以空警2000的有源相控阵雷达为突破口,我国战斗机的火控雷达实现了从机械扫描到有源相控阵的跨越,要作出这个决策,必须对无源相控阵雷达有深刻的了解才行。无源相控阵雷达并非真正的“无源”,这只是相对于有源相控阵雷达而言的,它只有一部或两部发射机,比如B1B的无源相控阵雷达就有两部发射机,发射机产生的信号经低噪声放大器,再利用波导管(强制馈电)或空间馈电方式传送到天线的辐射单元上面,接收时则反向而行,通过改变辐射单元的相位来代替转动雷达天线,可见无源阵的辐射器本身只是这“中转站”,捎带移相而已。

空警2000项目不仅是我国信息化的突破口,更是战斗机火控雷达的突破口
世界第一种机载无源相控阵雷达是米格31的“闪舞”雷达,而当今最先进的无源相控阵雷达是苏35的“雪豹”E,由出口印度苏30MKl的“雪豹”无源相控阵雷达升级而来,俄罗斯一直在无源相控阵领域深耕,经过几十年的发展,“雪豹”E已经达到了无源相控阵雷达的巅峰,在各军事强国都是过渡产品的无源相控阵雷达,性能在俄罗斯却达到了极至,可以说理解了“雪豹E”,就理解了无源相控阵雷达。

从这个人机比例可以对雪豹雷达的尺寸有直观的认识
“雪豹-E”的最大功率为20千瓦,平均功率达到5千瓦。它号称探测距离400公里,但此时的探测锥角不超过10度,而且需要叠加更多的波束对目标进行确认,按每道波束建立时间0.4毫秒,等400千米外的回波要1.3毫秒,总共至少1.7毫秒,如果需要10次回波的积累,完成120度方位探测,需要超过2秒,加上后台处理至少需要3秒。而且“雪豹E”的处理水平还不怎么样,如其合成孔径分辨率只有1米,在“空对地”模式下识别尺寸10米的目标都很困难,可见“雪豹E”400公里的探测距离是牺牲效率得来的。而且无源相控阵雷达的探测距离由于多了移相器的耗损还要稍逊于同功率的传统机械雷达,因此“雪豹E”只能通过加大发射功率和天线尺寸来实现既定指标,也就需要更大的冷却系统和电力供应,这导致苏-30MKI战斗机的雷达指标和中国枭龙战斗机的KLJ-7机扫雷达类似,而重量几乎是后者的8倍多,“雪豹E”雷达虽然指标有所提升,但与中国更新的KLJ-7A有源相控阵雷达差距更大。

KLJ7A有源相控阵雷达以小博大,性能完爆“雪豹E”
值得称道的是雪豹E安装了沿轴向和方位扫描的机械伺服装置,天线搜索范围达到±120度,俯仰±60度的水平,这对俄罗斯惯用的战斗机预警编队作用很大,但对增加雷达作用距离不利。偏转角越大时,在该方向的有效孔径会减少,波束会发散、强度减弱,也就是说,偏离雷达法向轴线,即使只有10度锥角,探测距离也可能只有200公里。我国空警2000的一部有源相控阵天线在120度扇面对3平米目标的探测距离也就500公里。
总之,无源相控阵雷达多是以行波管产生讯号,和脉冲多普勒雷达产生讯号的方式一样,区别主要在天线上。可以说机械扫描雷达换上个无源相控阵天线就变成了无源相控阵雷达,所以二者并没有迭代的技术跨越。
反观有源相控阵雷达,有源相控阵雷达天线上的每个辐射单元都配装有一个发射/接收组件,每一个组件都能自己产生、接收电磁波,因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。正因为如此,也使得有源相控阵雷达的造价昂贵,工程化难度加大。最大的难点是要在天线的方寸之地集成一两千计的发射/接收组件,还得囊括同样复杂的冷却系统。我国此前就因为良品率低的问题,一个T/R单元的造价在数万人民币,而美国已经控制在了500元以内,如果不是有近十几年来在工艺和管理上的重大突破,我国的有源相控阵雷达也会一直在试验状态徘徊。

以歼10C为典范,我国实现了有源相控阵的大规模普及
就像苏联-俄罗斯一直没有大规模应用平板缝隙阵列雷达,至今仍装备笨重的倒置卡塞格伦天线一样,雪豹无源相控阵雷达与美制APG81的差距与以上二者相比只大不小,一句话,今日之俄罗斯仍然在用系统集成弥补其在集成电路、计算机和芯片领域的短板,步履蹒跚的跟随着世界尖端军事科技的步伐,这将会越来越吃力,尖端军事没有捷径,可以暂时选择绕开,但最终还是要去面对,去攻克。
总之,“雪豹E”已经达到了无源相控阵的物理极限,集中表现在性能提高有限的情况下,体积和重量却一直下不来,要改变这种状况,俄罗斯必须回到主流路线——有源相控阵上面来。
当然,跨越不代表“*跃进大**”,相关的积累还是要有的,我国在对有源相控阵集中攻关的同时,还引进了两种俄罗斯的无源相控阵天线,以备万一有源阵项目不顺,也不至于无雷达可用。这种跨越不限于机载有源相控阵雷达,我国的“中华神盾”舰载相控阵雷达,也是如此,因为在军事科技日新月异,国际竞争白热化的当今世界,不冒险跨越,后来者就几乎无法实现赶超,愿我国在其它领域也能创造同样的奇迹,早日实现科技复兴!

中华神盾也完成了同样的跨越