世界主要机载有源相控阵雷达研制和装备近况

世界主要机载有源相控 阵雷达研制和装备近况 刘 群 (中航雷达与电子设备研究院 无锡 214063) 许伟武 (航空工业发展研究中心 北京 100029) [摘要] 由于有源相控阵技术在机载应用方面独特的优势，目前世界诸国竞相投 入人力、资金大力研发。据多种信息渠道显示，有源相控阵体制几乎是公认的未来 十年内大部分机载应用的首选。其中机载火控雷达应用占大部分。机载监视应用占 少部分。世界第四代、第五代战斗机及第三代战斗机航电系统的升级，大多纷纷采 用相控阵体制雷达。在此领域美国处于领先地位，欧洲、以色列、俄罗斯、印度、日本 等国也不甘落后，因为要在未来的战争中掌握制空权，机载有源相控阵雷达必不可 少。下面将简述世界主要机载有源相控阵雷达的研发、装备情况。 关键词 机载雷达 有源相控阵 相控阵体制 1 美 国 1．1 AN／APG-63【V)2 它是美国雷声公司研制的世界上首次 进入空军服役的战斗机有源相控阵火控雷 达，2000年开始交付，总共装备 了 l8架 F一15C飞机。该雷达可以探测到90千米以外 的小型巡航导弹和隐身飞机。而在这个距离 上原来的F一15C雷达只能发现常规尺寸的 有人驾驶战斗机，它在 180千米处即可发现 一 般的战斗机。 APG-63(V)2雷达的优点不止是增加 了作用距离和分辨率，更重要的是它具有同 时跟踪多个目标的能力，并制导多枚先进中 距空空导弹(AMRAAM)实施攻击。 虽然 V2雷达已经比原来装载的雷达 视场有所增加，但是仍然不能达到全方向。 飞行员希望用数字雷达告警接收机，如 本文于 2007年 1O月 8日收到。 ALR-69A(V)来填补那些雷达还不能覆盖 的空域。 尽管 APG-63(V)2雷达有上述种种优 点，但后被更为先进的 APG-63(V)3所代 替。因为前者需要太多的冷却和供电。飞机 要为装载这样的雷达进行大量的改装工作。 另外，由于雷达太重，还要在飞机尾部加装 600磅(272千克)的配重，以便平衡飞机的 重心。这时改装后的飞机将比原来飞机增重 1000磅(454千克)，这对飞机的机动性有一 定的影响。 1．2 AN／APG-63(V)3 雷声公司研发的新型 APG-63(V)3雷 达不需在飞机尾部加装配重；同时。原型飞 机的供电也可以满足APG-63(V)3雷达的 要求。APG-63(V)3雷达的后勤保障需求大 为降低，极大地增加了部队的机动能力。 维普资讯 http://www.cqvip.com 6 空载雷达 2007年 第 4期 APG-63(V)3雷达的 AESA天线采用 “瓦 片 ”结 构 (即 为 F／A一18E／F 改 装 APG-79AESA雷达所采用的一种更小型的 AESA结构形式)。V3型的AESA阵面将可 减重240磅(109千克)。同时，V3型雷达的 故障诊断能力也有大幅度的改善。 雷声公司得到美国空军一项 5580万美 元的低速初始生产(LRIP)，开始为美 国空中国民警卫队(ANG)和美国空军的 F一15C生产V3型有源相控阵(AESA)雷达。 美国空中国民警卫队的最终采购数量为48 部雷达。 美国空军想用该型雷达改装另外的 160架 F一15C和 F一15E。 图 1 AN／APG--63(V)3雷达 1．3 AN／APG-77 它用于装备 F／A-22战斗机，由诺斯罗 普 ·格鲁门和雷声公司在 1991—1999年研 制，是目前世界上已装备于战斗机的最先进 的火控雷达。这种有源相控阵雷达在功能、 性能、可靠性、低可观测性等方面取得了突 破性进展，能全天候探测多个远程目标和隐 身飞行器，并具有电子智能信息收集功能。 此外，诺斯罗普 ·格鲁门公司为该雷达研发 的软件系统，将为飞行员提供地面目标的高 清晰度图片。这种能力将允许F／A-22战斗 机在全天候的条件下实施精确打击，并将 F／A-22战斗机从一种空战飞机转变为多功 能攻击战机。 有源电扫阵列由2000个低功率X波段 T／R组件构成，每个组件能产生 1O瓦的功 率。公开的资料报道，F／A一22的AESA雷达 对lm 目标的作用距离达 225km。 APG-77本身没有数据处理机，通过集 中式数据处理系统与其他传感器和航空电 子设备一起工作。处理器控制天线发射和接 收波束的图形，以及处理接收的雷达数据。 全尺寸雷达自 1999年开始生产，2006 年1月起具备初始作战能力。在装备第5批 生产型 F-22飞机的AN／APG-77(V)1雷达 中，已开始引入诺斯罗普 ·格鲁曼公司的第 四代 AESA技 术。现 已交 付 第 100套 AN／APG-77(V)1。 图 2 F／A-22 战 斗 机 AESA雷达天线 1．