首頁/ 歷史/ 正文

殲20們的機載有源雷達天然適合隱身,但並非無敵不可破解

對於F-22、殲-20、F-35以及蘇-57這些第五代戰鬥機而言,隱身外形是它們給人的第一印象。但在現代戰場上,光外形隱身是不夠的,四代機擁有大量的電子裝置,這些裝置輻射的訊號也足以令飛機暴露,這也就衍生出了射頻隱身的概念。

機載火控雷達作為飛機訊號輻射“大戶”,管控好它的輻射可謂頭等大事。還好,五代機使用的有源火控雷達在實現“低截獲機率”(LPI)方面有天然優勢。這在具體實現過程中當然是一個高度複雜的工程問題,但我們還是也可以深入淺出的進行理解,今天北國防務就來說說這事兒。

殲20們的機載有源雷達天然適合隱身,但並非無敵不可破解

△中美俄的五代機全部用上了機載有源相控陣火控雷達,有源雷達雖好,但如 “低截獲機率”等也容易被神話

機載有源相控陣雷達的 “低截獲機率”,顧名思義就是很難被發現。這又分成 “敵方感測不到訊號”(看不見)以及 “抓得到訊號但是當成噪聲濾掉”(看不懂)兩種情況,當然實際上是兩者混用。

第一種情況是,用低脈衝功率與較久的觀測時間,使自己的主動探測距離大於敵方被動探測距離。我們都知道雷達功率越大探測距離越大,被探測距離也越大,特別是主動探測時訊號一去一回又被目標散射或吸收而衰減,而被動探測時訊號只有單程,且沒有被散射或吸收,所以目標所收到的訊號會比雷達本身強很多,故通常雷達還沒發現目標時,目標已經發現雷達訊號了,這也正是雷達預警的基本原理與優勢。

殲20們的機載有源雷達天然適合隱身,但並非無敵不可破解

△機載有源雷達的一個核心優勢就是能量可控,這不僅對提升探測能力至關重要,對射頻隱身有很有利

但其實對雷達而言,影響距離的是累積的能量,也就是功率乘以時間,因此除了增加脈衝功率外,也可藉由增加訊號累積時間來延長距離。而預警系統只是依據脈衝強度來探測目標(如果累積訊號的話,根本不知道累積的是不是同一個目標的訊號),因此如果雷達的脈衝功率夠小、訊號累積時間夠長時,主動發現距離就有機會超過敵方的預警距離。有源相控陣雷達就可以輕易需要調整發射功率,在這方面相當有優勢。

第二種情況是,雷達訊號的載波頻率不斷變化,甚至脈衝重複頻率也不斷變化,這使得敵方預警系統就算抓到訊號,也難以量測出訊號的規則,也就難以察覺雷達的工作模式,這樣就無法做出正確的警報,甚至可能當成雜波濾除。這種 “抓得到訊號但是看不懂”還不是跳頻模式的全部效果,一定程度上也可以降低被發現的距離。

殲20們的機載有源雷達天然適合隱身,但並非無敵不可破解

△“鷹獅”將採用的有源雷達,採用氮化鎵器件。這應該是目前最清晰機載有源雷達天線正面圖,其各家產品考慮保密,都會給天線蓋上蓋子,或者圖片極為模糊

大致瞭解“低截獲機率”的原理就知道,在這種模式並不是把訊號 “變不見”,它仍有訊號,只是藉由 “鑽漏洞”的方式,讓固有型號的雷達告警接收機難以探測或識別。可想而知,如果設計時就考慮到敵方有“低截獲機率”能力,雷達告警接收機發現雷達訊號並非不可能,甚至可以說不會太難,只是也會有使用限制:

對於第一種 “低功率、長時間累積訊號”的“低截獲機率”模式而言,由於目標是動態的,因此實際上訊號累積時間不能太長,例如凝視1毫秒或10毫秒,目標基本上都在原來的波束範圍內,但如果凝視1秒,目標很可能早就脫離波束範圍了;此外,藉由延長訊號累積時間來探測,也表示相同時間能照射的目標數會比較少,因此在“低截獲機率”、探測距離、多目標能力(資料更新率)三個衝突性能的取捨下,“低截獲機率”模式的訊號累積時間一樣有上限。訊號累積時間有上限就表示,訊號強度有其下限。這表示,只要雷達告警接收機的敏感度夠高,就還是可以在我機被發現之前先抓到雷達訊號。

殲20們的機載有源雷達天然適合隱身,但並非無敵不可破解

△F-35的ASQ-239型電子戰系統,擁有出色的雷達告警能力,有10組告警天線環繞機身

而要調高敏感度,一方面是藉由硬體元件的設計,另一方面就是在軟體端降低報警閥值。這就可能造成大量的虛警,而為了降低虛警,就必須運用更大量的運算資源去除錯。降低報警閥值這項可以在舊系統升級時實現,而提高元件的硬體敏感度以及加強運算能力,就必須是新研製的系統。

殲20們的機載有源雷達天然適合隱身,但並非無敵不可破解

△蘇-35的L-150-35電子偵察系統,垂尾、尾椎以及前緣襟翼上擁有多組告警天線。接收頻率覆蓋1.2-40GHz,能儲存1024種雷達引數,可支援反輻射導彈作戰

而在頻率變換型的“低截獲機率”模式方面,如果在設計時已經考慮“低截獲機率”雷達的存在,甚至在資料庫中已經預先考慮若干“低截獲機率”模式,再搭配強大的資料比對能力,那麼這種傳統雷達告警接收機“看不懂”的模式是難逃新一代裝置法眼的。至少,如果預設有“低截獲機率”,就不會輕易將可疑訊號忽略。

如開頭所言,無論是“低截獲機率”的雷達,還是截獲訊號的感知端,背後是高度複雜的工程,技術含量極高。但有一點可以肯定,即雷達的“隱身”與外形“隱身”一樣並不是絕對的,“隱身”和“反隱身”總是在不斷博弈,此消彼長、不進則退。

相關文章

頂部