监视雷达，由于平台升空，克服了地球曲率对雷达观察视距的限制，增加了对低空人侵飞机、低空巡航导弹及水面舰船的观察距离，给防空系统和各级作战指挥系统提供了更长的准备时间。1

在各类先进的空中作战平台(战斗机、武装直升机、轰炸机)中，航空雷达是充分发挥作战平台作用的倍增器。各类机载火控雷达就是飞机武器系统的重要组成部分，作战飞机的综合作战能力及先进性在很大程度上取决于机载火控雷达的性能。1

主要功能随着航空事业的发展，空中交通出现了十分繁忙的情况，为了保证全天候的航行安全和交通管制、着陆等的正常进行，机上雷达的种类和功能相当复杂。要求提供飞机附近变化着的情况，如雷雨、地形障碍及空中其他飞机的位置等。机载航行雷达则能把周围日标的回波显示出来，除了完成一般导航任务外，与计算机配合，还能根据目标特点采取相应措施，保证航行和着陆时的安全。2

近代机载多用途航行雷达能实现地面观测、地形跟踪(主要是专门用途的飞机用)、地形回避、气象探测，亦能测速和偏流，以完成穿越、避撞、着陆等，以及专用飞机的空投救灾、抢险、撒药、播种等专业活动。它亦可与地面信标台配合工作，用来识别和归航。这种雷达一般工作于3厘米至毫米波波段，脉冲功率在75千瓦以下。2

应用分类机载雷达是在二十世纪三十年代末期二次世界大战开始时出现的，它是在地面和海上舰用雷达的基础上伴随着轰炸机和战斗机的广泛使用而迅速发展起来的。首先是英、美在飞机上安装使用，战争后期苏联和德国也相继投入使用，到20世纪80年代现在航空雷达发展已经有四十多年的历史。按雷达的使命和任务可以有以下分类3：

机载预警雷达；

航行雷达；

轰炸导航雷达；

歼击火控雷达；

截击制导雷达；

地形回避与地形跟踪雷达；

空中侦察与地质探测雷达；

空中加油对接与交会雷达；

弹载末制导雷达；

航空气象雷达。

上述雷达的发展经过了四代雷达产品的更新换代。在80年代就已进入了微电子学、固态化微处理机、数字化技术的时代。第四代产品，装备了可编程序信号处理机，数字技术得到广泛的采用。具有多目标、多功能、高分辨力的新一代下视下射能力的截击火控雷达，装备于新型的战斗机。在未来的战争中将大显身手，使空战更加激烈，击毁户标的概率将大大地提高。3

使用历史二十世纪七八十年代，随着新型战斗机和各种军用飞机，航空导弹和武器系统的发展需要，国外已研制出一代装备现代新型战斗机和轰炸机的脉冲多普勒雷达、相控阵雷达与合成孔径雷达，大大提高了飞机的空战和对地攻击的能力。美国是现代机载雷达发展水平最高的竞争者。八十年代初期服役的雷达有F-5的APG-63；F-18的APG-65，F-16的APG-66，F-20的APG-67和B-1B的EAR雷达。这些雷达代表了当时世界上的先进水平，其共同特点是3：

体制特点（一）采用新体制特点：

脉冲多普勒体制(解决动目标，下视能力)；

相控阵体制(解决同时多功能、多目标)；

合成孔径体制(解决等分辨力成像)；

光电复合体制(解决图像匹配，抗干扰)；

连续波体制(用于导弹末制导和引信)；

单脉冲体制(用于精密跟踪系统)；

脉压体制(用于增大作用距离和高分辨力)；3

技术特点（二）采用的新技术特点：

广泛采用数字技术，可编程序信号处理机，故障的自检与隔离，使MTBF达100~200小时。可编程序处理机的优点是可以通过软件变化，实现各共用硬件功能的重新配置，硬件不作变动就可组成新的系统，即以“软”代“硬”的阶段。使雷达的组合、元器件数大为减少，体积、重量减轻；结构简单，易于维护，可靠性和可维护性空前提高。

采用多种脉冲波形的PRF，多体制兼容。HPRF可达到200KHz以上；MPRF一般工作在8~80 KHz；8KHz以下称为LPRF。

采用多峰值功率栅控行波管，作为主振放大器件。脉冲功率可达10~50KW，占空比已达到8~15%。

采用高增益、低副瓣的平板缝阵天线和相控阵天线。天线口径D=700毫米以下的第一副瓣可达-40dB，G>30dB。

具有多目标能力，最多可跟踪24个目标，并可同时攻击6个目标。

具有下视下射能力，可实现低空突防和对付低空入侵的目标。采用地形跟随雷达可低飞到15米，并可作离轴上仰或俯视发射攻击目标。

采用了合成孔径技术、波束锐化(DBS)技术，锐化比可达19:1、67:1的程度，从而大大提高了分辨力。成像水平，分辨力已达到米级或厘米级。

显示数字化和字符彩色化，有电视光栅扫描，存储和冻结能力。下视平显交联，画面直观，易于辨认，大大减轻了飞行员的负担。

具有较强的电子抗干扰能力，可以在强电磁干扰环境下可靠工作。

与各种红外、激光装置交联，功能可以互相补充。

采用激光电子装置，这是一种超灵敏度的能在夜间摄取极弱的星光、外景并分辨出目标。

红外前视雷达，可以用目标与其周围环境之间的红外辐射背景来探测目标，可在夜间提供真实的目标图像。

激光雷达有较高的分辨力和测距精度，一般可达到厘米级。3