基本介紹
技術特點,性能數據,分系統,試驗情況,附屬檔案,
技術特點
AN/APG-66 是由美國原西屋電氣（Westinghouse Electric）為美國空軍的 F-16A/B 型戰鬥機研製的一種多功能全數位化相參PD（Pulse Doppler：脈衝都卜勒）火控雷達。該雷達設計師充分吸取了 AWG-9 雷達研製過程中的經驗教訓，設計時在“壽命-周期-成本”之間作了最佳折衷，即在不斷提高雷達性能的前提下，儘可能降低成本，全機採用組件化設計，體積小、重量輕、可靠性高、維護方便。這是按“性能價格比”進行設計較為成功的一部機載火控雷達。該雷達在剛問世時具有二十世紀八十年代的先進水平，由於不斷改進，用該雷達系列裝備的 F-16 飛機目前仍是美國空軍的主力戰鬥機。
機內測試有88個測試程式，能測試或監控約300個系統參數。即使有一個參數低於規定值，雷達仍能工作，同時飛行員得到系統故障的警告信號。
該雷達採用現代數位化技術後（與未採用數位化技術相比），降低造價約2/3，可靠性約提高9倍。
性能數據
工作方式： | APG-66(V)： | 空對空： | 上視搜尋跟蹤，下視搜尋跟蹤，空中格鬥中的自動目標截獲，上視與下視的自動選擇 |
空對地： | 實波束地圖測繪，放大波束地圖測繪（4：1），都卜勒波束銳化，信標，空對地測距，畫面“凍結” | ||
空對海： | 海面搜尋（海情1，海情2），對海面動目標檢測 | ||
APG-66(V)2 | |||
工作頻率： | APG-66(V)1 | 6.2GHz-10.9GHz | |
APG-66(V)2 | 9.7GHz-9.9GHz | ||
SASS（Surveillance Analysis Support System：監視分析支持系統）： | APG-66(V) | APG-66(V)SASS 59公里（GMTI（Ground Moving Target Indication：地面移動目標指示），對10平方米目標，最小速度為每小時一千公里時）；74公里（對海面監視，對10平方米目標，在海情2情況下最小速度為0時）；74公里（對海面監視，在海情2情況下，對50平方米目標，最小速度為每小時19公里時）；83公里（對2平方米目標的空中監視，最小速度為每小時102公里時）；148公里（對10平方米空中目標監視，最小速度為每小時102公里時） | 9.7GHz-9.9GHz |
作用距離： | APG-66 | 上視 | 37公里-46公里 |
下視 | 28公里-37公里 | ||
APG-66(V)1 | 上視 | 46公里-74公里 | |
下視 | 37公里-56公里 | ||
APG-66(V)2 | 上視 | 54公里-89公里 | |
下視 | 44公里-67公里 | ||
掃描範圍： | 方位： | 正負10度、正負30度、正負60度 | |
仰角： | 1行、2行或4行 | ||
重複頻率： | 中/低PRF（Pulse Repetition Frequency：脈衝重複頻率） | ||
脈衝寬度： | APG-66 | 0.286微秒-8微秒 | |
APG-66(V)2 | 0.81微秒-4微秒 | ||
天線形式： | 平板縫陣 | ||
天線尺寸： | APG-66 | 74厘米 X 48厘米 | |
APG-66(V)1 | 75.3厘米 X 48.8厘米 | ||
APG-66SASS | 1米 X 3米 | ||
APG-66SR | 1.295米 X 0.806米 | ||
驅動方式： | 平衡力矩電機；天線轉速 每分鐘0.5轉到3轉 | ||
波束寬度： | APG-66SR | 1.8度 | |
天線增益： | 32dB | ||
發射管： | 柵控行波管 | ||
峰值功率： | 20kW | ||
平均功率： | 250W（其中 APG-66(V)SASS 為200W） | ||
接收通道： | 單通道、低噪聲前端 | ||
處理機： | APG-66(V)2 | 邊掃邊跟10個目標， 波束銳化 64：1 | |
