挂载合成孔径雷达侦察吊舱的歼侦－8F战术侦察机（注意吊舱两边的透波天线罩）
不久前网上出现了我国歼侦-8F高空高速战术侦察机的图片，外界注意到它机腹下面挂载是一种新的吊舱，不像以前的副油箱那样具备流线型外形，并且两侧还有深色的材料外壳，显现它应该是一种电子吊舱。
笔者推测这种吊舱应该是传闻已久的国产合成孔径雷达吊舱，这主要用于昼夜全天候条件下对地探测和侦察，是新世纪战术侦察机配备的又一种利器，它的出现有效的提高我国空军的战术侦察能力。
挂载副油箱的歼侦－8F，注意机腹油箱与题图吊舱的区别
我们知道雷达对地面探测能力也就是横向距离分辨率与天线、波长呈现比较关系，一般来说，波长越短、天线越大，分辨能力就越高，但是对于飞机来说，由于机内空间有限，因此它的雷达天线尺寸一般都较小，并且雷达工作频率较高，目前机载雷达的天线尺寸一般在1米以下，工作在X波段，这样的话它的对地探测能力就受到较大的限制，一般而言普通机载雷达利用真实波束对地探测的时候，在10公里的距离上分辨能力在400米左右，显然这个分辨能力无法满足要求，根据相关资料，如果想探测海岸线、大型城市、山脉外形需要150米，主要公路、明显的地标则需要30米，而大型建筑物和机场则为20米左右，如果是坦克这样的小型目标，那么就会降低到2米以下，根据相关公式，如果一架飞机要在20公里的地方探测到一辆坦克，也就是分辨能力达到2米左右，那么它的天线长度至少要达到400米，这样大的天线别说在飞机，就是在地面上也是件非常困难的事情，在这种情况下，合成孔径雷达就出现了。
配备有合成孔径雷达的E－8A对地观测飞机
合成孔径雷达获得的图像已经与照片相近
合成孔径雷达就是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达，也称综合孔径雷达。合成孔径雷达工作时按一定的重复频率发、收脉冲，真实天线依次占一虚构线阵天线单元位置。把这些单元天线接收信号的振幅与相对发射信号的相位叠加起来，便合成一个等效合成孔径天线的接收信号。若直接把各单元信号矢量相加，则得到非聚焦合成孔径天线信号，相对于普通雷达，非聚焦合成孔径的分辨能力已经有了较大的提高，但还不是十分理想，它的不足之处在于阵列的长度受到限制，原因是由目标到阵列各单元的路径会造成相位差，由于机载雷达工作频率较高，所以小的路程差就会产生较大的相位差，这样阵列的长度不能太长，否则各单元接收的信号不能积累起来，分辨难以进一步的提高。这样就出现了聚焦合成孔径天线，它在信号相加之前进行相位校正，使各单元信号同相相加，得到聚焦合成孔径天线信号。地物的反射波由合成线阵天线接收，与发射载波作相干解调，并按不同距离单元记录在照片上，然后用相干光照射照片便聚焦成像。这一过程与全息照相相似，差别只是合成线阵天线是一维的，合成孔径雷达只在方位上与全息照相相似，故合成孔径雷达又可称为准微波全息设备。由于聚焦合成孔径雷达的出现，成功的实现了合成孔径雷达的小型化，首先它突破了天线长度的限制，也就是说对于聚焦合成孔径雷达来说，实天线越小，分辨能力越高，这是因为实天线孔径越小，波束越宽，聚焦的阵列越长，不过考虑到雷达的探测距离，实际上雷达的天线还是不能过小，另外一般而言聚焦阵列的分辨能力与波长呈现正相关，也不是波长壏长，阵列的长度越大，进入新世纪无人机配备合成孔径雷达成为趋势就是因为这些原因，目前一些先进的小型合成孔径雷达的分辨率已经迈入了1米以下。另外合成孔径模式也成为现代机载雷达的普遍模式，目前新研制的机载雷达或者现有的机载雷达改进项目几乎都包括增加合成孔径模式，以提高飞机的对地攻击能力，不过考虑到机载火控雷达不能长时间的工作，而对地侦察需要长时间对地面目标进行探测，所以合成孔径雷达吊舱出现了。
