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美国国防部正通过投资新型陆基雷达技术来维持对先进威胁的优势。虽然新型雷达将提升对弹道导弹的识别和跟踪能力，但现役系统也正通过采用新技术进行升级，包括反无人机系统（C-UAS）的能力。 低层空域防空反导传感器 2016年7月中旬，美国陆军低层项目办公室（LTPO）发布了一份信息征询书，寻求一种能升级或更换美国陆军现役“爱国者”雷达的潜在方案。 对这份信息征询书的响应将会用于指导采购官员，并为低层空域防空反导传感器（LTAMDS）项目奠定基础。美国陆军还希望这些响应能阐明2028财年前实现初始作战能力的可行性。 根据该征询书，为支持采购项目（包括技术成熟与风险降低（TMRR）、工程与制造开发、生产和部署阶段），美国陆军正寻求到2017财年第四季度至少达到技术成熟度5级和制造成熟度5级的传感器技术。美国陆军考虑在TMRR阶段期间授出一份固定价格加激励合同。 LTAMDS采购项目的关键目标是通过升级或更换现役“爱国者”雷达来提升应对新兴威胁的作战效率，并同时降低维护成本。美国陆军提出平均产品单位成本低于5000万美元，而这建立在10年期间逐步采购或升级80部雷达的基础之上（包括升级方案的升级套件、雷达集成和测试成本）。 LTADMS方案必须满足或超出美国陆军需求审查委员会近期批准的所有LTAMDS需求，以及现役“爱国者”雷达的所有需求，从而实现在美国陆军综合防空反导网络内运行。这一方案必须能够执行《美国陆军防空反导（AAMD）系统威胁评估报告》最新版本规定的，为应对一系列威胁而需要的监视、分类、识别和确认功能；为支持“爱国者”先进能力PAC-3级导弹拦截器，至少能执行所需的火控功能；能使用美国陆军产品目录中现有的300kW发电机；能满足目前的机动和运输要求；能提高可靠性、可用性和可维护性；能执行软件架构开发的美国国防部架构框架。 美国陆军在其2017财年预算文件中请求了3513.2万美元来启动规划与工程活动。这些资金也将有助于美国陆军启动“爱国者”天线发射机升级与性能参数的需求分析，以及硬软件配置需求。这些活动将推动有源电扫阵列（AESA）缩比样机天线的规划与验证，以及全规模LTAMDS AESA天线的初始设计评审。 美国陆军建造AN/TPQ-53雷达和“爱国者”防空反导系统的洛克希德·马丁公司和雷声公司已确认回应了LTAMDS的信息征询书。 洛克希德·马丁公司是唯一一家为美国陆军生产AESA雷达的公司，也是唯一一家生产和出口氮化镓（GaN）AESA雷达的美国公司。该公司在现有的中程增程防空系统（MEADS）、空间篱笆、远程识别雷达（LRDR）、固态相控阵AN/TPQ-53、“宙斯盾”和三坐标远征远程雷达（3DELRR）等雷达项目上投资有30亿美元。 洛克希德·马丁公司任务系统与训练分部副主管Brad Hicks称，源自MEADS和其他项目的技术将会得到发扬。但MEADS架构是由1994年原始需求驱动的，结果导致MEADS分为两部传感器。美国陆军已明确表示需要单部雷达，因而MEADS的架构必须改进以满足不断变化的需求。 在2016年8月美国阿拉巴马州亨茨维尔举行的年度美国陆军空间与导弹防御（SMD）会议上，Hicks表示，洛克希德·马丁公司将TPQ-53 360°AESA雷达项目引入到LTAMDS的开发中，所期待的优势之一，即该公司推出该系统的速度，其曾经花费了不到3年的时间就实现了首批TPQ-53雷达从初始需求状态到伊拉克和阿富汗部署的演变。 Hicks说：“过去大规模雷达投入市场，从项目启动到交付和认证，要耗费7年的时间。随着通过采用新技术在当前环境下全力推动TPQ-53项目，我们大幅缩减了这一时间间隔。对于美国陆军的LTAMDS，一旦我们理解了这些需求并通过了竞标，就能相当快地交付这种雷达。美国陆军如果选择我们，就不必耗费7年的等待时间。” 