4 AN／APG-79 它是美国雷声公司于上世纪末、本世纪 初开始为F／A一18E和F／A-18F战斗机研制 的有源相控阵雷达。它采用有源二维相控 阵、单脉冲、脉冲压缩、脉冲多普勒、合成孔 径、波束锐化、地面动目标指示等体制，是一 种可执行空．空和空．地作战任务的全数字 化、全天候，多功能火控雷达。作用距离超过 180千米，能跟踪20个 目标，具有很强的电 子防御能力。该雷达在装备 F／A一18战斗机 时，将天线向上仰约2O。，提高了雷达的隐 身特性。 系统总重 295kg。对于空对地作战， APG-79的SAR模式可以覆盖 GMTI跟踪， SAR的最大分辨率是 APG-73的三倍。例 维普资讯 http://www.cqvip.com 世界主要机载有源相控阵雷达研制和装备近况 7 如，由于雷达的多模能力，F／A一18F的飞行 员有可能完成空-空任务，同时在后座的武 器系统操作员完成空一地任务。的升级 使其具有电子战干扰功能。 阵列的 MTBcF(平均关键故障间隔时 间)大于15000小时，雷达系统的MTBcF大 于 1250小时。 2001年 2月，波音和雷声赢得了3．24 亿美元的工程研制合同，设计、安装并测试 5部完整的 APG-79雷达和2套雷达配件。 2003年 7月 30 13在美国 中国湖 (China Lake)海空作战中心配装在 F／A一18上进行 成功首飞。低速率初始生产合 同分别于 2003年9月、2004年2月和2005年6月签 订。2005年1月交付首部低速率初始生产雷 达进行飞行试验，计划 2005年每月交付 1 套，2005年完成研制飞行试验。海军的计划 包括装备 全部 415架 F／A 一18E／F 的 APG-79的采购，包括 90架 EA一18G“鲈鱼” 电子攻击飞机。全速率生产计划始于 2007 年。 图 3 AN／APG-79雷达 1．5 AN／APG．80 诺斯罗普 ·格鲁门公司研制的APG-80 是在早先的APG-68(V)的基础上、由1000 个 T／R模块组成的AESA的一个型号，目 前在阿拉伯联合酋长国空军F一16E／F Block 60“沙漠鹰”上服役。由于诺斯罗普 ·格鲁 门公司得到了F-22和F-35的配套雷达研制 合同，因此大部分 AESA技术和模块都可以 移植到 APG-80中来，是采用诺斯罗普 ·格 鲁门公司第 4代发射 ／接收机模块化技术 的第一种产品。APG一80雷达虽然侧重空一地 模 式， 但 空一空 探 测 距 离 差 不 多 是 APG-68(V)7的2倍 ，SAR地面成像分辨率 为 1英尺或更好。APG-80可以连续搜索和 跟踪扫描范围内的多个目标。此外飞行员还 可以同时进行空对空的搜索与跟踪、空对地 的目标瞄准以及地形匹配飞行。 图 4 F-16(AN／APG-80) 1．6 AN／APG-8l 2000年，美国国防部JSF项目办公室授 予诺斯罗普 ·格鲁门公司4200万美元合同 为JSF设计、开发和试飞AESA雷达，它是多 功 能 综 合 射 频 系 统 ／ 多 功 能 阵 (MIRFS／MFA)计划的一部分，包括一个用 作雷达、通信和 ESM系统天线的 AESA。雷 达系统采用最先进的AESA天线、高性能的 接收机 ／激励器、商用的处理机(货架产 品)。由于采用了最新的技术成果，大量减 少了元器件和内部连接器数目，所以JSF雷 达的成本和重量都较其前辈(F-22雷达)有 大幅度降低，制造和维修也 比较简单。 MIRFS／MFS计划要求 T／R模块能够实现 全自动化生产；可靠性比传统的机械扫描雷 达提高一个数量级；后勤保障和全寿命费用 降低50％。APG-81采用开放式结构，为将来 性能增长提供极大空间。JSF的 AESA雷达 设计的一条重要原则是必须满足 JSF对隐 维普资讯 http://www.cqvip.com 8 空载雷达 2007年 第4期 身特性的要求。同时强调必须满足军方提出 对 JSF的“四性”要求，即：经济承受性、致 命性、生存性和保障性。 图5 安装 AN／APG-81有源相控阵雷达 的 F-35“联合攻击战斗机” APG-81计划强调空一地任务，包括同时 的空一地和空一空雷达模式以及电子战功能。 自2004年 l1月开始实验室测试。2005 年8月，APG-81首次在BAC一1一l1测试台上 飞行。到 2009年，计划进行大约 120次试 飞。 美国空军就200架F一15E的有源相控阵 (AESA)雷达升级换代已向诺斯罗普 ·格 鲁门公司和雷声公司都发出了标书，诺 ·格 公司在 F一15E雷达的改进合同建议书中，采 用了他们为F-35 JSF战斗机研发的APG-81 雷达的某些最新技术。