基本介紹
- 中文名：武裝直升機火控雷達
- 系統：直升機火控系統
- 有效射程：已達8－10千米
- 公司：諾斯羅譜·格魯曼公司
武裝直升機火控雷達,“長弓”毫米波火控雷達系統,“科曼奇”雷達與“眼鏡蛇”雷達,“勁弩－52”雙頻段火控雷達,“寶石－280”毫米波目標瞄準雷達,幾項新一代火控雷達技術,
武裝直升機火控雷達
武裝直升機火控雷達是直升機火控系統的重要組成部分，用於探測地(水)面和空中目標，為機載武器提供目標信息。其基本功能是：對目標進行探測、定位、識別分類和跟蹤，為系統進行彈道及火控計算提供信息，從而確定載機航向和武器的發射方位、時機，引導載機接敵、控制彈藥的投射和制導。
現今，武裝直升機載反坦克飛彈等主力武器的有效射程已達8－10千米。為滿足這類武器對雷達探測距離和精度等方面的要求，又使雷達的重量、體積、功耗與武裝直升機的裝載能力相適應，折衷優選的火控雷達工作頻段是以35千兆赫為中心的Ka波段。如果為了增大雷達探測能力，掌握更大範圍的戰場態勢，也考慮採用包括毫米波和微波頻段在內的雙頻段火控雷達。
火控雷達——武裝直升機發展的里程碑
1985年，美國諾斯羅譜·格魯曼公司開始進行世界上第一種實用的武裝直升機機載毫米波火控雷達的概念研究，歷經14年後，這部名為“長弓”的雷達於1998年開始服役。“長弓”毫米波火控雷達的天線安裝在“阿帕奇”直升機主旋翼軸頂部。實戰表明，配備了“長弓”毫米波火控雷達的“長弓阿帕奇”直升機在殺傷力、生存性和作戰效率等方面，都遠勝於未配備雷達的“阿帕奇”：殺傷力提高4倍，戰場生存力提高7倍，作戰效率提高28倍。武裝直升機的發展歷史自此跨過一個里程碑。英國、以色列、阿聯、沙烏地阿拉伯、日本和新加坡等國相繼採購了配備“長弓”雷達的“長弓阿帕奇”武裝直升機，中國台灣也提出了採購意向。
俄羅斯也在研製與“長弓”雷達性能相當的“勁弩－52”雷達。它是一種包括毫米波和L波段兩種工作頻段的直升機雷達，已於2004年3月開始在“卡－52”武裝直升機上試飛。此外，“米—28N”武裝直升機的旋翼軸上方有一個能自由轉動的錘狀整流罩，裡面也將裝有毫米波火控雷達。這種雷達不僅具有探測和火控功能，還可以作為輔助導航裝置。
歐洲直升機公司也曾提及打算為其“虎”式武裝直升機加裝一部桅桿式脈衝雷達，提供360°對空監視；或者加裝一部毫米波雷達，用來跟蹤和捕獲地面類識別等任務。
現今，武裝直升機載反坦克飛彈等主力武器的有效射程已達8－10千米。為滿足這類武器對雷達探測距離和精度等方面的要求，又使雷達的重量、體積、功耗與武裝直升機的裝載能力相適應，折衷優選的火控雷達工作頻段是以35千兆赫為中心的Ka波段。如果為了增大雷達探測能力，掌握更大範圍的戰場態勢，也考慮採用包括毫米波和微波頻段在內的雙頻段火控雷達。
火控雷達——武裝直升機發展的里程碑
1985年，美國諾斯羅譜·格魯曼公司開始進行世界上第一種實用的武裝直升機機載毫米波火控雷達的概念研究，歷經14年後，這部名為“長弓”的雷達於1998年開始服役。“長弓”毫米波火控雷達的天線安裝在“阿帕奇”直升機主旋翼軸頂部。實戰表明，配備了“長弓”毫米波火控雷達的“長弓阿帕奇”直升機在殺傷力、生存性和作戰效率等方面，都遠勝於未配備雷達的“阿帕奇”：殺傷力提高4倍，戰場生存力提高7倍，作戰效率提高28倍。武裝直升機的發展歷史自此跨過一個里程碑。英國、以色列、阿聯、沙烏地阿拉伯、日本和新加坡等國相繼採購了配備“長弓”雷達的“長弓阿帕奇”武裝直升機，中國台灣也提出了採購意向。
