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预警机用氮化镓双波段雷达对远程空空导弹的超越制导

 漫步之心情 2022-10-02 发表于湖南

当代中远程空空导弹号称的“发射后不管”并非名副其实,如美军AIM120C-5中距空空导弹,虽然射程可达100公里,但其主动雷达导引头的视距只有20公里左右,也就是说与目标的距离减小到20公里以内时,AIM120C-5才具备自行搜索跟踪的能力。在此之前,它需要发射平台的中继制导,以确保自己的主动雷达导引头开机后,能够及时准确地捕获目标。这就是当代中远程空空导弹普遍采用的,由“惯导 指令 主动雷达”组成的复合制导模式。

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当代中远程空空导弹普遍采用复合制导模式

但恰恰是在中继制导阶段,发射平台非常容易暴露并遭到攻击,以F16发射AIM120C-5为例,若要攻击80公里以外的目标,导弹需要飞行约60公里才能自行搜索目标,若平均飞行速度为2.5马赫,发射导弹后的F16需要在50秒左右的时间里连续向AIM120C-5发送制导信号,在当今电子侦察技术高度发达,火控系统反应迅速的情况下,这是非常危险的。如果在这个过程中被对方的雷达或导弹锁定,一般只能放弃制导,机动脱离。因此AIM120系列空空导弹号称超过70%的命中率,只不过是面对孱弱对手时取得的战果,如果双方的实力旗鼓相当,结果将截然不同。

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空空导弹的中继制导对战斗机来说非常危险

到了五代机时代更是如此,随着空空导弹的射程越来越远,中继制导耗费的时间也越来越长了,尽管PL15之类的远程空空导弹采用了双脉冲固体火箭发动机,平均速度有所提高,主动雷达导引头的探测距离也大幅增加(有资料显示,PL15主动雷达导引头的视距已经增加到40公里),但射程达到150公里时,中继制导所需时间仍有100秒左右。如果对方以非隐形战机为诱饵,引诱五代机开启雷达、发射导弹,在其制导之际循着制导波束发动攻击,也是克制五代机的一个有效办法。

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五代机的导弹射程增加,中继制导时间也相应延长

那么,能否用预警机在后方对战斗机发射的中远程空空导弹进行超越制导,让战斗机发射完导弹后立即脱离,实现真正的“发射后不管”呢?但要做到这一点,至少得具备以下四个条件:

一,预警机的探测距离要足够远。因为只有预警机的探测距离足够远,才能在对方战斗机远程空空导弹的最大有效射程之外相对安全地进行中继制导。但从长远看,仅仅超过远程空空导弹的射程还是不够的,至少要达到400公里,达到重型战斗机大功率有源相控阵列雷达对预警机的最大探测距离才更保险。但在400公里以外跟踪体积很小的空空导弹又非常困难,如果空空导弹有双向数据链,还可以通过信标对其进行跟踪,但在双向数据链受到干扰的情况下,预警机就只能自行跟踪400公里以外的空空导弹了,在雷达视距力有不逮的情况下,就只能刻意增大远程空空导弹的后向雷达反射信号了。

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可靠跟踪空空导弹是预警机对其超越制导的前提

二,实现预警机与战斗机之间的A射B导。A射B导的前提是导弹要有双向数据链,发射平台A通过导弹回传的信号将其准确坐标连续发送给中继平台B,即由A把导弹的坐标和制导权限交接给B,由B完成中继制导。但预警机与战斗机之间的A射B导又与战斗机之间的A射B导不同,二者的距离可达数百公里,可靠及时传递信号的难度更大。

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战斗机之间的A射B导

三,预警机雷达的探测精度要达到火控级别。这是最困难的,大中型预警机的雷达一般工作于S波段,中心波长为10厘米,而战斗机能够进行中继制导的火控雷达通常在X波段工作,中心波长为3厘米,预警机的雷达波长是战斗机的三倍以上,这就决定了一般预警机雷达的探测精度根本不足以制导空空导弹,只能用来引导战斗机。因此,预警机要做到对远程空空导弹的超越制导,只能采用双波段雷达,由共用后台处理系统的S波段为X波段指示目标,再由X波段实现空空导弹的远程制导。

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大中型预警机的雷达一般工作于S波段

四,预警机的信息处理能力需要大幅度提高。与直18对红旗9的中继制导不同,在对远程空空导弹超越制导的过程中,预警机在原先探测、指挥、引导等职能的基础上又增加了对远程空空导弹及其所攻击目标的快速定位、跟踪、识别的负担,而且发射平台、远程空空导弹和目标都处于高速机动状态。通俗来说,就是原先预警机完成对目标的搜索跟踪后,将其交接给己方的战斗机就可以了。而现在,战斗机只负责发射,其它所有的工作都交给预警机了,它的压力空前增加。

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预警机在超越制导过程中的压力骤增

通过以上分析,可以发现,第一条和第三条是对雷达的要求,第二条和第四条分别是对数据链和处理器的要求,以通信技术和微电子技术的发展速度,后者更容易实现。但要实现第一条和第三条只能寄希望于大规模采用氮化镓器件的双波段雷达了,因为氧化镓器件能够让有源相控阵雷达的探测距离增加70%以上。

如果能够实现预警机的超越制导,战斗机发射导弹后可以立即脱离,其战场生存能力大幅提高,且在预警机的统一运作之下,效率将远高于战斗机的各自为战,足以在第一时间制导近百枚导弹拦截数十个目标。如此一来,不仅可以做到先敌发射,还可通过控制各枚导弹的飞行轨迹,使它们同时发起冲刺,让对手顾此失彼,达到最佳的杀伤效果。

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