而雷声公司是 F一15E 原型 雷达 的制造 商，他们想用 他们 为 F／A一18E／F和 EA一18G 研 制 的 APG-79 AESA雷达作为投标 F一15E雷达的基础，可 能衍生为 AN／APG-63(V)4。 1．7 MP—RTIP(多平台一雷达技术引入计 划)机载监视雷达 美国空军正在发展一种不仅能探测飞 机和车辆，还能探测和跟踪低飞巡航导弹的 MP—RTIP(多平台一雷达技术引入计划)机载 监视雷达。这种机载有源相控阵(AESA)雷 达是针对 E一10A广域监视(WAS)飞机和 “全球鹰”无人机研制的。 特征 ·集成了先进的战斗机雷达技术 ·天线尺寸可调 · 先进的T／R模块设计 ·电子方位／俯仰扫描 ·大功率，宽带宽 ·空一空和空一地模式 ·开放系统结构 作战有利条件 ·空中目标跟踪，进行巡航导弹防御 ·快速重访，自动跟踪 MTI ·同时 SAR&MTI ·SAR分辨率非常高 ·具有能力增长空间 ·运行、支持成本降低 tw■枞 dR“ ■0幽 wIdI^- 肼扎’囊R_ t tM 冉●豫 馨 ^s_lt．'，^奸t；uod_ AkItadt一 埘 S — pot ： 最- ^n●S科Rl^R— or s．．t，s 妯 t^ R i 图6 MP-RTIP的工作模式 1．8 诺斯罗普 ·格鲁门为澳大利亚研制的 MESA监视雷达 诺斯罗普 ·格鲁门公司正在为澳大利 亚的 Wedgetail飞机生产6部 L波段AESA 监视雷达。采用了第四代多功能电扫阵列 (MESA)，由288个T／R模块组成，每个模 块约6×10英寸(是x一波段T／R模块尺寸 的几倍)，因而输出功率更大。该雷达探测 距离远，具有全新水准的态势感知能力、灵 活性及目标修正速度。 MESA雷达装在波音公司的下一代 737—700系列飞机上。这种737 AEW&C飞机 向MESA雷达提供360千瓦的工作电源。飞 机能承载非常大的雷达天线，该雷达天线有 维普资讯 http://www.cqvip.com 世界主要机载有源相控阵雷达研制和装备近况 9 三面，整个天线装在机身顶部的天线座上， 两面背靠背侧视天线约6×18英尺，第三面 前后视天线安装在最顶部，约 5×25英尺， 这种结构使天线的覆盖范围达到360。。收 发模块装在机身内天线座底部。这种尺寸天 线及雷达功率使飞机的作用距离非常远。 这种先进的AEw&C飞机能提供空一空 覆盖、空．面覆盖、综合敌我识别、特殊的跟 踪波形和聚焦扇形扫描。雷达硬件正处于生 产阶段，系统正完成集成和测试。 1．9 B-2A隐身轰炸机 AESA雷达 2002年，美国空军启动了B一2雷达改进 项 目(RMP)，诺斯罗普 ·格鲁门公司和雷声 公司为项目承包商。新开发的雷达将取代 B-2现有的APQ一181无源相控阵雷达，以避 免可能出现的频率冲突，提高雷达的可靠 性，并为雷达的进一步升级奠定基础。新雷 达仍将工作在 Ku波段，但会使用不同的频 率。在 RMP中，每架 B．2A均将装备两 部天线阵列(机身两侧各一部)，并且安装 新的计算机软件。原型雷达的处理器、激励 器以及接收机将不会做出改动。 图7 诺斯罗普 ·格鲁门公司 MESA机载预警 雷达的“高帽子”天线 美国空军、诺斯罗普 ·格鲁门公司以及 雷声公司已联合在爱德华兹(Edwards)空 军基地开始了B-2A隐身轰炸机有源相控阵 (AESA)雷达的飞行测试。B-2A的AESA雷 达系统在测试中表现优异，同时搜集了大量 数据。飞行员使用了雷达的空地和空空工作 模式，测试雷达则展现出了卓越的性能。 截至2006年，空军已经为 RMP投入了 6．365亿美元。到2011年，空军对RMP的投 入将超过l4亿美元。美国空军表示，所有2l 架 B．2A均将装备新开发的AESA雷达。 1．10 ASTOR雷达 ASTOR机载远距 (防区外)雷达是雷 声公司为英国国防部开发的一维AESA阵 列先进对地面监视系统。雷声于 1999年 l2 月获得了8亿英镑的合同。ASTOR将使英国 具备世界级的网络中心战能力，代表着作战 计划与管理的新时代，ASTOR系统由5架 飞机和8个地面站组成，具有高效的全天时 监视和目标截获能力，能近乎实时地进行大 范围全天候监视和侦察成像。ASTOR系统 的核心部分是一部双模式(SAR／MTI)雷 达。SAR提供高分辨率地面图像，MTI将监 视敌方部队的数量、行进方向和速度等情 况。图像通过安全的数据链传送到各级指挥 控制中心的地面站。由于雷达平台处于高 空、敌防区外位置，所以较安全，同时又能对 目标区域进行良好的“下视”监视。 2005年6月27 13雷声公司安装了首部 ASTOR项目的双模雷达，2006年 1月雷达 开始传送高质量的目标图像。 