【簡介：】蘇聯(lián)科學家彼得?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”的學術論文，闡述了雷達電磁波的反射強度理，給出了飛機表面與邊緣分別的雷達反射面積算法。但蘇聯(lián)

蘇聯(lián)科學家彼得?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”的學術論文，闡述了雷達電磁波的反射強度理，給出了飛機表面與邊緣分別的雷達反射面積算法。但蘇聯(lián)當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航空工程師發(fā)現(xiàn)并推演出正確的減少雷達反射面積理論，成就了世界第1架可操作性的隱形飛機F-117“夜鷹”。

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

關于美國的隱形飛機

從上世紀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，終于在機載雷達上取得了成功的應用。 國際在線報道：美國國防部國防科學委員會主席的一份關于發(fā)展美國軍用機雷達的建議報告中特別強調了有源相控陣技術可以極大地擴展雷達的功能和提高雷達的性能， 21世紀美國的戰(zhàn)斗機雷達、預警與監(jiān)視飛機的雷達都應是AESA體制的。事實上，除了F-22和F-35等新一代戰(zhàn)機都毫無例外地裝備AESA雷達外，美國對第三代現(xiàn)役戰(zhàn)斗機、轟炸機、預警和監(jiān)視飛機的AESA改進都已列入計劃，并得到了相應的財政支持。業(yè)內(nèi)一種普遍的觀點認為：從現(xiàn)在起再過十年，不掌握AESA雷達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領域進行廣泛的合作開發(fā)和大量的資金投入。 近50多年來，機載雷達不斷注入新的技術成果，性能大幅度提高。新技術是提高雷達探測能力的原動力。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，就無法對付借著強大的地雜波掩護的低空入侵的飛機和導彈；沒有頻率捷變體制的雷達，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。相控陣技術是近年來正在發(fā)展的新技術，它比單脈沖、脈沖多普勒等任何一種技術對雷達發(fā)展所帶來的影響都要深刻和廣泛。進入上世紀80年代，機載相控陣雷達才初獲應用。先進的機載有源相控陣雷達是近期，即本世紀初才進入服役。AESA的成功應用是對傳統(tǒng)機載雷達的一次革命，她極大地擴展了雷達的應用領域和提高了雷達的工作性能，進而提高和豐富了作戰(zhàn)飛機執(zhí)行任務的能力和作戰(zhàn)模式。 采用AESA技術的機載雷達將會至少在以下方面實現(xiàn)巨大的性能突破： ?雷達作用距離大幅度增長：由于AESA雷達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雷達微波能量的饋電損耗較傳統(tǒng)機械掃描雷達大為減少。 ?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。如雷達在進行地圖測繪(SAR/GMTI)、地物回避、地形跟隨、威脅回避的同時，還可實現(xiàn)對空中目標的搜索和跟蹤，并對其進行攻擊。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、自適應波束控制技術和射頻功率管理等技術，使雷達的功能和性能得到極大的擴展，可以滿足各種條件下作戰(zhàn)的需要。并能因此而開發(fā)出很多新的雷達功能和空戰(zhàn)戰(zhàn)術。 ?隱身飛機和現(xiàn)代空戰(zhàn)需要相控陣雷達：隱身飛機配裝相控陣雷達(PESA 或者是AESA)幾乎是唯一的選擇。迄今為止還沒有出現(xiàn)使用機械掃描雷達的隱形飛機，也說明了這一點。低攔載概率(LPI)和低觀測特性(LO)是隱身飛機能否實現(xiàn)隱身和順利完成作戰(zhàn)任務的關鍵。在當前極為嚴峻的電子干擾環(huán)境中，LPI，即機載雷達輻射的電磁波被敵方攔截概率的高低是一項重要的性能指標。在攻擊有專用電子干擾飛機掩護的機群或單機時，強烈的電磁干擾將使傳統(tǒng)的雷達無法正常工作。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度的雷達信號，從而無法實施有效干擾。通過數(shù)字波束形成(DBF)技術，可以使主波束分離成兩個波束，使其零值對準敵方干擾源；若干擾源位于雷達旁瓣方向，則在該方向也可以形成零值，使敵方收不到雷達信號，從而無法實行有效干擾。AESA的自適應波束形成能力是機載雷達在復雜的電磁環(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AESA雷達主要有： (1) F-22 機載雷達(AN/APG-77)：人們常常問什么是第四代戰(zhàn)斗機F-22令人印象最深的特性？它在什么領域具有最重要的技術突破？通常的回答是它的隱身和超音速巡航特性。但這些特性實際上在以前的戰(zhàn)斗機上已經(jīng)分別在F-117和SR-71上實現(xiàn)了。談不上突破。業(yè)內(nèi)人士和F-22飛行員們則普遍認為F-22最大的突破是它的航空電子系統(tǒng)實現(xiàn)了更高程度的綜合，AESA雷達首次在戰(zhàn)斗機上采用。它使飛機具有更為銳利的眼睛，更為豐富的作戰(zhàn)功能。對戰(zhàn)斗機目標的作用距離超過200km?？梢詫崿F(xiàn)先敵發(fā)現(xiàn)、先敵發(fā)射、先敵命中。F-22雷達可以進行脈間變頻、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行電子情報搜集、實施干擾、監(jiān)視或通信。這些是以前戰(zhàn)斗機雷達所無法實現(xiàn)的。下圖為F-22的雷達AESA陣面照片。 F-22雷達采用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。該雷達將用于21世紀初在美國空軍服役的F-22先進戰(zhàn)術戰(zhàn)斗機，目前F-22是世界最先進的戰(zhàn)斗機。