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俄成功研制世界首部机载微波光子相控阵雷达收发样机

  ROFAR直接瞄准俄第六代战机应用,标志着俄第六代战机火控雷达已从概念设计走向研制实验。

  作为俄第六代战斗机雷达系统的主承包商,俄罗斯无线电电子技术集团(KRET)将微波光子相控阵技术作为包括第六代战机在内的俄制各类最新型飞机智能蒙皮的新的技术解决方案。2017年7月,KRET在俄罗斯先期研究基金会支持下,成功研制出世界首部机载“微波光子相控阵雷达”(ROFAR)收发实验样机。该样机采用微波光子技术,大幅拓展了雷达带宽,提高了工作效率,并降低了体积重量。ROFAR直接瞄准俄第六代战机应用,标志着俄第六代战机火控雷达已从概念设计走向研制实验。

  微波光子技术集微波和光信号的传输、处理等优势于一身,是雷达领域的一项潜在颠覆性技术,是新一代超宽带、多功能、软件化雷达的重要技术支撑。ROFAR主要由光生微波源、光发射通道、射频前端、天线、光接收通道、雷达信号处理系统组成。在发射端,由光生微波源产生光载微波,经光发射通道滤波、放大、延时、移相,在射频前端进行光电转换,再由天线形成波束向空间辐射微波信号;在接收端,微波信号经接收前端进行电光转换,由光接收通道进行滤波、放大、采样及模数转换,生成的数字信号送雷达信号处理系统来进行处理。

  传统雷达以电子为载体实现信号的产生和处理,探测距离和分辨率因电子器件的带宽和功率等限制而存在提升瓶颈。ROFAR采用微波光子技术,以光子为信息载体,具有以下优势:

  一是探测距离远,ROFAR对光信号进行放大,能量转化效率可达60%以上,是传统雷达的2~3倍;此外,采用高稳定光生基准源,相位噪声比传统雷达低两个数量级以上,信噪比高,对低可观测目标的探测能力强,探测距离超过500km,是传统机载火控有源相控阵雷达的2~3倍。

  二是目标识别能力强,ROFAR在发射端具有灵活的波形产生能力,在接收链路中可对射频信号进行直接光采样,形成的信号带宽是电子器件带宽的数十倍,可将雷达的距离分辨率由厘米量级提高到毫米量级。

  三是抗干扰能力强,ROFAR具有超大带宽、大动态范围和多频工作模式,能够有效对抗瞄准式和阻塞式有源干扰,提高复杂环境下的干扰对抗能力。

  四是系统体积小、重量轻,ROFAR光子器件集成度高,大幅度降低雷达系统的体积和重量,具有更加好的平台适装性,易于实现天线与平台的共形设计。

  一是探测距离远,ROFAR对光信号进行放大,能量转化效率可达60%以上,是传统雷达的2~3倍;此外,采用高稳定光生基准源,相位噪声比传统雷达低两个数量级以上,信噪比高,对低可观测目标的探测能力强,探测距离超过500km,是传统机载火控有源相控阵雷达的2~3倍。

  二是目标识别能力强,ROFAR在发射端具有灵活的波形产生能力,在接收链路中可对射频信号进行直接光采样,形成的信号带宽是电子器件带宽的数十倍,可将雷达的距离分辨率由厘米量级提高到毫米量级。

  三是抗干扰能力强,ROFAR具有超大带宽、大动态范围和多频工作模式,能够有效对抗瞄准式和阻塞式有源干扰,提高复杂环境下的干扰对抗能力。

  四是系统体积小、重量轻,ROFAR光子器件集成度高,大幅度降低雷达系统的体积和重量,具有更加好的平台适装性,易于实现天线与平台的共形设计。

  上世纪90年代,光子技术已被用于雷达系统,休斯公司和泰勒斯公司先后研制出用光纤控制波束指向的光控相控阵雷达。2014年初,意大利研制出陆基全光子数字雷达样机,对微波光子雷达技术进行了初期探索。2014年11月,在俄罗斯先期研究基金会资助下,KRET启动了为期四年半的ROFAR项目,总投资约1000万美元,用于研制微波光子相控阵雷达样机。目前已完成ROFAR收发实验样机的研制,接下来将着手研制生产样机,包括确定雷达具体物理尺寸、工作频段及输出功率等。

