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日渐锐利的双头鹰之眼
凌弘毅 阙隐枫 当今的超视距空战十分强调先敌发现、先敌打击,要达到这个目标,战机所使用的雷达起着至关重要的作用。冷战结束后至今,俄罗斯在军用雷达方面取得了很大进步,这在很大程度上要归功于其在全球商品市场上接而消失殆尽。可没过多久,米格-31“捕狐犬”截击机及其使用的N007“闪舞”雷达在80年代初亮相,苏联人似乎又取得了领先地位。N007是一种大型无源相控阵雷达,尺寸是美国AWG-9的两倍,,占空比为25%时峰值功率为10千瓦。据称,。

随着80年代后苏-27战斗机的出现,人们又看到了N00l雷达。这种雷达设计之初是为了超越美国的APG-63雷达,但实际情况却不尽如人意。配备这种雷达的苏-30K参加了2004年美国和印度举行的“对抗印度04”联合空中演习。在此次演习的模拟超视距空战中,苏-30K击败了配备改进型APG-63雷达的F-15C战机(注:综合各方的消息,双方对自身实力均有所保留,特别是美国为获得苏-30战机的信息,更是有“故意求败”之嫌)。其实在举行“对抗”演习的时候,俄罗斯已经开始向印度交付新型的苏-30MKI,并提供首批生产型N011M“雪豹”相控阵雷达。到目前为止,N001M仍是除了F-22A配备的APG-77雷达之外最先进的现役雷达。美国AWG-9和APG-71雷达虽然在功率上有一定优势,但是俄罗斯N011M雷达采用的混合相控阵天线设计赋予其低噪声系数却是后者所无法比拟的――AWG-9和APG-71接收机低噪声系数是N011M的近三倍。
F-22A战斗机及其配备的APG-77有源相控阵雷达的出现,堪称人类在机载雷达领域的又一大突破。APG-77是一种低可探测性雷达,由1500个T/R模块组件(以下简称组件)构成,拥有目前所有现役机载雷达中最大的功率(具体数值至今尚未公开)。如今,APG-77已经成为机载雷达发展的风向标。在过去十多年中,以此为标准,美国又发展和升 级了一系列新型相控阵雷达:F/A-18E/FBlock2使用的APG-79有源相控阵雷达,这种雷达原准备用来改进现有F/A-18系列战斗机,但只有达到F/A-18E/F标准的该系列战斗机才能满足雷达所需的基本冷却要求;F-16E/F Block60使用的APG-80有源相控阵雷达,这种雷达还配备在即将出口到澳大利亚的F/A-18E/F战斗机上,洛克希德?马丁公司正在极力向印度推销的F-16IN战斗机也将使用这种雷达;改进型F-15C使用的APG-63(V)2属于第一代有源相控阵雷达,随F-15SG出口到新加坡的APG-63(V)3则属于第二代有源相控阵雷达,采用了许多与APG-79通用的雷达组件技术;F-35使用的APG-81,它使用比早期APG-77更新一代的雷达组件,最新批量生产的F-22A Block20配备的APG-77(V)2也使用了与APG-81通用的雷达组件。新技术的应用使雷达拥有了更大的功率,但随之也要求战机拥有更强的制冷能力。
在本世纪初的5年里,美国在有源相控阵雷达领域取得了重大的技术突破:X波段的氮化镓高电子迁移率晶体管技术日益完善,较之传统的砷化镓晶体管,其发射功率有了明显提高。以往有源相控阵雷达的发展一直受限于其基本组件的发射功率,每个组件的发射功率为2-5瓦。氮化镓晶体管在现阶段便可以为组件提供10倍于原使用砷化镓材料晶体管组件的发射功率。这使得有源相控阵雷达的设计人员由如何获得更大的功率,变成怎么为雷达提供足够的电力和制冷设备。一个很好的例子是2007年7月,日本东芝公司展示了一款名为TGl8596-50的氮化镓高电子迁移率晶体管,它可以使雷达组件在x波段获得高达50瓦的发射功率。目前,该公司已经将这种新型晶体管定位在雷达和微波通信设备的应用上。

关于氮化镓晶体管技术的长远影响,最值得期待的要属x波段微波发射机。假如这种技术能够在雷达组件上得到应用,那么雷达的发射功率将得到空前提高,直至达到“功率上限”,战机的制冷能力也将成为影响这个上限的关键因素。倘若一部雷达由1500个基本组件构成,每个组件可以持续提供40瓦的微波能,功率增加效率可达50%(注:功率增加效率缩写Pike,是指输出输入功率差与器件消耗电源之比,它是T/R模块组件的最重要参数之一),那么有源相控阵雷达的峰值功率就能够达到60千瓦。目前,发射功率达80瓦的X波段氮化镓/碳化硅材料晶体管已经初露端倪。随着组件发射功率的提高,雷达的探测距离也有了明显提高,为对付隐身目标提供了无限潜力。
在功率不断增加的同时,其首要制约因素也越来越明显,就是如何为天线阵列制冷和把多余热量排出机体。