何止給「梟龍」用？中國新「天眼」不輸美F22雷達

據中國國際電視台（CGTN）5月22日報道，中國航空工業集團公司（AVIC）本周一宣布已為戰鬥機製造出一種新型雷達。中航工業集團工作人員稱，該雷達的特色之一在於具有最新的冷卻系統。消息指出，中國已投入使用的近千架戰機，包括殲-10在內，將於近期裝備新雷達，這將使它們的戰鬥力大幅提升。

此前，中航工業雷達研究所在其官方微信里已經發布了成功研製世界上第一種機載風冷二維有源相控陣火控雷達的消息，並且簡要介紹了這種雷達的幾個技術特點。其中，最為重要的就是高效風冷散熱技術。

機載雷達冷卻裝置越發重要

對於現代戰機所裝備的高性能火控雷達來說，冷卻裝置是至關重要的子系統之一。如果冷卻裝置出現故障，輕則會導致機載火控雷達性能降低——溫度每升高10度，雷達的可靠性就會下降60%，重則會使電子元器件損壞，使機載火控雷達徹底失效。

早期第三代戰鬥機所使用的多功能多普勒火控雷達的發熱量基本上依靠強制風冷裝置就可以滿足要求。但是，隨著峰值功率和平均功率的增加，一些後期改進型機載火控雷達也逐漸開始使用液冷裝置。比如，美國F-16A/B戰鬥機所裝備的AN/APG-66機載多普勒火控雷達的峰值功率和平均功率分別為20千瓦和250瓦，採用的是風量5.13公斤/分、27攝氏度的強制風冷裝置。而到了F-16C/D研製時期，由於該機採用了AN/APG-66的改進型AN/APG-68，其峰值功率和平均功率分別提升到21.5千瓦和320瓦，除了採用風量9.9公斤/分、27攝氏度的強制風冷裝置外，還特別為當時最先進的雙模發射機配備了液冷裝置。

隨著先進機載火控雷達由多普勒平面縫隙陣列天線向有源相控陣天線的發展演變，冷卻裝置的地位相比之前大大提升了。對於機載有源相控陣火控雷達來說，雖然其峰值功率有時並不比機載多普勒火控雷達更高（比如美國F-22A「猛禽」戰鬥機所裝備的AN/APG-77機載有源相控陣火控雷達的峰值功率為20千瓦，與AN/APG-66機載多普勒火控雷達相當），但是機載有源相控陣火控雷達的平均功率大大增加了，這就對冷卻裝置提出了更高的要求。

因此，從世界上第一種實用化的機載有源相控陣火控雷達AN/APG-77開始，之後出現的每一種同類型雷達都採用液冷裝置。不過，這也不代表沒有科研人員對機載有源相控陣火控雷達的風冷裝置進行過研究。從技術角度來看，無論是液冷裝置還是風冷裝置，最終的目的都是通過冷卻媒質帶走機載有源相控陣火控雷達工作時所散發出來的熱量，使得每個T/R組件的溫度都控制在設計所允許的範圍內。不過，由於所採用的冷卻媒質和工作原理不同，液冷裝置和風冷裝置也有著各自的優勢和不足。

液冷與風冷裝置各有優劣

液冷裝置由於採用液體冷卻媒質，吸熱量大，冷卻效率要比風冷裝置更高，這是其最大的技術優勢。但是，隨著而來的不足和缺陷也很明顯。首先，液冷裝置要在冷卻板上設置非常複雜的冷卻液流動迴路，使得整個機載有源相控陣火控雷達的體積和重量大大增加。如果戰機雷達罩內部空間不足，則採用機載液冷有源相控陣火控雷達會存在很多限制，比如不得不減少T/R組件，最終的結果就是降低整個雷達的性能水平。

其次，原來裝備機載多普勒火控雷達的戰機如果要換裝機載液冷有源相控陣火控雷達，則必須要對前機身內部進行相當程度的改造，以便安裝專門的冷卻液二次散熱裝置。而且，整個冷卻液的流動還要作為一個完整的迴路，這對於機身內部的改造程度可想而知。比如，我國殲-10戰鬥機從A型改進為B/C型時，可以明顯看到機首部分截面從近乎正圓形改為橢圓形，兩側向外拓展的部分主要就是為設置冷卻液迴路而增加的空間。

此外，液冷裝置所使用的冷卻液——乙二醇或丙二醇水溶液本身具有一定的低毒性和腐蝕性。因此，在設計液冷裝置時，一方面要做好冷卻液的防腐蝕防護，另一方面要嚴防冷卻液泄漏。畢竟機載有源相控陣火控雷達的工作環境和迴路設計要比汽車等民用機械更惡劣、更複雜和更精密，如果出現一點點的泄漏而沒有防護措施，也會導致整個雷達系統失效損壞。

相比液冷裝置，如果機載有源相控陣火控雷達想要採用風冷裝置，那麼首先就要解決冷卻效率的問題。在機載有源相控陣火控雷達發熱量一定的情況下，想要利用強制風冷帶走更多的熱量，那麼一方面就是進一步加大風量，另一方面就是要設計較為複雜但是更為高效的冷卻板。按照中航工業雷達研究所的說法，原先配裝機載多普勒火控雷達的戰機可以原位直接換裝他們研發的機載風冷有源相控陣火控雷達，那麼最有可能的技術手段就是採用更為高效的冷卻板設計，這可能包括所選用的材料以及板型。

除了在風冷裝置的設計上下功夫，中航工業雷達研究所在T/R組件的設計上應該也有所改進。T/R組件是機載有源相控陣火控雷達的核心零部件，同時也是最主要的發熱源。要降低機載有源相控陣火控雷達整體的散熱量，最為直接的手段無疑就是減少每個T/R組件的散熱量，比如降低功耗、限制峰值功率和平均功率，尺寸更薄，或者在滿足使用要求的前提下盡量減少T/R組件數量等。

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