  ROFAR作为机载火控雷达发展的新形态,能有效克服传统电子器件的技术瓶颈,改善和提高传统雷达多项技术性能,为雷达装备技术与形态带来变革。未来,基于ROFAR微波光子技术的相控阵可用于俄罗斯各类新一代有人无人飞机和飞艇装备的智能蒙皮,将预警探测、电子对抗和隐秘通信等功能一体化综合集成,有望提升俄下一代武器系统的作战效能。

  据《简氏防务周刊》日前报道,美国海军计划获得一种改进型的ADM-160微型空射诱饵导弹(MALD-J),研制代号为MALD-N。MALD的射程可达920千米,适用于在己方战机未进入防空火力区域之前,MALD被战机发射进对手的防空区域后,可模拟己方战机的雷达反射信号,诱使对手防空系统开机拦截。

  目前空军正在使用的ADM-160微型诱饵弹(MALD-J)主要装备在F-16战斗机和B-52轰炸机上,每架F-16战斗机可以携带4枚,而B-52轰炸机可以携带16枚。新升级的MALD-N能够装备的机型更多,此外还具备低空飞行能力及增强网络作战能力的数据链。该升级项目计划完成周期为24个月,在这期间雷声公司将为军方进行2次系统演示。

  随着军工科技的慢慢的提升,雷达和防空导弹的发展更是日新月异,作为眼睛,雷达越看越远,也越看越准,作为拳头,防空导弹也是慢慢的变快,越来越远。因此传统的突防手段已经非常困难突破现有的防空体系了,虽然隐身战机的出现缓解了这一局面,但是毕竟还有大量的非隐身战机需要投入作战,针对这一情况美国国防高级研究计划局于1995年提出了微型空中发射诱饵(MALD)计划,旨在开发一种用于诱骗防空体系的低成本小型诱饵导弹(MALD)。MALD带有由各种有源雷达增强器组成的信号增强子系统(SAS),覆盖一系列频率。因此,MALD通过SAS系统能模拟B-52 和F-16的雷达反射信号。在对方防区释放可以轻松又有效的欺骗对方的防空体系,不仅能消耗对方的防空导弹,而且还能让对方暴露的防空阵地位置,为AGM88反辐射导弹和AGM-154联合防区外弹药打击对方雷达与防空导弹阵地提供便利。

  2003年1月,美国空军的精确打击系统项目办公室正式对外发布了关于MALD的需求建议书,建议书明确要求MALD诱饵弹可以在F-16战斗机和B-52轰炸机上使用,远期规划还要能在F-15战斗机、B-1B轰炸机、A-10攻击机、F-35战斗机等多种飞机上使用,经过竞标,2003年5月美国雷声与美国空军签订了一份关于MALD的合同,合同价值7787万美元,主要用系统研发和演示。2006年10开始,雷声公司在美国格林空军基地开始做MALD与F-16战斗机的分离测试实验,2008年1月雷声公司完成了MALD在F-16和B-52上的发射试验。同年6月雷声公司获得了低速生产的合同,开始做小批量的生产。首枚低速率生产的ADM-160B于2009年3月交付美国空军,同年6月美国空军开始对MLAD进行初始作战能力测试与评估。2010年3月雷声公司已成批量按照计划交付MALD诱饵弹,美国空军的采购计划总数为1500枚。

  2008年,雷声公司又与美国空军达成了研发干扰型MALD(MALD-J)项目的协议,2008年3月雷声公司获得了关于MALD-J的一份价值7320万美元的合同。MALD-J不但保留了MALD的诱饵欺骗功能还增加了干扰能力,可对对手的预警雷达和防空雷达进行干扰。在2011年9月6日雷声公司向美国空军交付首批8枚MALD-J。9月24日,雷声公司为军方开始做MALD-J的飞行测试,4次试验均获成功。2011年11月,雷声公司获得了MALD-J低速率生产任务,2012年9月,MALD-J开始做初始作战能力测试与评估,先后共计进行了42次成功的测试,于2015年4月成功通过了测试与评估,具备了初始作战能力。2014年5月,美国空军接收了雷声公司交付的第1000枚MALD-J诱饵弹,这是第5批生产合同的一部分,美国空军计划的总需求数量多达3000枚。

  按照美军的设想,空军在攻击拥有严密防空体系的目标时,首先会在距离目标300~500千米的空域,编组出由1~2架E-2预警机、2架C-130运输机或B-52轰炸机和6~8架F-15E、F-16、F/A-18E/F战斗机组成打击编队,其中,B-52轰炸机或C-130运输机将携带16~32枚MALD-N,其余作战平台则携带AGM-154联合防区外弹药或AGM-88反辐射导弹。当打击编队距离目标空域200千米时,编队中的B52轰炸机或C-130运输机将向目标空域发射5~10枚微型空射诱饵弹。诱饵弹以马赫数0.9的速度,前出打击编队60~120千米的空域,并在目标空域巡航,模拟出美国空军现役作战飞机的雷达反射信号,诱使敌军防空导弹制导雷达开机,并发射防空导弹拦截。

  随后,MALD-N通过数据链将已经暴露的防空导弹阵地与防空雷达位置坐标传递给编队内的F /A-18或B-52轰炸机,同时,MALD-N利用自身的雷达干扰机压制、干扰对手的防空导弹与雷达,并通过双向数据链引导由B-52与F-18E/F发射的AGM-88反辐射导弹或AGM-154联合防区外弹药摧毁对手防空阵地与雷达,进而时敌方防空体系失效,为后续的战斗机编队或巡航导弹开辟出一条攻击通道。

  美军认为,MALD-J的性能仅只是marginally adequate(勉强够用)。美军认为现役的MALD-J对数据链与GPS卫星链路的依存度过大,而在未来的高强度战争中,无论是卫星链路还是数据链,均有可能失效。而ADM-160C若是因为敌军干扰或者地形因素失去了数据链或卫星链路而无法到达指定空域,将没办法完成诱导敌军防空导弹系统暴露并引导己方导弹攻击敌军暴露的防空阵地的任务。

  (1)在MALD-J上升级安装GPS III导航系统,增强抗干扰能力。同时,继续完善MALD-J能够在失去卫星信号的情况下,通过高精度捷联惯性导航系统飞抵预定作战空域,执行诱饵任务的能力。

  (2)MALD-V计划,将MALD-J升级为模块化架构,为安装雷达或者红外干扰器以及执行其他特殊任务所需要的特殊设备提供足够的空间。比如,将MALD-V改装为长航时无人机以执行战场监视任务。MALD-V甚至还能够携带一个重约60磅的温压战斗部,变身成一个廉价的高精度巡航导弹,用于超视距打击。

  (3)MASSM计划,在MALD-V的基础上,加装毫米波雷达、红外制导弹头、智能控制管理系统及战斗部,使其具备自主搜索与攻击目标的能力。理论上,一枚MASSM的搜索/攻击范围能够达到3000平方千米以上。

  MALD微型空射诱饵可能会让对手的防空力量陷入两难境地——如果发射导弹拦截,己方防空阵地与雷达阵地将会完全暴露,随即招来毁灭性打击;而不发射防空导弹,则敌方的打击群则可能乘机而入。而未来当MALD加装智能作战系统与战斗部之后,假若对手防空系统发射防空导弹拦截MALD,则有可能遭到后续反辐射及区防外武器的打击,而对手防空系统不发射导弹拦截,那么能够自主攻击的智能MALD将直接摧毁对手防空系统。