【簡介：】蘇聯(lián)科學(xué)家彼得?烏菲莫切夫在1964年發(fā)表題為“物理衍射理論中的邊緣波行為”的學(xué)術(shù)論文，闡述了雷達(dá)電磁波的反射強(qiáng)度理，給出了飛機(jī)表面與邊緣分別的雷達(dá)反射面積算法。但蘇聯(lián)

蘇聯(lián)科學(xué)家彼得?烏菲莫切夫在1964年發(fā)表題為“物理衍射理論中的邊緣波行為”的學(xué)術(shù)論文，闡述了雷達(dá)電磁波的反射強(qiáng)度理，給出了飛機(jī)表面與邊緣分別的雷達(dá)反射面積算法。但蘇聯(lián)當(dāng)局只是將其看做稀有的理論成果，并未重視。最終卻被美國洛克希德大學(xué)航空工程師發(fā)現(xiàn)并推演出正確的減少雷達(dá)反射面積理論，成就了世界第1架可操作性的隱形飛機(jī)F-117“夜鷹”。

俄國的隱身技術(shù)是是靠外形的氣動布局，以及隱身涂料實(shí)現(xiàn)隱身的技術(shù)而被美國飛機(jī)使用的。

關(guān)于美國的隱形飛機(jī)

從上世紀(jì)60年代開始，歷經(jīng)40余年的努力，有源電子掃描陣(AESA)，通常也稱為有源相控陣技術(shù)，終于在機(jī)載雷達(dá)上取得了成功的應(yīng)用。 國際在線報道：美國國防部國防科學(xué)委員會主席的一份關(guān)于發(fā)展美國軍用機(jī)雷達(dá)的建議報告中特別強(qiáng)調(diào)了有源相控陣技術(shù)可以極大地擴(kuò)展雷達(dá)的功能和提高雷達(dá)的性能， 21世紀(jì)美國的戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)、預(yù)警與監(jiān)視飛機(jī)的雷達(dá)都應(yīng)是AESA體制的。事實(shí)上，除了F-22和F-35等新一代戰(zhàn)機(jī)都毫無例外地裝備AESA雷達(dá)外，美國對第三代現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)、預(yù)警和監(jiān)視飛機(jī)的AESA改進(jìn)都已列入計劃，并得到了相應(yīng)的財政支持。業(yè)內(nèi)一種普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為：從現(xiàn)在起再過十年，不掌握AESA雷達(dá)制造能力的廠商將沒有立足之地。除美國之外，俄國、法國、德國、荷蘭、瑞典、英國、以色列等西方國家也正在這一技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行廣泛的合作開發(fā)和大量的資金投入。 近50多年來，機(jī)載雷達(dá)不斷注入新的技術(shù)成果，性能大幅度提高。新技術(shù)是提高雷達(dá)探測能力的原動力。在單脈沖跟蹤體制未獲使用前，圓錐掃描體制的雷達(dá)很難對付敵方施放的角度欺騙干擾；沒有相參體制的脈沖多普勒雷達(dá)，就無法對付借著強(qiáng)大的地雜波掩護(hù)的低空入侵的飛機(jī)和導(dǎo)彈；沒有頻率捷變體制的雷達(dá)，就很難同現(xiàn)代戰(zhàn)爭中廣泛采用的各種雜波干擾相抗衡。相控陣技術(shù)是近年來正在發(fā)展的新技術(shù)，它比單脈沖、脈沖多普勒等任何一種技術(shù)對雷達(dá)發(fā)展所帶來的影響都要深刻和廣泛。進(jìn)入上世紀(jì)80年代，機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)才初獲應(yīng)用。