【深度】国外预警机研究报告（八）现役预警机雷达设计

查看原文

其他

【深度】国外预警机研究报告（八）现役预警机雷达设计

2017-11-04 学术plus 学术plus

《武器与装备研究选编》

第二部分：国外预警机研究报告

【深度】国外预警机研究报告（一）：发展历程+预警机地图

【深度】国外预警机研究报告（二）：美国E-3系列“望楼”预警机

【深度】国外预警机研究报告（三）：美国E-2C,E-2D舰载预警机

E2系列舰载预警机概览 E-3预警机发展历程强势对比：E2C与E2D作战能力大公开！

【深度】国外预警机研究报告（四）：俄罗斯A-50系列与澳大利亚/土耳其/韩国E-7A预警机

【深度】国外预警机研究报告（五）：以色列“费尔康”与G550“湾流”预警机

【深度】国外预警机研究报告（六）：瑞典“爱立眼”与英国“海王”预警直升机

【深度】国外预警机研究报告（七）：俄罗斯卡-31与意大利EH-101“灰背隼”

（八）

现役预警机雷达设计

从预警机作战能力来看，现役的主力固定翼预警机装备对战斗机目标的典型探测距离在350km~500km左右，可实现空中预警、跟踪识别、己方战机引导等，具有一定的网络作战能力，但预警雷达普遍工作在S波段，对隐身目标和小目标的探测能力不足，且天线旋转方式易造成目标数据更新能力不足，而平衡木布局则导致全方位覆盖能力欠缺，需采用蛇形飞行路线弥补。

1．雷达工作频段

从固定翼预警机的工作频段上来看，现役的空军固定翼预警机绝大部分工作在L波段或S波段。早期的舰载预警机或者是第一代舰载预警机也是工作在L波段或S波段，但现役的舰载固定翼预警机则工作在UHF波段。这种频率选择是很有科学的。

与其他远程警戒雷达相比，预警机可接受的频率范围为400MHz(UHF）到4GHz(S波段）。更高的频率会因为大气，特别是雨雾天气，而造成衰减很大，不适合做远程预警探测。而更低的频率虽然能够获得很高的角分辨率，但同时也造成雷达天线尺寸过于庞大。舰载预警机雷达的工作频率选择主要从雷达的探测威力、探测精度和抗干扰等方面进行考虑。

由于舰载预警机的海上工作环境非常复杂，不仅要求在无地基雷达探测的辅助下独立完成全空域的预警探测任务，特别是针对小型反舰导弹和掠海飞行敌机的预警探测，因此舰载预警机雷达必须要有很强的抗海杂波功能。

其次，随着现代技术的发展，海上装备的小型化和隐身化已经成为一种流行趋势，如巡航导弹、反舰导弹等。在中小型舰船方面，瑞典刚刚服役的“维斯比”（VISBY）级轻型巡洋舰具有很强的隐身功能，美国的LCS“滨海战斗舰”也同样具有很小的RCS值。此外，JSF联合战斗机作为四代机中的典型代表，其隐身功能同样会让现在的预警探测设备无所适从。因此，舰载预警机同样要求具备探测小目标和隐身目标的能力。

同时，采用隐身技术或吸波涂层的隐身目标来说，其RCS的降低效果对于波长较长的低频雷达作用不大。因此，选择较低频率的舰载预警机雷达，可以获得较大的功率孔径积，从而获得很好的隐身对抗能力。如美国海军E-2C的APS-145雷达工作在UHF波段，对隐身目标的探测能力是空军E-3预警机S波段APY-2雷达的3~4倍。虽然采用UHF波段，对于舰载固定翼预警机的尺寸和重量提出了一定的挑战，但是现代雷达技术的进步，相扫工作模式带来的尺寸优势、先进的轻型高效发射机技术的引进，可以抵消低频雷达在尺寸和重量的劣势。

2．雷达工作体制

从固定翼预警机的雷达工作体制上来看，由于相控阵体制的优越性，各国空军现役的大型预警机基本上都采用相扫工作方式，如以色列的“费尔康”和G550，瑞典的“爱立眼”、美国“楔尾”。而俄罗斯的A-50U采用了脉冲多普勒体制，在目标同时跟踪数方面远远落后于其他预警机。

在舰载预警机方面，虽然现役的E-2C依旧采用机扫方式，但最新型的E-2D“先进鹰眼”则采用了机扫+相扫的结合方式。这种方式与E-2C单一的机扫工作方式相比，具有明显的优势，不仅可以进行360度的全空域扫描，又能采用凝视模式，对重点区域和重点目标进行重点跟踪观察。如果采用单一的电扫方式的话，那么电扫天线通常需要2个一组或3个一组搭配，每个扫描天线都有一个独立的最佳扫描区域，而这些区域的连接处通常就是探测的薄弱点。因此，这种机扫+相扫的组合方式完全能够满足美国海军全空域无缝覆盖的要求。

3．雷达安装方式

固定翼预警机的机载雷达天线安装形式大致可分为三种：

第一种是背负式旋转罩天线。现役预警机E-2C、E-3A、P-3AEW、A-50和TU-126等飞机，雷达采用的是机械旋转扫描天线，背负着蘑菇型天线罩，这个大型的天线和天线罩固定在一起，通过支架和机身相连，对飞机的气动性能和操作的稳定性都会有很大的影响，如E-3飞机天线罩直径9.1m、重6.8t安装在机身上方4.27m的地方，增加了飞机的阻力。反之，机身也还对天线产生阻挡，影响雷达的视界。

第二种是平衡木式，指雷达天线罩安装在机身背部，雷达天线罩呈长方形，与机身的轴线平行，典型的代表是瑞典“爱立眼”预警机。这种天线阻力小，尺寸大，但缺点也很明显，因为天线阵只能探测左右±120°扇区，存在120°的空域扫描盲区。所以，一般来说会在机头位置再加装一部雷达。虽然，这种1+1雷达天线方案弥补了预警机的雷达盲区，但由于机头空间有限，机头部位的雷达天线必定小于机背天线尺寸，因此两部雷达的探测距离会出现此长彼短的不平衡。

第三种是共形相控阵天线。采用平面型电扫阵列天线，其阵面分别置于机头、机尾和机身两侧或上方。采用相控阵雷达天线，甩掉了背负式旋罩天线，减轻了重量，减少了空气阻力，飞机的气动性能大大地改善。以色列的“费尔康”预警机为例，采用6个保型相控阵天线，两个在前机身两侧12m宽、2m长的整流罩里，两个在后机身两侧的整流天线罩里，一个3m的天线在球形机头的整流罩里，第6个在尾翼下面，可以根据不同的工作模式配置不同的天线，它们的结构与机身共形。

三种典型的相控阵天线安装方式的比较

作为新型预警机的代表，不仅需要具有很强的反隐身能力，更需要以创新的天线布局，实现全方位空域覆盖，并采用相控阵体制，实现高速的目标数据更新能力。

典型预警机雷达技战术指标