虽然LTAMDS的工作才刚刚开始，但雷声公司已在过去几年间不断地升级与测试其“爱国者”系统。2014年，该公司验证了一部采用AESA和GaN的美国“爱国者”防空反导雷达，并在当时宣称，AESA集成到“爱国者”中会在未来实现360°覆盖，也会减少探测、识别威胁，以及与威胁交战的时间。 这种360°覆盖GaN AESA传感器所实现的所有升级会满足现役“爱国者”系统的结构。这种360°升级包括面向前方的主阵列和两个面向后方、四分之一面板大小的较小阵列。这种新结构已在该公司新罕布什尔州的雷达测试场进行了测试。 虽然该公司尚未从美国陆军获得任何与这一新系统相关的订单，但美国政府已向雷声公司承诺会向13个“爱国者”防空反导系统（AMDS）合作国出口该型雷达。2015年11月，该公司称已展开了针对波兰的军售工作，波兰很可能会成为首个接收升级型GaN AESA雷达的国家。 2016年3月，雷声公司在阿拉巴马州亨茨维尔举行的美国陆军协会（AUSA）全球军事会议与展览上，展示了其未来的“爱国者”雷达。 在认识到将AESA和GaN集成到“爱国者”雷达中的优势后，美国陆军在其2017财年预算请求中寻求3513.2万美元的研发（R&D）资金，从而开始将GaN阵列天线集成到基线型“爱国者”雷达设备中，以AESA天线来取代无源电扫阵列（PESA）技术。 根据美国陆军2017财年预算文件，采用这种GaN AESA天线结构，雷达作用距离更远，因而会最大化“爱国者”先进能力-3（PAC-3）分段式增强导弹与威胁交战的固有能力。 在雷声公司继续测试其新雷达的同时，2016年7月美国陆军进行了“爱国者”部署后建造（PDB）-8结构的最终验证：2017年美国陆军开始作战测试与评估（OT&E）前的最后障碍。PDB-8含有许多进展，包括雷达数字处理器（RDP）：一种坚固耐用的全数字商用现货处理器，可在降低“爱国者”作战与维护成本的同时，使其可靠性提高约40%。PDB-8还向美国陆军展示了首次部署的现代化座舱：采用彩色液晶显示器（LCD）、触屏和软键盘的用户界面。 TPQ-53雷达 美国陆军还测试与部署了洛克希德·马丁公司的固态相控阵AN/TPQ-53反火力雷达。这种系统的能力已在2016年5月俄克拉荷马州希尔堡举行的机动火力综合演习（MFIX）期间得到了验证。在此次演习期间，TPQ-53雷达识别和跟踪了数架无人机，并向前沿地区防空指控站提供了数据。TPQ-53同时还提供了火箭弹、火炮和迫击炮的瞄准数据。 2016年8月，美国陆军宣布其将评估AN/TPQ-53雷达增加反无人机系统（C-UAS）能力的可能性。根据技术要求，潜在的升级不准影响该雷达的反火力能力或增加人力支出，并应当保持相关波形。除探测和跟踪UAV外，这一新能力也包括目标分类。 美国陆军计划为多达10部雷达集成这种C-UAS能力和一种非研制型敌我识别（IFF）系统。根据当前的计划，这一能力将会于2018年6月实现部署。 洛克希德·马丁公司于2012年10月首次公布了TPQ-53的对空监视模式。该型雷达的软件升级使其能识别和跟踪UAV，并将数据传送给指控节点。虽然TPQ-53一直能执行对空监视，但过去缺少对这一能力的需求。 洛克希德·马丁公司在发送给美国陆军的TPQ-53操作人员数据时过滤了对空监视信息。增加对空监视模式将不需要任何硬件改变。战场上的雷达操作人员可通过增添软件快速将该系统从反火力模式转为对空监视模式。 虽然UAV识别和跟踪能力现在尚不可用，但该公司正与美国陆军一起定义其需求。一旦这一新能力可行，会对之前交付的系统进行软件升级。 洛克希德·马丁公司于2017年1月完成了第100部TPQ-53雷达系统的生产，并且每月都在继续。自2007年获得TPQ-53开发合同以来，该公司又获得了5份总计100余部雷达的合同，其中95部系统已交付美国陆军。2017年3月，洛克希德·马丁公司再获一份TPQ-53雷达全速生产合同，使美国陆军武器库中该型雷达的数量增加至170余部。