先進(jìn)的機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)是近期，即本世紀(jì)初才進(jìn)入服役。AESA的成功應(yīng)用是對傳統(tǒng)機(jī)載雷達(dá)的一次革命，她極大地擴(kuò)展了雷達(dá)的應(yīng)用領(lǐng)域和提高了雷達(dá)的工作性能，進(jìn)而提高和豐富了作戰(zhàn)飛機(jī)執(zhí)行任務(wù)的能力和作戰(zhàn)模式。 采用AESA技術(shù)的機(jī)載雷達(dá)將會至少在以下方面實(shí)現(xiàn)巨大的性能突破： ?雷達(dá)作用距離大幅度增長：由于AESA雷達(dá)T/R模塊中的射頻功率放大器(HPA)同天線輻射器緊密相連，而接收信號幾乎直接耦合到各T/R模塊內(nèi)的射頻低噪聲放大器(LNA)，這就有效地避免了干擾和噪聲疊加到有用信號上去，使得加到處理器的信號更為純凈，因此，AESA雷達(dá)微波能量的饋電損耗較傳統(tǒng)機(jī)械掃描雷達(dá)大為減少。 ?解決了可靠性的瓶頸問題：由于信號的發(fā)射和接收是由成百上千個獨(dú)立的收/發(fā)和輻射單元組成，因此少數(shù)單元失效對系統(tǒng)性能影響不大。試驗(yàn)表明，10%的單元失效時，對系統(tǒng)性能無顯著影響，不需立即維修；30％失效時，系統(tǒng)增益降低3分貝，仍可維持基本工作性能。這種柔性降級(graceful degradation)特性對作戰(zhàn)飛機(jī)是十分需要的。 ?解決了同時多功能的難題：所謂同時多功能，即指有源相控陣能在同一時間內(nèi)完成一個以上的雷達(dá)功能。它可以用一部分T/R模塊完成一種功能，用另外的T/R模塊完成其它功能；也可用時間分隔的方法交替用同一陣面完成多種功能。如雷達(dá)在進(jìn)行地圖測繪(SAR/GMTI)、地物回避、地形跟隨、威脅回避的同時，還可實(shí)現(xiàn)對空中目標(biāo)的搜索和跟蹤，并對其進(jìn)行攻擊。由于AESA是由多個子陣組成，而每個子陣又是由多個T/R模塊組成，因此，可以通過數(shù)字式波束形成(DBF)技術(shù)、自適應(yīng)波束控制技術(shù)和射頻功率管理等技術(shù)，使雷達(dá)的功能和性能得到極大的擴(kuò)展，可以滿足各種條件下作戰(zhàn)的需要。并能因此而開發(fā)出很多新的雷達(dá)功能和空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)。 ?隱身飛機(jī)和現(xiàn)代空戰(zhàn)需要相控陣?yán)走_(dá)：隱身飛機(jī)配裝相控陣?yán)走_(dá)(PESA 或者是AESA)幾乎是唯一的選擇。迄今為止還沒有出現(xiàn)使用機(jī)械掃描雷達(dá)的隱形飛機(jī)，也說明了這一點(diǎn)。低攔載概率(LPI)和低觀測特性(LO)是隱身飛機(jī)能否實(shí)現(xiàn)隱身和順利完成作戰(zhàn)任務(wù)的關(guān)鍵。在當(dāng)前極為嚴(yán)峻的電子干擾環(huán)境中，LPI，即機(jī)載雷達(dá)輻射的電磁波被敵方攔截概率的高低是一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)。在攻擊有專用電子干擾飛機(jī)掩護(hù)的機(jī)群或單機(jī)時，強(qiáng)烈的電磁干擾將使傳統(tǒng)的雷達(dá)無法正常工作。AESA天線口徑場的幅度和相位都可以隨意控制，可使天線旁瓣的零值指向敵方干擾源，使之不能收到足夠強(qiáng)度的雷達(dá)信號，從而無法實(shí)施有效干擾。