俄羅斯也在研製與“長弓”雷達性能相當的“勁弩－52”雷達。它是一種包括毫米波和L波段兩種工作頻段的直升機雷達，已於2004年3月開始在“卡－52”武裝直升機上試飛。此外，“米—28N”武裝直升機的旋翼軸上方有一個能自由轉動的錘狀整流罩，裡面也將裝有毫米波火控雷達。這種雷達不僅具有探測和火控功能，還可以作為輔助導航裝置。
歐洲直升機公司也曾提及打算為其“虎”式武裝直升機加裝一部桅桿式脈衝雷達，提供360°對空監視；或者加裝一部毫米波雷達，用來跟蹤和捕獲地面類識別等任務。
“長弓”毫米波火控雷達系統
APG-78“長弓”雷達是一種工作頻率為35千兆赫的相干都卜勒脈衝雷達，可在晴天、夜間及煙、霧、塵、雨、雪等各種惡劣氣候條件下和電子對抗環境中工作，對運動目標的探測距離為8千米，對固定目標的探測距離為6千米：可掃描直升機前方55千米2的區域，同時顯示、區分和跟蹤128個目標，可自優先順序，對16個威脅目標進行排序，並在1分鐘內攻擊它們。
“長弓”雷達的發射功率低，採用極窄的筆形波束主瓣和保密的低截獲率調製等低可探測技術。它還採用實波束測地面目標，進行非協同目標識別，能穿透偽裝物和樹葉識別固定目標，最後顯示實波束視頻和合成圖像。可進行360°全方位連續掃描，也可對特定扇區進行重點掃描。“長弓”雷達還是一種多功能雷達，有地面目標瞄準、空中目標瞄標、地形地貌顯示和內部測試等4種工作模式。
加裝“長弓”火控雷達後，AH-641)的技術水平和綜合作戰能力明顯提高，成為21世紀初最先進的武裝直升機。AH-64原來不裝雷達，作戰時需有OH-58直升機伴隨或利用其他戰場偵察設備提供目標數據。裝上雷達後可以自主搜尋、跟蹤目標，探測到的目標數據不但可通過數據鏈傳給其他直升機。“長弓”像(MMWI)雷達制導的“長弓海爾法”飛彈交聯，利用MMWI雷達尋的器檢測、捕獲和追蹤已瞄準的威脅目標。
“長弓”雷達的發射功率低，採用極窄的筆形波束主瓣和保密的低截獲率調製等低可探測技術。它還採用實波束測地面目標，進行非協同目標識別，能穿透偽裝物和樹葉識別固定目標，最後顯示實波束視頻和合成圖像。可進行360°全方位連續掃描，也可對特定扇區進行重點掃描。“長弓”雷達還是一種多功能雷達，有地面目標瞄準、空中目標瞄標、地形地貌顯示和內部測試等4種工作模式。
加裝“長弓”火控雷達後，AH-641)的技術水平和綜合作戰能力明顯提高，成為21世紀初最先進的武裝直升機。AH-64原來不裝雷達，作戰時需有OH-58直升機伴隨或利用其他戰場偵察設備提供目標數據。裝上雷達後可以自主搜尋、跟蹤目標，探測到的目標數據不但可通過數據鏈傳給其他直升機。“長弓”像(MMWI)雷達制導的“長弓海爾法”飛彈交聯，利用MMWI雷達尋的器檢測、捕獲和追蹤已瞄準的威脅目標。
“科曼奇”雷達與“眼鏡蛇”雷達
目前，“長弓”雷達是惟一進入部隊服役、歷經戰火洗禮的武裝直升機火控雷達。隨著有源電掃描陣列(AESA)技術的蓬勃發展，美國改進、升級“長弓”雷達，以裝備其最新研製的RAH-66“科曼奇”武裝偵察直升機，因而又稱為“科曼奇”雷達。採用AESA技術提高了“長弓”雷達的作戰性能、顯著降低了體積重量。2004年初，美軍正式宣布取消“科曼奇”直升機研製計畫，將研製中發展的雷達技術用來改進“長弓阿帕奇”Block3和Block4，以延長“長弓阿帕奇”直升機服役時間，進一步增強其作戰性能。