捕食者无人机配备的ZPQ－1战术合成孔径雷达，可以看到它的尺寸较小
比较典型的战术侦察吊舱可能就是以色列的EL/M-2060合成孔径雷达吊舱，EL/M-20600雷达目标吊舱就是埃尔塔公司最新合成孔径雷达吊舱，该吊舱能提供防区内的地面目标和地形的高质量雷达图像。吊舱设计用于装备战术飞机执行空对面攻击任务，配置了完整的作战顺序：探测、分类、跟踪、锁定、开火-评定。该吊舱有多种操作模式：“带状成像”模式用于广大地域上某地段快速成像；“点状成像”模式用于对目标产生高清晰的图像；“地面移动目标指示”模式检测移动中的目标检测地面移动的目标，并将目标显示在合成孔径雷达的图像上或地理坐标图上；“地面目标跟踪”模式准确的跟踪静止的或移动的目标。一但目标被截获，雷达吊舱载机将通过网络中心实时数据链，把目标数据传输给同编队或网络中的其他战机或地面分析中心。这种双向传输数据链路传输的有效范围超过450千米。其衍生版本——仅供用于侦察的EL/M-2060P能够装载在运输机或公务机上，使其成为一个“空中分析中心”并通过数据链与地面站相连。EL/M-2060P仍然具有“带状成像”、“点状成像”和“地面移动目标指示”功能，但不具备跟踪功能。美国空军除了在F-16装备了EL/M-2060合成孔径雷达吊舱，也对通用原子公司的山猫合成孔径雷达侦察吊舱并进行了相关的测试，它的目标是为美国空军和空中国民警卫队提供一种能力，即把两种高分辨率传感器和侦察吊舱综合在一起，从而可以实现对目标的探测和定位，其精度将超过单一传感器的精度。演示飞行共采集和处理了74幅图像，其中包括确定地点的高分辨率图像的组合，以及不同分辨率的宽视场图像。而日本航空自卫队配备的是洛克希德马丁公司研制的合成孔径雷达吊舱，它配备在F-15J的机腹下面，系统由系统采用的固体数字系统可记录图像、机载数据连接可将电子信息中继给地面站、SAR可昼夜全天候精确定位目标。它的服役提高日本航空自卫队昼夜全天候战术侦察能力，这个值得我们警惕。
EL/M-2060合成孔径雷达吊舱
EL/M-2060合成孔径雷达吊舱的工作模式，国产雷达吊舱与之相近
合成孔径雷达也有自己的缺点，首先就是无法探测到正前方的目标，这个从它的工作原理就可以看出来，这样就意味着合成孔径雷达无法应用于火控、制导等领域，大大限制它的应用，所以现有的合成孔径雷达一般多用于侦察、遥感等任务，虽然现在各国努力解决合成孔径的前斜视问题，合成孔径雷达制导系统也出现过，但是距离实用还有一段距离，另外就是不能探测移动目标，因此合成孔径雷达后面都要跟一个地面移动目标指示功能以实现对地面活动目标的探测，这样就增加了系统研制的难度。