通過數(shù)字波束形成(DBF)技術(shù)，可以使主波束分離成兩個波束，使其零值對準(zhǔn)敵方干擾源；若干擾源位于雷達(dá)旁瓣方向，則在該方向也可以形成零值，使敵方收不到雷達(dá)信號，從而無法實(shí)行有效干擾。AESA的自適應(yīng)波束形成能力是機(jī)載雷達(dá)在復(fù)雜的電磁環(huán)境中得以保持其作戰(zhàn)能力的重要因素。 目前正在研制和開始裝備的有代表性的戰(zhàn)斗機(jī)AESA雷達(dá)主要有： (1) F-22 機(jī)載雷達(dá)(AN/APG-77)：人們常常問什么是第四代戰(zhàn)斗機(jī)F-22令人印象最深的特性？它在什么領(lǐng)域具有最重要的技術(shù)突破？通常的回答是它的隱身和超音速巡航特性。但這些特性實(shí)際上在以前的戰(zhàn)斗機(jī)上已經(jīng)分別在F-117和SR-71上實(shí)現(xiàn)了。談不上突破。業(yè)內(nèi)人士和F-22飛行員們則普遍認(rèn)為F-22最大的突破是它的航空電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了更高程度的綜合，AESA雷達(dá)首次在戰(zhàn)斗機(jī)上采用。它使飛機(jī)具有更為銳利的眼睛，更為豐富的作戰(zhàn)功能。對戰(zhàn)斗機(jī)目標(biāo)的作用距離超過200km?？梢詫?shí)現(xiàn)先敵發(fā)現(xiàn)、先敵發(fā)射、先敵命中。F-22雷達(dá)可以進(jìn)行脈間變頻、快速掃描，敵方很難檢測和定位。同時還可以用時分的方法進(jìn)行電子情報搜集、實(shí)施干擾、監(jiān)視或通信。這些是以前戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)所無法實(shí)現(xiàn)的。下圖為F-22的雷達(dá)AESA陣面照片。 F-22雷達(dá)采用AESA體制，它由美國諾?格公司(Northrop Grumman Corp)和雷神公司(Raytheon Systems Company)共同研制。該雷達(dá)將用于21世紀(jì)初在美國空軍服役的F-22先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)，目前F-22是世界最先進(jìn)的戰(zhàn)斗機(jī)。F-22能在多種威脅環(huán)境下，以低可觀測性、高機(jī)動性和高靈活性對超視距敵機(jī)進(jìn)行攻擊，也能進(jìn)行近距格斗空戰(zhàn)。1998年4月，諾?格公司已交付第一套APG-77雷達(dá)硬件和軟件給波音飛機(jī)公司F-22航空電子綜合實(shí)驗(yàn)室，對F-22的航空電子設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)綜合測試和鑒定試驗(yàn)。作為APG-77計劃的工程發(fā)展(EMD)階段的首批11部雷達(dá)已交付給諾?格公司馬里蘭州測試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行系統(tǒng)級綜合與測試。全尺寸雷達(dá)自1999年開始生產(chǎn)，預(yù)計到2004年11月具備初步作戰(zhàn)能力(IOC)，2005年開始服役。