国外主要防空反导雷达浅析
反导反导雷达是开展现代防空反导作战的重要支撑。作为防空作战中空中目标情报信息的主要获取手段,它主要担负着对来袭空中目标实施探测预警、连续跟踪和目标识别等功能,并引导相关对空武器执行必要的拦截作战。当前,防空反导雷达系统所面临作战环境、作战任务和作战对象不断发生变化,必须具备对常规飞机、隐身飞机、巡航导弹、战术弹道导弹、各类低空飞行器的探测、跟踪、目标指示和识别能力,同时往往还需兼顾临近空间超高速飞行器等目标的搜索与截获,并为相关防空反导武器系统提供更加可靠、精确的引导信息。本文主要梳理和总结近年来美国、法国、西班牙、以色列等发达国家的代表性防空反导雷达产品的主要特点和相关性能,为更加全面的掌握国际竞争对手特点,制定更加完备的相关竞争策略提供必要的支撑。
2.1、Thales公司Ground Master系列雷达
法国Thales公司研制新一代S波段全固态战术三坐标雷达系列:主要有Master-T雷达、Master-M雷达、Master-A雷达和Ground Master 400雷达,其中Master-T是一部高机动雷达;通过加大Master-T天线口径和功率,派生了机动远程三坐标雷达Master-M;在Master-T型基础上,通过在射频分配网络出口增加移相器派生了Master-A,实现仰角和方位两维电扫,并可对某些方位扇区获得更高的数据率,能够探测巡航导弹和战术弹道导弹目标。GroundMaster400雷达是世界上第一部远程全高度覆盖三坐标雷达,可兼顾远程防空和TBM探测,具有优良的中远程探测性能。
Ground Master系列雷达该雷达可被搭载在6x6战术卡车上或用C-130H运输机转移。此外,Ground Master系列雷达具有较好的低空探测能力,对于无人机等目标的探测和跟踪性能较为优良。
2.2、以色列IAI公司EL/M-2080/82空域监视雷达(绿松雷达)
EL/M-2080'绿松'(Green Pine)是以色列'箭'式(Arrow)导弹防御系统的预警和火控雷达。该雷达为全固态、三坐标对空监视雷达,能够支持空中交通监视和防空监视等应用,该型雷达包括一个天线车、一个指控方舱及配套的冷却及发电机。由于该型雷达采用了模块化的有源相控阵架构,因此具有较好的可靠性和可用性。
2.3、美国洛克希德马丁公司AN/TPS-77远距对空监视雷达
AN//TPS-77雷达是美国洛克希德马丁公司研制的L波段3坐标远程对空监视雷达。目前已出口包括巴基斯坦、丹麦等国。该雷达是美国弹道导弹防御网中的重要节点之一,先后部署在阿拉斯加等地。整部雷达可以由1架C-130运输机或两台大型集装箱卡车进行转运,架设撤收时间一般不超过30分钟,是近年来3坐标对空监视雷达的代表性产品。
n 工作频段:1215~1400MHz(L波段)
n 采用AESA和固态发射机
n 最大发射功率:19.9kw
n 平均反射功率:3.6kw
n 天线有效孔径面积:27.1m2
n 方位覆盖:360°
n 扫描速度:5/10或6/12 rpm
n 对于空气动力学目标(ABT):
Ø 覆盖范围:10~470km
Ø 方位覆盖:360°
Ø 最大工作高度:30480米
Ø 俯仰覆盖:-6°~20°
n 对于战术弹道导弹目标(TBM):
Ø 覆盖范围:10~470km
Ø 方位覆盖:360°
Ø 俯仰搜索跟踪范围:-6°~20°
n 探测距离:300km(RCS为1m2的目标,Pd=80%)
n 距离精度:<50m
n 方位精度:0.25°(250km)
n 测高精度:915m(250km)
n MTBF:>2000h
n MTTR:<45min
n 可用性:99.5%
2.4、美国洛克希德马丁公司AN/FPS-117雷达
AN/FPS-117雷达是一款全固态三坐标雷达,主要用于远程监视和目标识别,为防空武器系统提供必要的目标和预警数据。该雷达采用了一个7.32m*7.32m的相控阵天线,能够灵活的在最大20°的俯仰范围内产生覆盖9~185km的近距离波束和185~463km的远距离波束。
n 工作频段:1215~1400MHz(L波段)
n 采用AESA和固态发射机
n 最大发射功率:24.5kw
n 平均反射功率:4.5kw
n 天线有效孔径面积:52.6m2
n 方位覆盖:360°
n 俯仰覆盖:-6°~20°
n 扫描速度:5/6 rpm
n 探测距离:330km(RCS为1m2的目标,Pd=80%)
n 距离精度:<50m
n 方位精度:0.18°(250km)
n 测高精度:762m(250km)
