米波雷達反隱身?其實美軍反隱身雷達早就堵咱家門口了

2017年1月6日,美國《國家利益》網站發表文章《準備好了麼大國?美海軍的偷窺者來了!》,提到E-2D“先進鷹眼”預警機與F/A-18E/F, F-35C,宙斯盾戰艦一起,將成為擊敗J20和J31等隱身戰鬥機的完美武器。

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源於2017年2月,美國海軍最先進的E-2D“先進鷹眼”預警機首批部署到了駐日美軍“里根”航母打擊群。這些飛機隸屬於VAW-125預警機中隊,從此作為駐日美海軍第五艦載機聯隊的一部分,取代了此前裝備E-2C“鷹眼”的VAW-115中隊,每年春夏伴隨著“里根”號航母巡航亞太。

一、海空交戰網絡中心

“先進鷹眼”預警機的加入,和美軍的如此高調自信,源於兩個地方:

首先是美國海軍空海一體作戰網絡體系的“中心”節點,它支持NIFC-CA“海軍綜合火力控制-防空”系統,作為一個升空平臺,站得高、看得遠、跟大家都通得上,將作為美軍飛機、戰艦一體化作戰網絡中的重要信息樞紐,基於“網絡中心戰”,把網絡裡所有的傳感器和射手都無縫聯繫在一起,通俗來說可以實現“a看-b射-c導-d指揮”的網絡化交戰。

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NIFC-CA給預警機明確的作戰模式有三個:

海上殺傷鏈FTS:“先進鷹眼”,通過CEC網絡,為宙斯盾戰艦的“標準”6防空導彈提供目標數據;

空中殺傷鏈FTA:“先進鷹眼“,通過link16, 為艦載戰鬥機的AIM-120中程空空彈提供目標數據;

陸上殺傷鏈FTL:“先進鷹眼”,通過ctn網絡,為“待定”的對陸武器提供目標數據。

二、UHF頻段破反隱身

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另一個就是其裝備的最新的APY-9雷達的“反隱身”能力。該雷達工作於UHF頻段,其實無論是美國,還是中俄,近年來都把VHF/UHF雷達作為反隱身飛機的重要手段。美國最早是2009年國防大學聯合部隊第四季度學報上就開始討論:“利用VHF/UHF雷達更長的波長來誘發電磁波諧振效應,探測隱身飛機。” 俄羅斯有“天空-y”米波三座標反隱身雷達。

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因為F-35, F-22等戰鬥機大小的隱身飛機都是針對波長更短的機載火控雷達設計(頻率在ka, ku, x, c和部分s波段)。而UHF頻段頻率是300M赫茲-1G赫茲,波長10釐米-1米。當飛機上的一些外部突出物的尺寸與雷達波長接近時,如垂尾,就會產生諧振效應,使得飛機的雷達反射面積“陡增”,迅速顯形。這是戰鬥機大小的隱身飛機難以克服的問題。包括美軍自己的F-22, F-35, F-117,俄羅斯的蘇57,以及新近熱門的J20, J31無法逃避。因為它們的尺寸都在這個區間,而且有垂直尾翼等各種突出物。

只有B-2轟炸機那樣的體型巨大的沒有垂尾的結構才不會在UHF/VHF雷達作用下產生此效應。

這也是美軍吹噓E-2D預警機的APY-9雷達“反隱身”的主要原因。

三、混合模式,獨特的技術取捨

目前似乎有個論調,只有全固態有源電子掃描陣列的預警機雷達才牛!

而“先進鷹眼”就是個異類,APY-9雷達是一種電子掃描+機械旋轉混合雷達。因為艦載預警機嚴苛的尺寸限制,APY-9雷達依然沿用了此前”鷹眼”系列預警機的7.3米直徑的扁盤子天線,這樣使得UHF頻段的電子掃描陣列天線根本裝不進去(否則太大太厚),於是美國人首先在盤子裡面安裝了L3通信公司研製的ADS-18天線,可以機械旋轉360度,然後是18通道的電子掃面陣列具有90度的掃描角度,龐大的發射機裝在機身裡。

一般情況下機械盤子按照10秒/12秒/15秒的模式360度旋轉,但操作人員可以隨時讓盤子停止旋轉,然後用電子掃描方式集中能量掃描某個90度的區域。這種獨特的方式放APY-9雷達的探測距離比上一代APS-145有增加了一倍!但具體數字保密,對外宣稱是超過300海里(555公里),這似乎是“先進鷹眼”預警機巡航高度25000英尺換算出來的,而不是雷達實際探測距離。