洛克希德·马丁公司表示，TPQ-53能提供AN/TPQ-36和AN/TPQ-37雷达的所有功能。 C-UAS 2014年，美国陆军的航空与导弹研发工程中心（AMRDEC）发布了针对UAV的潜在武器系统信息征询书。美国陆军负责精确火力与C-UAS战术优势的主管Stephen Bramlett表示：“要根据交战规则、威胁的确定意图、被保护资产的价值与重要性、法律与政策问题、可能的误伤及附带损伤来对威胁进行响应。必须在规定的交战规则内当场做出对威胁的每个响应。随着威胁的出现，情况将不断变化，这不仅会随时间发生变化，而且与任何给定场景下所保护的资产受到的特定威胁相关。” 美国陆军期望提供涉及多种传感器的综合探测能力。美国陆军期望利用现役雷达。Bramlett表示：“如果经证明这无法实现，那么将会分析针对这一军力结构增加新的雷达能力。通过补充其他几个以联合工作方式实现探测、识别和防御的传感器来加强雷达探测。” C-UAS的需求会随着UAV控制方法、UAV尺寸和用户意图而不断发生变化。Bramlett称：“小型UAS用途广泛，且几乎不用培训和特定装置。这会对实现最低等级近程防空作战功能造成经济方面的挑战。由于这些威胁不断演进，因而技术响应文件和政策也必须不断变化。” 虽然美国陆军没有发布后续建议征询书，但C-UAS工作仍在继续。发布信息征询书所举行的C-UAS行业主题日活动上，业界向美国陆军培训与条令司令部介绍了当时的准备状态。Bramlett表示，这些信息会引导试验将相关概念与条令约束相融合。 许多公司都在开发C-UAS能力。例如，SRC公司开发出了具有机动和固定式两种型号的“沉默射手”C-UAS系统。“沉默射手”已多次参与美国陆军的活动。包括MFIX、美国陆军作战评估，以及2015年8月举行的联合集成防空反导组织的“暗镖”演习。 2014年6月，RADA公司宣布，美国海军研究局已选择RPS-42战术体监视雷达系统来支持地基防空（GBAD）机动式定向能开发项目。该项目旨在增强美国海军陆战队应对新型低空威胁，尤其是UAV的能力。 RADA公司表示，RPS-42系统的独特性在于其能探测到大多数现役防空雷达所无法探测的超小型、低空慢速飞行UAS（归类为机动部队的重要战术威胁）。该型雷达能在行进时，以超高仰角精确跟踪这些威胁。先进的超近程防空（VSHORAD）系统，尤其是这些基于定向能的系统，要求能够在行进时探测这些威胁及其他威胁的紧凑型战术雷达，而且这些雷达还必须能向火控系统提供实时的威胁信息。RPS-42系统具备所有这些重要能力，可提供体监视，探测包括极小威胁在内的多种威胁。 2016年8月，美国国防高级研究计划局（DARPA）收到了业界和学术界为机动部队防护提供的分层式防御响应，其中就包括C-UAS能力。DARPA表示，这份信息征询书就是为了应对低成本、商用小型UAS引起的越来越多的危险，这类UAS易于转变为攻击性平台，对军方造成了新的不对称威胁。 地/空任务定向雷达 2016年9月6日，诺思罗普·格鲁曼公司宣布已从美国海军陆战队再获一份涉及9部地/空任务定向雷达（G/ATOR）的低速初始生产（LRIP）合同。这份合同是首份GaN G/ATOR订单，将采用GaN发射-接收（T/R）模块建造G/ATOR。根据合同，所采购的首批3部GaN系统将用于支持初始作战测试与评估，2018年开始交付。 诺思罗普·格鲁曼公司将于2017年开始交付首批6部LRIP砷化镓（GaAs）系统。这些GaAs系统将用于2018年测试与部署G/ATOR 批次1 和批次2的初始作战能力（IOC）。该公司当前的G/ATOR采用了GaAS半导体，阵列中总计有659个T/R模块，因此没有空间来升级雷达。美国海军陆战队表示，由于GaN半导体更小、更轻，该型雷达需要的模块数量将更少，这将降低功耗、减轻系统负载，并意味着将减少重复性成本。 G/ATOR是一种S波段（2～4GHz）多任务AESA雷达，含有几种老式地基雷达的功能，并会取代其中5种老式雷达。