俄罗斯苏57的雷达系统水平如何?

2233卡哇伊


机载雷达是战斗机最主要的感知手段和火控装备之一,对于提高战斗机的作战能力和生存能力有着至关重要的作用。通常战斗机的机载雷达天线阵面都是安装在机头的正前方位置,这样可以获得最为良好的探测视野,但是依然存在很大的局限性,那就是单部雷达的扫描范围相当有限,以目前最主流的有源相控阵雷达为例,为了避免在主威胁方向上的雷达波束性能明显下降,典型扫描扇区宽度一般控制在120度左右,如果有目标出现在战斗机的侧后方向就只好无能为力了。

苏35的雪豹E无缘相控阵雷达带有机械传动装置

尽管有预警机可以向战斗机提供更加详尽的空情信息,但是现代空战环境错高度综复杂,飞行员往往还是倾向于优先选择“求人不如求己”,最大限度地强化自身的感知能力才是王道。俄罗斯在航空电子设备领域一直处于较为落后的状态,因此更加注重通过系统整合的方式来弥补单项装备性能的不足,其中增加机载雷达的侧视能力则不失为一个事半功倍的捷径。苏35配备的雪豹E无源相控阵雷达就是比较成功的案例,其天线阵面由机械传动装置带动,可以左右偏转 + 绕轴旋转。

苏57的“独门绝技”——N036B型X波段有源相控阵侧视雷达

这样的设计将机载雷达的扫描扇区宽度扩大到了180度,使得苏35能够在发射机载武器以后立即大角度转向脱离,依靠指向侧面的雷达波束持续进行目标追踪与武器控制,大大提高空中作战的自由度(当然缺点就是增加了一些死重)。尝到了甜头的俄罗斯在苏57身上把此项功能继续发扬光大,简单地转动天线阵面已经不能满足需求了,干脆直接在机头两侧分别安装了两部侧视雷达,再加上机头正面的一部主雷达,苏57俨然化身成为中国古代神话中的三眼神将——二郎神。

苏57的三面阵雷达各自独立,整个系统庞大笨重

毫无疑问三面阵雷达的侧视能力更是得到了质的飞跃,除了机身尾部方向的极小范围死角以外,基本上实现了雷达波束的无缝覆盖,无法敌方空中目标从哪里来犯,己方飞行员都能够做到及时预警、从容应对,在空战中的优势是显而易见的,也难怪俄罗斯将三面阵雷达视为本国五代机的“独门绝技”(美国曾经计划为F22配备侧视雷达,只不过最终半途而废,F35则采用光电传感器来实现全向感知)。谁知好景不长,中国却不声不响地走到了前面。

中国亮相的一体式三面阵雷达更胜一筹

在2018年珠海航展上,中国展出了两款具有侧视能力的外贸版有源相控阵雷达。一款类似苏35的雪豹E雷达,也就是天线阵面带有机械传动装置。另一款则类似于苏57的三面阵雷达,有一个正向主阵面和两个侧视阵面。即便是我国比较低端的出口货,这两款雷达的技术水准依然明显高于俄罗斯最强战机所使用的同类产品。苏35的雪豹E雷达还是落后一代的无源相控阵,就不必多说了;苏57的三面阵雷达虽然终于升级成了有源相控阵,但却是三部各自独立的雷达,有着不同的后端和不同的算法,整个系统庞大笨重。

一体式三面阵雷达实现了处理后端的高度集成,体积重量优势明显

中国则直接将三个天线阵面整合到了一部雷达当中,扫描扇区宽度可达300度以上,而且共享同一个后端,结构简洁紧凑,与普通的单面有源相控阵雷达所占用的空间体积基本一样,不仅可以用于新研制的机型,也可以非常方便地在老机型上改装,无论是系统集成度还是效能性价比都有无与伦比的优势。从阵面T/R单元数量看,俄罗斯苏57的侧视雷达只有300来个单元,而我们展出的这款,却达到了500-600单元。而且根据相关雷达制造商透露的可靠消息,这种一体化的三面阵雷达主要用于外销的中型战机上面。显然,如果是我国战机要装备,其性能只会更强大。