2 欧 洲 2．1 从 AMSAR到 CAESAR 1993年，为弥补当时“台风”战斗机所 装CAPTOR雷达的诸多缺陷，英、法、德三 。 国联合启动了机载多模固态有源相控阵雷 达(AMSAR)项目。拟将 AMSAR装备于“台 风”和法国“阵风”(目前“阵风”装备的是 RBE-2无源雷达)战斗机。随后，三方成立 了由英国BAE、法国泰莱斯和德国EADS公 司组成的 GTDAR(GEC．汤姆森 ．DASA机 载雷达)合资公司，专门从事 AMSAR的研 发工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com 10 空载雷达 2007年 第4期 AMSAR项目的开发分为 3个阶段。前 两个阶段将分析新一代有源阵的可行性和 需求 以及生 产 MMIC模 块 的新 方 法。 GTDAR公司建造小型相控阵以论证项 目的 总体可行性。1998年，GTDAR公司完成了 144个模块阵列的测试，标志着项 目前两个 阶段的顺利完成。144 个模块阵列的演示非 常成功，投资方随即宣布项 目进入第 3阶 段。第3阶段采用装备 1000个模块的全尺寸 设备，在 BAE系统公司的航空电子测试机 上进行飞行测试。 图 8 欧 洲 “台 风 ” 战 斗 机 的 “凯 撒”(CAESAR)有源相控阵雷达 图9 安装在 AD5上的有源相控阵雷达 此后，法国把研究重点转向“阵风”战 斗机的RBE2有源相控阵雷达的研制；德国 和英国则特别瞄准欧洲战斗机，联合意大 利、西班牙开始了称为 CAESAR的机载固 态有源阵列雷达研制工作。 2002年，Captor AESA雷达(CAESAR) 项目启动。CAESAR的 AESA阵列 由 1000 多个 T／R模块组成，这就赋予了雷达无与 伦比的工作多样性和可靠性。战斗机可以同 时具有对空和对地监视功能，以及对武器的 控制能力。 20o7年 5月，该项工作取得重大进展。 2007年5月8 El，号称“台风”战斗机计划中 的第5架科研试验机(DA5)装上了新型有 源相控阵雷达，并在德国的曼兴完成首飞。 欧洲雷达联盟为台风战斗机研制的有 源相控 阵雷达 (CAESAR)，实际上是在 CAPTOR雷达基础上进行改进。所以，该雷 达主要是将 CAP，I’OR雷达的机械扫描天线 换成了有源相控阵天线(AESA)，而后面的 处理和控制部分基本没有改变，只是根据有 源相控阵天线的需要，改变了天线扫描控制 和电源。由于没有对飞机的原有航电系统做 任何改动，飞机在换装新型雷达后，也不会 影响飞机的总重量、重心及载荷，所以，这种 方式极易被用户所接受。 2．2 法国的 RBE2有源相控阵雷达 泰莱斯集团於 1999年正式提出RBE-2 雷达 AESA升级方案，并于 2002年4月在 RBE-2无源相控阵雷达基础上开始研制 DRAA有源相控阵雷达技术演示样机，该样 机采用从美国引进的技术，由1000个 GaAs T／R模块组成AESA天线o2002年 I2月，欧 洲第一部战斗机载 AESA火控雷达原型技 术演示样机装在一架试验机上进行测试，并 且在 2003年 5月问正式安装 于“阵风” B301上试飞。将 RBE一2雷达的原有无源相 控阵天线拆下换成 DRAA有源相控阵天 线，只需不到 3个小时，这是一个其他还在 使用机械扫描雷达的竞争者所难以达到的 成就。不过 DRAA验证样机所使用的GaAs T／R模块是从美国引进的，无论是 自用还是 外销竞标 都不适 宜，因此 法 国采 办局 (DGA)与泰莱斯集团签定 于2004年 7 月 间 正 式 开 展 新 一 阶 段 的 维普资讯 http://www.cqvip.com 世界主要机载有源相控阵雷达研制和装备近况 DRAAMA(Advanced Modes Active Array Radar Demonstrator)演示计划，将采用全新 的 AESA制作工艺，且所有元器件均由欧洲 自主独立开发。 RBE2有源相控阵(AESA)雷达于2007 年第一季度在法国西南部的Cazaux试验中 心、在“幻影”2000战斗机上进行了一系列 的飞行试验之后，已经进入研发的最后阶 段。AESA的核心部件，优化的 GaAs T／R模 块组成的雷达天线阵列是由联合单片半导 体公司完成的，这是一家EADS／Thales组成 的合资公司。 AESA RBE2对空探测距离可望较目前 的无源相控阵雷达RBE-2提高至少50％ 以 上，雷达水平搜索角度则可从 ±60。提高至 ±70。， 整 体 雷 达 性 能 水 准 应 当 与 AN／APG-79相当。法国的机载 AESA雷达 计划显得平实无华。