解放軍殲20相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)水平緊隨美國(guó)F22A

「有源相控陣雷達(dá)」(Active Electronically Steered Array，簡(jiǎn)稱 AESA)是目前世界上最先進(jìn)的雷達(dá)，它的好處非常多，不但在傳統(tǒng)的雷達(dá)模式，譬如多目標(biāo)的跟蹤，有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，而且具有某些特殊運(yùn)作能力是傳統(tǒng)雷達(dá)不可能做到的，譬如多模式快速交叉運(yùn)行，使得雷達(dá)的功能倍增。

「有源相控陣?yán)走_(dá)」在網(wǎng)絡(luò)上曾經(jīng)被廣泛討論，但都是“專家”們高來(lái)高去說(shuō)一些故弄玄虛的話，令絕大多數(shù)的讀者莫測(cè)高深以此來(lái)炫耀他們的學(xué)問(wèn)，這是“專家”們的通病(希望別人崇拜而又不愿意透露一丁點(diǎn)自己的知識(shí))。大陸網(wǎng)站多的是這類裝神弄鬼而又言語(yǔ)刻薄的“專家”，造成許多軍事愛(ài)好者的困擾，尤其是對(duì)入門者。YST有點(diǎn)看不下去，于是決定藉此機(jī)會(huì)對(duì)這個(gè)非常重要的軍事技術(shù)有所交代。

讀者不要小瞧了這種只有幾個(gè)瓦特功率的T/R組件，「有源相控陣?yán)走_(dá)」的厲害就在“螞蟻啃骨頭”，發(fā)揮的是“群眾力量”。你想想，一個(gè)T/R組件只有幾瓦特，但是一千多個(gè)T/R組件排列起來(lái)就可以發(fā)射接近或超過(guò)一萬(wàn)瓦特的電波，這個(gè)雷達(dá)功率就非常驚人了。更重要的好處是這些T/R組件可以任意組合形成多“波束”分別對(duì)付不同的目標(biāo)或從事不同的工作，而且有這么多只“螞蟻”傷亡幾只也無(wú)所謂、效能雖然差了一點(diǎn)但是照樣完成任務(wù)，好處實(shí)在太多了!

美國(guó)早期的神盾驅(qū)逐艦都是「無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)」，到了「伯克」級(jí)才升格為「有源相控陣雷達(dá)」。所以從「無(wú)源」到「有源」是科技發(fā)展的一個(gè)自然過(guò)程，但不是必然。中國(guó)大陸發(fā)展機(jī)載雷達(dá)就是從平面雷達(dá)(planar array radar)直接跳到「有源相控陣?yán)走_(dá)」(AESA)，省掉了(PESA)，這就是所謂跳躍式發(fā)展。

無(wú)論是有源還是無(wú)源，「相控陣?yán)走_(dá)」最大的好處就是快速指向目標(biāo)。前面說(shuō)過(guò)，改變移相器的設(shè)定是非?？焖俚模@種簡(jiǎn)單的電子設(shè)定用不到百萬(wàn)分之一秒，比人的“一眨眼”快一萬(wàn)倍(人的眨眼大約10毫秒)。也就是說(shuō)，電子轉(zhuǎn)動(dòng)幾乎是立即的(instantaneous)，在不到百萬(wàn)分之一秒的時(shí)間就可以把天線轉(zhuǎn)向?qū)?zhǔn)任何方向，不論轉(zhuǎn)動(dòng)量的大小，這是機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)天線不可能辦到的。

譬如說(shuō)大陸的解放軍參謀總部決定對(duì)某國(guó)發(fā)動(dòng)戰(zhàn)略突襲，J-20被任命深入敵人領(lǐng)空攻擊某個(gè)地面戰(zhàn)略目標(biāo)。

為了躲避敵人的地對(duì)空搜索雷達(dá)，J-20采取貼近地面飛行，這時(shí)候J-20的雷達(dá)系統(tǒng)可以把相控?cái)?shù)組天線劃分為上下兩部分：上半部的T/R組件在天空掃瞄，進(jìn)行空對(duì)空搜索：下半部的T/R組件進(jìn)行對(duì)地掃瞄，進(jìn)行地形跟蹤。