该系统将支持对空监视、空中交通管制、近程防空（SHORAD），以及美国海军陆战队所称的地面武器定位雷达（GWLR）任务。 美国海军陆战队计划在全速生产期间每年采购8部系统。虽然这一采购计划涉及到57部系统，但该项目目前规划采购45部系统。美国海军陆战队G/ATOR项目的副项目经理Roy Barnhill表示：“G/ATOR的采购策略一直都是首先建造硬件和批次1软件。初期工作中所开发的硬件将支持所有任务，而后会逐步添加每批次的软件。根据这一策略，G/ATOR已启动了批次2软件的开发，并已完成了批次2软件的关键设计评审。这项工作按计划会于2017年末开始测试。” TPY-2 美国导弹防御局发言人Latonja Martin称，作为美国弹道导弹防御系统的重要组成部分，雷声公司的高分辨率、机动式快速部署X波段AN/TPY-2雷达正在进行识别能力升级，以提升应对不断演进的威胁的效率和可靠性。 她表示：“最终的成果将是以高可信度更优地识别和摧毁再入飞行器，从而改进作战人员开火条例，并保持部署相关装备。为应对不断演进的威胁，这项工作包括开发X波段雷达动态识别架构与雷达识别先进算法，以及AN/TPY-2雷达可选用X波段软件。” 此外，这些雷达正在开展老化与可靠性升级，在这期间，它们将接受重新设计的器件，以改善雷达可靠性，提高作战人员对雷达的可用度。 AN/TPY-2雷达具有两种模式：前沿模式，支持BMDS；末段模式，作为末段高空区域防御（THAAD）武器的搜索、探测、跟踪、识别与火控雷达。 到目前为止总计生产了12部AN/TPY-2雷达。Martin表示，各军种和作战司令部在MDA的后勤保障下分别在日本（2部）、以色列和土耳其和美国中央司令部战区运行5部前沿部署AN/TPY-2雷达。 她解释说：“为支持本土防御，在关岛部署有一部末段模式的TPY-2。还有5部雷达支持部署在美国国内的THAAD连，另有一部雷达正在保障BMDS测试。作为MDA首个对外军售项目的一部分，已为阿联酋制造两个THAAD连（含TPY-2雷达）的装备。” 2015年2月，雷声公司宣布其已为AN/TPY-2交付了首个升级型电子设备单元计算机处理器。此次升级提升了该型雷达的探测精度，以及杂波下识别导弹威胁的速度。 三坐标远征远程雷达 在经过两年多的延期后，美国空军2016年7月宣布其针对三坐标远征远程雷达（3DELRR）发布了一份修订后征询书。这份合同涉及3DELRR系统的工程、制造与开发（EMD）、LRIP、临时承包商保障和全速生产。2017年5月，美国空军最终向雷声公司授出了这份价值5270万美元的固定价格加奖金3DELRR合同，开展3部3DELRR产品样机设备的EMD工作。 该型雷达将成为美国空军支持战区指挥官的主要远程监视、探测与空中目标跟踪地基雷达。它将取代诺思罗普·格鲁曼公司的AN/TPS-75雷达，后者已无法探测一些当前的威胁，以及新兴的威胁，并正接近其服役寿命年限。AN/TPS-75雷达计划于2028年被全部取代。 早在2014年10月雷声公司就曾获得一份3DELRR的EMD合同，但自此之后，该系统就一直陷入在法律纠纷中。这份前期授予雷声公司的EMD阶段合同价值1900万美元，涉及3部雷达系统。总合同，包括所有选项在内，潜在价值7180万美元，涉及采购另3部系统。 2012年8月开始竞标3DELRR时，美国空军将竞标团队限定为由洛克希德·马丁公司、诺思罗普·格鲁曼公司和雷声公司领导的三支团队。这3家公司在投标时分别采取了不同的方案：洛克希德·马丁公司提出了一种L波段雷达；诺思罗普·格鲁曼公司是S波段雷达；雷声公司是C波段系统。在2014年10月雷声公司获得合同后，洛克希德·马丁公司和诺思罗普·格鲁曼公司都对美国空军的决定向美国政府问责办公室（GAO）提出了抗议，这导致的结果是2014年10月21日停止了这项订单。在GAO调查的基础上，美国空军同意开展纠正活动。 美国空军曾希望于2015年初发布新的征询书。