中國的國土防空系統能有效防止B2/B21這類飛翼隱身戰略轟炸機入侵嗎?
雷達中有一種是無源雷達。
隱形戰機主要是靠外形隱身的,通過將照射過來的電磁波反射向其他方向,以規避對方雷達探測。
但無源雷達本身並不輻射能量,而是被動地接收目標反射的非協同式輻射源的電磁信號,對目標進行跟蹤和定位(多部無源雷達協作可以實現跟蹤和定位,原理類似三角定位)。
如今的自然界中充斥著電磁波(就是上述「非協同式輻射源」的一種,也可以是其他主動雷達發射的電磁波),隱形戰機也時刻反射著各個方向的電磁波信號,總有一部分能被無源雷達捕捉到。高等級戰備狀態下,還會和第三方前沿雷達基地搞配合,就是發射電磁波和接受電磁波的是兩個雷達基地。
而且無源雷達可以機載,可利用預警機空中部署。由於自身不發射電磁波,所以不存在「一開機就會暴露自己,然後就等著挨導彈 」。但是無源雷達不能引導防控導彈,也不能測定目標坐標,所以需要結合其他防空雷達,這就是個比速度的問題了,但如果在雷達網處於高度戒備狀態下,就是一個比消耗的問題了。
還有一種雷達叫做米波雷達,就是專門為探測隱身戰機量身定做的。
米波雷達波長為1m~10m,雷達波在與自身波長相匹配的導體上,會在導體上產生自發的震蕩並且對回波有很強的加強作用。由於隱身權機的外形尺寸與米波雷達波長恰好相匹配,當米波照射在機翼、垂尾等處時會發生諧振。增加了隱身機的RCS,導致隱身效能下降。
不過米波雷達由於其自身有輻射源,的確容易被對方發現並實施有效打擊,但是現在已經能夠實現大規模機動部署了。據說我國的米波雷達還是很成熟的。
我個人認為最神祕也是最有潛力 的一款雷達是它:
網上出現的成像圖 :
這是它的工作原理:
它就是我國研製的量子雷達,這種雷達利用光子對目標進行成像,由於任何物體在接收到光子信號之後都會改變其量子特性,所以這種雷達能探測到隱形飛機,而且幾乎是不可被幹擾的。
這種科幻性十足的東西,我都感覺到很不真實啊,網上資料有限,我查到最振奮人心的數據是,這雷達有效探測距離達1000公里,不知道是真是假。如果是真的,那B2算個**啊!
最後,其實 其他波段的雷達也是可以遠距離發現並定位隱身戰機的(需要情報支持)。如果和平時期能夠搞到B2的頻譜特性信息(就是不掛龍勃透鏡的B2雷達特徵),戰時可能用不上米波雷達。
當然B2這種也可以做到防區外發射,但這樣對腹地的威脅就大大降低了,也就談不上突破防線了。而且我們也是有反導網路的,你防區外發射,也不見得能成功。當然,在我方雷達網還沒有被破壞前,B2是有可能低空突入中國腹地的,但是要發動攻擊可就要做好有去無回的準備了,因為你開彈倉的時間裡肯定會被雷達網捕獲到,高等級戰備狀態下,這點時間足夠防空導彈升空了,B2速度又慢,還能跑得了?順便提一句,打B2的關鍵往往就在於它發動攻擊的時間裡,雷達兵真的是分秒必爭的。轟戰機開彈倉要比隱身戰鬥機耗時間的多。B2如果潛入中國防空網路內,開彈倉的瞬間就能被捕捉到,毫秒間就有可能被鎖定,一旦發現,結合雷達網,多部雷達聚焦,你還能跑得過導彈?當然如果B2防區外發射巡航導彈,這打下來就得看情報了,但防區外攻擊,我估計也用不上B2。所以,如果形勢很緊急, 雷達網處於最高戰備狀態,預警機24小時巡航,對於我們這種軍事大國、強國而言,隱身戰機威脅有限。
現代空戰講究「發現即打擊」,對交戰雙方都是壓力極大的。單算一兩部雷達的成本和一架B2我們也耗得起。
其實對付B2這種戰機,最好的防禦是進攻,打它的基地。而美國部署的對我們有威脅的基地大致有兩個:沖繩嘉手納(沒有部署B2,但能提供空中加油)、關島安德森空軍基。我們能毀掉它們嗎?
美國人仔細瞅了瞅DF26說能,於是前年白宮緊急下令,讓這些b2轟炸機緊急撤離關島,飛往夏威夷。
當然美國也可以從本土發起攻擊,但這個給情報(美國手上就二十一架)、雷達預警的時間就長多了。
真到了開戰的地步,以我國現有的精確打擊能力,亞太地區美國可用的基地也許只有澳大利亞了。
至於毀他本土基地,那就得談談戰爭本身 了,可能得用戰略導彈了。
B2這種貨色,威力是有的,技術含量是高的, 威懾一下中等強國是有餘的。但想藉此突破一個具有完善且成熟的防空網路的國家空中防線,是癡心妄想的。
至於防區外發射導彈,B52也能幹,而且還便宜。B-2造價為24億美元,作為炮灰去踹門(消滅對方防空雷達基地),美帝也玩不起啊,所以美帝也在考慮削減B2的問題。
最後說一句,中美這個級別如果爆發局部戰爭,應該不會在雙方本土開戰,都打倒本土了,還不甩戰略導彈?
核反擊是互相毀滅,所以排除核反擊。美國三叉戟」導彈是「俄亥俄」的主力武器,每艘艇攜帶24枚,每枚理論上能攜帶12個核彈頭。目前整個「三叉戟」導彈羣是混裝768枚W76核彈頭和384枚W88核彈頭;總數1152枚核彈頭,平均到288枚三叉戟導彈上,平均每枚攜帶4個彈頭。無論在導彈還是彈道導彈核潛艇方面,美國都領先我們兩代。沒法消滅這類核潛艇,就不要考慮
作為開頭我先引用一篇關於反隱身的系統性的文章:
然後說一下B2和B21的相關隱身改進,目前來看B21在外形上是更多優化了針對長波的隱身設計:
美軍新一代隱身轟炸機B21突襲者距離首飛越來越近,然而它的真實外形始終是個謎。B21到底長啥樣?目前最權威的圖片有3張,首先是B21的研製商諾斯洛普·格魯門公司在前兩年公開的渲染圖,2019年底,美國《空軍》雜誌則披露了一張B21和B2兩種隱身轟炸機同框的電腦渲染圖。而在最近,美國空軍又發布了一張B21停在機庫裏的概念圖。
從這個角度看B21相比B2的外形變化有限
不過,無論是諾斯洛普·格魯門公司的渲染圖,還是美國《空軍》雜誌發布的想像圖片,都披露了B21一個重要的外形特徵,那就是機身後緣進行了重新設計,更類似鑽石形,而不是B2的鋸齒狀設計。外國的軍事觀察者一般都認為鑽石形狀的機尾能夠讓B-21比B-2 擁有更高的飛行高度,其最高升限可以從B2的15000米提高到20000米(寫錯了,抱歉啊)。
B21的作戰半徑在4600公里以內,為中國量身定製
而除了隱身優化之外,B21在航電方面肯定比B2更強,更能適應作戰體系。估計B21會具備和F35類似的光電系統增強態勢感知能力,並配備像MADL一樣先進的編隊組網的數據鏈和EHF頻段衛星通信系統。總體來說,這個叫「突襲者」的傢伙會更狡猾,更難以對付。B2駕駛艙
近些年,我國反隱身雷達技術得到了迅猛的發展,推出了種類繁多的反隱身雷達產品,並且有過近似實戰的探測經驗,但是值得注意的是,此前我們探測到的隱身目標,絕大部分是F22和F35這樣的不完全隱身戰鬥機,對於B2這種隱身能力高度優化的戰略轟炸機,則非常難以捕捉,而隱身性能比B2更優秀的B21一旦出現,將會給我們帶來更大的挑戰。隱形轟炸機比隱形戰鬥機更難對付
然後先說一下個人的看法:
結論是目前中國的國土防禦系統不能有效應對B2和B21,即使目前勉強能應對B2也仍然不足以面對B21。即使面對B2都沒有明確的說法。
同時,我們研製的轟20也是b2/B21這種構型的。而無論是長波段雷達,比如UHF波段的E2D雷達APY9、天波雷達、無源雷達之類的反隱身措施,以及雷達組網方面,美國方面甚至遠領先我們,在米波雷達方面我們確實是取得長足的進步。
但哪怕是最先進的米波雷達和無源雷達,仍不足以改變目前乃至可預見的將來,防禦一方被仰仗隱身技術進攻的一方。其中,目前最先進的米波雷達對b2的探測距離不足400公里,無源雷達甚至還要低於這個距離,捷克vera-e的最大對空探測距離才450公里。
另外,b2和b21強調對高強度防空網的突防,因為它們的一項關鍵任務是凌空轟炸和進入防空網尋找類似於洲際彈道導彈移動發射車類高價值目標。就上述提到的幾種反隱身措施:
