空警500的外形为何又变了?

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空警500的外形为何又变了?

网络出现的空警-500的图片,注意机身两侧的天线

近日,网上出现了我国新型预警机的图片,根据外电报道,它就是我国最新型空警500的批量生产型飞机,它表明我国新一代预警机已经研制成功,即将交付部队。

空警500作为我国新一代预警机,它采用了数字阵列雷达等新技术,提高了对了隐身目标探测能力,它的研制成功,对于我国预警机乃至雷达工业的发展至关重要,可谓意义深远。

外界一般把上世纪60年代研制空警-1型看作我国第一代预警机,本世纪服役的空警-2000、200、ZDK-03看作第二代预警机,而空警-500则是第三代,那么它比现役的空警-2000/-200不同之外在什么地方,根据相关新闻报道来看,它最大的不同可能就在于对于目标设定有了根本性的变化。

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空警200属于我国第二代预警机

我们知道现役预警机一般以RCS=5平方米作为典型目标,一般而言,象空警-2000这样的大型预警机对这样的目标可以提供400公里左右的探测距离,截获距离可以达到380公里以上,三代机的性能来看,即使最远的AIM-54远距离空空导弹,最多也只能提供200公里的拦射距离,一般AIM-120最多只有100公里,所以这个性能用来指挥引导三代作战和三代半作战飞机没有太大的问题。

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F-22对现役的预警机提出了较大的挑战

不过隐身飞机出现以后,这个性能就显得勉为其难,一般认为F-22这样典型的第四代隐身作战飞机,它的RCS大约只相当于三代机的1%左右,同时它在高空可以M1.5的速度进行突防,而普通三代机只有M0.9左右,在其他条件不变的情况下,预警雷达对目标的检测距离由原来的400 公里降为约127公里,截获跟踪距离约为100公里,预警时间减少约10分钟,更严重的是,F-22的机载雷达对于预警机这样的目标可能提供300公里以上的探测距离,AIM-120D可以在150公里左右对其进行拦射,这样即使预警机可以探测到F-22,但是已处于其远程空空导弹有效攻击范围内。

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新世纪隐身目标大大增加,图为采用隐身设计的JASSM空地导弹

实际上对于预警机来说,低RCS目标并不仅仅局限在战斗机上面,随着现代隐身技术的发展和普及,象现代巡航导弹、空地导弹、轰炸机和攻击机、水面舰艇乃至地面车辆都开始广泛使用隐身技术,因此国内外雷达界相关人士认为新世纪预警机典型目标的设定应该缩小,一般认为应该在0.1平方米比较合适,这样意味着雷达探测距离需要进一步的提高。

决定雷达探测距离有两个关键的参数,一个是孔径*一个是功率,对于机载雷达来说,它的孔径、功率都受到限制,难以象地面雷达或者舰载雷达那样无限制的增加,在一些新体制雷达还没有得到突破之前,挖掘雷达内部的潜力就成为发展方向,根据相关资料来看,我国新一代预警机采用的是数字阵列雷达概念,它就是用数字器件如T/R模块替代原来使用线缆的模拟式T/R器件,这样就降低了系统的重量、体积,同时降低了损耗,相应的也就增加了天线的辐射功率,同时也提高接收机的灵敏度。另外数字阵列雷达幅相控制精度高、瞬时动态范围大、空间自由度高、波束成形灵活,相应的它的探测能力更强,探测复杂目标能力强,数字阵列雷达系统瞬时动态范围大,可无损失地保留强杂波背景下的小目标信息,为提高探测隐身目标能力提供了条件。进入新世纪以后,F-22已经在冲绳进行布署,同时F-35即将进入我国周边国家和地区服役,这样我国就面临着一道隐形飞机的包围圈,所以提高预警机对于隐身飞机的探测能力至关重要。

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空警-500早期的雷达罩,可以看到它的三角形排列

笔者注意到空警-500量产型雷达罩与原型机有所不同,量产型重新回到了传统的圆盘形雷达罩,而原型机一度采用的是水滴形雷达罩,相对于后者而言圆盘形雷达罩的技术比较成熟,生产工艺比较简单,成本也比较低,它还有一个比较大优点,就是可以在直径处布置天线,我们知道对于圆形来说,直径长度最大,另外传统圆周盘状雷达天线这里的厚度也最大,所以在这里布置天线可以得到最大的天线孔径,圆盘状这也是为什么圆盘状雷达罩多把天线布置在这里的根本原因。

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ZDK-03采用单面旋转天线

在圆盘状雷达罩直径处布置平面相控阵天线也不是没有缺点,那就是天线的数量有限,多数的时候只能布置一个天线,平面相控阵天线有一个缺点,那就是随着扫描角度的增加,天线孔径投影区会下降,这样就会导致波束展宽、天线增益的下降,从而影响雷达的探测性能,一般认来平面相控阵天线的扫描角度局限在+/-60度以内,这样一块天线的工作范围只有120度,如果想实现全向覆盖,就必须采用机械转动系统,但是这会增加系统的体积、重量,降低可靠性。同时相控阵天线一般要比普通平板缝阵天线要重,所以它的旋转速度要低于普通的机械扫描雷达,这样的话雷达在工作平面内可以实现快速探测、扫描和确认,但是全向目标确认、航迹关联时间就会较长,相应的目标数据更新速率就会降低,这对于高速、高机动目标日益增加的现代战场是一个不小的缺点,特别是高超声速时代即将来临,单面旋转相控阵的目标更新速率想对付这样的目标有点力从心。

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