这是什么样的年代啊。说起雷达,你有多久没有见过一个大锅装来转去?
那种背着大锅转的雷达是老式的机扫雷达。靠近快远慢的多普勒效应来探测目标。你可以理解为手电筒转圈到处瞄来瞄去。这种雷达缺点太多。只能显示二维平面信息;转一圈才能扫一次,刷新率太低。而且盲区太大。如果是在海上,由于地球曲率的影响,很难扫描到低空目标。
还记得2022年4月俄罗斯的“莫斯科号”被击沉吧?那是黑海舰队旗舰,并非乌克兰的打击手段多先进,它是死于—雷达太落后,难发现掠海飞行目标。
这种雷达太垃圾,科技大国们当然不能忍。
还是美帝厉害,上世纪80年代,凭借自己的科技优势,搞出了有源相控阵雷达。
先来说相控阵雷达。
简单粗暴地说,相控阵雷达就相当于苍蝇的复眼。一大堆小雷达排列得密密麻麻,不用转动也可以改变波束照射方向。可以同时跟踪多个目标。如果把一部雷达四面都贴上这种阵列,那就是360度无死角扫描,是不是很爽?
相控阵雷达如今已经发展了很多代,大体分为无源相控阵雷达和有源相控阵雷达。
两者的区别,你就这样简单理解:
无源相控阵雷达:一个大餐厅里有密密麻麻的坐席(雷达阵列),但是他们共用一个服务员(接收机和发射机), 服务员走到远处去上菜,虽然能同时服务多个客户(跟踪多个目标),但是这些客户必须位于服务员身前身后不远处。一句话:无源相控阵雷达能探测跟踪多个目标不假,但是他们必须得几乎处于相同距离。
有源相控阵雷达:如果把餐厅每个坐席(T/R组件,理解成小雷达吧)都配一个单独的服务员(接收机和放大器)。那么这个雷达阵列的工作效率就大大提高。每T/R组件都有了自己的灵魂。不光同时跟踪不同目标,这些目标远近不同也没关系。而且,整个雷达阵列的功率要比无源相控阵雷达大很多,探测得更远。它跟踪的目标是三维动态的,可以知道你目标多大,朝哪个方向飞,速度多快。
根据材料的不同,有源相控阵雷达也存在鄙视链。如果用氮化镓T/R组件,那就比用砷化镓能力强十倍。
那些追赶西方的岁月
话说八十年代美国搞出来陆基有源相控阵雷达后,全球哗然,世界各国包括我们在内,自卑得要命。这个雷达32层楼那么高,性能屌炸天,可以探测5500公里外的目标,后来还在湾湾放了一台。可惜美帝研究出了陆基有源相控阵雷达后,大概是觉得老子已经天下第一,不用那么辛苦研发了。他们中场休息了。
反而是美帝的生父小以子,继续深挖有源相控阵雷达技术,搞出空基有源相控阵雷达,用在费尔康预警机上。
大家都知道,我们村的军工人都是有强迫症的。雷达落后人家很多,这不能忍呀。自己工业底子薄,技术积累弱,没办法,还得低着头向西方学习。
这个时候,我们村出了一个神人,他就是“中国预警机之父”王小谟院士。他敏锐感觉到未来预警机最屌的方案是机载有源相控阵雷达,正在苦苦上下求索中。1992年,小以子已经搞出初代机载相控阵雷达型号的预警机。王小谟院士向高层谏言,赶紧抓住机会,和小以子合作开发下一代费尔康预警机。
中国人给的钱实在太多了,以色列无法拒绝。1996年双方签合同。中国出钱、出天线方案,以色列出技术积累,共同研发新一代预警机(是共同研发,不是购买)。
以中国人的性格,外国的技术不消化吸收,夜里哪里睡得着。为了学会制造T/R组件的各种技术,王院士和他的团队提出要求,主动包揽研发制造中的各种苦活累活。以色列人一看,很开心地答应了。心想这些中国人这有点傻呀,钱都是你出的,本来不该你干的活你拼命抢着干。
同时,王小谟院士想得很远,我们第一款预警机可以和别人共同研发制造,第二台还要靠外国吗? 核心技术一定要掌握在自己手里!于是,根据王院士的谋划,国家投入重金,建立了一套T/R生产线,而且建设了各种高精尖配套科研设施。等于是为我们的有源相控阵雷达预警机搞了一套备胎计划。
2000年,正当中以联合研发的费尔康预警机快要完工的时候。以色列突然撕毁合同,把我们辛苦参与的预警机卖给阿三!我们在整个项目里投入十亿美元,投入了巨大的人力物力,贡献了关键的天线技术方案,一切付之东流。以色列就傲慢地甩给我们1.6亿美元“赔偿费”了事。
尼玛,太欺负人!
相关人员放弃幻想,开始战斗,就像后来2019年5月17日华为麒麟芯片备胎计划转正一样,我们的预警机备胎计划正式转正。大家把这款预警机称为“争气机”,急吼吼开始高强度研发。由于王小谟院士的超前布局,整个过程相当顺利。
2001年,也就是以色列坑我们的第二年,空警-2000试飞成功,达到设计目标。
小以子吓一跳,你这性能碾压我的了啊!