晨曦军情


纸上的宣仔,为您解答。

Su57用的N036“松鼠”雷达,思路比较新奇,采用的是主雷达+侧视雷达+机翼L波段雷达。目的是能够对主雷达的死角进行充分的补盲,并提高对隐身战斗机的预警能力,以及态势感知能力。这个雷达的设计理念很先进,可惜,被俄罗斯落后的器件水平拖累了。


我们看一下“松鼠”雷达的具体信息:

1. N036-1 X波段机首雷达:
* 技术原型于2009年莫斯科航空展中展出。 * 固定式主动阵列天线成卵圆形,面积900 x 700 mm,天线向上倾斜15度。 * 1,552个Vertical polarization(针对空对空搜索最佳化)GaAs模组。 * 水平扫描角+/-60度。 2. N036B-1 X波段侧视阵列:
* 技术原型于2013年莫斯科航空展中展出。
* 椭圆形阵列设计,最大宽径500 mm,由36道总计358个Horizontal polarization(针对地面目标搜索最佳化)GaAs模组所组成(PAK-FA/T-50机身两侧的侧视阵列天线容纳空间可再多容纳40个GaAs模组)。
* 侧视阵列安装在座舱下方的左右两侧前机体,天线向下倾斜15度。
* 配合上N036-1 X波段机首雷达,PAK-FA/T-50的雷达水平扫描角度可望高达+/-135度。
3. N036L-1 L波段天线阵列:兼具敌我识别以及长程空中/地面目标搜索功能。
4. 内建式N036Sh Pokosnik敌我识别系统。
5. 未来预定引进毫米波主动阵列雷达荚舱。
6. L402喜马拉雅ECM系统:由环绕在机体周边与尾端的电战天线阵列以及N036 主动阵列火控雷达系统上的部份天线阵列所共同构成。

N036主雷达

侧视雷达

L波段襟翼雷达

总体效果

我们来逐个看一下它的组成部分。首先看主雷达,N036的主雷达用上有源相控阵雷达,其探测能力、多波束多目标能力和抗干扰能力和Su-35的雪豹-E 无源相控阵雷达不可同日而语。但如果和F-22对比的话还是逊色不少。首先N036主雷达仅有1500多个T/R,在功率上天然有些劣势。而雷达孔径比它小的AN/APG-77,即F-22的有源相控阵雷达,有1953个T/R。F-35的雷达也有1600个以上,歼20则可能超过了2200个。从雷达孔径上看Su-57的孔径与F-22不相上下,但T/R数还不如,说明在集成能力上和美国比还有一定差距。而且即便毛子T/R器件的技术赶了上来,发射功率和AN/APG-77相同,雷达总功率也是比AN/APG-77要低的。

AN/APG-77雷达

N036侧视雷达和主雷达同属于X波段。侧视雷达很长时间内被大家认为是对主雷达的补盲,可以覆盖主雷达看不到的区域,有了它,基本上可以覆盖前半球180范围。不过侧视雷达仅有358个T/R,功率仅有主雷达的1/4,探测距离会衰减到主雷达的70%左右,补盲的效果并不明显。其实侧视雷达的主要作用还是对地探测,而不是补盲,因为侧视雷达阵面方向与飞机运动方向恰好垂直,所以在合成孔径(SAR)模式下工作非常比较方便,飞机只要飞直线就好了,比用主雷达探测的效率更高。美国曾经计划在Block30上为F-22也增加侧视雷达,不过后来因为种种原因没有实施。而有意思明明美国该项技术已经成熟,但是F-35也并未装上侧视雷达。可能是因为F-35除主雷达外,有全向的360°的EODAS系统,襟翼上装备的IFF(敌我识别天线)和RWR已经满足了全向态势感知能力的需求。而歼20上目前也未见有装备侧视雷达的迹象,尽管我们早已经在外贸KLJ-7A雷达上已经推出了侧视雷达阵列。