所謂的的隱身轟炸機不過是憑藉隱身優勢,通過壓縮敵方的防空網,將被探測距離大幅度壓縮到不足以防衛被保護目標的距離。以目前B2類轟炸機的攻擊能力來說,AGM158類導彈已經可以通過雙向數據鏈來實現1000公里範圍內的攻擊與攻擊效果評估。
就b2的探測來說,轟炸南聯盟時,b2都有飛經歐洲上空,據說飛行前會有通報,但那些試圖發現b2的歐洲盟友們從未探測到過飛經他們領空的b2。
首先,米波雷達仍然存在不足。
中電集團米波反隱身雷達總師吳劍旗採訪
https://mil.sina.cn/2018-05-09/detail-ihaichqy8515485.d.html
稀布陣雷達作為一個實驗系統,為研製JY-27A對空警戒雷達這樣的新型米波雷達奠定了技術基礎。JY-27A雷達在這一技術支持下,創造性地融合了米波和有源相控陣技術,其對典型隱形飛機最大探測距離大於350公里,同時採用基於地形自適應的測量技術,測高精度顯著提高。此外,JY-27A雷達在彈道導彈預警、報分析、組網信息融合等方面,也克服了傳統米波雷達的缺點,居於世界先進水平。
目前,JY-27A雷達已投入大批量生產,成為對抗第四代隱形飛機的「殺手鐧」,國外雷達廠商目前尚無同類型產品。
現在航空技術非常發達,為了保證飛機對雷達的隱身性能,不僅可以採用隱身外形,使用雷達吸波材料,還能利用特種電子設備施放幹擾。雖然不可能研製出雷達絕對探測不到的完全隱身的飛機,卻可以大幅減少有效反射面積,縮小雷達目標顯示感光點。如果說在一定波長範圍的雷達並且在一定視角下,美國第五代殲擊機的反射面積僅為0.01平方米,那麼b2類戰略轟炸機可以任何波段雷達任何視角下都能維持0.01平米的雷達反射截面積。
像特定波長剋制特定尺寸隱身飛機一樣,美軍除了F-22, F-35這樣的戰術隱身飛機(也被美軍稱為「窄帶隱身飛機」),也有B-2這樣的大型隱身飛機,翼展52米,光滑沒有垂尾,是翼展13.5米的F-22的好幾倍,米波雷達對其反隱身探測效果就很有限了。也難怪B-2是美軍號稱的「全方向、全頻譜」隱身飛機,戰時踹門的第一波就是它們,雖然數量只有20多架,但航程遠,留空時間長,潛入進來採取「挖眼」、「斷網」、「斬首」等打擊行動,提前打掉數量有限、體積龐大的米波雷達陣地,在防空體繫上撕開一個口子,後續的F-22,F-35等戰術飛機依然會如無人之境一樣。
近日中電科技集團反隱身米波雷達的信息讓人振奮,似乎美軍的F-22隱身飛機「無處遁形」(記住,是F22而不是B2),然而敵人也沒睡覺,至少還有6個方面值得重視。
米波破隱身的原理
米波雷達是指波長在1-10米,或者頻率在30-300MHZ的雷達。米波雷達破隱身飛機的基本原理,是基於米波雷達的特性。因為本質上講,隱身飛機的隱身能力,不是絕對的,是針對特定雷達頻率設計的。比如F-22、F-35和更早的F-117等戰術飛機都是針對波長較短的機載火控雷達的微波波段進行設計,包括隱身塗層也是,在微波波段的雷達反射面積只有0.5平米甚至0.01平米。
但是針對米波雷達,飛機一些突出部件,如垂尾的尺寸,將和雷達波長的1/8接近,引起電磁波的諧振效應,使得飛機的雷達反射面積反而大大增加,如米波波段F-117的雷達反射面積將達到10-20平米,大了三個數量級。
但以前不用米波雷達反隱身飛機的原因,是傳統米波雷達尺寸大、精度差,甚至不能測高,無法完成後續的飛機引導和導彈制導,無法構成從「探測、識別、定位、跟蹤、引導、攔截、瞄準」的整個殺傷鏈。俄羅斯以前專門研製了「天空」系列反隱身米波三坐標雷達,最新的「天空-Y」於2016年部署到了歐洲地區。此次中電科集團應該是通過新技術提高了精度,以及小型化,達到了實戰使用的程度吧。
但此類米波雷達對於B-2這樣的大型機作用仍然有限。
然而,就像特定波長剋制特定尺寸隱身飛機一樣,美軍除了F-22, F-35這樣的戰術隱身飛機(也被美軍稱為「窄帶隱身飛機」),也有B-2這樣的大型隱身飛機,翼展52米,光滑沒有垂尾,是翼展13.5米的F-22的好幾倍,米波雷達對其反隱身探測效果就很有限了。Y-27A對空警戒雷達對B2的探測距離也就是350公里,而B2的雷達告警器在480公里之外都可以探測到此類輻射源從而進行規避。
也難怪B-2是美軍號稱的「全方向、全頻譜」隱身飛機,戰時踹門的第一波就是它們,雖然數量只有20多架,但航程遠,留空時間長,潛入進來採取「挖眼」、「斷網」、「斬首」等打擊行動,提前打掉數量有限、體積龐大的米波雷達陣地,在防空體繫上撕開一個口子,後續的F-22,F-35等戰術飛機依然會如無人之境一樣。
其次,無源雷達也不行(這點尤其操蛋,美國的無源雷達的水平還遠在中國之上,具體見延伸閱讀)
無源雷達( passive radar),是指這種雷達沒有輻射源,它是借用空間已有的電波,照射到目標所形成的回波來探測目標。記住這一點,同樣是反射雷達波,只是借用廣泛的民用電波而已,隱身原理一樣適用於無源雷達。
從雷達的基本原理,從經典型式的雷達,來看如今廣受關注的無源雷達,這兩者的區別在於其組成部分。經典雷達都是由發射機產生所需頻段的電波,經天線輻射到空間,照射待測目標。後者卻無發射機,照射目標的電波是藉助空間已有的電波,這稱作雷達以外的輻射源。這種雷達稱作無源雷達,也稱作外輻射源雷達(external sources)。由於雷達自身不輻射電波,這就導致雷達定位方法、信息處理等相關問題也隨之改變。
從雷達本身看,它是無輻射源,實際上是有源,這源是外部輻射源。另外,這種雷達是一種隱形雷達,雷達的剋星反輻射導彈是追蹤雷達輻射波,並對此實施攻擊。無源雷達不向空間輻射電波,也就會讓反輻射導彈找不到雷達所在地,因此無源雷達就是真實意義上的隱形雷達,無須採用隱身材料和減小雷達裝置夲身的散射、反射和繞射波。
除此而外,這種雷達可以看成被動雷達,因為它是不主動發射,是被動接收。
無源雷達還稱作無源隱蔽雷達和無源相干雷達。這是基於它使用機會輻射源或協同輻射源工作,這是將來自輻射源的直達波與由運動目標的反射波相關聯,由已知的收、發位置作為橢圓面的兩個焦點,構成橢面。再通過使用多個輻射源和多個接收機,以確定多個橢面相互交叉點。並確定目標方向。最終獲取目標位置信息。
以捷克的聞名於世的無源雷達為例,維拉(VERA- E)系列無源雷達由捷克研製。「維拉- E」是該系列的最新型號,可探測定位、識別和跟蹤空中、地面和海上目標, 對空探測的最大距離為450千米, 並可識別目標、生成空中目標圖像。「維拉- E」系統由4部分組成:分析處理中心居中,3個信號接收站呈圓弧線狀分佈在周圍, 站與站間距離在50千米以上。分析處理中心部署在方艙車內, 有完整的計算機系統以及通信、指揮和控制系統。信號接收站用重型汽車運載,可靈活部署。接收天線支架豎起時高17米,佔地面積9×12米,3個人在1小時內即可豎起天線、進入監視狀態。天線外形為圓柱體結構,功耗低、可靠性極高, 平均無故障間隔時間達2000小時,可抵禦30米/秒的大風。
無源雷達的主要性能(看這個數據就知道牛皮被吹了多大啦)
1、1994 年,英國防禦研究局對 260km內空中目標的探測和跟蹤。
2、1994 年,法國國家航空研究局探測到距離接收站 5 km 的目標。
3、1998 年, 捷克臺斯拉公司推出的「維拉(VERA)」系統,可同時跟蹤200 批空中目標。是二戰期間德國研製的「Klein Keidelberg」雷達, 能探測到450 公里外的戰機,精度較差大約為 10km./
4、1994 年,法國國家航空研究局研製的系統跟蹤演算法需要較高的信噪比,只探測到距離接收站 5 km 的目標。
5、美國華盛頓大學研製無源雷達,探測到 240km 處的目標。用 GPS 來完成兩接收站間的時間和頻率同步.