“科曼奇”雷達的作用距離和戰場搜尋面積分別是“長弓”雷達的2倍和4倍，具有更強的防區外作戰能力。它採用電掃描技術取代原來的機械掃描天線，可在10秒以內掃描戰場，體積和重量減小了一半(重量降低到59千克)；真正具備了“同時多功能”能力，顯著增強了作戰性能。同時，軟體升級使“科曼奇”雷達的探測距離，移動目標從8千米增加到16～20千米，固定目標從6千米增加到8千米。
此外，長弓國際公司還與貝爾直升機公司合作研製“眼鏡蛇”雷達系統。它是從為“科曼奇”偵察直升機研製的毫米波有源相控陣雷達發展而來的一種吊艙式雷達，用來裝備AH-1Z“超級眼鏡蛇”直升機，安裝在AH-1Z直升機水平短翼的翼尖或傳統“眼鏡蛇”直升機的存貯艙內。“眼鏡蛇”雷達重量不足90千克，能在15分鐘內安裝或卸載。與“科曼奇”雷達相比，其天線尺寸更小，但新技術的引入使其性能幾乎與“科曼奇”雷達不相上下。
“科曼奇”雷達的作用距離和戰場搜尋面積分別是“長弓”雷達的2倍和4倍，具有更強的防區外作戰能力。它採用電掃描技術取代原來的機械掃描天線，可在10秒以內掃描戰場，體積和重量減小了一半(重量降低到59千克)；真正具備了“同時多功能”能力，顯著增強了作戰性能。同時，軟體升級使“科曼奇”雷達的探測距離，移動目標從8千米增加到16～20千米，固定目標從6千米增加到8千米。
此外，長弓國際公司還與貝爾直升機公司合作研製“眼鏡蛇”雷達系統。它是從為“科曼奇”偵察直升機研製的毫米波有源相控陣雷達發展而來的一種吊艙式雷達，用來裝備AH-1Z“超級眼鏡蛇”直升機，安裝在AH-1Z直升機水平短翼的翼尖或傳統“眼鏡蛇”直升機的存貯艙內。“眼鏡蛇”雷達重量不足90千克，能在15分鐘內安裝或卸載。與“科曼奇”雷達相比，其天線尺寸更小，但新技術的引入使其性能幾乎與“科曼奇”雷達不相上下。
“勁弩－52”雙頻段火控雷達
“勁弩－52”(出口代號)是俄羅斯“法扎特倫”NIIR公司研製的武裝直升機火控雷達，又稱FH01或Myech-U(本國代號)。2004年3月，“勁弩-52”雷達被裝在卡莫夫直升機公司新研製的“卡－52”武裝直升機上開始試飛。此外，“法扎特倫”公司還希望為俄羅斯“米”式直升機提供“勁弩”雷達衍生型，建議為米里設計局最新研製的“米－28N”或“米－24M”武裝直升機提供一種吊艙式的“勁弩－ka”雷達。
“勁弩－52”是一種雙頻段火控雷達，包括“勁弩－Ka”和“勁弩－L”兩型。“勁弩－Ka”工作在Ka波段，採用機械掃描天線，天線孔徑為80厘米，裝在直升機前部。該雷達主要用於導航、監視和武器制導，使直升機能採用自動地形跟隨和迴避技術進行超低空飛行。它對坦克的最大檢測距離為8～12千米，可探測到400米處的電力線。“勁弩－L”工作在L波段(波長10厘米)，用於直升機自衛。該雷達裝在直升機旋翼桅桿頂端的球形整流罩內，能為直升機提供360°全方位空域覆蓋，對防空飛彈的最大探測距離為5千米。“勁弩－L”又稱“勁弩－50”，己用來裝備“卡-50K”和“卡－50-2”直升機。