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具有三種模式:

AAS模式:先進預警與巡航導彈監視海空目標,並可對隱身目標進行遠距離探測;

ESS模式:增強扇掃模式,機械掃描+電子掃描結合;

ETS模式:增強跟蹤模式,特定扇區的純電子掃描。

再就是諾斯羅普公司稱,APY-9雷達大量的精力放在探測海上和陸地的巡航導彈身上,這是今後一段時間對美國海軍的主要威脅。

新的發射機、發電機,提供了更大的發射功率;

增強型的數字信號低噪音接收機,靈敏度更高;

四、信號處理見真功,提高精度

然而傳統的UHF/VHF雷達的探測精度欠佳,只能發現隱身飛機,缺無法達到跟蹤、識別、引導導彈或者戰鬥機交戰的精度,整個殺傷鍊形不成,看見了也白看。還是需要類似X波段的火控雷達才能接手最後的攔截過程。

然而今年的電子掃描和信號處理技術,在一定程度上減輕了這些缺點,比如通過高速數據鏈讓多個低頻雷達組網,提供目標連續的高質量的航跡,達到武器制導的精度等等。

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目前美軍和洛克希德馬丁公司就宣稱“先進鷹眼”預警機就解決了這一問題,比如數字波束成形技術,“時空自適應處理器”STAP等,能更好地去除各種干擾,把運動目標跟海上和岸上雜波背景區分開;天線位置和增益和相位可以自動調節,用最佳效果同時去除雜波和干擾。為了這個STAP技術,諾斯羅普公司進行了10年的測試,洛馬公司專門改造了一架NC-130運輸機頂著大盤子進行測試。

至少兩個例子能側面反映APY-9雷達的實際精度。

一個是前面所說的,NIFC-CA網絡裡,APY-9雷達可以為戰鬥機的AIM-120空空導彈,通過Link-16數據鏈提供目標數據。此外,APY-9雷達還可以作為“眼睛”,探測海平面另一端低空來襲的反艦導彈,通過NIFC-CA網絡引導“宙斯盾“戰艦發射”標準“6防空導彈進行超視距攔截,這進一步意味著APY-9雷達能夠提供武器制導質量的目標軌跡數據了。

這樣就使得E-2D於航母打擊群裡的F/A-18, F-35C, 宙斯盾戰艦一道,攔截對方蘇57,J20, J31成為可能。

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再就是1990年6月,巴哈馬群島,美國海軍科研辦ONR拿“鷹眼”預警機搞了一次“機載雷達探測潛望鏡”飛行試驗,細節保密,但結果很不錯。本來反潛機探測潛望鏡應該用波長更短的X波段雷達,但測試發現“鷹眼”預警機的APS-145雷達也不錯:

1、UHF頻段,能有效削弱潛望鏡隱身塗層的作用,比X波段雷達強;

2、UHF頻段,對海雜波更不敏感;

3、UHF頻段,對海上常見的雨雪霧更不敏感。

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唯一的問題是,預警雷達轉一圈太慢了,10-15秒,對於海面上隱現的潛艇潛望鏡來說。

後來,海軍不願意讓“艦隊之眼”來幹這種打雜的活兒,這項工作才作罷。

但從一個層面,可以看出UHF頻段雷達,通過美軍的信號處理技術後,觀察海雜波背景下的小目標的能力和精度了。

五、長時間值班

如此看來,“先進鷹眼”幾乎是最強預警機了,而且,”先進鷹眼”首次具備了空中加油能力,使得留空時間遠遠超過原來的4-6小時限制,能夠更長的時間在陣位上執行防空警戒和空戰引導任務。典型的在站時間為8小時,使得航母上攜帶的5架預警機交替升空綽綽有餘。最後指標應該跟前輩APS-145雷達相當吧,同時跟蹤2000個目標,引導攔截敵方40個目標。

如此一來,中俄還不得不依託龐大笨拙的陸基雷達來反隱身機,而美軍早就通過雄厚的技術實力,打破一系列“常規”和“潮流”,充分進行了“尺寸重量-探測距離-反隱身-反雜波-高精度-小目標”等一系列技術方案的權衡和取捨,成功提出一個獨特的方案,把反隱身高性能雷達小型化、實用化、搬上了天,而且堵到了咱家門口,還形成了獨特的協同作戰模式,這種綜合多方面因素,權衡出最優技術方案的思路,更值得好好分析啊。

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