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国外低空监视雷达装备发展现状

访问次数: 1328 次    作者: 远望智库远望智库开源情报中心 电鹰 编译    发布时间: 2021-10-30

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一、概述


在现代战争中,低空目标对于防空体系的威胁正日益增大。现代飞行器,如战斗机、巡航导弹、无人机、武装直升机等很多都具有低空突防能力。二次大战之后的多次局部战争表明,及时发现和识别低空来袭目标,对保证领空安全具有越来越重要的意义和作用。
雷达作为非常重要的对空警戒监视装备和现代防空体系的重要组成部分,是对抗低空目标的重要技术装备,但随着低空目标类型的不断增多、性能快速提升和低空作战环境的日益复杂,日益需要具备较强低空监视能力的雷达装备。目前,国际上已经出现了多种低空监视雷达,在加强低空防御能力方面扮演了重要的角色。


二、雷达低空监视的主要挑战


雷达作为一种传统的对空目标探测和跟踪装备,始终是现代防空体系的重要组成部分。但随着多种低空目标的出现,雷达在低空(真高低于1000米以下)监视方面面临着越来越大的挑战。
一是复杂地形环境和地球曲率遮挡的挑战。众所周知,由于受地球曲率的限制,雷达会在低空范围产生较大的盲区,因而不易发现低空飞行的目标。由于低空目标飞行高度往往紧贴地面,因此会对雷达发射信号及其回波造成遮挡,使得雷达往往无法接收到回波信号,从而导致雷达探测跟踪距离变短。此外,复杂地形条件往往使得雷达不得不面对复杂的回波多径效应,这往往会对雷达的探测成功率、测距测角精度和分辨率等都带来很大的影响。
二是低小慢目标的挑战。目前相当一部分低空目标都属于低小慢目标,尤其是随着近年来无人机应用的逐步广泛,这一趋势更加明显。由于这类目标普遍具有飞行高度低、目标体积小和飞行速度慢的特点,导致雷达回波信号不稳定、目标RCS偏小导致雷达回波不强、多普勒效应不够显著,无法在复杂噪声背景中进行目标检测。这些都对雷达的探测性能提出了更高的要求,传统防空雷达不经改进或特殊设计而直接用于低小慢目标的探测往往效果极差。
三是复杂电磁环境的挑战。低空空域是目前正在大力开发的空域,由于其高度贴近地面,不可避免的收到多种电磁信号和电磁活动影响,导致雷达工作的电磁频谱不够纯净,对雷达的运行造成了较大影响。


三、国外主要低空监视雷达装备


在过去的很长一段时间里,世界各国普遍把低空监视雷达作为补充其防空体系盲区的一种重要手段,大力研制了多种低空监视雷达装备,其中的主要代表包括:

(1)HARD雷达




HARD雷达是由瑞典爱立信微波系统公司研制并改进的一款全固态、三坐标的搜索及目标指示雷达,主要用于近程防空系统。该雷达最多时能自动跟踪20个目标,探测距离为12~20km,在距离、方位、高低上精度都很高。该雷达采用了新型的发射机组件,在16个天线振子中,每个振子都配备有这样的组件,因而大大增强了其输出功率。为了克服低空多径效应,该雷达专门采用了一种变化的脉冲重复频率模式,使得其具备了探测低空固定旋翼目标(直升机)的能力。雷达将高仰角范围及三维性能的搜索图形与灵活的波束结合在一起,确保了检测目标后的快速反应。

(2)法国RAC雷达




法国 RAC 雷达由泰勒斯集团雷声公司研发的一种三坐标多用途对空监视雷达,已装备许多欧洲国家的陆军和空军,目前有50多套雷达在服役。该雷达工作在G/H 波段(4~8GHz),是一种多用途、低空防空三维雷达。雷达是为近距离及中距离防空火炮以及导弹提供警戒及控制而设计的,该雷达也可用作为防空系统的低空补盲雷达,RAC也能独立完成空中监视任务,如空情分析、目标识别。雷达还备有武器控制威胁评估及目标分配设备。RAC雷达采用了比较先进的超低副瓣平板相控阵天线,能够实现较好的副瓣性能。可以在高低仰角上实行波束电扫描并提供三维的目标坐标。该雷达使用的高稳定发射机配有行波管,对信号的处理采用了数字脉压以及动目标检测器,从而能在地杂波下获得极好的检测性能,能够有效的对抗地面杂波、雨云杂波以及金属箔条的影响。此外,该雷达采用了特殊通道处理模式,能够检测到悬停直升机的回波,并采用了全自动自适应卡尔曼滤波器来实现边扫描边跟踪(TWS)得以实现。



(3)美国MRSR雷达




MRSR 雷达是一种高机动、3D、多功能监视雷达,工作在 I/J 频
段。该雷达在方位上采用机械扫描,在俯仰上采用相控阵扫描,可以捕获和跟踪方位 360°上所有的低空目标。该雷达采用了低噪声固态发射机和超低副瓣天线以及低截获概率波形等先进技术,使雷达能够探测和跟踪现代战场环境中低空突防的目标。MRSR 具有良好的抗干扰能力,由于它的多波束工作特点,因而还有诱骗反辐射导弹寻的器的功能。该雷达机动灵活,操作简单,整个系统装在一个车箱里, 只需要一个人操作。