合成孔径雷达工作原理

F-35机翼上在全向360°集成了IFF(敌我识别)和RWR(雷达告警)天线

F-22曾经计划在Block30使用侧视雷达

我国外贸的KLJ-7A雷达,拥有侧视阵列,且集成度比N036更高

最后我们来看看N036的L波段雷达。L波段雷达其实早在Su-35上就已经得到了应用,在两侧的机翼分别有一个12对T/R的AESA天线阵列,同时集成了敌我识别功能,且可以搜集美军Link16数据链信号并对敌机进行定位。

Su-35 襟翼L波段雷达工作模式

不过这种雷达真的可以发现隐身战机吗?恐怕没那么乐观。

从F-22这张模拟出来的RCS分布图我们可以看到,其实1GHZ(即L波段)-12GHZ(X波段)下,F-22的RCS变化并不是太大。

俄罗斯最开始在搞襟翼L波段雷达的时候,就引起了我国雷达方向院所的重视。国内科研人员对第一时间对俄罗斯L波段雷达进行了调研和评估,其探测能力如下:

可见即便使用是高增益型的L波段雷达,对RCS 1㎡的的目标也只有120公里的探测距离。这样的探测能力,对L波段下RCS 0.01~0.001㎡的隐形战机来说,用处不大,几乎无法做到在中距弹拦截范围之外提前发现敌方的五代战机。当用来探测直径尺寸在分米尺寸的巡航导弹时,探测效果明显会好不少。而且对阵上不具备隐身能力的四代和四代半战机的时候,Su57的态势感知能力还是领先一大截的。


纸上的宣仔


传统战机的机载雷达系统只有一个天线,一般就装载在机头的雷达罩当中,但是苏-57战机的机载雷达系统天线布局非常独特,共有5个之多,这款雷达由俄罗斯季霍米罗夫仪器制造科学研究所研发,其中在苏-57机头位置装载的叫N036型,在机头两侧装载的叫N036B型,在两侧机翼前沿装载的叫N036L型,这三型雷达尽管结构和波段以及作用都不一样,不过名称代号都叫“松鼠”雷达系统。



在这三型雷达当中,机头位置的N036型雷达采用X波段,天线与传统战机的雷达天线一样,皆是向上倾斜十几度,工作方式为主动电子扫描;机首两侧的N036B型雷达天线也采用X波段,不过因为设计使然,其安装方式为向下倾斜,这也保证了苏-57的对地观测能力,作用与F-22、F-35还有歼-20的分布式合成孔径雷达系统差不多;机翼前沿两侧的N036L型雷达采用L波段,俄军虽称之为敌我识别系统,无非是为了加强更多态势感知。




其实苏-57战机这种拼凑式雷达系统设计并非偶然,而是做为Sh121“多用途集成式无线电系统”组成的一部分而规划的,该系统除了N036系列雷达,还包括L402对抗子系统,这样做大概是为了工作更协调更高效。N036型雷达天线长约0.9米、宽约0.7米,阵面的T/R组件超过1500个,据称其最大探测距离在400千米左右;N036B型雷达的长宽约为0.5米和0.3米,这种水平极化波非常适合对地探测;N036L型雷达的L波段的精度虽然不及X波段,但是探测距离远。



综上可见,苏-57配备的N036系列机载雷达在整体性能上都非常不错,根据季霍米罗夫仪器制造科学研究所的工程师的介绍,苏-57配备的这5部N036系列雷达甚至比F-22配备的还要先进,这些雷达系统除了能够同时进行对空和对地探测,还具备电子干扰能力,每架苏-57的武器系统都由这套雷达系统进行配合支撑,而且这种雷达系统具有很高的独立性,完全不用依赖外部信息系统的指挥,自己就能指导战机完成各种作战任务。




分享到:


相關文章: