大型相控阵雷达盾和弹之间的那点事(一)龙源期刊知道

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17世纪晚期,英国人民发动了一场非暴力政变,因为没有人死亡而被称为“光荣革命”。光荣革命后,英国感到国内资源不足以支持国家的发展,于是扩张的想法诞生了。凭借强大的海战能力,中国成为了海上霸主,并将势力范围扩大到世界各地。

为了保持优势,英国继续发展其海军力量。到19世纪早期,英国拥有的战舰吨位相当于世界其他国家的总和。

多面相控阵雷达

在21世纪,英国的国力比以前明显下降。航空母舰是当今海军力量的象征,而这位前海上霸主现在只拥有少数几艘舰船。

当然,大国的骄傲依然存在。尽管军费预算宽销耐有限,英国似乎还是慷慨地建斗搭造航母,以保持“大国”的最后尊严。今天,英国有两艘航空母舰,都是伊丽莎白女王级,常规动力,排水量为6万吨。

不难发现,中国国产航母山东号也是一艘6万吨级航母。那么,哪一个比英国的女王号更强大呢?

“山东”和“女王”“伊丽莎白女王”号航空母舰的特别之处在于它开创性地使用了双舰岛设计。前舰岛主要负责侦察、警报和导航任务,后舰岛负责通信和指挥作战任务,分工明确。

双船岛设计使得燃气轮机在航母内部占据更少的空间,因此“女王”号可以比“山东”号配备更多的电子设备。

从雷达系统的角度来看,“女王号”号配备了997“工匠”雷达,可以在复杂环境中工作,干扰程度低,性能优异。它适用于海上作业,但在远距离作业的情况下,其性能可能会受到不同程度的影响。慎春

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山东使用346A有源相控阵雷达,雷达系统与辽宁相同。该雷达具有探测精度强、探测距离长、整体发射功率高、数字技术控制、稳定性好等特点。而从雷达类型来看,“皇后”号只配备了多面雷达,而山东配备的是四面相控阵雷达,所以山东的雷达系统比997型“工匠”雷达更全面、更实用。

第二种是舰载飞机。舰载飞机是海军战斗力的主要来源。航母甲板越大,可以容纳的舰载飞机就越多,战斗力就越强。

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“女王号”甲板总面积约1.6万平方米,采用滑跃式甲板,最多可容纳40架舰载飞机。一般来说,“女王”在实战中会选择4架预警机和36架战斗机的组合,以充分发挥其战斗力。

中国的“山东号”舰载飞机最多可达36架,比“女王号”还少。“女王”号舰载机使用的是第五代F-35B,“山东”号舰载机使用的是第四代J-15战斗机。

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很多人可能认为山东又一次被女王甩在了后面,但在实战中,J-15比F-35B更实用。虽然F-35B是第五代隐形飞机,但其射程较短,速度不高,价格远高于J-15,性价比远低于强大的J-15,其对地面目标的火力压制能力也低得多。

从双方的动力系统来看,“皇后号”是利用汽轮机结合电力系统推动航母前进的。与山东采用的四台汽轮机相比,功率较低,但优点是机动性强,灵活性高。

在航速方面,“皇后号”最大航速为27节,而山东号最大航速为30节。所以在速度方面,山东又赢了一场。

不难发现,“伊丽莎白女王”号航母比“山东”号航母拥有更先进的技术和更多的舰载飞机。然而,当两者在实战中相遇时,山东航母会比女王发挥更有效的作用。

英国和中国之间发生战争的可能性非常低,中国永远不会无缘由地来英国打一场漫长的海战,所以航母的比较只是一种技术演习,我们不需要太认真对待。

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从旧到新说起吧:

第一种:普勒雷达(机械雷达),就是雷达发射“普勒脉冲信号”,又分为单普勒脉冲和多普勒脉冲;所谓的单普勒就是飞机雷达只能发射一束脉冲信号,其雷达不能边发射信号边接受信号,工作模凳团高式就是发射信号后,然后停止发射信号来转为接受信号模式;多普勒脉冲雷达就是飞机能发射多个信号,不断地发射不断的接受信号。