LRU（Line Replaceable Unit）線上可更換單元 | |||
電子元件： | APG-66 | 9500個 | |
MTBF（Mean Time Between Failures）平均無故障時間： | APG-66 | 97小時 | |
APG-66(V)1 | 140小時（經驗證） | ||
APG-66(V)2 | 大於210小時 | ||
APG-66(V)SASS | 750小時 | ||
MTTR（Mean Time To Restoration）平均恢復前時間： | 5分鐘 | ||
ECCM（Electronic Counter-Countermeasures）電子對抗： | 頻率捷變、快速相移 | ||
BIT（Built-In Test）機內測試： | 故障隔離度為95% | ||
體積： | APG-66 | 0.097立方米 | |
APG-66(V)1 | 0.102立方米 | ||
APG-66(V)2 | 0.097立方米 | ||
APG-66H | 0.082立方米 | ||
APG-66T | 0.08立方米 | ||
重量： | APG-66 | 134.4公斤（含電纜和支架） | |
APG-66(V)1 | 134.3公斤 | ||
APG-66(V)2 | 115.9公斤 | ||
APG-66H | 107.7公斤 | ||
APG-66T | 98.4公斤 | ||
輸入功率： | AC三相400Hz115V 3.209VA | ||
DC 28V 115W | |||
冷卻方式： | 強制風冷，風量 每分鐘5.13公斤，27攝氏度 |
分系統
APG-66 雷達系列多數由6個LRU（Line Replaceable Unit：線上可更換單元）組成，這6個LRU（Line Replaceable Unit：線上可更換單元）又由87個SRU（Shop Replaceable Unit：車間可更換單元）組成，其中 APG-66H 和 APG-66(V)2 為4個。多路匯流排採用美國軍標 MIL-STD-1553B。
1.天線
2.發射機
包括空氣冷卻的柵控行波管放大器、固態柵極脈衝激勵器、高壓電源、調製器、以及保護和控制電路、低壓電路與高壓電路間信號傳輸採用光纖電纜。有4個發射頻率供飛行員編隊飛行時選用。對海搜尋時可頻率捷變，採用MPRF（Medium Pulse Repetition Frequency：中脈衝重複頻率）及LPRF（Low Pulse Repetition Frequency：低脈衝重複頻率）波形。
按照美國空軍的要求，在有地勤人員接近時，不允許接通雷達發射機，因為 APG-66 雷達與載的一個開關連鎖。因此只有在飛機升空後發射機才能接通通電。
根據空軍“改善可靠性保證書”的要求，飛機生產的頭4年雷達要返回 西屋電氣（WestingHouse Electric）進行大修。在外場發射機MTBF（Mean Time Between Failures：平均無故障時間）達到500小時以後，才認為符合標準不再進行可靠性跟蹤。
3.低功率射頻單元
小角度攻擊時，用假單脈衝（順序波瓣轉換）技術，解決了單脈衝各通道的不一致性問題。
數據採樣部件是在一塊外掛程式板上的多模可程式序部件。包括匹配濾波器、採樣與保持、逐次逼近A/D（Analog-to-Digital：模擬/數字）變換、定時和控制，以及自動零位校準，可適應各種脈衝寬度和採樣速率。其參數如表1、表2和表3所列：
表1 可程式序表
功能 | 模式數 | 大概範圍 |
匹配濾波器積累時間 | 6 | 250納秒至10微秒 |
採樣與保持的採樣時間 | 3 | 50納秒至100納秒 |
A/D（Analog-to-Digital：模擬/數字）變換器動態範圍 | 3 | 6位至11位二進制 |
A/D（Analog-to-Digital：模擬/數字）變換器變換速率 | 6 | 100kHz至4MHz |
自動偏差校正最大範圍 | 2 | 20毫伏至50毫伏 |
