空警5000预警机 深度:浅谈中国空警500预警机 运20将用圆盘雷达

2018-10-28 - 预警机

资料图:中国空警500可以算国产第三代预警机

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空警5000预警机

最近有人贴出了空警500的图片,许多人问它与空警200的关系,因为大家感觉奇怪,为什么我国空军要搞两种大小相仿的预警机。

空警500虽然和空警200大小相仿,但是技术却有较大的进步,空警500实际上可以算国产第三代预警机,它主要是为对付新世纪威胁而研制的。空警200属于国产第二代预警机,而更早的空警1号属于第一代预警机。

空警5000预警机

从相关资料来看,空警500和空警200相比,一个比较大的变化在于它们的目标参考雷达反射面积发生了根本变化,我们经常说的雷达探测距离实际上指对给定典型目标的最大探测距离,目前军用机载雷达的典型目标通常指的是小型战斗机,其假定的雷达反射面积大约在5平方米左右,但是在20世纪80年代以后,隐身技术取得了长足进步,各种隐身飞行器开始广泛的使用,其中比较有代表性的就是美国的F-22战斗机,一般认为它在X波段,主要姿态角度上的RCS比现役战斗机要下降2个数量级左右,此外大量巡航导弹、隐身防区外弹药撒布系统也开始广泛装备发达国家空军,并开始向全球扩散,这些武器的RCS比此前的空地武器也有较大的降低。

空警5000预警机

资料图:空警200是第二代国产预警机

RCS降低首先影响的就是机载雷达的探测距离,我们知道雷达探测距离与RCS的四次方根呈正比,根据这个关系,我们知道RCS下降10倍,雷达探测距离要降低1/2左右,如果下降100倍,降低2/3,目前预警机的巡航高度在10000米左右,雷达视距大约在400公里左右,根据这个指标来计算,现在的预警机对于三代飞机探测距离为400公里的话,那么对于F-22这样的隐身战斗机只有150公里左右,在这个距离上F-22已经可以凭借AIM-120D中远程空空导弹对其进行拦射了,所以目前国内外雷达厂家均认为新一代雷达的典型目标需要调整,一般认为需要下降到0.

1平方米左右。

不过降低RCS并不是一件容易的事情,因为孔径*功率是雷达探测距离两个比较重要的参数,机载雷达的孔径受到限制,只有提高雷达的功率,但是探测距离与雷达功率的四次方根呈现正比,这意味着提供雷达功率提供1倍,探测距离也只提高19%左右,同时提高功率意味着飞机电力系统、冷却系统都受到更大的压力,所以一味的提高功率并不能完全解决问题。

从现在来看,空警500采用了数字阵列技术,它的核心是数字收/发单元,它通过对信号进行直接数字合成,完成移相和幅度加权,从而实现波束在空间的扫描,同时在接收时也进行数字波束形成,与传统机载有源相控阵雷达相比,它取消了大量的线缆,降低了天线的重量,同时也降低了系统的损耗,提高了灵敏度,这些都有助于增加雷达的探测距离,王小谟先生在研制空警500提出的“小载机,大预警”的设想应该就来源于此。

还有一点就是空警500采用圆盘状雷达罩而不是空警200的平衡木雷达罩,圆盘状雷达罩的优点是可以获得较大的前向、后向面积,在全向范围内雷达探测性能如距离、精度较好,不过圆盘状雷达罩的缺点就是天线孔径受到限制,这是因为要降低飞机的空气阻力,另外增加的阻力比较大,对飞机的飞行性能和状态影响较大,根据国内外预警机改装的经验来看,圆盘雷达罩的直径一般要在载机长度的0.

3以下,而厚度需要在直径的0.2以下,以E-3A为例子,它的机长为45米,雷达罩直径只有10米左右,大约0.25左右,而厚度为1.8米,大约在0.18。

资料图:圆盘状雷达罩对于飞行性能和状态影响较大,即使大型飞机也难以得到较大的天线孔径

这样对于小型飞机来说,其机长较小,雷达罩的尺寸有限,相应的雷达天线孔径更加有限,所以出现了平衡木天线平衡木天线的优点在于最大限度的得到侧向天线面积,象瑞典的SAAB-2000平衡木预警机,它的载机比E-3A要小的多,天线孔径却与后者相近,这样就保证它的探测距离,所以它也被称为侧视雷达,同时它引起的空气阻力也比较小,对于飞机飞行性能和状态的影响也比较小,不过平衡木天线的缺点就是全向覆盖能力不足,平面相控阵天线的缺点就是覆盖范围有限,一般在120度左右,这样两个天线只能覆盖240度的区域,还有120度无法探测,通常只能用航线机动的办法来弥补,但是这样做的缺点就是当预警机飞离目标区的时候,对于目标区的探测能力在下降,相应的对于目标区空情信息的掌握能力也在下降,对于作战飞机的指挥引导能力相应也要降低,所以出现了楔尾这样的预警机,它增加了一个前后向的端射天线来弥补这个距离,但是也没有从根本上解决问题。

资料图:平衡木以较小的载机得到了较大的天线孔径

正是因为如此,一些国家的新型预警机仍旧采用传统的圆盘状天线罩,如美国的E-2D,巴基斯坦从我国引进的ZDK-03也采用圆盘状天线罩,它们的优点就是当预警机飞离目标区的时候,仍旧可以旋转天线紧盯目标区,从而保持对目标区的掌握。

不过传统圆盘状雷达罩采用的是旋转天线, 它主要是可以沿着直径布置天线,从而最大限度增加天线孔径,但是旋转天线的目标更新速度较慢,所以出现了三角排列的电子扫描天线阵,它的优点就是飞机始终对目标区进行电子扫描,扫描速度快、精度高,目标关联迅速,适合目标密集的场合和对付高速、高机动目标。缺点就是无法沿着直径布置天线,天线孔径受到影响。

空警500采用圆盘状三角形雷达罩说明它强调对于目标区的掌握能力,未来我军的作战环境十分恶劣,战区上空可能充斥着大量的目标,包括高隐身、高速、高机动目标,所以需要雷达能够最大限度的保持对目标的关注,同时迅速的识别、锁定各个目标,在这个方面固定二维电子扫描天线自然是不二的选择。

因此对于我国空军来说,未来应该利用空警500的技术成果,在运-20的基础上研制新一代大型运输机,以应付国外新一代隐身飞行器和高超声速飞行器的挑战。(作者署名:鼎盛 小飞猪)

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