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總師證實我國反隱身雷達世界領先,隱身戰機從此無所遁形

近日,央視財經頻道的《對話》欄目開展了「我是總師」系列專題節目,3月18日播出的吳劍旗節目讓廣大軍迷興奮不已,關於我國反隱身能力期待已久的猜測終於得到了來自總師的證實。在節目中,作為中國電科首席科學家、反隱身雷達總師的吳劍旗自信滿滿地表示,中國是目前全世界唯一有反隱身先進米波雷達的國家。

2016年珠海航展上首次以實物公開展示的第4代YLC-8B型機動預警雷達

眾所周知,我國已經成功研製並服役了具有雷達隱身能力的第四代戰鬥機殲-20,有了矛自然也要有盾,對於如何對抗具有雷達隱身能力的作戰飛機就成了當務之急、重中之重。對付四代戰鬥機最有效的辦法自然是四代戰鬥機,但是如何發現呢?因為只有發現,獲取敵方位置的同時能夠持續跟蹤,才能為我方戰鬥機提供精確引導攔截,這是國土防空最為核心的環節。而且更重要的是,在戰爭突然降臨之前,提前發現來犯之敵為部隊提供準確預警的意義不亞於消滅敵人,二戰時美國讓日本偷襲珍珠港成功就是因為沒有提前得到準確預警。尤其是能夠搭載核武器的美國B-2隱身戰略轟炸機,如果發現不了,那將是懸在我們頭頂的「達摩克利斯之劍」,對我國戰略安全構成嚴重威脅。

有了隱身戰機,反隱身作戰能力相應也會得到提高

目前世界上所有隱身設計的作戰飛機都是採用三種主要措施實現雷達隱身,即低截面外形設計、表面塗敷吸波材料、攜帶雷達干擾機。當高頻段的雷達波照射到低截面外形設計的飛機上時,雷達波就被散射到各個方向從而無法集中反射回去,沒有收到返回信號的雷達自然也就不能發現目標。而低頻段的米波由於雷達波長和目標的大小不相上下,因此目標的後向散射自然無方向性,從而使目標隱身效果下降。吸波材料的有效頻帶在1-20GHz之間的高頻段,今後也很難達到米波波段,而吸波材料的塗層厚度與波長成正比,要想有效吸收米波波段的雷達波,塗層厚度最薄也要10厘米,這對按克來計算的飛機來說是無法承受的代價。

可攜帶核武器的B-2隱身戰略轟炸機一直是懸在我們頭頂的「達摩克利斯之劍」

攜帶雷達干擾機採用的相消法,就是自身發射輻射波去抵消對方探測雷達發射過來的雷達波。為了能夠實現抵消,就要精確測出對方雷達輻射源的方向、頻率、極化等數據,這就要求自身攜帶的雷達天線口徑至少大於對方的一個波長。然而受制於隱身飛機的尺寸,雷達口徑難以達到米波段的對抗口徑要求,特別是可變頻率的捷變米波雷達,在載重有限的飛機上是根本不可能實現的。

和捷克「維拉」相似的國產YLC-20無緣雷達也在2016年珠海航展展出

反隱身雷達最早的實戰案例發生在1999年的科索沃戰爭中,由南聯盟採購自捷克的「維拉」無源探測雷達發現、蘇制薩姆-3防空導彈攻擊,擊落了當時美軍的王牌戰機F-117A「夜鷹」隱身戰鬥轟炸機,這次擊落直接導致了F-117A提前退役。既然在戰爭當中已經得到了應用,而且隱身戰鬥機時代已經來臨,為何只有中國才研製成功,並系列化發展出了具有反隱身能力的先進米波雷達呢?

塞爾維亞博物館裡的F-117殘骸

儘管米波雷達出現很早,對於發現隱身目標具有較高的作用,卻由於體制和波束、原理等原因導致傳統的米波雷達不僅測量精度差,甚至還不能測高度,而且由於地面反射造成的波束干擾導致低仰角盲區大,雷達掃描覆蓋不連續。別說雷達專家了,甚至國內稍有常識的軍迷都認為,米波雷達就是簡單和落後的代名詞。自從世界上第一部雷達在二戰中誕生,雷達便經歷了從低頻段向高頻段發展,頻段越高雷達測量精度也就越高。世界主流雷達專家認為,只有高頻段雷達才是雷達發展的方向。事實上,西方國家已經摒棄米波雷達研究很久了。

俄羅斯反隱身作戰示意圖

這也是西方各國在米波雷達發展上儘管有一些產品,卻並沒有什麼特殊建樹的原因。畢竟西方國家也沒有來自隱身戰鬥機甚至隱身戰略轟炸機的威脅,沒有高壓威脅自然沒有了研究動力,何況自負的西方國家一直認為自己才是雷達領域的領跑者,過高的姿態造成簡單落後的米波雷達沒有得到很好的研究。有趣的是,直到中國殲-20和俄羅斯的蘇-57戰鬥機出現,2014年在法國舉行的國際雷達會議上,把反隱身作為大會主題,重點是低頻段雷達和雙基地雷達兩大類。這次會議表明西方各國也迫於眼前的壓力,開始重視反隱身雷達的研究了。更加有意思的是,在這次會議上,中國中國電科首席科學家、反隱身雷達總師的吳劍旗也全程參與了。

中俄兩國在隱身戰機上的突破給了西方世界最直觀的壓力

那麼吳劍旗總師是怎麼突破技術壁壘的呢?