這樣J-20可以借著地形跟蹤的雷達(dá)模式(terrain following mode)進(jìn)行貼著地面飛行以躲避敵人的雷達(dá)探測(cè)，同時(shí)也進(jìn)行空對(duì)空搜索對(duì)可能出現(xiàn)敵人的攔截飛機(jī)保持警戒。如此一來(lái)，J-20對(duì)地和對(duì)空兩方面都兼顧而做到萬(wàn)無(wú)一失。

在只有一個(gè)中央電子計(jì)算器的情形下，上面這兩個(gè)雷達(dá)模式被快速交叉(mode interleaving)執(zhí)行就像是同時(shí)工作一般，這道理和計(jì)算機(jī)的「分時(shí)概念」(time sharing)是一樣的。

所以如果要求水平方位(azimuth angle)有三百六十度的探測(cè)能力，譬如空中預(yù)警機(jī)，那么就需要三個(gè)相控?cái)?shù)組，每個(gè)負(fù)責(zé)任120度，這樣就可以把天線有效面積的損失限制在50%。中國(guó)的空警-2000就是這么設(shè)計(jì)的。

當(dāng)然我們也可以選擇只用一面相控?cái)?shù)組，這樣就必須在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，電子掃描只負(fù)責(zé)高低方向(甚至不做高低方向的掃瞄而以扇形波束取代)，這樣一來(lái)在目標(biāo)追蹤上的系統(tǒng)效果(system performance)就大大降低了，但是不損失雷達(dá)天線的有效面積。美國(guó)的E3空中預(yù)警系統(tǒng)就是這么設(shè)計(jì)的。

美國(guó)和中國(guó)的設(shè)計(jì)各有各的考慮，它們的選擇是在各種雷達(dá)指標(biāo)的考慮下所做的妥協(xié)。

全球目前已經(jīng)或預(yù)計(jì)裝備AESA的戰(zhàn)機(jī)有：

日本的F-2(2000年);

美國(guó)的F-15C(2003年)、F-22(2004年)、F-16EF(2004年)、F-18EF(2005年)、F-35(2018年);

歐洲的戰(zhàn)機(jī)目前沒(méi)有裝備AESA，未來(lái)預(yù)計(jì)是法國(guó)的「陣風(fēng)」(2013年)，德國(guó)和英國(guó)的「臺(tái)風(fēng)」(2015年)，「臺(tái)風(fēng)」的AESA號(hào)稱將有1500個(gè)T/R組件，這也許太樂(lè)觀了一點(diǎn);

俄國(guó)準(zhǔn)備在2014年為Su-35裝備「無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)」，這和「有源相控陣雷達(dá)」相比有顯著的差距。

中國(guó)大陸的AESA

「有源相控陣?yán)走_(dá)」是第四代戰(zhàn)機(jī)(俄國(guó)的第五代)的要求之一，中國(guó)大陸也為她的四代機(jī)J-20研發(fā)了AESA，而且提前用在J-10B上鍛煉。

YST知道的訊息是J-10B的AESA有1000~1200個(gè)收發(fā)單元，對(duì)3平方米R(shí)CS目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)距離是160~180公里。如果是真實(shí)的，YST認(rèn)為這個(gè)數(shù)據(jù)相當(dāng)先進(jìn)，完全跟上當(dāng)前美國(guó)最先進(jìn)的雷達(dá)。

所以我們看得很清楚，中國(guó)大陸的雷達(dá)技術(shù)緊跟美國(guó)，把其它國(guó)家都拋在后面。雷達(dá)技術(shù)是電子技術(shù)的指針，中國(guó)在軍用電子技術(shù)上應(yīng)該相當(dāng)先進(jìn)，與歐美在同一梯隊(duì)，尤其是電子戰(zhàn)的技術(shù)應(yīng)該也是緊跟美國(guó)，不會(huì)有太大的落差。YST不愿意談電子戰(zhàn)，一方面這屬于機(jī)密范圍，另一方面這玩意兒也沒(méi)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，可以各說(shuō)各話，只有打起來(lái)才知道。