普勒雷达有点就是,技术成本低,研发简单,若果采用大功率的运行可以探测很远距离,缺点就是:普勒雷达信号对固定的物体探测性能好,但是对移动的就差些,尤其是若果飞机下方有架直升机,直升机把自己的旋转翼对着飞机雷达信号方向,那么多普勒雷达就很难探测到这架直升机,再就是虽然普勒雷达能探测很远距离,但是其一个致命伤就是不能分辨敌我,其就算能在超视距(150千米以上距离)探测到战机,但是并不能分辨出是敌是友。

第二种,相控阵雷达,首先相控阵是一种电子雷达,分为有源和无源。

相控阵雷达有相当密集的天线阵列,在传统雷达天线面的面积上可 安装上千个相控阵天线,任何一个天线都可收发雷达波,而相邻的数个天线即具有一个雷达的功能。扫描时,选定其中一个区块(数个天线单元)或数个区块对单一目标或区域进行扫描,因此整个雷达可同时对许多目标或区域进行扫描或追踪,具有多个雷达的功能。

由于一个雷达可同时针对不同方向进行扫描,再加之扫描方式为电子控制而不必由机械转动,因此资料更新率大大提高,机械扫描雷达因受限于机械转动频率因而资料更新周期为秒或十秒级,电子扫描雷达则为毫秒或微秒级。因而它更适于对付高机动目标。此外由于可发射窄波束,因而也可充当电子战天线使用,如电磁干扰甚至是构想中发射反相位雷达波来抵消探测电波等。

优点(1)波束指向灵活,能实现无惯性快速扫描,数据率高; 美国将在日本部署的X波段相控阵雷达海基版

(2)一个雷达可同时形成多个独立波束,分别实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能;   

(3)目标容量大,可在空域内同时监视、跟踪数百个目标;   

(4)对复杂目标环境的适应能力强;   

(5)抗干扰性能好。全固态相控阵雷达的可靠性高,即使少量组件失效仍能正常工作。 缺点:相控阵雷达设备复杂、造价昂贵,且波束扫描范围有限,最大扫描角为90°~120°。当需要进行全方位监视时,需配置3~4个天线阵面。

有源相控阵雷达,是 AESA radar 即有源电子扫描阵列雷达的一种。英文Active翻译为“主动”或“有源”,意思是指天线表面的每一个阵列单元都完整地包含讯号产生、发射与接收的能力,也就是将讯号产生器、放大器等等全部缩小放在每一个阵列单元以内,天线不需要依靠讯号产生器以及波导管馈送讯号。由于每个阵列单元都可以单独作为讯号源主动发射电磁波,所以被称作主动相控阵或有源相控阵。这是目前相控阵天线发展的主流趋势。   

有源相控阵的的每个单元只扫描一小块固定区域。各个模组的讯号的相对相位经过适当调或指整,最后会强化讯号在指定方向的强度,并且压抑其他方向的强度。在同样的涵盖范围以内,不需要移动雷达天线也可以满足扫描的需求。此雷达的电子零件需要“快速移相器”,而控制相控阵也需要极高的计算能力。

此雷达理论在二次大战时提出,最早使用是用于地面的大型弹道导弹预警雷达上面。空用系统最早是出现在美国空军一架RC-135 Rivet Amber飞机上面进行试验,这架飞机稍后发生意外坠毁。能够使用在船舰上或者是军用飞机上的小型化有源阵列技术要到1980年代才逐渐成熟,成本降低到可以接受的程度。

无源相控阵雷达,是 PESA radar 即无源电子扫描阵列雷达的一种。英文Passive翻译为“被动”或“无源”,意思是指天线表面的阵列单元只有改变讯号相位的能力而没有发射信号的能力,讯号的产生还是依靠天线后方的讯号产生器,然后利用波导管将产生的讯号送到讯号放大器上,再传送到阵列单元上面,接收时则反向而行。由于每个阵列单元自身不能作为讯号源主动发射电磁波,所以被称作被动相控阵或无源相控阵。   

现在的无源相控阵雷达多是以行波管产生讯号,这和最新的脉冲多普勒雷达产生讯号的方式枣尺一样,区别主要在天线上。