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印度有源相控陣雷達,像一塊粗糙簡陋的電路板,效能低於新梟龍

近年來,給戰鬥機裝上相控陣雷達似乎成了高效能新戰機和改裝老戰機一個必選專案,有科技實力的國家紛紛研發自己的產品,當然,雄心勃勃的印度也不例外。

印度有源相控陣雷達,像一塊粗糙簡陋的電路板,效能低於新梟龍

近日,印度國防研究發展組織(DRDO)宣佈,印度國產的Uttam有源電子掃描陣列雷達的研製工作邁入了一個新階段,如果研製進度順利,將很快定型。有源電子掃描陣列雷達也就是我們常說的主動相控陣雷達(AESA),目前Uttam雷達已經在2架光輝戰鬥機和一架噴氣式公務機上完成了長達230小時的工作測試,其中在印度國產的光輝戰鬥機上進行了30小時的空對空模式的真實測試,預計很快就能裝備。不過,這可能是印方在吹牛,只在光輝戰鬥機做30小時的測試,是不可能的完成研製的,因為其他國家的同類雷達光是進行戰鬥機試驗就要數百小時。

印度計劃在已經訂購123架光輝Mk-1A戰鬥機中,前兩40架批配備以色列的ELM-2032脈衝多普勒雷達,後批次83架的前20架配備以色列的EL/M-2052有源相控雷達,剩餘的63架配備國產有源電子掃描陣列(AESA)雷達。

印度有源相控陣雷達,像一塊粗糙簡陋的電路板,效能低於新梟龍

相控陣技術,就是由許多輻射單元排成陣列形式構成的走向天線,簡單講就是在一個陣面上放置了成百上千的收發單元(T和R單元),而機械掃描雷達只有一組收發單元。典型的相控陣是利用電子計算機控制移相器改變天線孔徑上的相位分佈來實現波束在空間掃描,即電子掃描,簡稱電掃。

相控陣雷達又分為有源相控陣和無源相控陣。無源相控陣雷達僅有一箇中央發射機和一個接收機,發射機產生的高頻能量經計算機自動分配給天線陣的各個TR元件,目標反射訊號經接收機統一放大,TR元件只能被動的轉發中央發射機發射的電磁波,被動的把接收訊號源轉發給中央接受機。

而有源相控陣雷達則放棄了傳統的中心式高功率發射機,每個TR元件都有電磁波發射源,自己能主動獨立發射和接收電磁波,作戰能力更強。有源相控陣火控雷達每個天線單元背後都連線一個T/R元件,由於更加靠近天線單元,消除了無源相控陣雷達收/發時由饋線網路產生的射頻損耗,因此射頻功率效率高,能夠顯著提高探測距離。

印度有源相控陣雷達,像一塊粗糙簡陋的電路板,效能低於新梟龍

(中國展示的KLJ-7A三面陣主動相控陣雷達,其側面的小型天線也能夠容納700個T/R元件)

有源相控陣雷達的技術門檻極高,世界上只有少數國家能夠完全掌握。即使是俄羅斯,最拿手的也還是生產無源相控陣雷達,俄羅斯的首套機載有源相控陣火控雷達直到蘇-57戰機在2019年定型的時候才初步完成,目前在TR元件裝置領域還受制於西方的控制。

印度有源相控陣雷達,像一塊粗糙簡陋的電路板,效能低於新梟龍

印度在2017年批准規劃,投資5億美元,準備建設一座生產氮化鎵(GaN)的工廠,該產品主要是用在印度的國產相控陣雷達上,但直到2020年該工廠的技術方案才得到初步批准,將來什麼時候投產只有天知道。所以目前印度的氮化鎵(GaN)電晶體TR元件只能依賴進口。

中國是在殲-10C戰機以後,迅速全面掌握了有源相控陣技術,並且更進一步搞出了數字陣列有源相控陣雷達。由於最頂尖的有源相控陣雷達都使用氮化鎵(GaN)電晶體TR元件,而氮化鎵TR元件廣泛地應用於5G領域,可以說,誰的5G技術越好,誰的相控陣雷達技術也就越頂尖。中國就擁有最完備最先進的5G技術,還擁有全球最大的氮化鎵工廠。因此近幾年中國的氮化鎵TR元件、有源相控陣雷達和數字陣列雷達取得了突飛猛進的發展。