n 最大工作高度:30480米
n MTBF:>2000h
n MTTR:<45min
n 可用性:99.9%
2.5、美国洛克希德马丁公司AN/TPS-59雷达
AN/TPS-59系列雷达是美国空军从上世纪七十年代开始研制的世界上首部L波段、全固态、远程对空监视相控阵三坐标雷达。目前已有近百部该系列雷达在世界各国服役(其出口型号为GE592)。该雷达具有固定式和机动式两种部署形式,对于RCS为1平米的目标,其发现距离一般在370km左右,上世纪90年代,美军在该雷达的基础上开始陆续研制AN/TPS-59(V)2/3等衍生型号,使得其探测性能大幅度提升,其中AN/TPS-59(V)2雷达对于RCS为1平米的目标的探测距离超过了550km。
n 工作频段:L波段(1215~1400MHz)
n 发射功率:46kw
n 最大探测距离:
Ø 550km(传统空气动力学目标)
Ø 740km(TBM目标)
n 俯仰波束调节范围
Ø -2°~20°(传统空气动力学目标)
Ø -5°~60°(TBM目标)
n 方位覆盖:360°
n 交汇点预测精度:3~5km(CEP)
n MTBF: 2000小时
n 部署架设时间:不超过4小时
2.6、西班牙Indra公司Lanza雷达
西班牙Indra公司的Lanza雷达是一款典型的三坐标、机相扫雷达。该雷达基于模块化架构,具备MRR和LRR两种构型。其平面阵列天线由40个在垂直方向排列的40条水平天线组成,每个天线单元带有自己的接收机。阵列副瓣可通过幅度-相位进行联合一体化控制。系统配备了一个高速波束控制系统,能够根据特定的威胁情况和任务模式配置雷达的探测波束。
n 工作频段:L波段(1~2GHz)
n 发射功率:10~470kw
n 最快天线转速:10rpm
n 方位覆盖:360°(5~6rpm转速下)
n 最大高度:30480m
n MTBCF: >1530小时
n MTTR: <0.5小时
n 可用性:99.9%
n 方位波束宽度:1.4°
n 立轴旁瓣压制:-55dB
n 天线尺寸:12m*7m
随着现代防空反导作战的不断发展演变,防空反导雷达正面临着目标威胁多样、电磁环境恶劣等多种严峻的条件,从目前情况来看,世界防空反导雷达的主要发展趋势可以概括为:
(1)防空反导一体化
在现代战争环境下,目标种类越来越多,如隐身飞机、弹道导弹、巡航导弹、直升飞机等,其截面积、飞行高度、飞行速度以及运动轨迹都差别很大,以前单一工作模式的防空情报雷达已经很难满足对这些目标进行探测跟踪的需要。为此,现代防空反导雷达必须整合常规防空和反导两类作战样式的相关需要,具备探测距离远、跟踪精度高等特点;具备多种工作模式,既要满足常规的空域监视要求,又要具备对弹道导弹等目标的精确跟踪、发射点和弹着点预测等多种工作模式;
(2)进一步采用新型技术体制
现代防空反导雷达往往需要具有动态范围大、测角精度高、超低副瓣、自适应波束调零等能力,因此当前世界典型雷达大多采用新型相控阵技术和高性能商业货架(COTS)器件来满足对探测距离、跟踪精度、数据更新率等方面的要求,目前主流防空反导雷达均采用了两维相扫和机扫 相扫结合的模式,充分发挥有源电扫阵列波束控制灵活、覆盖空域大、目标切换快的特点,灵活满足不同工作模式的要求。同时,越来越多的采用新型数字T/R模块和DBF等一系列新型器件和体制,进一步提升雷达工作模式的灵活性和抗干扰能力。
(3)更加优良的电磁对抗能力
随着战场电磁环境的日益辅助,雷达需要具备更强的电子反对抗(ECCM)能力,从而有效的应对压制式电子干扰、反辐射攻击等威胁,提高雷达的战场生存能力。目前,主流防空反导雷达往往通过如下增强其电磁对抗能力:1)低截获信号波形设计,采用超低平均副瓣天线、大时宽带宽信号、复杂波形设计等技术 ,将雷达工作频率、波形、周期、波束等进行捷变,从而有效降低雷达被截获概率;2)主动式的抗干扰措施,如采用扩展雷达频段及频率捷变、超低天线副瓣、副瓣相消 ( SLC)和自适应天线波束调零等。从空域、频域、时域进行多维干扰抑制 ,使雷达对抗干扰性能的最佳化
(4)更加注重多雷达组网
鉴于单个雷达探测能力所面临的瓶颈,通过对多类、多个雷达资源的合理部署和信息融合,形成多基地组网探测模式,将多类多个雷达整合成为一个体化的雷达探测网络,从而提升雷达系统的目标探测性能和战场适应性能,实现网内雷达协同探测、区域对抗、情报信息共享,从而极大的提高整个系统的战场态势感知能力,提高探测范围、跟踪精度等关键性能,为反隐身、反低空突访、应对反辐射攻击等都提供了更加可靠的技术手段。