此外，“法扎特倫”NIIR公司還研製了“勁弩-L”的改進型——FH-04“勁弩－D”雷達，重量僅29千克，也工作於L波段，4副32×27厘米的固定平面天線置於直升機機身表面。因此安裝簡單，可以克服在旋翼桅桿頂端放置旋轉天線所帶來的各種問題。據稱，“勁弩－D”雷達對飛機和地空飛彈的探測距離分別為10千米、3千米。
“勁弩－52”集毫米波與微波雷達的優點於一身，具有空－空、空－地等工作模式，可為“卡-52”、“米-28”等各型武裝直升機提供全天候、全天時作戰能力。空－地模式包括目標探測和定位、動目標指示和數據跟蹤、地形測繪、地形跟隨/規避、空地飛彈和火炮控制。空－空模式包括空中目標探測和跟蹤、空空飛彈和火炮控制。
“勁弩－52”是一種雙頻段火控雷達，包括“勁弩－Ka”和“勁弩－L”兩型。“勁弩－Ka”工作在Ka波段，採用機械掃描天線，天線孔徑為80厘米，裝在直升機前部。該雷達主要用於導航、監視和武器制導，使直升機能採用自動地形跟隨和迴避技術進行超低空飛行。它對坦克的最大檢測距離為8～12千米，可探測到400米處的電力線。“勁弩－L”工作在L波段(波長10厘米)，用於直升機自衛。該雷達裝在直升機旋翼桅桿頂端的球形整流罩內，能為直升機提供360°全方位空域覆蓋，對防空飛彈的最大探測距離為5千米。“勁弩－L”又稱“勁弩－50”，己用來裝備“卡-50K”和“卡－50-2”直升機。
此外，“法扎特倫”NIIR公司還研製了“勁弩-L”的改進型——FH-04“勁弩－D”雷達，重量僅29千克，也工作於L波段，4副32×27厘米的固定平面天線置於直升機機身表面。因此安裝簡單，可以克服在旋翼桅桿頂端放置旋轉天線所帶來的各種問題。據稱，“勁弩－D”雷達對飛機和地空飛彈的探測距離分別為10千米、3千米。
“勁弩－52”集毫米波與微波雷達的優點於一身，具有空－空、空－地等工作模式，可為“卡-52”、“米-28”等各型武裝直升機提供全天候、全天時作戰能力。空－地模式包括目標探測和定位、動目標指示和數據跟蹤、地形測繪、地形跟隨/規避、空地飛彈和火炮控制。空－空模式包括空中目標探測和跟蹤、空空飛彈和火炮控制。
“寶石－280”毫米波目標瞄準雷達
NPO“金剛石”研究所研製的“寶石－280”毫米波目標瞄準雷達(代號為N025)，是一種性能稍次於“勁弩－52”的輕型雷達，用來裝備俄羅斯最新研製的“米·28N”武裝直升機，安裝在直升機主旋翼軸桅桿上。首架“米，28N”量產型樣機計畫於2005年中期開始試飛，同年底交付俄羅斯空軍。2008年投入使用的“米－28N”將達到50架。俄空軍希望2012年前獲得300架“米－28N”武裝直升機，以逐漸取代現役的“米－24PN”。“寶石－280”雷達對橋樑等大型固定目標、戰術飛彈發射架、裝甲車和無裝甲防護車輛的作用距離分別為25千米、15千米、10—12千米和6—8千米。“寶石－280”兼具攻擊和導航2種工作模式。作戰時，“米－28N”首先用“寶石－280”雷達對地面目標進行初始檢測，然後傳給Tor光電系統確認，實現精確識別和打擊。
幾項新一代火控雷達技術
為進一步增強武裝直升機的作戰性能，使其成為“先敵發現”、“先敵瞄準”和“先敵攻擊”的致命武器，美國、俄羅斯和歐洲的軍事大國均在研究多種火米波火控雷達，使武裝直升機火控雷達向智慧型化、綜合化、網路化方向發展。