形象地說,有源相控陣雷達效能要比無源相控陣雷達強至少10倍以上,數字陣列相控陣效能要比有源相控陣強100以上。可同時實現對地、對空、對海、搜尋、精確跟蹤、導彈制導、多目標攻擊、電子對抗、成像等不同的工作模式,實現不同的功能。

印度有源相控陣雷達,像一塊粗糙簡陋的電路板,效能低於新梟龍

從印度對外展示的UTTAM雷達樣機的天外形來看,顯然做工較為粗糙,給人感覺就像是一塊粗糙簡陋的電路板,而且天線也非常厚,不僅口徑不大,工藝方面也顯得很隨意,結構設計非常笨重。工程樣機的印跡非常明顯。

這款雷達型號為L-273 Uttam AESA,計劃用在印度國產LCA MKII型“光輝”戰鬥機。根據印度介紹,其具有約786個T/R模組,對目標的探測距離是0。25公里至150公里,T/R模組數量整合這麼少按照現在的標準來說已經很落後。

印度有源相控陣雷達,像一塊粗糙簡陋的電路板,效能低於新梟龍

印度的有源相控陣雷達技術獲得了以色列和法國的支援。未來生產的兩批次LCA光輝戰鬥機基本型配裝的EL/M-2052有源相控雷達機載雷達,頭盔瞄準器和座艙內部的顯控系統,是以色列生產的,或者以色列授權印度生產的產品。此外法國已經同意印度在本國生產組裝陣風戰鬥機所使用有源相控陣雷達。這些技術轉讓行動都極大地促進了印度雷達事業的進步。

除了外界認為的做工有點粗糙,效能稍微差勁以外,印度人自己認為Uttam雷達的一切都堪稱“完美”。該雷達有780個T/R元件,RCS=5㎡空中目標最遠探測距離150公里,重量150公斤。Uttam有源相控陣雷達可以同時跟蹤多個目標,並能生成高解析度影象用於對地偵察。

印度有源相控陣雷達,像一塊粗糙簡陋的電路板,效能低於新梟龍

對比一下,目前我國的殲-20、殲-16以及殲-10C戰機都使用了有源相控陣雷達技術,使用規模僅次於美國。與印度Uttam雷達相同級別的是中國出口型的KLJ-7A有源相控陣火控雷達,這種雷達已經確定將用於梟龍-3戰機。儘管印度也要給光輝戰鬥機安裝有源相控陣雷達,但與裝配KLJ-7A有源相控陣雷達的梟龍-3戰機還有很大差距。

中國在2018年的珠海國際航展上展示了2款KLJ-7A雷達的不同構型,為現代戰機提供了突破傳統視野侷限的“廣角”解決方案。 一種是“三面陣”版的KLJ-7A雷達,探測視野可以達到±150°(即300°),在國際上首屈一指。另一種是“機相掃”版的KLJ-7A雷達,探測視野可以達到±100°(即200°),與歐洲產品相當。

印度有源相控陣雷達,像一塊粗糙簡陋的電路板,效能低於新梟龍

在珠海航展上展出的機相掃版KLJ-7A雷達,天線極為輕薄,工藝極為精湛。目前使用這種技術的只有歐洲颱風戰機的新雷達,但至今似乎還未搞定。(圖片來自北國防務)

印度有源相控陣雷達,像一塊粗糙簡陋的電路板,效能低於新梟龍

KLJ-7A雷達的口徑為600毫米,結構設計緊湊,是世界上最輕薄的機載有源相控陣雷達,KLJ-7A的優勢在於低功耗,電源和冷卻單元也可以適應現役飛機液冷和風冷不同的冷卻方式。甚至可以為客戶量身定製專門的小型液冷單元,具有非常好的載機平臺適裝性,充分體現了中國機載雷達的技術水平。而印度目前尚不能自足解決有源相控陣雷達的冷卻問題,Uttam雷達的冷卻裝置是從澳大利亞進口的。

印度有源相控陣雷達,像一塊粗糙簡陋的電路板,效能低於新梟龍

根據航展公開資料,KLJ-7A雷達集成了1000多個T/R元件,對RCS=5㎡空中目標探測距離為170公里。水平已經達到了美國F-35的APG-81雷達級別。這還只是中電科的出口型外貿產品,真正為殲-10C、殲-16和殲-20配備的有源相控陣火控雷達的效能,毫無疑問更加先進。由上述可見,印度的機載有源相控陣雷達至少與中國存在15年以上的差距。