表2 電氣參數
動態範圍 | 6位，9位，11位 |
最大採樣速率 | 4.7MHz |
偏差校正 | 正負50毫伏 |
脈衝恢復 | 40dB 1微秒，70dB 2微秒 |
諧波失真 | 第2次和第3次諧波下降60dB；其餘所有諧波（11位模式，100kHz輸入）至少下降65dB |
交叉調製失真 | 第3次交叉調製結果下降60dB；其餘所有的（11位模式，100kHz輸入）至少下降65dB |
噪聲（除去量化） | 0.38個量化單位均方根值 |
表3 物理參數
尺寸 | 15厘米X30厘米 |
重量 | 820克 |
功耗 | 25瓦 |
結構 | 8層（環氧）玻璃鋼印刷電路板 |
冷卻 | 1.5毫米厚銅散熱片裝飾熱傳導到兩側的冷卻板上 |
安裝 | 兩側用楔形閉鎖裝置固定，第三邊用90根插針固定 |
4.數位訊號機
處理機是模組化的，在計算機軟體控制下具有算法選擇能力和廣泛的參數可程式性。空對空狀態的信號處理包括下視狀態的雜波對消，Dolph-Chebychev（多爾夫-切比雪夫）加權的64點FFT（Fast Fourier Transform：快速傅立葉變換）都卜勒濾波，檢測、恆虛警自適應門限和距離相關。空對面（也就是空對地和空對艦）非相參工作狀態的信號處理包括視頻檢測、檢波後積累、對數壓縮以及數據的數字式掃描變換等。最後為符號與真空視頻信號的顯示提供 RS-170 全視頻信息。
運算處理為流水線結構，調整暫存 RAM（Random Access Memory：隨機存取存貯器）為26KB，64點FFT（Fast Fourier Transform：快速傅立葉變換）在224微秒內即可完成。約為256KB（262144B）的大容量存儲器在空對空狀態用做角迴轉存儲器，在空對面（也就是空對地和空對艦）狀態用做掃描變換器的顯示恢復存儲器。處理機採用雙列直插式標準積體電路。
5.雷達計算機
這是一台通用計算機，用16B定點序列去處的CPU（Central Processing Unit：中央處理器），48KB的EPROM（Erasable Programmable Read-Only Memory：紫外線可擦可程式唯讀存儲器），有8個通用暫存器和8箇中斷處理暫存器。為了提高抗干擾能力，改善顯示，增加工作方式，自動截獲目標，採用了較多的微程式編排，即“硬布線軟體”，使處理速度增加了30%。計算機去處速度為每秒80萬次至每秒90萬次。BIT（Built-In Test：機內測試）系統軟體改進後只向駕駛員提供影響雷達當前工作的故障信息，其他不影響雷達當前工作的故障信息存入F-16 中央火控計算機的“任務差錯單”內，飛行後供維護人員使用，降低了故障指示虛警率。故障指示警告由64%降至19%，LRU（Line Replaceable Unit：線上可更換單元）不合格率降到20%。
6.控制盒
為減少飛行員的工作負擔，大部分功能都由其它航空電子系統自動確定。但飛行員也可用座艙內的雷達控制盒手動選擇雷達工作方式，並干預雷達的自動控制狀態。
控制盒有如下開關旋鈕：
方位掃描：正負10度、正負30度、正負60度
目標積累：有4個位置，位置1到4分別表示1、2、3、4次掃描信息的積累
凍結：在地圖測繪或對海搜尋時，按壓開關，發射機關閉，最後的地圖畫面留在顯示器上。再次按壓就解凍。在空中格鬥搜尋狀態或用PRF（Pulse Repetition Frequency：脈衝重複頻率）的普通空中搜尋狀態，按壓這一開關可以選擇或不選擇高度線跟蹤器/消隱裝置。
通道選擇：有4個頻率通道供選擇。
高度調節：連續調整螢光屏上的標誌亮度。
俯仰掃描行數：可選擇1行、2行或4行的俯仰掃描。
距離量程：有10海里、20海里、40海里或80海里4個量程；如果顯示畫面按1：4擴大時，以上4個量程變為2.5海里、5海里、10海里、或20海里。
PRF（Pulse Repetition Frequency：脈衝重複頻率）選擇：可手動選擇，也可由雷達根據外界環境自動選擇。
狀態開關有8種狀態供選擇：準備、自動、空對空、地圖測繪、信標、海情1、海情2、雷達工作方式。