雷达就是雷达，不去追 求兼有电子战和通信等其他先进功能，也不 去搞加装驱动马达或侧视阵列等新潮花样 (如瑞典的 NORA)，换装机体也不搞任何 结构大改工程，只是单纯的把旧天线拆下， 再换上新的AESA天线就大功告成了。这样 的设计方法技术风险小，研发成本低 ，换装 快且方便，日后飞行员和后勤维护人员在操 作／维修训练上也可以大多沿用原有教材 与经验，对于大多数中、小国家空军而言，也 许这样简单就是美的理念设计才能真正符 合其国情所需。 图 10 RBE2 AESA雷达 计划在2007年进行第一部生产型雷达 的地面综合试验，2008年装在“阵风”F2上 试飞。批量生产将在 2010年底开始。根据 2006年法国国防部采办局(DGA)和工业部 门签署的一项协议，定于2012年开始向法 国空军和海军交付配装 AESA雷达系统的 “阵风”战斗机。 2．3 英国的 AESA雷达项目 除参与 CAESAR项 目外，英国有兴趣 延长皇家空军“Tornado”GR4攻击机的使 用寿命，英国国防部拟用有源电扫雷达替换 GR4原有的地形跟随／地形测绘雷达。为此 设 立 了 ARTS 项 目 (Advanced Radar Targeting System)，目的是开发利用 AESA 雷达的空一面功能。国防部经费支持的研究 工作包括：自适应阵列处理、目标识别算法 和 SAR图像生成。ARTS项目的最主要目标 是研究 AESA的工作能力，重点是空一面状 态下的高分辨率 SAR性能。接近生产 的AESA雷达计划于 2007年装在 Tornado GR4上试飞。 2．4 SELEX S&AS的几型 AESA雷达 2．4．1 Vixen 500E Selex S&AS为 战斗机研 制的 Vixen 500E是一部体积小、重量轻的有源相控阵 雷达，主要由2个 LRU组成，处理机为商用 货架产品。没有内连波导，所以易于安装。 技术指标 频 率：X波段 扫描范围：>±60。 扫描速度：波束瞬时转换 MTBcF：> lOOh 工作模式 ·空一面：真实波束地形测绘 海面搜索与跟踪 合成孔径雷达 信标应答 冻结 维普资讯 http://www.cqvip.com 12 空载雷达 2007年 第 4期 空一地测距 ·地面动目标显示：ISAR成像 ·空战格斗：可偏移扫描 垂直扫描 HUD搜索 瞄准 ·空一空：单目标跟踪(STT) 边扫描边跟踪(TWS) 边搜索边测距(RWS) 速度搜索 ·交叉模式：很多态势感知模式 关键参数 ·TWS：>10个目标 ·SAR分辨率：<3m ·跟踪格式距离：>25nm(一46kin) ·上视探测距离：>35nm(一65kin) 2．4．2 PicoSAR PicoSAR是一部成本低、重量轻的全天 候地面监视雷达，采用有源电子扫描阵列， 适装于战术无人机、固定翼和旋转翼有人 机。只有一个 LRU，带有 2个电气接口连接 头(GPS天线馈电、28VDC电源和以太网)， 机内装有风扇便于空气冷却。 技术指标 重 量：<10kg 输入功率：300W 28VDC 冷 却：空气冷却 频 率：x波段 MTBcF： > 1000h 尺 寸：330mm×230mm×160mm 工作模式 · 条带 SAR ·聚束式 SAR ·GMTI ·CBIT ·IBIT 关键参数 · 分辨率：10km 一 图 1 1 Vixen 500E雷达阵列和处理机 2．4．3 Seaspray 7000E 它是一部有源电子扫描阵列 (AESA) 多功能监视雷达，由2个 LRU组成，处理机 为商用货架(COTS)产品。总共已有500多 部监视系统交付给多个国家，装在多种平台 上，包括直升机、固定翼飞机、快速巡逻艇。 图 12 Seaspray 7000E电子扫描雷达天线 技术指标 ·频 率：I波段 ·扫描范围：360。 · 扫描速度：可选 ~MTBcF：> 1500h ·重 量：<65kg ·SAR分辨率：<3m ·优先搜索：>30rim(约56kin) 工作模式 ·面监视(小目标模式)：自动边扫描边 跟踪 ·导航：360。真实波束地面测绘(对海岸 维普资讯 http://www.cqvip.com 世界主要机载有源相控阵雷达研制和装备近况 l3 特征) · 应答器／SART：ARI5983 I频段应答器 ／搜索与营救信标 · 气象：对雨 ／暴雨云远距离探测，以此 气象回避。 ·ISAR，距离剖面：辅助目标成像／分类， 自动目标分类 ·SAR：对海岸特征或地面特征高分辨率 成像 ·GMTI：探测慢速运动地面目标 ／直升 机 ·MTI：空一空探测飞行目标 集成方案 · 安装：2个 LRU(扫描器和处理机)，空 气冷却，没有波导 · 天线罩：天线方案可选，扫描器可背部 或腹部安装 · 任 务 ／ 航 电 系 统 接 口：1553B， ARINC429，ARINC419，RS422，RS232 USB， 以太网，同步机 · 视频输出：RGB Stanag 3350，VGA，数 字视频 图 13 Seaspray 7500E电子扫描雷达天线 2．4．4 Seaspray 7500E 这也是一部 AESA多功能监视雷达，由 2个LRU组成，处理机为商用货架(COTS) 产品。 技术指标 · 频 率：I波段 · 扫描范围：360。 · 扫描速度：可选 ·MTBcF：> 2000h 工作模式 ·面监视(小 目标模式)：自动边扫描边 跟踪 · 导航：360。真实波束地面测绘(对海岸 特征) · 应答器 ／SART：ARI5983 I频段应答 器／搜索与营救信标 · 气象：对雨／暴雨云远距离探测，以此 气象回避；湍流探测 ·ISAR，距离剖面：辅助 目标成 分类， 自动目标分类 ·SAR：对海岸特征或地面特征高分辨率 成像；油膜和冰山探测 ·GMTI：探测慢速运动地面目标／直升机 ·MTI：空一空探测飞行目标 集成方案 · 安装：2个 LRU(扫描器和处理机)，空 气冷却，没有波导 ·天线罩：天线方案可选，扫描器可背部 或腹部安装 · 任 务／航 电 系 统 接 口：1553B， ARINCA29，ARINCA19，Rs422 RS232，USB， 以太网，同步机 · 视频输出：RGB Stanag 3350，VGA，数 字视频 2．5 瑞典 Ericsson的NORA NORA是爱立信微波系统公司为装备 JAS-39 GRIPEN而研制的一部AESA雷达。 该名字的意思是“不仅仅是雷达”，强调该 系统还将提供干扰和数据通信能力。 NORA将使用一个大约有 1000个T／R 模块的天线，还将采用最新的空时自适应信 号处理(STAP)技术。 维普资讯 http://www.cqvip.com 14 空载雷达 2007年 第4期 在瑞典国防部支持下于 1994年项目启 动，2004年进行试飞。研制成功后极有可能 对本国的主力战斗机“鹰狮”目前装载的雷 达 PS—O5进行改装。 事实上，瑞典研制的有源相控阵体制的 预警雷达 PS-890早在 1994年即已开始在 其空军的小型运输机Saab 340上装备，共装 备4架。雷达工作在 S波段，相控阵由200 个固态收发模块组成，对战斗机目标的探测 距离可达300km。长9m 的平衡木形状的相 控阵天线重达900kg。 2．6 荷兰的AESA Mini—SAR 荷兰的TNO物理和电子实验室开发了 一 种很有特色的、采用 AESA体制的小型合 成孔径雷达(SAR)，如图所示。该雷达体积 小、重量轻、精度高，并具有对地面慢动目标 检测(GMTI)能力，可用于环境监测和各种 军事用途。分辨率达5cm(spotlight)。 工作模 式包 括 带状 地 图、Spotlight、 GMTI和干涉 SAR。供低高度无人机和有人 驾驶平台使用。分辨率为0．3～lm(带状地 图)和 0．05m (spotlight)。最低检测速度 (MDV)3km／h，精度为 0．7km／h。同时 SAR 和GMTI为其他探测传感器提示目标位置 并提供地形 图，精度 为 0．4m(垂 直)× 1m(水平)。雷达重量小于50kg，采用有源相 控阵体制，工作在x波段的天线由3块印制 板组成(每块宽度为 15cm)，可以根据不同 需求增减尺寸。 2．7 其他欧洲合作项目 塞莱克斯系统集成公司(Selex Sistemi Integrati)正在成为欧洲有源相控阵雷达联 合开发计划的核心。联合计划的目标是开发 适用于空、海和陆基的有源相控阵(AESA) 雷达系列。该尝试来源于斯德哥尔摩和罗马 之间在 2004年签署的双边协议。计划总共 将为AESA的研发投人数亿欧元。具有决定 意义的是设计和制造出适合各类 AESA应 用的通用收／发模块。塞莱克斯系统集成公 司、Elettronica公司和 Saab微波系统等三 家公司都是该计划的成员。 图l4 荷兰研制的Mini SAR AESA 天线 AESA将把目标搜索、火力控制、电子 战和通信链等功能集中在一个阵面上来实 现。具体的讲，这个 AESA能够实现搜索、跟 踪和分类目标，导弹告警，干扰和信号侦察， 敌我识别以及通信等多种功能。 计划的第一阶段是联合研究和开发系 统定义，已经在2006年 11月份完成。第二阶 段由瑞典国防装备局(FMV)领导，投入 1 亿欧元(1．31亿美元)，在 3年时间内研发 AESA通用模块和相关技术，完成雷达的实 验演示。