AN/APG-77雷達(dá)是一部典型的多功能和多工作方式的雷達(dá)，其主要的功能有： ● 遠(yuǎn)距搜索(RS) ● 遠(yuǎn)距提示區(qū)搜索(cued search) ● 全向中距搜索(速度距離搜索)(velocity range search) ● 單目標(biāo)和多目標(biāo)跟蹤 ● AMRAAM數(shù)傳方式(向先進(jìn)中距空空導(dǎo)彈發(fā)送制導(dǎo)修正指令) ● 目標(biāo)識別(ID) ● 群目標(biāo)分離(入侵判斷)(RA) ● 氣象探測 雷達(dá)可能擴(kuò)展的功能有： ● 空/地合成孔徑雷達(dá)(SAR)地圖測繪 ● 改進(jìn)的目標(biāo)識別 ● 擴(kuò)大工作區(qū)(通過設(shè)置旁陣實(shí)現(xiàn)) (1) F-35(JSF)機(jī)載雷達(dá)(AN/APG-81):2000年，美國國防部JSF項(xiàng)目辦公室授予諾?格公司4200萬美元合同為JSF 設(shè)計、開發(fā)和試飛AESA雷達(dá)，它是多功能綜合射頻系統(tǒng)/多功能陣(MIRFS/MFA)計劃的一部分。雷達(dá)系統(tǒng)采用最先進(jìn)的AESA天線、高性能的接收機(jī)/激勵器、商用的處理機(jī)(貨架產(chǎn)品)。由于采用了最新的技術(shù)成果，大量減少了元器件和內(nèi)部連接器數(shù)目，所以JSF雷達(dá)的成本和重量都較其前輩(F-22雷達(dá))有大幅度地降低，重量和價格降低了約3/5，制造和維修也比較簡單。MIRFS/MFS 計劃要求T/R模塊能夠?qū)崿F(xiàn)全自動化生產(chǎn)；可靠性比傳統(tǒng)的機(jī)械掃描雷達(dá)提高一個數(shù)量級；后勤保障和全壽命費(fèi)用降低50%。APG-81采用開放式結(jié)構(gòu)，為將來性能增長提供極大空間。JSF的AESA雷達(dá)設(shè)計的一條重要原則是必須滿足JSF對隱身特性的要求。同時強(qiáng)調(diào)必須滿足軍方提出對JSF的四性要求，即：經(jīng)濟(jì)承受性、致命性、生存性和保障性。 (3) F/A-18E/F 雷達(dá)AESA改進(jìn)型(AN/APG-79)： F-18D/C/E/F原來配裝雷達(dá)APG-65/73，其AESA改進(jìn)型編號為 APG-79。該雷達(dá)仍由APG-65/73雷達(dá)的制造商雷神公司研制。APG-79采用先進(jìn)的AESA體制，于2003年7月30日在美國中國湖(China Lake)?？兆鲬?zhàn)中心配裝在F/A-18上進(jìn)行成功首飛。新雷達(dá)可以同現(xiàn)有F/A-18機(jī)載武器相匹配，同時，設(shè)計留有日后充分?jǐn)U展的余地。APG-79 AESA雷達(dá)極大地降低了載機(jī)的雷達(dá)可觀測性，即提高了飛機(jī)的隱身特性。雷達(dá)的可靠性和維護(hù)性也得到了根本的改善。雷神公司將于2005年向波音正式交付裝機(jī)的APG-79雷達(dá)。APG-79 AESA雷達(dá)具有下述功能和特點(diǎn)： 空對空： ?攻擊遠(yuǎn)距目標(biāo) ?通過資源管理器減輕飛行員工作負(fù)荷 空對面： ?防區(qū)外遠(yuǎn)距高分辨率地圖測繪 ?同時具有多工作方式工作能力 可靠性和成本： ?系統(tǒng)可靠性增加5倍 ?自檢系統(tǒng)可以把故障隔離到外場可更換模塊(LRM) ?通過T/R模塊的特殊設(shè)計實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)完美降級 ?運(yùn)營成本大幅度降低 裝備F/A-18E/F的3部AESA雷達(dá)系統(tǒng)于2004年6月份開始在中國湖的?？兆鲬?zhàn)中心進(jìn)行新一輪的試驗(yàn)，并通知試飛小組制定一個有特種作戰(zhàn)部隊、埃格林空軍基地等單位參與的試驗(yàn)計劃。