此外，在油門把手上還有天線俯仰旋鈕、雷達標線旋鈕和格鬥開關。格鬥開關有3個位置，位置I選擇火炮和飛彈，位置II正常雷達工作，位置III只用於飛彈。
操縱桿控制器上有三位的目標識別開關。空對空搜尋時可以識別目標或返回搜尋狀態。格鬥時，改變天線搜尋圖形，使平顯的視野由20度X20度變為10度X40度。在空對地方式，按壓一次開關，雷達由真實波束地圖測繪轉變為擴展波束地圖測繪；再按一次則轉到都卜勒波束銳化地圖測繪方式；最後按壓一次則雷達恢復到原來的真實波束工作方式。
APG-66 雷達的各分機機械參數如表4所列：
表4 分機機械參數
重量（公斤） | 尺寸（厘米X厘米X厘米） | 體積（立方米） | 功耗 | 冷卻 | ||
VA | W | 公斤/分鐘 | ||||
115伏3相400Hz | 28伏 | 75X9.8帕，27攝氏度 | ||||
天線 | 28.8 | 48X直徑71.62 | NA | 250 | 0 | 0.318 |
發射機 | 31.3 | 29.9X46.9X26.6 | 0.034 | 1430 | 30 | 1.497 |
低功率射頻單元 | 25.4 | 28.7X17.78X56.88 | 0.026 | 605 | 110 | 1.043 |
數字式信號處理機 | 29.5 | 28.7X17.93X59.42 | 0.027 | 1070 | 0 | 1.814 |
計算機 | 15.4 | 28.7X10.16X62.23 | 0.016 | 355 | 5 | 0.454 |
雷達控制臺 | 2.03 | 14.6X8.55X16.51 | 0.002 | 6 | 15 | —— |
支架、電纜、波導 | 8.165 | NA | 0.01 | 0 | 0 | —— |
合計 | 140.6 | NA | 0.115 | 3716 | 160 | 5.126 |
試驗情況
APG-66 雷達是由美國原西屋電氣（WestingHouse Electric）防禦系統分部與北約4國-丹麥、荷蘭、比利時和挪威聯合生產的用於裝備 F-16 戰鬥機的一種多功能火控雷達。該機主要用於晴天近距空中格鬥。 APG-66 系雷達已用於裝備16種不同機載平台，遍布20個國家，截止到2001年已生產並銷售2400餘部，其中美國空軍裝備了1388部，銷售到其它國家有：阿根廷、比利時、丹麥、埃及、印度尼西亞、日本、荷蘭、挪威、新加坡、泰國、委內瑞拉、紐西蘭、葡萄牙、馬來西亞、阿曼、土耳其、英國、西班牙及我國台灣省。
這裡要特別提及的是我國台灣省與美國簽訂了購買157架 F-16 戰機的契約，裝備的雷達型號是 APG-66(V)3， 採用CW（Continuous Wave：連續）照射器對 AIM-7 空對空飛彈進行制導，1995年11月開始交付使用。
西屋電氣（WestingHouse Electric）根據軍方要求制定了一個雷達可靠性試驗計畫（見表5）並作了可靠性鑑定試驗（見表6）。
表5 雷達可行性試驗計畫
試驗項目 | 說明 | GD（General Dynamics：通用動力） | WH（WestingHouse Electric：西屋電氣） | 全尺寸研製型 | 生產型 | 抽樣 |
SRU（Shop Replaceable Unit：車間可更換單元）老煉 | 溫度、衝擊 | —— | √ | √ | √ | 全部 |
LRU（Line Replaceable Unit：線上可更換單元）老煉 | 溫度、隨機振動 | -—— | √ | √ | √ | 全部 |
可靠性鑑定試驗 | MIL-STD-781B試驗方案III，修正試驗F級 | √ | -—— | √ | √ | 3.5 |
熱檢驗試驗 | 兩次溫度改變方向 | √ | —— | √ | - | 1 |
可靠性驗收試驗 | MIL-STD-781B，試驗方案IVa，修正試驗F級 | √ | -—— | - —— | √ | 8 |