之后开始全尺寸系统开发，到2013 ～ 2014年开始对生产型的AESA原型机进 行测试。 三家公司的分工是：Selex公司负责第 二阶段演示样机和收／发模块的制造；Saab 公司的任务是进行系统研究和制造激励器 ／接收机组件；Elettronica公司的任务是开 发天线阵面。同时，Selex公司的传感器和机 载系统部将提供他们为英国皇家海军直升 机研制的Seaspray7000 AESA雷达(技术)。 3 以色列 3．1 EL／M-2052 2005年5月问世的EL／M-2052是一部 执行空中优势和打击任务的AESA火控雷 维普资讯 http://www.cqvip.com 世界主要机载有源相控阵雷达研制和装备近况 l5 达。根据 Eha公司公布的指标，雷达重量为 130—180kg。该雷达具有多种优点，包括更 远的探测距离、高可靠性和多目标跟踪能力 (达到64个目标)。 EL／M-2052雷达特征如下： a)多于 1500个 T／R模块 b)跟踪多达 64个 目标 c)使用空海模式时，能够探测并跟踪 160海里以外的地面目标 d)具有高可靠性、同时多功能、良好的 抗干扰能力等特点 e)可以配装F一15、幻影2000、米格-29、 苏 -27／30和印度的LCA 图 15 EL／M-2052雷达 3．2 EL／M-2075(Phalcon)监视雷达 EL／M-2075是以色列 Elta公司第一代 “费尔康”机载预警(AEW)系统的 D波段 相控阵雷达。“费尔康”预警机系统的基本 组成包括4个传感器系统：相控阵雷达、相 控阵IFF(敌我识别)系统、ESM(电子支援 措施)／ELINT(电子情报)和CSM(通信支 援措施)／COMINT(通信情报)。独特的融合 技术能够连续处理来自不同传感器的数据。 当其中一个传感器发现目标后，系统自动启 动其他传感器进行搜索。 EL／M2075是世界上首部实用型共形 相控阵雷达 ，其天线共有 6个固定天线阵 面，其中4个阵面成对安装在机身两侧，一 个阵面安装在机尾下部，另一个阵面安装在 机头天线罩内。相控阵雷达系统提供 360。 的探测范围，能够跟踪高机动目标。雷达可 全天候、昼夜探 测几百公 里外 (375 ～ 400km)的低空飞行目标。Eha公司已完成 了第 三 代 预 警 系统 即共 形 机 载 预 警 (CAEW)系统的主要任务节点 —— 安装、 集成和测试。以色列空军4架中的第2架由 “湾流”(Gulfstream)G550公务机改装而成 的空中预警机配装了Eha公司的“费尔康” 衍生型共形空中预警(AEW)阵列。以色列 空军未来的AEw机队将纳入3架具有信号 情报配置的 G55O空中预警机，用于作战用 途。 4 俄罗斯的Zhuk—AE 这是俄罗斯的第一部实验型 AESA雷 达，其 目标是竞标印度计划装备126架之多 的多用途战斗机(MRCA)项目。 印度向俄方提出，要参与 MRCA战斗 机竞标就要转让其核心部件的制造技术，包 括 Phazotron—NIIR的AESA雷达的重要部 件的制造技术。事实上，印度有意采用 AESA雷达装备他们 自己研制的轻型战斗 机(LCA)，同时也拟用AESA改进原来已经 装备苏 -30MKI重型战斗机的雷达。 Zhuk—AE是一部工作在 X波段的多功 能雷达，它能跟踪和攻击空中、地面和海上 目标，对于战斗机 目标它的搜索距离可达 130千米。通过仔细选择辐射元之间的距 离，天线波束在 ±7 0度之间扫描时不会出 现寄生副瓣。公布的数据还指出，第一部雷 达可以同时跟踪 30个 目标，并对其中8个 实施攻击；Zhuk—MAE雷达的重量为 220～ 240千克。其中天线阵列的重量是105千克。 但是，他们针对新一代米格战斗机和大 量的米格 一29战斗机改进型，研制了Zhuk—A 维普资讯 http://www.cqvip.com 16 空载雷达 2007年 第 4期 有源相控阵雷达，其原型机曾在2005年8月 的莫斯科航展上露面，它的阵面尺寸为700 毫米(直径)，共布放 1088个收／发模块，共 分 272个模块组，每个模块组包括 4个收 ／ 发模块。因为大量的目标将出现在飞机上 方，其天线阵面向上倾斜20度安装。不过该 雷达样机重达450千克，轻型战斗机无法接 受这样的重量。 图 16 2007年2月在印度班加罗尔航展上装 在米格 ．35飞机上的Zhuk．AE雷达 重新设计的雷达采取了一些减重措 施。使雷达减重到300千克，但这仍然是一 个不小的重量。进一步的减重计划是把天线 直径减小到6OO毫米，布放680个收／发模 块，分成 170个模块组，每一模块组还是包 含4个模块。天线阵面直径减小后得到的直 接好处是，它在机头部的安装位置前移，从 而腾出更大的机头空间安装其他电子设备。 