但2015年1月27日，雷声公司在美国联邦申诉法院（CoFC）发起了法律诉讼，试图否决美国空军采取纠正活动的决定。同年5月，CoFC判决支持美国空军，该军种得以继续开展资源选择纠正活动。 但雷声公司于2015年7月29日通过申请再次向美国联邦巡回上诉法院提交了法律诉讼。2015年10月，CAFC否决了雷声该公司的上诉，使美国空军再次启动了资源选择流程。 3DELRR还参与了美国国防部的国防出口特征先导项目，美国国防部称，作为采购系统革新的一部分，这类项目寻求一开始就设计实现装备具备出口特征，从而削减开发时间和成本。 远程识别雷达和TPY-X 2015年10月，洛克希德·马丁公司获得了一份价值7.84亿美元开发、测试与运行S波段远程识别雷达（LRDR）的合同，该雷达将针对各飞行阶段的威胁，提供持久的中段弹道导弹防御（BMD）。MDA称，LRDR后两年的规划涉及软硬件开发，并计划在2019年前完成各部件制造。 MDA发言人Chris Johnson表示，将于2019年和2020年在美国阿拉斯加的克里尔空军站开展系统测试，并计划于2021财年第三季度开展飞行测试。在完成系统测试的基础上，美国政府将会接收LRDR。LRDR将用于对太平洋地区的远程弹道导弹威胁进行跟踪与识别。 Johnson称，当完成时，该雷达将作为BMDS的一部分，通过MDA的指挥、控制、战斗管理与通信（C2BMC）系统执行其功能。 LRDR采用GaN技术和固态AESA阵列。洛克希德·马丁公司的C4ISR副主管Rob Smith在2016年8月的SMD会议上表示，该公司正关注在2016年底将LRDR集成到BMDS架构中。 Smith表示：“我们已在识别算法和硬件设计方面开展了早期样机和早期风险降低活动来驱动风险降低。我们会按计划交付，完成所有的设计评审，并与MDA传感器管理机构的政府团队开展紧密合作。” 在2016年的SMD会议上，洛克希德·马丁公司还展示了称为TPY-X的其最新雷达产品。虽然目前有关这一新雷达的信息极少，但洛克希德·马丁公司的网站称：TPY-X会开发包含洛克希德·马丁公司当前产品系列所能提供的所有任务能力。为具备应对新兴威胁的更强能力，洛克希德·马丁公司对下一代远程多任务雷达系统进行了大量技术投资（包括GaN）。改善的工艺器件会升级现有的产品库。TPY-X易于扩充，将具有固定和高机动型两种型号，并可通过C-130、C-17、卡车、铁路或直升机运输。 洛克希德·马丁公司雷达业务开发主管Paul Gouletter称，TPY-X具有升级“爱国者”的潜能。这种新型的可扩充L波段雷达采用现代化数字架构、数字波束形成分布式架构和GaN器件。TPY-X可灵活地探测小目标，并应用于其他任务。 该雷达还将用于出口，这意味着它将是洛克希德·马丁公司出口雷达，如FPS-117、TPS-77和TPS-59等理想的下一代替换装备。TPY-X已开展了室内暗室与室外测试，洛克希德·马丁公司正进行该雷达的手册和图样定稿工作。 GaN 在意识到GaN相对于老式GaAs的优势后，就可以清晰地了解到为什么有这么多公司转为采用GaN。对更高可靠性、更经济性和更大功率电子器件的需求正推动这些公司采用GaN来升级老式电子系统。 GaN提升了处理速度，实现了在单个硅芯片上集成更多功能，雷达系统尤其从中受益颇多。由低噪声放大器、移相器、功率放大器和开关等所有独立器件组成的T/R模块已被取代，这些产品目前正集成到由商业公司制造的单个芯片上。这些改善驱动了美军需要采用GaN的新型陆海基雷达系统。 与GaAs相比，GaN在温度方面也具有极大的改善。GaAs模块具有约150℃的温度极限。另一方面，根据一些研究，更小的GaN模块则能承受2500℃以上的极高温度，因此只需很少的主动冷却。当然，更小的GaN模块为系统带来的改善还使这些系统的可支付性变得更强。 （吴永亮） |
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