還要求演示試驗(yàn)飛機(jī)和指揮船之間的通信鏈路，研究F/A-18E/F和EA-18G可以向指揮船提供什么信息。海軍已經(jīng)建立了一個工作小組，目前要做的是同空軍的F-15和JSF方面的人員接觸，深入討論聯(lián)合試驗(yàn)和性能鑒定等問題以及建立一個工作小組評審有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)和規(guī)約。美國海軍和空軍目前都在研究AESA究竟能為未來戰(zhàn)爭帶來一些什么變化和收益？他們正在尋求幾個關(guān)鍵問題的答案： ?目前，AESA雷達(dá)的作用距離已經(jīng)是傳統(tǒng)機(jī)械掃描雷達(dá)的一倍，可供選用的雷達(dá)功能已極大地豐富，這樣我們可以創(chuàng)造一些什么新的戰(zhàn)術(shù)？ ?一個雙機(jī)或4機(jī)編隊怎樣分工完成空對空和空對地的攻擊任務(wù)？ ?如何由一架裝有AESA的戰(zhàn)機(jī)引領(lǐng)一批沒有裝載AESA的普通戰(zhàn)斗機(jī)提高他們的戰(zhàn)斗能力？ (4) F-16(UAE)雷達(dá)AESA改進(jìn)型(AN/APG-80)： F-16原來配裝APG-66/68，APG-80為其AESA改型，仍由諾?格公司研制。該公司還同時為F-16UAE研制電子戰(zhàn)系統(tǒng)。F-16UAE是為阿聯(lián)酋研制的F-16第60批產(chǎn)品，計劃生產(chǎn)80架。2004年到2007年完成交付。由于諾?格公司在此期間幾乎同時得到了F-22和F-35的配套雷達(dá)研制合同，因此大部分AESA技術(shù)和模塊都可以移植到APG-80中來。這使其研制周期可以大為縮短。預(yù)計2004年7月，雷達(dá)可以交付到飛機(jī)承包商洛?馬公司進(jìn)行雷達(dá)的驗(yàn)收試驗(yàn)。APG-80雷達(dá)具有先進(jìn)的對空和對地兩種工作模式，這也是采用諾?格公司第4代發(fā)射/接收機(jī)模塊化技術(shù)的第一種產(chǎn)品。APG-80可以連續(xù)搜索和跟蹤出現(xiàn)在它掃描范圍內(nèi)的多個目標(biāo)。此外飛行員還可以同時進(jìn)行空對空的搜索與跟蹤、空對地的目標(biāo)瞄準(zhǔn)以及地形匹配飛行。 新的波束捷變技術(shù)帶來了雷達(dá)能力的巨大增長，擴(kuò)展了飛行員對態(tài)勢的感知能力，使雷達(dá)對目標(biāo)探測距離更遠(yuǎn)，并具有高清晰度合成孔徑雷達(dá)成像能力。雷達(dá)的可靠性也比傳統(tǒng)的機(jī)械掃描雷達(dá)高數(shù)倍。 (5) F-15改進(jìn)型雷達(dá)(AN/APG-63V2) F-15原來配裝AGP-63/70，APG-63V2為其改進(jìn)型，采用有源相控陣體制。雷神公司已完成向波音飛機(jī)公司的最后18架F-15C的APG-63(V)2 AESA雷達(dá)的交付。這是世界上首次進(jìn)入空軍服役的戰(zhàn)斗機(jī)AESA雷達(dá)。該雷達(dá)消除了原來F-15雷達(dá)笨重的液壓天線驅(qū)動系統(tǒng)，雷達(dá)的快速掃描和多目標(biāo)跟蹤能力都得到了數(shù)量級的增長。提高了飛行員對戰(zhàn)場環(huán)境的認(rèn)知能力。該型雷達(dá)能夠同現(xiàn)有的飛機(jī)武器系統(tǒng)很好地兼容。由于作用距離的增加，使得增程的AIM-120的性能得到充分的發(fā)揮，并能在更大的視場范圍內(nèi)(方位和俯仰)制導(dǎo)多枚空空導(dǎo)彈，同時攻擊多個目標(biāo)，包括雷達(dá)截面積很小的隱身目標(biāo)，如巡航導(dǎo)彈等