吳劍旗總師經過數十年的研究實踐表明,傳統米波雷達的固有缺點,可以通過採用有緣相控陣列體制,應用現代信號處理方法來克服,大幅提高米波雷達性能。這種新型雷達被成功研製出來後,吳劍旗總師稱之為「先進米波雷達」。按照國內米波雷達發展來看,這種「先進米波雷達」是我國第四代、全球最先進的反隱身米波雷達。

俄羅斯的「天空」-M多波段組合型雷達系統

當今世界主要米波雷達大都是採用兩坐標和機械掃描方式,至今還未見西方國家有研製裝備米波三坐標雷達。和我國一樣長期面臨隱身戰機威脅的俄羅斯在這領域獨樹一幟,其米波三坐標雷達「天空」UE由一個水平天線和測高天線組合而成,水平天線負責發現目標並測算方位和距離,測高天線負責測量高度。但它由於採用的是兩個扇形波束而不是筆形波束來實現三坐標測量,所以並不是真正意義上的三坐標雷達,傳統米波雷達的缺點依然無法克服。俄羅斯自然認識這個問題,於是採用有緣相控陣體制的改進型「天空」UME成功研製,由於採用的是米波波段測距,L波段測高,米波波段的測高依然無法解決,還需要其他手段來測算目標高度。

2016年珠海航展上展出的JY-27A對空警戒引導雷達採用的也是米波頻段

吳劍旗總師負責研製的國產第四代先進米波雷達,採用兩維有源相控陣體制,在俯仰上採用獨立波束設計,結合地形匹配進行波束指向和形狀優化,有效增加了空域覆蓋面積。為了解決米波測高問題,通過研究多輸入多輸出(MIMO)體制的米波稀布陣綜合脈衝孔徑雷達,成功摸索出超分辨技術,不僅有效提高測高精度,方位測量的解析度和測距精度也非常高。同時,米波雷達容易干擾的問題通過降低截獲概率、空域濾波和干擾剔除綜合方式得到了有效解決。更重要的一項,傳統米波雷達目標識別差的固有缺陷,通過運動特性、波形調製、諧振、極化等特徵量,可以對目標進行分類和型號識別,試驗表明可以取得極高的目標識別率。

SLC-7型L波段多功能有源相控陣雷達

在往屆珠海航展上中國都有展示各型雷達,反隱身雷達通常是模型和展板的形式十分隱晦地展示,直到2016我國自主研發具有反隱身能力的先進米波雷達首次以實物形式公開參展。這次參展的雷達先進程度之高、型號之多是歷屆之最,甚至其中不少就是專門供國際市場的外貿產品,首次表明了過去對我國反隱身米波雷達各種猜測的證實,令人意外的是已經系列化發展出了多種產品並成功出口。

中國研製生產的機動三坐標警戒雷達出現在土庫曼閱兵式上

值得注意的是在2017年,美海軍在制定2018年預算的時候,其中20億美元作為專用資金,用來研製新型雷達干擾機,以增強反隱身雷達的對抗能力。針對的自然是中國,因為過去對於中國研製反隱身雷達西方各國普遍都不看好,認為就算成功研製,也達不到對F-22和F35具有雷達隱身能力的第四代戰鬥機在遠距離有效發現、持續跟蹤的技術要求。隨著航展公開展示實物,甚至向全球市場推銷,利用隱身能力不對稱優勢作戰的美國自然坐不住了。

航展上公開展示的多種反隱身雷達

我國成功研製裝備的第四代米波三坐標雷達,一舉突破了傳統米波雷達存在的精度差、易干擾只能用於早期預警的問題。使得具有雷達隱身能力的作戰飛機持續在我國周邊擴散裝備的局面得到了有效對抗的手段。當第四代米波三坐標雷達為我國國土防空構建完善的雷達網路,F-22和F35憑藉隱身能力達到突然襲擊的作戰飛機不再隱身,在面對我方隱身戰機殲-20的攔截時,敵人將要面對是戰場的單向透明。尤其是B-2隱身戰略轟炸機能夠被提前探測並攔截,對其戰略威懾能力是嚴重的削弱。

F-22的隱身優勢對於我國來說已經蕩然無存

吳劍旗總師在節目中還透露,更先進的第五代雷達已經開始研製,我國的國防安全將更加牢不可摧。

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