毫米波有源相控陣技術
“長弓”火控雷達採用的機械掃描體制有其固有缺點。隨著有源電掃描技術的迅速發展，毫米波收發組件呈商品化趨勢，美軍於是採用電掃描體制對“長弓”雷達進行改進，使其獲得了“同時多功能”、隱身和超小型化等作戰優勢。採用有源相控陣體制，可以通過多個固態收發組件的空間功率合成，彌補毫米波頻段功率較小的缺點，增加作用距離，實現數字多波束和“同時多功能”，增強抗干擾能力和可靠性。
目標分類識別技術
目標識別是現代雷達技術的前沿，以及新一代機載雷達的重要突破口。在複雜電磁環境下的目標識別難度極大，至今尚無成熟的技術和方法。識別處於靜止狀態的坦克、車輛十火炮等地面目標尚且困難，辨別真假彈頭、敵我目標、人為與自然目標就更不容易了。“長弓”雷達在對目標進行檢測和分類時，對動目標採用都卜勒技術、都卜勒信號特徵和俯仰角測量方法；對固定目標採用窄方位角波束、高解析度距離分布圖和全極化矩陣特性，對雜波中的地面目標採用了頻率捷變、極化分集技術：對地面運動目標和空中目標採用了偽隨機頻率波形技術。“長弓”雷達雖然具備了一定的目標分類和識別能力，但仍不能判定目標的具體型號(如T-72和T-80坦克)，尚需進一步提高其識別分類能力。
隱蔽作戰是武裝直升機的基本戰術原則之一。武裝直升機必須採用多種隱身設計技術，包括火控雷達的低截獲機率性能，以免被敵方偵察接收機截獲，免遭敵方干擾和反輻射飛彈襲擊。低截獲機率雷達的主要技術措施包括：降低平均功率、降低峰值功率、擴展信號頻譜、降低發射天線旁瓣等。
戰場管理和目標交接技術
智慧型化戰場管理和目標交接能力使武裝直升機具有致命殺傷力和強大生存力。“長弓”火控雷達與機上武器系統交聯，發現目標後，可根據戰場情況自動進行目標分配和目標交接，實現戰場智慧型化管理、提高作戰效率。“長弓阿帕奇”直升機一般是編隊作戰，編隊中一架直升機將火控雷達設定為對空目標搜尋模式，另一架則設定為對地目標搜尋方式，同時利用射頻干涉儀對敵方防空系統進行偵收，在綜合顯示器上顯示威脅目標的位置和距離。發現目標後，火控雷達對目標進行識別，並對危險目標進行優先排序。然後將數據傳給本機武器系統，發射飛彈直接對目標實施打擊，或者將目標數據傳給他機，引導其對目標遂行打擊。這樣就能加強武裝直升機的態勢感知能力、提高直升機編隊的作戰效能、降低直升機被截獲的機率、提高直升機的生存力。
射頻干涉儀技術
探測和分辨地面防空系統是武裝直升機的必備功能。除了用上面提到的方法探測地面防空系統中的火力單元外，還可以利用射頻干涉儀技術。射頻干涉儀可以在雷達不開機的情況下，探測敵提高直升機生存力，或者將射頻干涉集儀與雷達探測到的目標信息進行數據融合，對處於發射狀態的敵防空系統實施無測探測、被動測距、識別和定位。
未來武裝直升機的作戰環境將日益惡劣，因此對機載火控雷達的性能將提火控雷達要採用有源相控陣體制，以增加探測範圍、進行快速掃描、高速獲取目標信息，要提高雷達定位精度和分辨力，為武器系統提供精確的目標定位利引導參數，要採用毫米波自適應天線來提高雷達的抗干擾能力，適應現代戰場複雜的電磁環境，要減小天線體積、進行特徵控制，降低雷達被截獲的機率、提高雷達隱身性能，雷達要向多功能方向發展，除火控外，還能完成大範圍目標偵察、監視、地形迴避、防撞、目標識別和威脅等級排序等多種功能。
