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从合成孔径雷达看中国空军的对地攻击能力  

2014-04-26 15:23:36|  分类: 中国军事 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 从合成孔径雷达看中国空军的对地攻击能力

资料图:E-8下面就是大型合成孔径雷达

资料图:E-8下面就是大型合成孔径雷达

  

  近日,航空报报道了曹正林同志的先进事迹,其中提到以他为首的团队研制成功合成孔径雷达,为提供我国空军作战飞机的对地攻击能力做出了重要贡献。

  合成孔径雷达是上世纪80年代以来,各国发展的一个重点,它解决了机载雷达对地探测问题,是提高作战飞机对地攻击能力的一个重要手段。

  我们传统知道雷达对地面目标的分辨率大约与信号波长、距离呈现正比,与天线长度成反比,因此为了提高较高的分辨率需要采取加大天线尺寸的办法,但是对于雷达来说,考虑到成本、费用等关系,它的天线不可能无限制的扩大,以普通机载火控雷达常用的X波段为例,它的波长大约是3厘米,如果想探测坦克这样大小的目标,需要实现1.5米的分辨率,如果采用传统真实波束绘图模式,那么天线长度高达400米左右,这样大的天线不但飞机上难以安装,就是地面也无法实现。

  这样合成孔径雷达就出现了,合成孔径雷达就是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达,工作时按一定的重复频率发、收脉冲,真实天线依次占一虚构线阵天线单元位置。把这些单元天线接收信号的振幅与相对发射信号的相位叠加起来,便合成一个等效合成孔径天线的接收信号。合成孔径雷达的特点是分辨率高,能全天候工作,能有效地识别伪装和穿透掩盖物。

  早期合成孔径雷达没有对阵列各单元之间的相位差进行补偿,所以阵列长度受到限制,所以出现了对天线单元之间相位差进行补偿的聚集阵列,它的特点就是实天线长度越小,分辨能力反而越高,这是因为实天线口径越小,波束越宽,聚集阵列的长度越大,所以精度反而更高。

资料图:美国捕食者无人机也有合成孔径雷达

资料图:美国捕食者无人机也有合成孔径雷达

  合成孔径雷达这种以小天线取得高分辨率的特点,为战斗机扩展对地攻击能力打下了基础,实际上我们看下上世纪90年代以来的新型火控雷达或者老雷达升级,几乎都增加了合成孔径模式,这是因为在这个模式下,机载火控雷达就成了一部合成孔径雷达,可以探测到地面小型目标,结合飞机的导航系统就可以得到目标的坐标,这样飞机就可以对目标进行攻击,尤其是JDAM这样的卫星制导武器普及,可以让战斗机迅速、廉价的获得昼夜全天候对地攻击能力。

资料图:合成孔径雷达获得的图像,图为美国五角大楼

资料图:合成孔径雷达获得的图像,图为美国五角大楼

  不过合成孔径也有自己的缺点,那就是对于信号/数据处理要求高,合成孔径雷达从上世纪50年代开始研制,到90年代才在机载火控雷达上面应用,就是这个原因,还有一点就是传统的合成孔径雷达只能侧视、探测固定目标,因此机载雷达拥有SAR模式的同时,同时可能还会有多普勒锐化-DBS和地面目标指示-GMTI这两个模式,前者用于前视或者前斜视探测地面目标,后者用于探测地面目标,在对付海上舰船方面,还有一个逆合成孔径雷达模式(ISAR),同时各个国家还在大力发展能够前斜视的合成孔径雷达,并且采用干涉合成孔径模式来探测地面慢速目标的图像,它的原理是用多次观测时的高度差或者位置差信息,获得地面目标的三维雷达图像,同时也可以消除地面静止目标较生的回波,从而获得地面慢速移动目标的信息。