6、美國洛克希德·馬丁(Lockheed Martin)公司 研製的無源雷達,通過測量目標的到達角、多普勒頻移和目標信號與直達波信號到達接收站的時間差,利用無源相干定位(PCL)技術來對目標進行定位與跟蹤。對 RCS 為 10的目標的探測距離可達 220km,
7、近年來,美國洛克希德·馬丁(Lockheed Martin)公司 研製的無源雷達第三代「沉默哨兵」系統,所用的相控陣接收天線,採用仿生學原理,仿照蒼蠅360°「複眼」結構,將四面尺寸為 2.5m×2.5m 左右的天線安裝在固定雷達站基座上,可實現對目標全方位全天候的監視。「沉默哨兵」分為固定站系統和快速部署系統,另外,該雷達還可安裝在飛機和艦船上,能夠實時實現對飛機、導彈等空中目標的高精度探測,能對 200 多個目標實現同時跟蹤,並能區分出間隔 15m 的兩個目標。該系統還曾捕獲 250km 外美國空軍的 B-2 隱身轟炸機。
總之,無源雷達的主要技術指標體現在:探測距離遠、高精度、實時探測多目標(包括飛機、導彈)、全方位、全天候的監視、可以固定式和快速移動式並存、可安裝在地面、飛機和艦船上。
然後是數量的問題:一百架B-21來襲
當然前面也提到了,B-2數量太少,但莫急,美軍也早就發現了「全頻譜、全方位」隱身飛機數量太少的尷尬。於是2009年開始概念設計,2015年即讓諾思羅普格魯曼公司研製B-21戰略轟炸機,預計2025年裝備80-100架。它看上去就像小號的B-2轟炸機,也是「全方位、全頻譜「隱身設計。自然是考慮到了假想敵新一代米波反隱身雷達的威脅吧。
畢竟俄羅斯的反隱身主被動、米波/分米波雷達更早,比如,NNIIRT 1L119 Nebo SVU雷達(一套雷達就涵蓋VHF, X, L三個頻段,相互配合),52E6MU Struna-1MU/Barrier E型反隱身雷達,最新的「天空-Y」機動式三坐標米波雷達,配合S-400進行攔截。
然後是雷達的死穴:NGJ幹擾機,戰術飛機也有保護
除了「藏」,美軍依然保留主動「幹擾」能力。比如美軍的NGJ下一代機載幹擾機2018年已經進入技術演示階段。其分為三種吊艙:高頻吊艙、中頻吊艙和低頻吊艙,後者就是針對低頻/長波雷達,將取代現役的AN/ALQ-99幹擾吊艙。原有的ALQ-99的10個工作頻段中就有3個頻段能覆蓋低頻區域,全部是64MHz-40GHz。下一代NGJ幹擾機將進行進一步的加強,提高可靠性,採用主動相控陣,360度全覆蓋,幹擾功能提升10倍,幹擾頻率更精準,信號處理能力更強。
屆時就可以作為外掛吊艙裝備給EA-18G「咆哮者」這樣的電子戰飛機,支援F-22, F-35這樣戰術隱身飛機的作戰。
美軍的設想是,首先由攜帶NGJ幹擾機的EA-18G或者無人機,防區外去致盲對方的低頻反隱身雷達,然後由F-35去抵近摧毀敵方的高頻微波雷達威脅。
NGJ的研發始於2004年,按計劃,2020年其中頻吊艙形成出初始作戰能力IOC,2022年低頻部分形成作戰能力,2024年高頻部分形成初始作戰能力。
然後是雷達的死穴之二:被欺騙
當然,美軍新一代的電子戰一直認為:不是「一片雪花」的「失能or破壞」性電子戰,而是製造大量連續可信假目標的「看似正常」的「欺騙」式電子戰。因為在對方看來,一切正常,無非發現了很多的目標,可能好幾倍,都是連續可信的,分不清真假,這樣恐怕更難應對。
這一點美軍可選的東西很多:
—前面提到的NGJ就不是簡單的「幹擾機」,而是集信號探測、分析、對抗策略擬定、幹擾於一體的,其中就包括製造假目標;
—再就是MALD-X小型空射誘餌,其模塊化的載荷也會增加電子戰套件,模擬隱身飛機,而且本身就是可以留空90分鐘,自主飛行的無人機,其扮演的假目標絕對「連續、可信」;
—然後就是混在假目標裡面的B-2, B-21, F-35,F-22了。
—最後還有執行欺騙任務的無人機。
然後是隱身轟炸機的戰術,作為進攻的一方擁有無限的選擇:
其實隱身飛機絕不是靠「隱身」這一招,更何況以前大行其道的F-22, F-117和後面的F-35都屬於「窄帶」隱身飛機,也不是「全向」。通過隱身能力使對方防空體系出現縫隙,然後配合合理的戰術和航路鑽進去,纔是隱身飛機一直以來遊刃有餘的兩條腿。尤其是作為防守一方的雷達,始終處在明處,機動能力有限。更何況在看到隱身戰術飛機之前,已經被隱身戰術飛機的電子偵察設備更早地發現,要麼對方從容規避,要麼已經發射了防區外反輻射武器。
老話說「防空防空,十防九空」,防禦一方始終是被動狀態,戰爭史上大部分情況下都是進攻方更佔優勢,
最後是使用經驗的磨鍊:基礎和陪練
其實原理上對付米波隱身雷達說起來簡單,然後就是硬體到位,最難的就是軟體:隱身與反隱身實際效果分析、信號處理技術、幹擾對抗策略、具體的戰術協同等。這方面美軍應該都有準備。
一方面美軍有幾十年的隱身飛機使用經驗,自己也有不少VHF, UHF雷達,對於米波、分米波雷達對隱身目標在不同情況下的反隱身機理、實際探測性能,應該有多年的研究和數據積累,畢竟自己有龐大的隱身飛機機隊作為「陪練」;
另一方面,美軍自己的VHF, UHF雷達也不少,對於這些雷達如何反隱身,如何提高精度、如何幹擾和被幹擾,應該也有深厚的功底。比如E-2系列預警機裝備的圓盤子預警雷達,無論是早期的APS-138, APS-145,還是最新的APY-9,都是UHF波段雷達,雖然不是米波,但也是分米波。一直就號稱有反隱身能力,早期APS-145號稱能在空中幾百公里外發現塗有隱身塗層的潛艇潛望鏡,現在的APY-9則能夠引導「標準6」導彈攔截低空掠海目標,說明其測高和角度解析度已經達到了一定水平,對付我們的反艦巡航導彈、J20, J31等隱身戰術飛機也是遊刃有餘啊。對VHF/UHF雷達提高精度和解析度,抗幹擾能力的機理和侷限性應該也是非常熟悉。
所以這個隱藏在矛和盾背後的軟實力,還真的很難說。
因此,不能光有了一個米波反隱身雷達就安枕無憂,攻防的博弈和較量還在繼續,既有單點,也有整個體系。但更重要,還是攻防結合,有自己的遠程隱身戰略轟炸機、機載反隱身雷達、先進電子戰、先進誘餌、先進反輻射作戰,攻勢制空,把敵人消滅在跑道上,更徹底一些。
延伸閱讀:
F22隱藏的致命鷹眼:ALR-94雷達告警接收器!
ALR-94是迄今為止戰鬥機上裝備的最有效的無源系統,被稱作F-22上技術最複雜的設備。它能在各個頻段提供360°的方位覆蓋,對前方區域還能提供仰角覆蓋。
ALR-94有兩種工作模式,一是在敵機用雷達對F-22進行搜索時,ALR-94可以無源地偵收到460千米外的目標,先於敵機發現對方並進行探測、跟蹤和識別,敵機到220千米附近時,則引導APG-77的探測方向,使雷達以2°2°的波束寬度探測目標。根據目標的威脅等級,雷達可以調整脈衝功率和數量,用最少的能量實現對目標的跟蹤。第二種模式是針對近距離高威脅等級的輻射源。如果敵方雷達開機,則ALR-94就能夠提供導彈攻擊所需的全部信息,引導空空導彈對輻射源實施攻擊,使得該導彈實際起到反輻射導彈的作用。
ALR-94組合了雷達告警、電子支援措施(ESM)、精確測向和窄波束交替搜索與跟蹤功能。其性能比在大多數其它戰鬥機上安裝的簡單雷達告警系統強得多。它除了能探測主瓣信號外,還能探測旁瓣輻射,並且能對任何一個輻射目標進行精確的定位與跟蹤。
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這意味著任何試圖暗算或監視大猛禽的敵機,包括預警機,開機的時刻就會招來殺身之禍!
延伸閱讀:
AN/ASQ-239
AN/ASQ-239是F-35電子戰系統的核心,它既可協調其他電子設備的工作,也可單獨執行電子戰任務。
AN/ASQ-239的信息接收部件是10個天線單元,它們分佈在F-35的機翼、尾翼部位,可探測蒐集前方、側方以及後方的信息。負責信息處理的主機則安裝在飛機內部。AN/ASQ-239的加入讓F-35真正擁有了360度態勢感知的能力。
對於現代戰機來說,機身天線單元數量越多,越不利於隱身。美軍F-22雖名為隱身戰鬥機,但其機身上分佈著30個電子戰天線單元,信號強烈,不利於雷達散射截面的縮小。憑藉後發優勢,AN/ASQ-239系統只有10個天線單元,減少了信號強度,增強了隱身性能。同時,這些天線設備鑲嵌在F-35內部,幾乎與機翼融為一體,因此又被稱為共形天線,這樣做為的就是提高隱身性能。
上期,我們曾經談到戰機躲避攻擊的關鍵設備 -雷達告警器。F-35的雷達告警器,就是根據AN/ASQ-239探測的數據發出警報的。AN/ASQ-239系統對敵機雷達直射波的最遠探測距離超過480公里,在200公里左右的距離上,該系統還可根據敵機雷達波的方位角、俯仰角,對其進行精確定位,並傳送給飛行員,做好更充足的應戰準備。
延伸閱讀:諾格公司獲得美國海軍先進反輻射導彈合同
3月19日,美諾斯羅普公司獲得美國海軍航空系統司令部訂單,為還是研製先進反輻射導彈增程型(AARGM-ER)導彈。
延伸閱讀:
改進版小型空射誘餌幹擾彈(MALD-J),既要幹擾還要反輻射? 2017-08-24 07:00
Miniature Air Launched Decoy-Jammer,MALD-J
ADM-160C
2008年美軍啟動了ADM-160B的改進計劃,增加了幹擾機和數據鏈的型號被命名為小型空射誘餌彈-幹擾機(MALD-J),編號ADM-160C,該彈研製合同也授予了雷神公司。
2009年通過了初步設計評審,並完成了第一次自由飛行試驗。雷神公司為MALD-J換裝了渦扇發動機,改進後基本型質量約136kg。2010年完成了第二次自由飛行試驗,飛行距離925km。2011年MALD-J進入低速生產階段,第一批於2012年交付美國空軍並順利完成作戰測試。
2012年雷神公司將其集成到海軍「超級大黃蜂」戰機上,集成包括一系列風險降低措施和技術驗證,並與通用原子航空系統公司完成了將MALD和MALD-J集成到MQ-9無人機的地面驗證測試,以實現敵方空防壓制的無人作戰能力。
2013年雷神公司與美國空軍簽訂了8170萬美元合同,生產交付202臺MALD-J的幹擾設備和儲彈箱,並宣佈在預算內完成了MALD-J的研發項目。
MALD-J 的多用途
改進的誘餌幹擾彈既可以作為飛機誘餌,不僅能幹擾敵方雷達,更具有摧毀雷達的能力,可以深入敵防空網並在敵地空導彈的跟蹤範圍內對其雷達設備實施幹擾。
MALD-J採取模塊式,這樣它的幹擾器就能很容易改換成其他各種能在艙內掛載的有效載荷,包括用於情報、偵查和監視的武器或感測器。
這意味著美國空射誘餌開始多功能化和模塊化發展,在具備誘餌能力之後,開始尋求幹擾和反輻射硬殺傷能力。美空軍能掛載該誘餌彈的作戰飛機型號如下:A -10,B-1B,B-2,B-52H,F-15,F-16,F-22和F-35。
小型空射誘餌彈的發展同自身的性能、成本以及對該彈的用途定位相關。
MALD作戰模式分析
MALD按作戰任務特點可分為誘騙型MALD和幹擾型MALD-J。MALD通過逼真模擬作戰飛機在敵方地空防禦系統雷達屏幕上顯示「真實」飛機信號,製造虛假空情;MALD-J通過實施逼近式壓制幹擾,對敵方地空防禦系統進行壓制。
具體作戰使用
1. 單機掛載、自衛使用
作戰飛機在突入對方防空範圍內時,主要會面臨地面防空武器和空空導彈的攔截。在雷達告警設備發出安全警告後,作戰飛機在威脅來臨前發射空射誘餌,對防空武器制導雷達和機載火控雷達實施誘騙式幹擾或壓制式幹擾,誘騙來襲武器攻擊空射誘餌,保護作戰飛機安全。
2. 編隊飛行,開闢飛行走廊
作戰飛機到預定區域執行對敵攻擊任務時,可先發射空射誘餌到預定區域,並模擬作戰飛機編隊飛行,在信息層面欺騙、混亂敵方的防空武器系統,誘騙敵防空武器系統攻擊,消耗敵防空武器,或對敵地空防禦武器系統進行壓制幹擾,飽和敵防空系統雷達,建立安全空中走廊,掩護有人作戰飛機執行作戰任務。
3. 電子情報偵查
在精確打擊之前,需要獲取敵方雷達系統和防空導彈武器系統的位置、雷達頻率信號特徵等電子情報偵察和反輻射攻擊武器需要的關鍵信息。因此,在戰爭開始之前,發射空射誘餌到危險地區上空巡航,模擬「真實」空情,刺激和誘騙敵防空雷達系統開機,空射誘餌將獲取的雷達信號和通信情報轉發至接收設備,或由電子戰飛機配合截獲相關信號,為電子情報偵察或反輻射攻擊任務的完成創造有利條件。
4. 與反輻射武器配合,完成反輻射攻擊
發射空射誘餌,迫使敵方地面雷達在我方作戰飛機到達之前提前開機,或通過逼近敏感目標誘使敵方後備或隱蔽雷達開機,暴露敵防空資源位置、特徵信號等重要信息,配合作戰飛機和反輻射武器完成目標確認、鎖定、攻擊任務。在海灣戰爭期間,美海軍曾用引進以色列技術的戰術空中發射誘餌定位了伊拉克地空導彈陣地,由多國部隊實施了防空壓製作戰。
5. 巡邏待機、區域幹擾
設定空射誘餌預先飛行航線,發射多個裝有電子幹擾機的空射誘餌到戰區上空,使其在預定區域巡邏待機,發現敵方雷達信號後,對威脅雷達實施逼近式幹擾壓制,通過高強度的靈巧式壓制幹擾技術,飽和雷達的信號處理和數據處理系統,使敵方雷達暫時致盲、通信中斷或飽和,壓制敵方防空系統。
6. 實施反輻射攻擊
空射誘餌可加裝雷達導引頭和小型戰鬥部,在飛行前期實施誘騙和壓制幹擾,在其生命的最後時刻可對地面防空雷達系統實施打擊,發揮反輻射的作用。
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詳細分析新的電子對抗方式:小型空射誘餌-誘騙型MALD和幹擾型MALD-J 2019-03-25 20:00
視頻來源:Raytheon
空射誘餌的裝備為美國航空兵提供了除電子幹擾機、幹擾吊艙和機載幹擾彈之外的新的電子對抗方式,將會對航空兵攻防作戰、地面防空作戰的技術、戰術造成不小的影響。
Miniature Air Launched Decoy,MALD
小型空射誘餌
1996年11月,美國國防高級研究計劃局授予特里達因·瑞安航空公司一項金額為2440萬美元的合同,用於研製和演示破壞敵防空火力的小型空射誘餌(MALD)。這種誘餌可能由攻擊機編隊部署,以便用多個假目標使敵防空監視雷達達到飽和。
在為期30個月的合同結束時,該公司必須向美國空軍提交MALD的生產建議。每枚MALD的出廠價必須低於3萬美元。
1997年前後,美國空軍和國防高級研究計劃著(DARPA)選定諾斯羅普·格魯曼電子與系統綜合分部,為MALD計劃提供雷達截面有效載荷。這種有效載荷被稱為特徵加強子系統,它能複製各種飛機的雷達回波特徵,從而幫助MALD欺騙敵方雷達。
其「調控信號」增強功能工作在雷達使用的VHF,UHF和微波頻段,並可在發射前或飛行中設定。從三個一組的投射武器架上投放離機後,該誘餌將自動模擬飛機的飛行路線飛行,並能作出高性能的轉彎、爬升和俯衝動作。它將與MALD的其它子來統協同工作,從而具備完整的雷達欺編能力。
ADM-160A
1999年2月MALD進行了首飛。F-16戰鬥機在6000m高空將其發射後,MALD的巡航速度達到了0.75馬赫。這標誌著MALD計劃已進入了一個重要的里程碑,即由DARPA負責通過其設計公司特里達因瑞安航空公司進行的先期概念技術論證階段,編號ADM-160A。
MALD的首飛中沒有裝備信號特徵增強分系統,該系統當時正在進行地面試驗。當時,美國公開了MALD的主要參數:重約45.4千克,長約2.38米,翼展0.645米,要求飛行距離超過463公里,飛行速度為高亞音速,飛行高度為9000米,必須使用GPS導航。2002年美國空軍認為該型號的射程和續航時間難以滿足其任務需求,加上成本問題,終止了該項目。
ADM-160B
2003年美國空軍將新的MALD合同授予雷神公司,編號ADM-160B。2006年原型彈從F-16戰機上共進行了9次自由投放試驗,2007年進行了首次動力飛行試驗。2008年完成了全部飛行試驗,2010年3月美國空軍接收了第一批MALD,美國軍方的正式編號為ADM-160B。
此時公佈的參數與之前有所不同,誘餌彈的重量改為115公斤,只要飛機具有掛載227千克航彈的能力就能使用該誘餌,裝備有數字武器資料庫的作戰飛機還具備發射前誘餌航跡重新規劃能力。
2011年3月雷神公司完成了從C-130「大力神」運輸機的尾部發射「小型空射誘餌」的試驗。試驗中使用了雷神公司新研製的「MALD運輸機空射系統」,從運輸機上投放微型誘餌是一種創新的作戰能力,可以滿足當今高威脅環境中的任務需要。
藉助「MALD運輸機空射系統」,一架運輸機單波次可投放數百個MALD誘餌。該系統擁有一個鋼製鳥籠狀結構體,可裝載8個MALD誘餌,能在設定的高度快速將誘餌射出。MALD主要通過模擬美國及其盟國戰鬥機的信號特徵保護飛機。
Miniature Air Launched Decoy-Jammer,MALD-J
小型空射干擾彈
2008年美軍啟動了ADM-160B的改進計劃,增加了幹擾機和數據鏈的型號被命名為小型空射誘餌彈-幹擾機(MALD-J),編號ADM-160C,該彈研製合同也授予了雷神公司。
ADM-160C
2009年通過了初步設計評審,並完成了第一次自由飛行試驗。雷神公司為MALD-J換裝了渦扇發動機,改進後基本型質量約136kg。2010年完成了第二次自由飛行試驗,飛行距離925km。2011年MALD-J進入低速生產階段,第一批於2012年交付美國空軍並順利完成作戰測試。
2012年雷神公司將其集成到海軍「超級大黃蜂」戰機上,集成包括一系列風險降低措施和技術驗證,並與通用原子航空系統公司完成了將MALD和MALD-J集成到MQ-9無人機的地面驗證測試,以實現敵方空防壓制的無人作戰能力。
2013年雷神公司與美國空軍簽訂了8170萬美元合同,生產交付202臺MALD-J的幹擾設備和儲彈箱,並宣佈在預算內完成了MALD-J的研發項目。
改進的誘餌幹擾彈既可以作為飛機誘餌,不僅能幹擾敵方雷達,更具有摧毀雷達的能力,可以深入敵防空網並在敵地空導彈的跟蹤範圍內對其雷達設備實施幹擾。
MALD-J採取模塊式,這樣它的幹擾器就能很容易改換成其他各種能在艙內掛載的有效載荷,包括用於情報、偵查和監視的武器或感測器。
這意味著美國空射誘餌開始多功能化和模塊化發展,在具備誘餌能力之後,開始尋求幹擾和反輻射硬殺傷能力。美空軍能掛載該誘餌彈的作戰飛機型號如下:A -10,B-1B,B-2,B-52H,F-15,F-16,F-22和F-35。小型空射誘餌彈的發展同自身的性能、成本以及對該彈的用途定位相關。
MALD作戰模式分析
MALD按作戰任務特點可分為誘騙型MALD和幹擾型MALD-J。MALD通過逼真模擬作戰飛機在敵方地空防禦系統雷達屏幕上顯示「真實」飛機信號,製造虛假空情;MALD-J通過實施逼近式壓制幹擾,對敵方地空防禦系統進行壓制。
1. 單機掛載、自衛使用
作戰飛機在突入對方防空範圍內時,主要會面臨地面防空武器和空空導彈的攔截。在雷達告警設備發出安全警告後,作戰飛機在威脅來臨前發射空射誘餌,對防空武器制導雷達和機載火控雷達實施誘騙式幹擾或壓制式幹擾,誘騙來襲武器攻擊空射誘餌,保護作戰飛機安全。
2. 編隊飛行,開闢飛行走廊
作戰飛機到預定區域執行對敵攻擊任務時,可先發射空射誘餌到預定區域,並模擬作戰飛機編隊飛行,在信息層面欺騙、混亂敵方的防空武器系統,誘騙敵防空武器系統攻擊,消耗敵防空武器,或對敵地空防禦武器系統進行壓制幹擾,飽和敵防空系統雷達,建立安全空中走廊,掩護有人作戰飛機執行作戰任務。
3. 電子情報偵查
在精確打擊之前,需要獲取敵方雷達系統和防空導彈武器系統的位置、雷達頻率信號特徵等電子情報偵察和反輻射攻擊武器需要的關鍵信息。因此,在戰爭開始之前,發射空射誘餌到危險地區上空巡航,模擬「真實」空情,刺激和誘騙敵防空雷達系統開機,空射誘餌將獲取的雷達信號和通信情報轉發至接收設備,或由電子戰飛機配合截獲相關信號,為電子情報偵察或反輻射攻擊任務的完成創造有利條件。
4. 與反輻射武器配合
發射空射誘餌,迫使敵方地面雷達在我方作戰飛機到達之前提前開機,或通過逼近敏感目標誘使敵方後備或隱蔽雷達開機,暴露敵防空資源位置、特徵信號等重要信息,配合作戰飛機和反輻射武器完成目標確認、鎖定、攻擊任務。在海灣戰爭期間,美海軍曾用引進以色列技術的戰術空中發射誘餌定位了伊拉克地空導彈陣地,由多國部隊實施了防空壓製作戰。
5. 巡邏待機、區域幹擾
設定空射誘餌預先飛行航線,發射多個裝有電子幹擾機的空射誘餌到戰區上空,使其在預定區域巡邏待機,發現敵方雷達信號後,對威脅雷達實施逼近式幹擾壓制,通過高強度的靈巧式壓制幹擾技術,飽和雷達的信號處理和數據處理系統,使敵方雷達暫時致盲、通信中斷或飽和,壓制敵方防空系統。
6. 實施反輻射攻擊
空射誘餌可加裝雷達導引頭和小型戰鬥部,在飛行前期實施誘騙和壓制幹擾,在其生命的最後時刻可對地面防空雷達系統實施打擊,發揮反輻射的作用。
如何識別與反幹擾
應對潛在對手利用新技術、新理念研製的武器裝備,總是有一個相對固定的策略,那就是如果該裝備同樣適合本國作戰體系,就跟蹤其研製進展和性能指標,參照其成熟經驗,研製自己的同類型號。
發展自己的空射誘餌
在美國裝備MALD和MALD-J這個問題上也一樣,既然美空軍的研製過程和測試經驗表明空射誘餌是具有較高效費比的欺騙、幹擾以及硬殺傷武器系統,那麼我國也同樣可以研製類似型號。
早日裝備我國自研的空射誘餌可以大大提升航空兵和防空導彈部隊作戰能力,並將MALD對我國造成的防空壓力和反制代價原樣轉移。
根據自研空射誘餌的技術和性能特性,我國防空武器系統研製和使用可以進行借鑒和進行對抗性演練,以在技術和戰術層面應對美空軍裝備MALD帶來的壓力。
分析弱點並探索方案
由於天線尺寸與波長相關,根據MALD的主尺寸來看,其欺騙和幹擾的覆蓋波長不可能達到米波量級,而是集中在分米波和釐米波。因而用米波預警雷達進行先期探測和識別就是一種應對方式。不過米波雷達波束寬度大、分辨力低、天線尺寸龐大、不便於機動。
目前尚不清楚單枚MALD是否可以全部覆蓋VHF,UHF和微波頻段,還是需要改變有效載荷來實現多枚MALD覆蓋以上波段。如果不能,那採用多個波段雷達組網探測,對於每個目標進行多波段雷達驗證則是一個有效的識別方式。
在MALD彈體上,也沒有看到複雜的接收天線系統,也就是說,MALD的目標回波模擬將很難隨著來射雷達波頻率和波形的改變進行精確的調整。那麼,單臺雷達採用多波形多次照射的方式也可以起到一定程度的效果,一旦發現目標回波參數沒有隨著發射波的參數而改變,即可判斷為假目標。
我國需要謹慎地應對MALD對防空作戰帶來的挑戰,找到對其進行識別和反幹擾的有效方式,提升防空作戰部隊在複雜電磁環境下綜合對抗的能力,將MALD的威脅降低至最低。
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無源定位雷達系統的工作原理和發展趨勢胡薇 發表於 2018-08-01 16:43:34
一.無源雷達的名稱討論
無源雷達( passive radar),是指這種雷達沒有輻射源,它是借用空間已有的電波,照射到目標所形成的回波來探測目標。 從雷達的基本原理,從經典型式的雷達,來看如今廣受關注的無源雷達,這兩者的區別在於其組成部分。經典雷達都是由發射機產生所需頻段的電波,經天線輻射到空間,照射待測目標。後者卻無發射機,照射目標的電波是藉助空間已有的電波,這稱作雷達以外的輻射源。這種雷達稱作無源雷達,也稱作外輻射源雷達(external sources)。由於雷達自身不輻射電波,這就導致雷達定位方法、信息處理等相關問題也隨之改變。延伸閱讀:雷達隱身那點常識
1、雷達有效探測距離和RCS的四次方根呈正比關係。
例如,探測距離縮短一半,RCS就需要減少為原來的1/16,比如某型雷達對3平米RCS戰鬥機目標的探測距離是200公里,那麼對0.065平米RCS探測距離為76.7公里四次方率是個理想公式,是僅有很低白雜訊幹擾情況下使用功率門限過濾時的探測距離。實際上在戰場ECM環境下四次方率用於描述對RCS&<0.1M^2的目標不是很合適,探測距離隨目標RCS減小而縮短的速度比理論上要快。
四次方關係是由基本雷達距離公式得出的,是雷達制定距離性能的重要參照之一。侷限性是僅考慮了雷達機內平均雜訊電平,實際使用中要加入具體的修正,以及虛警率等必須注意的問題。專用的連續波發射器可以用到佔空比100%,因為發射器不考慮接收,不需要作1/2時間收,1/2時間發。機載雷達用的準連續波實際是高脈衝重複頻率波型,佔空比只能接近50%,如狂風ADV用的AI24,其遠距探測即使用高佔空比的準連續波。
E=[P*G*RCS*L*T]/(4*pi^3*R^4)]E:接收能量P:發射機功率G:雷達天線增益RCS:目標雷達截面積L:信號波長T:目標被照射時間R:到目標的距離相控陣指的是雷達的天線形式,以相位或頻率掃描的電掃描天線代替傳統的機械掃描天線。連續波、單脈衝等則代表雷達的工作體制,代表雷達以何種方式工作,和天線形式無直接聯繫。
佔空比一般由雷達類型決定,收發共用同一天線的脈衝雷達佔空比在50%以下,收、發天線分置的連續波雷達佔空比就是100%。戰鬥機雷達和大部分搜索雷達為收發共用的脈衝工作方式,不論採用機械掃描天線還是無、有源天線,佔空比均小於50%,大的接近50%,小的只有千分之幾。
美國F-22隱身戰鬥機進駐日本沖繩,隱身轟炸機B-2也可駐紮關島。對隱身飛機作戰問題的熱烈討論,帶熱了一個詞——飛機雷達截面積。
雷達截面積是一個人為的參數,牽涉因素很多,而且因為它關係到飛機作戰效能,因此所有國家都不會公開自己飛機的精確數值,或發表一些模糊的誤導宣傳值,所以人們從報刊或正式文獻上看到的數據差別很大。本文將粗略地談一談有關這個參數的問題。
雷達截面積(RCS)是什麼參數?
隱身飛機要盡量減少其向外輻射並能為外界感知的特徵信息,所以隱身技術應包括雷達隱身、光學隱身(可見光、激光和紅外線等)和聲學隱身等方面。最被重視的是雷達隱身,因為雷達是目前遠距離發現飛機的主要設備。雷達對不同飛機的發現距離不同,除雷達本身及環境因素外,與飛機關係很大。而飛機外形十分複雜,大小不一。為便於對比,所以建立了一個人為的參數,稱為「雷達截面積」(Radar Cross Section簡稱RCS),也可稱為雷達切面。本來測量或計算出的飛機對雷達波的反射強弱是用電磁學單位,即分貝平方米(dbsm)表示,有時只用分貝(db)表示。為了讓人更好理解,很多資料改用平方米表示。有人通俗解釋為,它表示飛機對雷達波的反射能力相當於多少平方米麪積的垂直金屬平板。這個解釋是否精確存在爭議。至於分貝平方米與平方米的關係,有一個通用的數學公式:分貝平方米=10×log平方米。 外界雷達可以從飛機四面八方照射,方位有360°,俯仰照射也是360°。不同角度照射時,飛機的RCS都不同。如果每1°測量一次,飛機的RCS就應該有360×360即129600個數值。但到目前為止,似乎還沒有人進行過這樣精密的測試或計算,一般只有平面的(俯仰照射角可限制在0~30°之內)數值。不同俯仰角照射數據更少,往往只限於飛機正上方或正下方。 平面的RCS值一般又分前方(或稱迎頭)、側方和後方(或稱後向)三大類。而前方的RCS可以是真正0°的數值或前方±30°、±45°的平均值。同一架飛機這三種演算法所得結果差別很大。一般資料往往不給出是什麼計算條件下的數值,但多指後兩種。側方和後方RCS值也是同樣情況。有些資料出於宣傳目的,只用某一方向1°的RCS值。從本文後面給出的實測數據就可以看出其中奧妙。 飛機RCS與雷達波長有一定關係。同一架飛機,對於波長較長的雷達,其RCS值就會稍大一些,但兩者並不一定是線性關係。例如某型飛機對X波段雷達(波長3.2釐米)水平極化,前方±45°平均RCS是0.4平方米,而對L波段雷達(波長23釐米),RCS增大到0.8平方米。 更為複雜的是,在試驗室內或室外,一部雷達對同一種飛機測量RCS值時重複性差,這表明RCS是一個隨機變數,需要測量很多次再用統計方式表達。當然,實際上測量次數也不可能太多,否則科研費承受不了。所以飛機的RCS值並非一個十分精確的參數,變化幅度有可能達到0.5甚至1平方米。而對於計算機模擬作戰來說,有雙方飛機的較全面的RCS數值是很必要的。與RCS有關的主要因素
飛機的RCS值是由飛機上許多散射中心或稱局部散射源決定的。這些散射源分佈在飛機機體的各部分,是一個三維的分佈。如要減少RCS,必須將各散射源弄清楚,先著手改進最強的反射源。飛機主要散射源有五種。
鏡面反射——如機身側面、外掛架、垂直尾翼等產生的反射; 邊緣散射——飛機表面不連續處引起的散射,如機身機翼及尾翼的連接處以及翼面前後緣等; 尖頂散射——如機頭前端、空速管、副油箱前端等處引起的散射; 凹腔體散射——主要為座艙、進氣道、尾噴管等處產生的很強的散射; 蠕動波散射——入射波經過物體後部又傳播到前面來形成的散射,各種外掛物可能對一定波長的雷達產生這種散射。 此外還有飛機表面各種不連續處,例如飛機上各檢查口蓋邊緣。即使其表面對氣流來說是光滑過渡,但由於介質不同,導電性能不同或有縫隙,都會產生散射。 當然飛機的幾何尺寸大小是一個基本的決定因素,尺寸越大RCS也越大。如果飛機外露的物體尺寸與雷達波波長相近或者是雷達波長的倍數,都可能會形成一個強散射源。所以隱身飛機外面一般都沒有什麼外露物體,更沒有現役飛機那些貓耳朵式的小進氣口。 根據測試,現代新式戰鬥機各散射源對前方RCS的「貢獻」比例約為:各種平面10%~20%;進氣道15%~25%;翼面前緣35%~45%;座艙10%~25%。當然,這種影響大小與各部分的位置、尺寸、設計考慮以及是否採用隱身技術有關。一般來說,翼面前緣、進氣口(含進氣道)和座艙是需要特別關注的部位。RCS的測試及表達方法
飛機RCS的測定可以用直接測量方法,也可以用理論計算方法。前者還可分為兩種:直接用飛機進行室外測量和電磁波暗室測量。關鍵在於是否有合適的測試設備和手段。 當然,也可用幾何外形相似的模型來進行測試,但最好是和飛機一樣大小的1:1比例模型,否則要考慮「比例效應」。例如擬測試10釐米波長雷達的飛機RCS,模型只有原飛機一半大小,則測試要用5釐米波長雷達。所以當模型太小時,例如1:10,如模擬3釐米波長雷達,試驗時要用0.3釐米波長雷達。這種雷達不好找,就不好進行測試。當然,實在沒有合適的雷達,將測試結果作理論修正也是可以的。 與此同時,模型表面反射雷達波的特性要與飛機相同或很相近。所以木製模型外表要貼金屬片。另外測試所用模型可分用和不用雷達吸波塗料兩種,這就可以知道用或不用塗料的效果。如果要模擬的飛機除使用吸波材料外還用雷達吸波結構(RAS),則模型的製造就更複雜了。例如B-2飛機的機翼前緣除表面有吸波材料外,內部為吸波鋸齒形結構。一般遇到這情況只好不模擬雷達吸波結構的作用,所得數值還要進行這方面的人工修正。 沒有條件測試RCS時,也可用計算方法求得。根據目標尺寸與雷達波長的關係,通常分為三個區:低頻區、諧振區和高頻區。目標在各區的雷達波反射特性不同。現代飛機受到的主要威脅是釐米波雷達,因此應關注飛機在高頻區的RCS數值。目標在高頻區的雷達散射特點是散射的獨立性和局部性,即可以忽略各部分散射的相互作用。這一特點為飛行器等複雜目標RCS的計算提供了方便,即可以先進行各部分單獨計算,再求其總值。目前,幾何光學法(GO)、物理光學法(PO)、幾何繞射理論(GTD)、物理繞射理論(PTD)和等效電磁流法(MEC)等高頻分析方法已發展得比較成熟。其中幾何光學法和物理光學法是最常用的方法,計算結果與實測結果相當一致。 美國在研製F-117前即已發展出一套計算方法,到設計B-2時更為完善。蘇聯也有自己的計演算法。近年俄羅斯研發出一種計算複雜形狀物體電磁波散射的數學工具。例如對具有全部外掛導彈武器的蘇-35,將其分解為局部的小型反射體,同時考慮電磁波的邊緣繞射和表面電流,即可求出蘇-35全機的RCS值。 測出飛機的RCS後表示方法有三種,即極坐標法、直角坐標法和表格法。如果把飛機作為一個點來考慮,它的RCS值只用前方、側方和後方各一個數字表達即可。但實際上該方式不夠全面。較科學的表示方法是用飛機作中心的極坐標圖。在俯仰角變化不大的條件下,不同照射方位角的RCS值可以清晰地表示出來。如果俯仰角改變不大,這種極坐標圖隨俯仰角改變而引起的變化很小。但很多時候,為簡便起見用普通直角坐標表示,橫坐標表示照射方位角,縱坐標表示RCS。此外也可以用表格的方法來表示。 實際上常見的資料只給一個數字,也不附加其它說明。一般理解,這是飛機前方RCS值。但到底是前方一定角度的平均值或某一點的特定值,就只好靠猜想了。RCS值對作戰效能的影響
隱身機遂行對地攻擊任務效果很好,因為對方雷達發現距離大大縮短,往往可達到突襲的功效。但雷達發現飛機的距離與RCS的1/4次方成比例。即將飛機的RCS降低90%後,雷達對它的發現距離只降低44%。即使將RCS降低99%,例如RCS原為10平方米的飛機,通過隱身技術減少到0.1平方米,雷達發現距離也只減少68%,即原來發現距離是100千米,現在則是32千米。所以隱身技術只能減少飛機一半或3/4的被雷達發現距離,其作用也不宜估計過高。 不過在設計飛機時貫徹隱身概念,儘可能結合隱身要求來考慮則是可行和值得的。目前各國對現役飛機進行「準隱身」的改進很普遍,一般不需要改動飛機結構,主要是在座艙蓋、翼面前緣、進氣口、進氣道等處下功夫。 另一方面,現代防空系統中用光學、聲學探測目標的設備正在發展,雷達的組網和雙基雷達的使用已脫離理論階段,被動式雷達已在不少國家服役。所以為對抗隱身飛機,各國技術部門都在暗暗使勁。在空戰方面,隱身性能只對超視距作戰起作用,雙方接近到目視距離就不靈了。所以隱身飛機RCS的降低必須達到一定值,使得對方飛機雷達的發現距離減少到飛行員對空中戰鬥機平均有效格鬥範圍以內(低於70千米),這樣才能充分發揮隱身的威力。 目前紅外成像探測設備的探測邊緣也就是在70千米左右。目前美國的做法是將AIM9X BLOCK2的射程延伸到中距彈的水平,並且增加雙向彈載數據鏈。
在實際作戰中,隱身飛機也要考慮很多具體戰術問題。例如美國已決定將F-117全部退役,說明該機對波長較長的地面警戒雷達效果還不太好。飛機的RCS在垂直機翼前緣方向有一個強峯值,即約前方±60°處峯值RCS高達20dbsm(100平方米)。即使在峯值附近約±10°處,平均值也達到約0dbsm(1平方米)。因此它必須在出/返航過程中通過航線安排來避免將此峯值對準敵防空雷達。在對南斯拉夫作戰時,F-117是通過一種地面任務規劃系統來實現這一要求的,因此它的飛行路線比較呆板,並且要確保飛行環境周圍的雷達位置已知(在沒有電子幹擾機伴隨支援的情況下),而且還寄希望於對方雷達沒有新的變化。B-2則通過機載電子偵察系統和威脅規避系統實現這點。F-22和F-35都具有機載實時任務規劃能力。因此避開地面雷達的關鍵技術是機上具有能計算對方起威脅作用的雷達探測包絡的機載軟體,並能用其確定飛機的規避航線。這種軟體高度敏感,因為從中可分析出怎樣才能探測到隱身飛機。這是美國堅持不向外國提供飛機作戰軟體源代碼的重要原因之一。延伸閱讀:
附註:中國已有類似 系統,並且已經出口伊朗。美國海軍的CEC以及更高級別的發展NIFCA-CA系統,此類系統重在反導,但和反隱身的系統是相通甚至相同的。