天线直径的减小直接导致雷达功耗降低到 5～6千瓦，因此仍然可以使用目前的米格 -29雷达的冷却系统。雷达的作用距离同时 也由200千米降低到130千米，但仍可以满 足轻型战斗机的需求。Phazotron．NIIR的工 程师们认为，如果雷达的其他部件改进和减 重并举，雷达总重可能减到280千克，可以 有 200千米的作用距离。 2007年第二季度起，Zhuk-AE雷达装 在米格 -35飞机上开始飞行试验。 开始的时候他们试图采用单一模块组 装的 AESA阵列，当近距离排放这些模块 时，难以解决维护、散热、供电、控制等问题。 后来采用组装模块方式，即把 4个收／发模 块封 装在一 起，组 成一个 大 的模块 组 (block)，统一供电和控制。当发生故障时， 可直接按模块组更换。模块组采用密封的金 属壳体，一端是电源和控制信号插座，另一 端是4个辐射元输出线。模块组底部同具有 冷却通道的散热器相连，可以迅速将收／发 模块的热量散出。 5 印 度 印度近年来在国防科研方面发展迅速。 印度在制造有源相控阵的T／R模块方面也 取得了重大进展，目前的工作重点是如何生 产出机载AESA雷达。印度在1998年就已经 完成了T／R模块的部分工作。 从 2003年印度航展得到关于 AESA雷 达的部分信息如下： ·印度正在为LEA(目前装备MMR脉 冲多普勒雷达)开发AESA雷达； ·印度正在为本国的AWACS飞机(载 机为 ERJ-145)开发探测距离达 300km的 AESA雷达。 2004年印度和以色列签署了价值ll亿 美元的“费尔康”AwAcS合同后，印度方面 在两个月内就重新启动了本国的AwACs 项目。该项目名为小型机载预警和控制系统 (Mini AWACS)，是 1999年因事故中断的 项目的继续。拟投资4亿美元的DRDO计 划为小型 AWACS装备相控阵雷达。 预计，全部工作 将于 2008年完成。 LRDE开发的是安装在机背的s波段有源相 控阵、脉冲压缩多普勒雷达。天线不需转动， 旁瓣水平低，AESA由200个 T／R模块组 成。对战斗机尺寸的目标的探测距离在 190 (下转第78页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 78 空载雷达 2007年 第 4期 5 安全性 在房间内进行发射的要求给场内工作 人员造成了很多安全问题。设计并制作了安 全互锁单元j监控房间内的各种安全装置。 发射测试期间，互锁单元将控制把射频能量 输送给APAR天线的射频开关。它还与AIU 通信，报告系统故障。高功率栅栏周围装有 l6个热电偶，用以监测发射波束是否在高 功率栅栏范围内。如果任一监视器超过预设 的限制范围，将给安全互锁单元发送误差信 号直到关闭射频能量。进行了全面的测试以 确保这些热电偶即使被 APAR天线的高功 率冲击时也是准确的。另外，安全互锁单元 还要监控以下传感器： 门一 房间的每个门都有备用开关，监 控高功率测试期间房间门是否关闭。 防火 一 防火系统包含显示防火系统是 否正常运行的信号。 HVAC一 监控加热系统和空调系统，确 保正常运行。 气流一在高功率栅栏内安装了气流传 感器，确保每个 5马力电扇都工作，并且正 在产生所需的气流。 APAR关闭一 如果检测到差错，APAR 系统将中止射频。 另外，安全互锁单元有一个很大的关闭 开关 ，可让场内工作人员关闭射频，并中止 定位装置运动。 6 结束语 测试有源相控阵天线给测试场设计提 出了新问题 。需要用测试定位装置把大负 载精确定位在宽的定位角度范围内。测试场 必须是可逆的，可以在接收和发射两种模式 下进行测试。测量计算机与天线计算机之间 要有接口，以便在宽的频率范围内进行测试 时使两个系统同步。最后，在室内测试发射 时，需要安装特殊安全设备，保护测试场和 场内工作人员。 (上接第l6页) 海里左右。与传统的机械扫描雷达相比，新 雷达的电子扫描波束由智能化能量管理系 统控制，因此优化了波束位置，提高了探测 灵敏度，增大了探测距离，并改进了对 目标 (尤其是高机动性目标)的跟踪性能。 参 考 文 献 1 Northrop Grumman Raytheon，Elta Thales Selex S&AS公司网站资料． 2 俄罗斯有源相控阵雷达研制近况 ·许伟 武 ·中国航空信息网． 3 欧亚国家机载有源相控阵雷达发展扫描 · 网络资料． 4 台风之眼 ·《航空世界)2007年第6期． 5 A 黜 ：2004．10．4；2006．2．20；2006．8． 14；2007．3．12；2007。5．7一l4． 维普资讯 http://www.cqvip.com