资料图:配备合成孔径雷达的图-154M电子侦察机

资料图:配备合成孔径雷达的图-154M电子侦察机

  我国从上世纪70年代开始研制合成孔径雷达,在1979年获得了我国第一张合成孔径雷达图像,经过科研人员的不断努力,实现了从单一波段到L、S、X、Ku波段的系列发展,目前拟进一步拓展到其它波段;从单极化到多极化;分辨率从最初的几十米发展到国际先进水平,目前仍在开展更高分辨率的研究;从单一条带模式发展到条带、聚束、扫描等模式;特别是完成了干涉合成孔径雷达的研制和试验飞行,实现了我国雷达图像从二维到三维的跨越;测绘带宽度从几公里发展到几十公里,并能保证长时间连续大面积的成像。到上世纪初国产合成孔雷达的分辨率已经达到1.5米,到了新世纪,国产合成孔径雷达的分辨率提高到0.5米,研制成功制成功了X波段、条带模式分辨率达0.32m×0.46m、聚束模式分辨率0.3m×0.3m、并具有50km远距离成像能力的机载合成孔径雷达系统,目前我国合成孔径雷达的分辨率已经达到5CM。

资料图:配备合成孔径雷达的国产CH-4无人机

资料图:配备合成孔径雷达的国产CH-4无人机

  从海外的资料来看,我国机载火控雷达已经具备合成孔径雷达模式,如出口到巴基斯坦JF-17上面配备的国产KLJ-7就有这样的模式,加上我国北斗二期卫星导航定位系统正在不断完善之中,所以利用北斗卫星导航模块,我国空军大量库存的普通炸弹十分方便的升级为精确制导武器,从而迅速、经济的让我国空军昼夜全天候对地攻击能力,同时也可以让巴基斯坦或者其他国家的普通炸弹进行这样的升级,配合机载雷达的SAR模式,这样也可以让这些国家迅速、经济具备昼夜全天候对地攻击能力。这样既可以让这些国家摆脱对于GPS系统的依赖,也有助于提高我国武器装备的出口能力。应该是我国未来军贸重点拓展的领域。(作者署名:鼎盛 小飞猪)

 

  新浪军事编者注:中国在很多领域都早已经应用了合成孔径雷达,比如卫星和航天。

资料图:合成孔径雷达卫星

资料图:合成孔径雷达卫星

  卫星

  中国遥感-10号卫星的发射标志着中国开始进入第二代合成孔径雷达卫星系统时代。这套新的系统将大幅提高解放军对周边地区敌人目标的全天候搜索能力。发展天基合成孔径雷达系统是一直都是解放军的重点工作。这种系统是解放军在未来战争中实现主导的关键因素。合成孔径雷达尤其能够提供分辨率足够高的覆盖。作为中国863高科技发展计划的重点,海上侦察项目正在获得大量资金。此外,合成孔径雷达卫星还可用于跟踪移动目标(如航母)和进行军事测绘。

  值得注意的是,中国已经发射了五颗遥感卫星。中国发射了遥感-7和遥感-8号。其中,遥感-7号为光学卫星,遥感-8号似乎配备有合成孔径雷达。它们共用同一轨道,这表明它们要执行特殊的使命。虽然目前还不清楚确切目的,但考虑到遥感卫星的两用特点,可以看出中国正在快速提升多种不同的天基情报、监视和侦察传感器,促进中国军方日渐扩展的陆地、海洋和空中作战。

资料图:高新一号空中电子侦察记装备有合成孔径雷达

资料图:高新一号空中电子侦察机装备有合成孔径雷达
 

  航空

        高新一号工程

  高新一号工程:是为空军研制的电子支援侦察飞机,主要加装了电子支援侦察系统和合成孔径雷达,可以对执行战场探测和对地精确成像等任务,为攻击机提供目标指示和引导。高新一号工程拥有众多的侦察天线,由此可以看出这种侦察机实际上是多功能的,拥有多种侦察手段。包括机腹前部下方安装了合成孔径雷达,可以对地面目标实施制图,这些参数有助于空对地导弹的使用。在飞机尾部下方安装了众多的刀状式天线,它们最有可能用于电子情报收集,甚至不排除拥有电子反制的功能,通常两种功能必须合一。此外,在飞机机背前段、后段也存在大型的整流罩,极有可能用于无线电情报的收集。

  “奖状”II公务机

  我军装备了“奖状”II公务机,并改为遥感测试平台。“奖状”II是国家863计划支持完成的L-SAR(L波段合成孔径雷达)系统的试验载机,该平台被称中国科学院“奖状”II遥感飞机。“奖状S/Ⅱ”型遥感飞机,是1986年由美国赛斯纳飞机公司生产的小型公务机改装而成的专业科学试验飞机。

资料图:两架“奖状S/Ⅱ”型遥感飞机

资料图:两架“奖状S/Ⅱ”型遥感飞机
 
 
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