为了混淆视听,他们的大使馆炮制了催人泪下的造谣小文章。说中以合作研发预警机的时候,被老美阻挠。以色列一直感激30年代中国收容大量犹太人,眼见无法合作了,万般无奈下,出于对中国的感激,以色列把成套的预警机技术免费送给中国,中国才搞出空警2000。
那个年代,舆论场上正是公知二狗子们活跃的高峰期,这种造谣文章被传得满天飞,谣言被讲了一万遍就成了真理。他们坑了你、伤害了你,还引导你的老百姓对他们叩头感恩。文化霸权令人作呕!
那个民族对我们哪里有啥感激,人家从来都是反华,只是擅长在中文互联网上发小作文给善良的中国人看。
空警2000之后,我们开始搞预警机小型化。在运8平台上研发空警200。
我们的军工人有强迫症,性能有一点不完美就很膈应,总想着赶时间解决问题。2006年6月3日,预警机研发团队精华尽出,34位军工专家乘坐一架空警200收集实验数据,因为超载失事。这就是6.3安徽广德空难,高等预警机人才,被团灭。这是我们航空工业最痛的一次空难,空警200就此下马,预警机事业N年断层。从此,高层下了命令,以后同一领域的专家,严禁乘同一架飞机。
34名预警机领域头部专家+6名机组人员,惨痛团灭,损失无法估量
预警机项目恢复元气是在几年后,后面又搞出来空警500,发展到现在又有了舰载版空警600,以及性能更残暴的空警3000.
至于电子侦查机、电子战飞机领域,它们和预警机原理大致相同,都和有源相控阵雷达强相关。我们一直也没有闲着。从高新3到高新11,到歼16D,一代又一代产品让人眼花缭乱。
通过前面的介绍,你可以看到,我们的相控阵雷达技术起点太高,一开始就搞定了技术最难的空基有源相控阵雷达,直接进入第一梯队。
为啥说空基有源相控阵雷达技术最高端?这很好理解,因为是要装在飞机上,既要考虑飞机的气动外形,又要做得尺寸很小、还得保证功率足够大,探测距离足够远。
既然我们连空基有源相控阵雷达都能搞得定,以我们中国军工那个不天下第一就吃不香睡不好的急脾气,我们的海基和陆基那还能不强大吗?
那我们和美帝有多大差距呢?
我们的雷达领先,不是一点半点
人比人得气死,货比货得扔。
前面说了,八十年代美国的铺路爪就那么屌炸天了,不过这个陆基比起来没啥意思。只要场地够大,使劲堆料,性能总能反超。要比就比技术难度最高的空基和海基现役雷达。
总体来说,美国现在基本处于砷化镓有源相控阵雷达时代,我们处于氮化镓有源相控阵雷达时代。两者性能相差十倍。
先说说海基雷达。
美国最先进的盾舰阿利伯克III型号首舰-卢卡斯号,2023年终于用上了氮化镓有源相控阵雷达,而我们2003年下水的170舰兰州号052C,早就达到这个水平了。所以,外媒才报道说:卢卡斯号终于赶上了中国人20年前的水平。
卢卡斯号这个雷达,因为舰船的燃气轮机功率不够,不能全功率打开,而且只有搜索功能,没有火控功能,还不能24小时开机,还得额外装个SPJ-62火控雷达。
看看我们的055大驱,装备四个波段的数字智能氮化镓相控阵雷达。采用了综合射频技术,不同的波段融为一体,性能远超卢卡斯号。
S波段:对空探测,可以反隐形飞机,能在350公里发现F22这样的隐身飞机。
X波段:对空导弹火控雷达,锁定来袭目标,并引导导弹拦截。
C波段:对海搜索低空目标以及火控雷达。
米波:搜索隐身目标。
关于预警机,我们最老款的空警2000功能已经碾压美国的预警机了。
空警2000预警机,伊尔-76运载平台,采用氮化镓有源相控阵雷达,高空探测距离 1200km, 低空探测距离800km
美国陆基E3预警机 高空探测距离是800km, 低空探测距离是400km. 为什么比我们的空警2000差呢,因为它使用的不是有源相控阵雷达,而是APY-1这款 S波段的多普勒雷达。天线为7.3米×1.2米的平板间隙天线。
美国 E2D航母预警机
依然使用的是多普勒雷达,不是有源相控阵技术。高空探测距离480km,低空探测距离360km, 对低空贴海飞行目标的探测距离为250公里。
我们的空警600是对标美国E2系列的航母预警机,马上就要服役,具体性能不详。但是它肯定是氮化镓有源相控阵雷达天线,以我们军工人的性格,作为有后发优势的舰载预警机,你要说它性能不碾压美帝的E2D,我真有点不信。
预警机比中国落后,美国当然很着急呀。经过军工复合体和国防部的博弈,他们终于搞出来E7预警机。终于用上了有源相控阵雷达,但是用的是砷化镓有源相控阵雷达。砷化镓雷达的功率,要比我们的氮化镓低十倍。而且E7这玩意,背上立的是平衡木式天线,两边只能看左右120度,前后看不到,需要像个大屁股模特那样S形走位,才能做到360度扫描。这款雷达如果集束照射,可以探测1000公里。
至于空警500,比空警2000还要强悍,不用比了。我们福建舰配套的空警600,新型的空警3000,很快就要服役了。
因为氮化镓技术在中国已经烂大街了,它的功率密度比砷化镓高10倍,所以我们能做到有源相控阵雷达的小型化。现在我们几乎所有的尖端战机、导弹,都有最先进的氮化镓有源相控阵雷达。就连专门用来出口的、我们不用的枭龙3战机,用的也是氮化镓雷达。
在现代,空战应该怎么打呢?因为第四代空空导弹的逆天性能,只要在不可逃逸区间内,发现就可以击落。
空战肯定是这种模式:预警机在战斗机后面跟着,疯狂扫描空域,突然发现对方的战机,立刻通知战斗机开火。战斗机赶紧对着发射导弹,射完扭头就走。预警机远远地在后面接管导弹,帮忙制导。这就是现代超视距空战。
所以,谁先发现对方,谁就占尽优势,雷达的性能决定空战的胜败。
假如我们的歼35战机,和美国F35开展空战,必定非常有趣。
我们想象下,让我们忘记空警600预警机的逆天功能,假设美国的E2D鹰眼先发现我们。通知F35攻击我方J-35。如果F35敌机离我们超过100公里,F35能发射导弹吗?因为F35最先进的AIM-120D空空导弹,对灵活的J-35战机来说,有效射程(射程160公里,不可逃逸区间只有80公里)只有80公里。
都已经飞了这么久了,我们的预警机这时候怎么着也该发现F35了,可以通知J-35随手发射一枚PL-15(200公里不可逃逸区间),然后扭头就跑。
所以,影响超视距空战结果的,最重要的是雷达技术,其次是空空导弹的性能,最后才是飞机的性能。
有一种优势叫全产业链碾压
我们的雷达整体领先美国很多,这个领先不是因为美国技术达不到,我也没有贬低美国科技大国的意思。而是有两个原因制约他们。
1.他们非常缺金属镓和锗,这玩意一直被东方大国垄断。导致美国的有源相控阵雷达的造价高得离谱,严重侵蚀国防经费、无法大规模列装。
2.他们的军工复合体,是私人企业,需要有订单、有利润才愿意投入资源研发,雷达死贵,国防部肉疼舍不得花钱。这种体制问题严重限制了他们雷达的发展。
我们是怎么实现氮化镓烂大街的呢?这要说起我们的制铝工业。
上世纪八九十年代,西方把高耗能高污染的产业转移到中国的时候,大概是带着点优越感吧。我们花了很多年时间,投入无数资金,建立起整个制铝产业链。电解铝的制程里总有一些半生的残渣,其中就有金属镓和锗,以前我们不知道这玩意能干啥,还卖给老美, 老美用在芯片里再高价卖回中国。后来,美国人说这些材料可以用于军事,对中国断供。
于是,我们开始经营自己的镓类产品的产业链,进展神速,扩展到雷达行业后,多个研究所互相追赶,还向民用产品领域进军。整个行业立刻内卷。结果把砷化镓、氮化镓搞成了白菜价。
后来老美在那里整天拿制裁大棒捶我们,我们反手对美国断供镓和锗。他们傻眼了。因为死贵,他们的大量军事装备的雷达都还是无源相控阵雷达或者砷化镓雷达,和我们有代差。再一看我们,有源相控阵雷达早就烂大街了。
军事装备也就算了,最气人的是,我们还搞了很多民用产品。用有源相控阵雷达放羊、驱赶野猪。连喷洒农药的无人机都用上有源相控阵雷达了,你说气人不气人!
这年头,机扫雷达早就没人懒得瞧一眼了,如果你家的雷达不是相控阵的,真不好意思和人打招呼。
话说我们军工领域很多人都是争强好胜的汉子,他们见别人的东西比自己好就非常膈应,那种总想超越别人执念深埋于心。
星期一,某雷达部门的小张去了兄弟单位B部门,回来很难过,说B部门用的是真空管无源相控阵雷达,我丢不起那个人呐,我们的多普勒机扫得扔。
星期二,B部门的老王去了C部门,回来脸色难看,说C部门雷达从真空管相控阵雷达升级到下一代无源相控阵雷达了。
星期三,C部门的老李去了D部门,回来就躲在墙角里哭泣,说D部门的雷达又升级一代,用上了砷化镓有源相控阵雷达了。
星期四,D部门的老张去了E部门,回来嚎啕大哭,说E部门TM居然雷达也升级了一代,用上了氮化镓有源相控阵雷达了。
星期五,E部门的老孟去了F部门,再也没有回来,直接进了ICU抢救,醒来后给领导汇报:我忙了大半辈子,终于夙愿得偿,用上了最高端的氮化镓有源相控阵雷达。但是F部门不讲武德,他们的雷达又升级了一代,他们用上了数字智能氮化镓有源相控阵雷达了!
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