F-22能在多種威脅環(huán)境下，以低可觀測性、高機動性和高靈活性對超視距敵機進行攻擊，也能進行近距格斗空戰(zhàn)。1998年4月，諾?格公司已交付第一套APG-77雷達硬件和軟件給波音飛機公司F-22航空電子綜合實驗室，對F-22的航空電子設備進行系統(tǒng)綜合測試和鑒定試驗。作為APG-77計劃的工程發(fā)展(EMD)階段的首批11部雷達已交付給諾?格公司馬里蘭州測試實驗室進行系統(tǒng)級綜合與測試。全尺寸雷達自1999年開始生產(chǎn)，預計到2004年11月具備初步作戰(zhàn)能力(IOC)，2005年開始服役。AN/APG-77雷達是一部典型的多功能和多工作方式的雷達，其主要的功能有： ● 遠距搜索(RS) ● 遠距提示區(qū)搜索(cued search) ● 全向中距搜索(速度距離搜索)(velocity range search) ● 單目標和多目標跟蹤 ● AMRAAM數(shù)傳方式(向先進中距空空導彈發(fā)送制導修正指令) ● 目標識別(ID) ● 群目標分離(入侵判斷)(RA) ● 氣象探測 雷達可能擴展的功能有： ● 空/地合成孔徑雷達(SAR)地圖測繪 ● 改進的目標識別 ● 擴大工作區(qū)(通過設置旁陣實現(xiàn)) (1) F-35(JSF)機載雷達(AN/APG-81):2000年，美國國防部JSF項目辦公室授予諾?格公司4200萬美元合同為JSF 設計、開發(fā)和試飛AESA雷達，它是多功能綜合射頻系統(tǒng)/多功能陣(MIRFS/MFA)計劃的一部分。雷達系統(tǒng)采用最先進的AESA天線、高性能的接收機/激勵器、商用的處理機(貨架產(chǎn)品)。由于采用了最新的技術成果，大量減少了元器件和內(nèi)部連接器數(shù)目，所以JSF雷達的成本和重量都較其前輩(F-22雷達)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模塊能夠實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)；可靠性比傳統(tǒng)的機械掃描雷達提高一個數(shù)量級；后勤保障和全壽命費用降低50%。APG-81采用開放式結構，為將來性能增長提供極大空間。JSF的AESA雷達設計的一條重要原則是必須滿足JSF對隱身特性的要求。同時強調必須滿足軍方提出對JSF的四性要求，即：經(jīng)濟承受性、致命性、生存性和保障性。 (3) F/A-18E/F 雷達AESA改進型(AN/APG-79)： F-18D/C/E/F原來配裝雷達APG-65/73，其AESA改進型編號為 APG-79。該雷達仍由APG-65/73雷達的制造商雷神公司研制。APG-79采用先進的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上進行成功首飛。新雷達可以同現(xiàn)有F/A-18機載武器相匹配，同時，設計留有日后充分擴展的余地。APG-79 AESA雷達極大地降低了載機的雷達可觀測性，即提高了飛機的隱身特性。雷達的可靠性和維護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的APG-79雷達。APG-79 AESA雷達具有下述功能和特點： 空對空： ?攻擊遠距目標 ?通過資源管理器減輕飛行員工作負荷 空對面： ?防區(qū)外遠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模塊的特殊設計實現(xiàn)系統(tǒng)完美降級 ?運營成本大幅度降低 裝備F/A-18E/F的3部AESA雷達系統(tǒng)于2004年6月份開始在中國湖的?？兆鲬?zhàn)中心進行新一輪的試驗，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計劃。還要求演示試驗飛機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)合試驗和性能鑒定等問題以及建立一個工作小組評審有關標準、結構和規(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鍵問題的答案： ?目前，AESA雷達的作用距離已經(jīng)是傳統(tǒng)機械掃描雷達的一倍，可供選用的雷達功能已極大地豐富，這樣我們可以創(chuàng)造一些什么新的戰(zhàn)術？ ?一個雙機或4機編隊怎樣分工完成空對空和空對地的攻擊任務？ ?如何由一架裝有AESA的戰(zhàn)機引領一批沒有裝載AESA的普通戰(zhàn)斗機提高他們的戰(zhàn)斗能力？ (4) F-16(UAE)雷達AESA改進型(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的配套雷達研制合同，因此大部分AESA技術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。預計2004年7月，雷達可以交付到飛機承包商洛?馬公司進行雷達的驗收試驗。APG-80雷達具有先進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/接收機模塊化技術的第一種產(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。此外飛行員還可以同時進行空對空的搜索與跟蹤、空對地的目標瞄準以及地形匹配飛行。 新的波束捷變技術帶來了雷達能力的巨大增長，擴展了飛行員對態(tài)勢的感知能力，使雷達對目標探測距離更遠，并具有高清晰度合成孔徑雷達成像能力。雷達的可靠性也比傳統(tǒng)的機械掃描雷達高數(shù)倍。 (5) F-15改進型雷達(AN/APG-63V2) F-15原來配裝AGP-63/70，APG-63V2為其改進型，采用有源相控陣體制。雷神公司已完成向波音飛機公司的最后18架F-15C的APG-63(V)2 AESA雷達的交付。這是世界上首次進入空軍服役的戰(zhàn)斗機AESA雷達。該雷達消除了原來F-15雷達笨重的液壓天線驅動系統(tǒng)，雷達的快速掃描和多目標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)境的認知能力。該型雷達能夠同現(xiàn)有的飛機武器系統(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)制導多枚空空導彈，同時攻擊多個目標，包括雷達截面積很小的隱身目標，如巡航導彈等