(4)瑞典的“长颈鹿” 系列雷达




瑞典的“长颈鹿” 系列雷达是典型的低空监视雷达,该系列雷达的天线均被架高,主要用于对付低空威胁。瑞典 Ericsson 公司于二十世纪 50 年代末开始研制脉冲多普勒雷达系统, “长颈鹿” 基本型雷达最初是为瑞典陆军 RBS-70 近程 SAM 系统设计的。该雷达于 1978 年开始生产,命名为 PS-70/R,出口名称为 Bofors。随着新的战术思想的发展以及武装直升机的广泛应用,该公司不断改进“长颈鹿”雷达,于1988 年 3 月开始在基本型雷达的基础上推出了“长颈鹿”雷达系列,使其从搜索雷达发展成为具有指挥控制功能的 C3I 系统。该系列包括 6种型号的雷达:“长颈鹿”40 型,“长颈鹿”50AT 型,“长颈鹿”75 型以及“长颈鹿”100 型、“长颈鹿”3D 型和舰载型“长颈鹿”。该类雷达的主要用途是对付空中威胁,尤其是对付严重的杂波干扰环境中和严重的电磁干扰情况下的超低空目标。可以极大的升高天线高度和便于机动部署是长颈鹿雷达的一大典型优势。


陆基长颈鹿雷达的各个型号中,Giraffe S是其中典型的低空补盲雷达型号。主要用于探测小型低空飞行目标。作为海岸监视雷达,其主要探测目标是小型水面舰船和掠海飞行的导弹或飞机。该系统可无人值守远距离安装,与防空或海岸防御网相联,可自动将跟踪信息传送到有人值守的操作中心。此外,其探测高度0~6km,探测距离180km,能够对空中和海面同时进行监控,有固定、可移动和机动型三种雷达,部署时间小于10分钟。



(5)美国AN/MPQ-64雷达




美国陆军采用了休斯公司的AN/MPQ-64三坐标雷达作为复仇者防空系统的目标指示雷达,主要用于向“复仇者”火力单元和肩射武器作战分队提供预警。该雷达的最大作用距离为75km,为了适应在300m 高度上飞行的典型目标,软件将自动把距离切换到40km 的距离上。该雷达可通过改进的定位报告系统和战术电台向复仇者系统的指挥单元提供战场空情。AN/MPQ-64雷达可以同时跟踪25个以上的目标,可用于跟踪比一般目标更小更慢的目标。



(6)美国AN/T PQ-36A雷达




AN/TPQ-36A三坐标空防监视雷达是在美国陆军的TPQ-36火控雷达的基础上研制成功的,该雷达用于检测和跟踪直升机和快速低空飞行的目标。它沿用了TPQ-36雷达70%的硬件并对软件和机械装置进行了改进。该雷达主要用于美国陆军、日本、挪威和台湾(地区)等地,在防空网中主要担负对直升机和低空飞机的探索和跟踪。它采用了高速集成电路技术,固态发射机和低截获概率技术。该系统的特点是三维针状波束,频率捷变和相位扫描并可提供准确的武器启动数据。它能探测极低高度上的高速和缓慢运动的目标能自动读报并与当前的自动数据网联络,还可以通过进行不同雷达之间的航迹相关,从而极大的增强机动目标的跟踪能力,并增强雷达发射控制和空间管理的能力。其低副瓣、电子相位扫描及针状波束天线使杂波减至最小以便完成低空飞行目标的探测,同时减少敌方电磁干扰的作用和反辐射导弹的危害性。该雷达的天线在方位上机械旋转扫描,波束生成由计算机自动控制。该雷达的运输可用天线起重机装置由轻型卡车或飞机运输。



(7)美国AN/T PS-75三坐标雷达




AN/TPS-75战术三坐标雷达是美国空军使用、诺思罗普公司研制的最新陆基、远程、可运输的战术防空雷达。该雷达是 AN/ TPS- 43( V)的最新改进型 ,由接收机、发射机、监视设备和屏蔽罩组成。它包括了超宽带低副瓣天线、改进的电子设备和数字显示器。该雷达是美国空军目前主要的远程陆基雷达。承担探测、识别、追踪以及报告直升机与导弹信息的任务。


四、低空监视雷达的主要技术特征


一是采用高性能低副瓣天线。由于低空探测所面临的严重杂波和干扰环境,为了避免波束打地所带来的杂波及多径影响,必须确保采用高频谱纯度和低副瓣天线,从而确保探测性能和抗杂波能力,能够适应由于探测高度低所带来的复杂地形问题。
二是采用全新的信号处理技术。低空监视雷达往往采用包括宽带信号、捷变频、全相参等信号处理技术,增强雷达抗干扰能力;面对雷达所需要面对的复杂杂波环境,往往还需采用更加先进的动目标指示(MTI)技术,确保在恶劣杂波环境中提取有效的低空目标。
三是强调易部署和机动能力强。作为防空体系的补盲手段,低空监视雷达的使用地点往往不固定,因此这就要求低空监视雷达具备较好的机动部署能力,能够适应不同的部署环境和道路条件,便于多种交通工具进行运输;同时应便于现场部署,对展开和撤收时间都有较为严格的要求。此外,目前主流的低空监视雷达都采用了举升天线的方式,这也要求雷达具备可靠的天线收放机构和收放速度。


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