我国发展合成孔径雷达较早，1979年中科院电子所等单位就完成了机载合成孔径雷达样机的研制和试验，取得了我国第一批合成孔径雷达图像，不过当时它的分辨率比国际先进水平还有差距，进入80年代我国继续加大对合成孔径雷达的投入，不断提高雷达的性能，并且研制成功合成孔径雷达实时数据传输系统，为合成孔径雷达的实用化打下了坚实的基础，1994年863项目机载SAR实时数字成像处理器参加了美国航天飞机SAR同步实验飞行，首战告捷，获得了我国第一批机载合成孔径雷达实时数字处理雷达图像，在这些成功经验的基础上，我国研制了实用化对地合成孔径雷达及其实时数据传输系统，安装在图-154侦察机等作战飞机，让我国空军对地探测能力得到大幅度提高，具备了昼夜全天候防区外对地探测和侦察能力。新世纪后我国相关单位在机载合成孔径雷达的小型化、分辨率等指标下取得了突破性进展，小型合成孔径雷达已经运用在无人机等小型载体上面，同时国内也研制成功以高速处理器为基础的合成孔径雷达信号/数据处理系统，配备该系统的国产合成孔径雷达通过试验和测试，其分辨率达到1米，据珠海航展的消息，我国为无人机研制的国产合成孔径雷达工作在KU波段，工作模式包括：条带式成像，对于大范围内陆区的普查，此时探测距离可以达到30公里，分辨能力可以达到3米，聚焦式成像，对于感兴趣的地区进行精确成像，成像区域1＊1公里，分辨能力可以达到1米，此外该雷达还具备地面移动目标的指示能力，可以用于大范围内活动目标的探测，并将其加到数字地图上面，形成完整的战术态势地图，从各方面来讲，该雷达的性能已经达到或者接近美国“捕食者”无人机所用的AN、ZPQ－1战术合成孔径雷达的水平，标志着我国合成孔径雷达战术技术指标得到较大的提高，为研制合成孔径雷达侦察吊舱打下了坚实的基础。
配备有合成孔径雷达的图－154侦察机
配备合成孔径雷达的我国鹞鹰无人机
根据相关资料，我国新型合成孔径雷达侦察吊舱最大的特点就是采用了有源相控阵天线，吊舱里面有天线、T/R模块、电源、信号数据处理、环控风冷系统和数据链等设备等组成，而现有的合成孔径雷达天线多采有平板缝阵天线，与后者相比，国产合成孔径雷达侦察吊舱由于采用了有源相控阵天线，可以利用天线阵元在空间实现合成和叠加，从而获得更大的功率孔径乘积，从而增加雷达的探测距离，这个说明我国合成孔径雷达侦察吊舱的性能还是非常令人期待的，从现在来看，歼侦-8F形成了光电侦察系统（机头保形舱内）和机腹合成孔径雷达吊舱的复合探测系统，具备了昼夜全天候的防区外探测能力和综合侦察能力，覆盖范围更大，探测能力更强，特别是可以综合多种手段对目标进行探测和侦察，可以识别出装后的目标。配备合成孔径雷达吊舱的歼侦－8F与配备同样雷达的无人机相比，它主要有以下的优点：首先是速度快，虽然合成孔径雷达吊舱体积较大，会引起较大的阻力，但是歼侦－8F，速度快于一般的无人机应该没有问题，这样飞机可以迅速的抵达战区进行侦察，另外由于是有人操纵，加上配备有较为齐全的电子对抗系统，因此飞行员可以对现场出现的威胁进行适时反应，这样战场灵活性或者生存性能就大为提高，特别是歼侦－8F可以和同样歼－8F歼击机形成编队，这样对方就还容易发现我方飞机，从而可以隐蔽接敌，对其进行探测和跟踪，而平时一架突然出现的高空大型无人机显然会引起对方的高度关注。另外现在的机载吊舱都是模块式，加上综合航空电子系统的广泛运用，这样有时在两者之间加一个数据线就可以配备其他战斗机上面，就可以让更多的战斗机具备战术侦察功能，从而避免了装备多种飞机带来的资源投入上的浪费。
珠海航我国展出的无人机机载合成孔径雷达
因此对于我国空军来说，配备合成孔径雷达吊舱的出现有效的提高我国空军战术侦察能力，特别是昼夜全天候条件下的探测能力，并且为以后发展更大型的对地观测系统打下了基础。
参考资料：
1、机载雷达技术
2、以色列飞机公司主页
3、本文配图来源于网上，权利归原作者所有