發射機波導可行性鑑定試驗（製造廠） | MIL-STD-781B，修正試驗F級，3000小時允許1次故障 | √ | —— | √ | —— | 3 |
可靠性增長試驗 | 溫度循環，隨機振動，潮濕2000小時 | √ | √ | √ | —— | 2 |
表6 APG-66的可靠性（MTBF（Mean Time Between Failures）平均無故障時間）
LRU（Line Replaceable Unit）線上可更換單元 | 固有可靠性預測/小時 | 使用可靠性 | 修正後 | ||
全尺寸研製型 | 生產型 | RQT（可靠性鑑定試驗）測定值/小時 | 現場測定值/小時 | 現場測定值/小時 | |
天線 | 1764 | 1764 | 370 | 138 | 182 |
低功率射頻單元 | 651 | 651 | 148 | 150 | 225 |
發射機 | 1366 | 1366 | 185 | 220 | 303 |
數位訊號處理機 | 491 | 576 | 不確定 | 399 | 599 |
雷達計算機 | 1259 | 2008 | 738 | 300 | 499 |
雷達控制盒 | 12048 | 12048 | —— | —— | —— |
雷達整機 | 168 | 187 | 57 | 35 | 52 |
附屬檔案
1972年 西屋（WestingHouse）公司以“設計-成本”概念為指導思想開始研製組件化雷達族系，命名為 WX（見表7）。設計目標是低成本、簡單可靠與易於維護。主要途徑是：1.儘量減少部件，減少複雜性；2.儘可能採用數位技術；3.各種功能的實現儘可能依賴於軟體而不是硬體。 WX 雷達族系證明，採用數位技術在給出同樣的或更好的雷達性能時，批量生產成本大約減少2/3；可靠性大約為原來的10倍（“WX-”後面的數字表示1000部平均的指生產價格）。WX雷達族中，WX-200是具有中等能力的雷達，作為該雷達族系的基本型。WX-200 是一部準備裝在全天候戰鬥機和攻擊機上執行空對空和空對地作戰任務並具有高峰值功率的脈衝都卜勒雷達。
WX雷達族還推廣了多路匯流排，以數字形式連線模組化的各個LRU（Line Replaceable Unit：線上可更換單元）。由於不用調整，所有LRU（Line Replaceable Unit：線上可更換單元）均易於更換。該族系除表中所列之外還有 WX-150和WX-175。發射平均功率為100W至1kW，空對空探測距離為25公里至160公里，天線直徑為0.36米至0.92米不等。設計規定WX雷達標準MTBF（Mean Time Between Failures：平均無故障時間）為150小時，MTTR（Mean Time To Restoration：平均恢復前時間）為1.2小時。
WX-200 未投產和服役，WX-50 由美國海軍在 AT-4J、DV-10和一架直升機 UH-1N上作過空中試驗。
表7 WX雷達族系
名稱 | 組成 | 性能 | 功能 |
WX-200 | 中PRF（Pulse Repetition Frequency：脈衝重複頻率）脈衝都卜勒、單脈衝、跳頻 | 空對空搜尋、跟蹤、空對地測距、地圖測繪 | |
WX-300 | WX-200+附加數據處理機 | 重量190公斤，500部平均價格30萬美元 | 下視，探測地面動目標，合成孔徑高分辨力地圖測繪，全天候攻擊/偵察 |
WX-400 | WX-200 的平均輸出功率增加到5kW | 重量240公斤 | 邊掃邊跟多目標，良好的前線遠距截擊能力，無空對地能力 |
WX-160 | WX-200的變型，發射機功率較低，天線尺寸較小 | 下視 32公里（2平方米目標,Pd=85%），脈間跳頻，平均功率200W，重量102公斤，體積0.12立方米 | 與WX-200 類似，發展為 APG-66 |
WX-100 | 非相參脈衝型，重59公斤，數位化 | 同 AN/APG-120 | |
WX-60 | 輕型，低成本，非相參，有動目標指示器，重60公斤 | 制空，攻擊，武器投放 | |
WX-50 |
性能數據