毫米波有源相控陣技術
“長弓”火控雷達採用的機械掃描體制有其固有缺點。隨著有源電掃描技術的迅速發展，毫米波收發組件呈商品化趨勢，美軍於是採用電掃描體制對“長弓”雷達進行改進，使其獲得了“同時多功能”、隱身和超小型化等作戰優勢。採用有源相控陣體制，可以通過多個固態收發組件的空間功率合成，彌補毫米波頻段功率較小的缺點，增加作用距離，實現數字多波束和“同時多功能”，增強抗干擾能力和可靠性。
目標分類識別技術
目標識別是現代雷達技術的前沿，以及新一代機載雷達的重要突破口。在複雜電磁環境下的目標識別難度極大，至今尚無成熟的技術和方法。識別處於靜止狀態的坦克、車輛十火炮等地面目標尚且困難，辨別真假彈頭、敵我目標、人為與自然目標就更不容易了。“長弓”雷達在對目標進行檢測和分類時，對動目標採用都卜勒技術、都卜勒信號特徵和俯仰角測量方法；對固定目標採用窄方位角波束、高解析度距離分布圖和全極化矩陣特性，對雜波中的地面目標採用了頻率捷變、極化分集技術：對地面運動目標和空中目標採用了偽隨機頻率波形技術。“長弓”雷達雖然具備了一定的目標分類和識別能力，但仍不能判定目標的具體型號(如T-72和T-80坦克)，尚需進一步提高其識別分類能力。
隱蔽作戰是武裝直升機的基本戰術原則之一。武裝直升機必須採用多種隱身設計技術，包括火控雷達的低截獲機率性能，以免被敵方偵察接收機截獲，免遭敵方干擾和反輻射飛彈襲擊。低截獲機率雷達的主要技術措施包括：降低平均功率、降低峰值功率、擴展信號頻譜、降低發射天線旁瓣等。
戰場管理和目標交接技術
智慧型化戰場管理和目標交接能力使武裝直升機具有致命殺傷力和強大生存力。“長弓”火控雷達與機上武器系統交聯，發現目標後，可根據戰場情況自動進行目標分配和目標交接，實現戰場智慧型化管理、提高作戰效率。“長弓阿帕奇”直升機一般是編隊作戰，編隊中一架直升機將火控雷達設定為對空目標搜尋模式，另一架則設定為對地目標搜尋方式，同時利用射頻干涉儀對敵方防空系統進行偵收，在綜合顯示器上顯示威脅目標的位置和距離。發現目標後，火控雷達對目標進行識別，並對危險目標進行優先排序。然後將數據傳給本機武器系統，發射飛彈直接對目標實施打擊，或者將目標數據傳給他機，引導其對目標遂行打擊。這樣就能加強武裝直升機的態勢感知能力、提高直升機編隊的作戰效能、降低直升機被截獲的機率、提高直升機的生存力。
射頻干涉儀技術
探測和分辨地面防空系統是武裝直升機的必備功能。除了用上面提到的方法探測地面防空系統中的火力單元外，還可以利用射頻干涉儀技術。射頻干涉儀可以在雷達不開機的情況下，探測敵提高直升機生存力，或者將射頻干涉集儀與雷達探測到的目標信息進行數據融合，對處於發射狀態的敵防空系統實施無測探測、被動測距、識別和定位。
未來武裝直升機的作戰環境將日益惡劣，因此對機載火控雷達的性能將提火控雷達要採用有源相控陣體制，以增加探測範圍、進行快速掃描、高速獲取目標信息，要提高雷達定位精度和分辨力，為武器系統提供精確的目標定位利引導參數，要採用毫米波自適應天線來提高雷達的抗干擾能力，適應現代戰場複雜的電磁環境，要減小天線體積、進行特徵控制，降低雷達被截獲的機率、提高雷達隱身性能，雷達要向多功能方向發展，除火控外，還能完成大範圍目標偵察、監視、地形迴避、防撞、目標識別和威脅等級排序等多種功能。