美軍「一體化防空反導作戰指揮系統」成型,未來將有三大發展方向
延伸閱讀:此類系統重點在反導,當然反隱身的原理是相同的
美國「海軍一體化防空火控」NIFC-CA與亞太地區海陸一體化反導網路
【內容提要】THAAD並不僅是一個獨立作戰的反導裝置,而是美軍體系化反導能力中重要的前置感測器節點。將高性能的目標識別雷達前置,儘可能延長導彈防禦的攔截窗口期,並利用海陸廣泛分佈的感測器節點進行數據融合,形成協同交戰能力,最大限度的提升反導系統的效能是理解美國近期一系列導彈防禦開發和部署行為的一個關鍵。本文梳理了美國「海軍一體化防空火控」(NIFC-CA)理念的緣起和最新發展現狀,重點分析了當前NIFC-CA系統的主要打擊鏈組成和作戰原理。NIFC-CA是美國海軍防空反導能力的重要升級,隨著亞太地區的NIFC-CA系統的不斷完善,配合THAAD等前沿部署,美軍意圖形成跨越海陸的一體化防空反導(IAMD)能力。除了提升防禦能力,新近美國海軍又提出了進攻性的分散式殺傷理念,用戰略性的先進軍備部署再造地區介入支點,繼續強化美軍的攻防優勢,「抵消」中國軍備現代化對其區域存在的「威脅」。此舉終將嚴重影響亞太地緣戰略平衡。【關鍵詞】 海軍一體化防空火控一體化防空反導薩德系統美日同盟【Keyword】 NIFC-CAIAMDTHAAD Us-Japan alliance隱形飛機是一個騙人的東西,現在的雷達能發現隱形飛機。當我這麼說的時候請注意我的身份,我是真名實姓陳必紅在知乎上發表文章,這就和不知道他是哪兒來的網友,也許是美國中情局假冒中國人在網路上嚇唬中國人民的人區分開。我在清華大學無線電繫上博士研究生時,導師是茅於海教授,他的哥哥茅於軾大家可能知道。我國第一個科學技術發明一等獎是發給茅於海教授發明的"捷變頻雷達",人類首創,世界首創,中國首創。我本科畢業於西北電訊工程學院,也就是現在的西安電子科技大學,雷達系。我的許多本科同學現在都在搞雷達,有許多是國內著名雷達專家。我的碩士是在國防科技大學電子技術繫上的,導師是孫仲康教授和沈振康教授。發現隱形飛機有多種手段,早就可以發現了。其中一種技術是米波雷達。米波雷達早幾年前就可以發現隱形飛機了。2020年西安電子科技大學的突破是,研製成功直接制導的米波雷達了。為什麼不大張旗鼓的宣傳?因為,根據實踐出真知的原則,在沒有具體地打下一架B2之前,都不算最後的定論。我還是欣賞我提出的東風17導彈雨打法。怎麼就沒有人問"美國的防空系統能防得住東風17導彈雨嗎?"答案是:防不住。
沒有任何飛行器能做到全頻段隱形,B-2 與 B-21 也不例外。參見:
剪水鸌:天波超視距雷達?隱形技術的根本價值是大幅度增加了對抗每架飛機需要投入的感測器資源。在攻防雙方投入等量資源的情況下,隱形加持並先天擁有強大機動性優勢的空中進攻方必勝。
然而前提是雙方投入等量資源,這在西太平洋戰區內壓根就不成立。帝國軍無法集結足夠的戰術飛機來壓迫土鱉的空中作戰體系 (島鏈基地戰時生存時間最多以小時計算,靠近到艦載機有效作戰距離內的航母也活不了多久)。戰備機勉強超過 10 架,單次出動規模僅可達到個位數的 B-2,面對遠未被飽和的土鱉防空作戰體系,會有好下場纔怪。
研製 B-21 正是為瞭解決隱轟數量太少的問題。假設現在帝國軍手裡就有其計劃購買的全部 B-21,那麼土鱉的對空作戰體系是擋不住的。
假設帝國軍擁有數百架艦載高性能隱形機而非 F-35 這樣的半瓶子醋,土鱉當前的對空作戰體系同樣會不堪重負,使得數量稀少的 B-2 得以乘虛而入。
問題是這兩個假設都不是現實。等到 B-21 採購批量完成之日,解放軍也早就不是今天的解放軍了。
說不定到時候你會問:
解放軍在關島周邊海域殲滅美國海軍機動編隊的把握有多大?
或者:
美澳聯軍的 A2/AD 體系能夠將解放軍指向澳洲的兵鋒阻擋幾天?
可以,參見以下報道:
據環球時報報道中國一位雷達高級設計師在最近的一次採訪中表示,中國的米波反隱身雷達不僅能探測到先進的隱形飛機如F-22、F-35、B-2等,還能引導防空導彈摧毀它們。中國軍事專家稱,米波雷達可以部署在車輛、陸地和軍艦上,形成一個密集的網路,讓敵方隱形飛機無處藏身。在接受《艦船知識》雜誌採訪時,從事反隱身雷達研究和設計的中國電子科技集團公司(CETC)高級科學家吳劍旗在被詢問米波雷達能否引導導彈擊落隱形飛機時表示,只要米波反隱身雷達的設計就是為了達到這一目的,米波反隱身雷達就可以滿足這一要求。軍事專家指出,米波雷達能夠探測到隱形飛機,是因為現代隱形飛機的設計主要是為了躲避微波雷達的探測,而對米波雷達的隱身能力較低。不過普通的米波雷達有三個致命缺陷,低仰角盲區大、不能準確測高、空域覆蓋不連續。90年美國國防部曾進行評估,判定米波雷達不足以對隱身飛機構成威脅。即使採用微波雷達彌補了米波雷達的缺點,也不能完全克服這些缺點。而吳劍旗通過設計出世界上第一臺實用的米波稀布陣綜合脈衝孔徑雷達解決了這個問題。吳說,他的雷達有多個數十米高的發射和接收天線,分散在數十至數百米的範圍內。當雷達接收到來自四面八方的回波時,它們可以連續覆蓋天空。稀布陣綜合脈衝孔徑雷達(SIAR)是指採用米波波長大孔徑稀疏布陣,寬脈衝發射,用數字方法綜合形成天線陣波束和窄脈衝。既有米波雷達在反隱身和抗反輻射導彈等方面的優點,有克服了普通米波雷達解析度差、測角精度低和抗幹擾能力弱的缺點,綜合性能較好。吳劍旗將其稱為先進米波雷達,先進米波雷達2016年顯身珠海航展就引起了轟動。英國《簡氏防務》週刊稱中國已經成為反隱身雷達的全球引領者。2017年美國海軍在制定2018年預算的時候,專門撥出一筆經費20億美元用於在它的新型幹擾機當中增加反先進米波雷達的對抗能力。吳說,這大大提高了雷達跟蹤空中目標的能力,通過綜合雷達收集的參數和數據,在先進演算法的支持下,精確定位隱形飛機的精確坐標。吳說,由於該雷達現在可以清楚地看到隱形飛機,並持續準確地跟蹤它們,所以它能夠引導遠程防空導彈並對它們進行精確打擊。儘管俄羅斯等其他國家也在研製米波雷達,但吳似乎對中國的米波雷達是最好的充滿信心。吳說:「就目前而言,我還沒有看到來自國外的米波防空雷達能夠達到(像中國的)先進米波雷達的水準。」
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ps:上文中關於「引導遠程防空導彈進行精確打擊」的說法,我懷疑是外行記者沒聽懂後的腦補。「引導一詞」應該是「地面引導」的簡稱。
「地面引導,航空兵作戰指揮方法之一。引導人員使用地面引導設備將飛機引領到指定目標或空域的活動。通過對飛機進行地面引導,可使飛行人員發現目標,佔據戰鬥的有利位置,實施截擊等。按所用引導設備的不同可分為自動化引導和人工引導。自動化引導,是在雷達測得空中目標信息後, 自動錄取並傳輸給計算機,計算機根據引導人員確定的目標和預定的飛機飛行目標算出引導數據,引導人員據以對空中飛機實施指揮引導。」
涉及導彈的用詞是「導引」,而米波雷達是不可能使用在導彈的導引頭上的。
但就算是隻能實現引導航空兵截擊,也能輕鬆發現並打掉b2/b21(這裡暫不考慮電子對抗的勝負問題)。
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