APG-68(V)9火控雷達，合成孔徑雷達。試驗開始於2001年12月，並於2003年10月完成。
基本介紹
- 中文名：APG-68(V)9火控雷達
- 型號：APG-68(V)9
- 性質：火控雷達
- 時間：2001年12月
簡介,工作模式,
簡介
老舊的APG-66和APG-68火控雷達（FCRs）在F-16戰鬥機上已經使用了長達20年的時間。而新型的APG-68（V）9火控雷達無論在性能 你上還是在可靠型上都有大幅度提高，該型雷達是為了裝備最新的F-16飛機改型而研製的。APG-68（V）9雷達不僅探測距離更遠，可以同時跟蹤4個目標，還具有合成孔徑雷達（SAR）處理能力。另外，該雷達還具有自動校準能力和互動干擾濾波能力。所謂自動校準能力是指雷達可對飛機的慣性導航系統進行持續地自動校準；而互動干擾濾波則是使頻帶內無線電頻率干擾降至最低，從而大幅度提高了雷達的抗干擾能力。
APG-68（V）9雷達已經在愛德華茲空軍基地完成了各項飛行試驗科目。該雷達將被安裝在第50批次的雙座F-16D戰鬥機上（後駕駛艙為任務艙），該雷達的試驗開始於2001年12月，並於2003年10月完成。本報告主要介紹了該雷達增加的合成孔徑（SAR）工作模式，並總結了在挖掘該雷達潛力過程中得到的經驗。雖然合成孔徑雷達並不是一項新技術，但是APG-68（V）9雷達的研製標誌著這項技術首次在輕型戰鬥機上得到套用。合成孔徑模式使APG-68（V）9雷達對於遠距離地面目標解析度達到了1米的水平，大大優於目前的都卜勒波束銳化（DBS）模式。APG-68（V）9雷達的合成孔徑工作模式是本文介紹的重點，本文還敘述了在雷達試驗過程中得到的經驗和飛行試驗要求。為了測試APG-68（V）9雷達的合成孔徑探測工作模式，我們探索了新飛行試驗技術，並建造了新的反射器陣列。
工作模式
APG-68（V）9雷達的空對空工作模式：
· 大範圍測距搜尋模式（ERS）： 該工作模式取代了以前APG-68雷達的“邊搜尋邊測距”模式（RWS），“上視搜尋”模式（ULS）和“測距過程中的速度探測”模式（VSR）
· 邊掃描邊跟蹤模式（TWS）：該工作模式能夠區分和跟蹤10個空中目標，並同時對其他空中目標進行探測。
· 多目標分辨認知模式（MTS）：該工作模式能夠對多達4個目標進行高質量跟蹤，並具有同時搜尋其他目標的能力。
· 單目標跟蹤模式（STT）：該工作模式可以對1個空中目標進行高質量的跟蹤。
· 空戰機動模式（ACM）：該工作模式可以在高地面雜波環境下對近距離的目標進行自動捕獲。
· 先進中距空對空飛彈數據鏈：可以在TWS，MTS和STT工作模式下為多達6枚中距飛彈提供制導。
· 攻擊群解析度（RCR）：確定雷達分辨單元中真實目標的數量。
APG-68（V）9雷達的對地工作模式：
· 空對地測距模式（AGR）：該工作模式可對地面目標進行精確的距離測量。
· 真實波束地圖測繪模式（RBM）/功能增強的地圖測繪模式（EGM）：該工作模式可以為導航和目標搜尋/跟蹤提供合適的雷達地圖顯示。 br> · 都卜勒波束銳化模式1（DBS1）：該工作模式的地圖方位解析度比RBM工作模式高8倍。
· 都卜勒波束銳化模式2（DBS2）：該工作模式的地圖方位解析度比RBM工作模式高64倍。
· 固定目標的跟蹤模式（FTT）：該工作模式能夠對分散在地面的固定目標維持精確跟蹤，並鎖定，引導武器實施攻擊。
· 增強的海面搜尋模式（ESEA）：該工作模式可以在不良海況下對海面目標進行探測。
· 合成孔徑（SAR）工作模式：該工作模式可以在惡劣的天氣條件下，繪製高方位解析度地圖，並改善了目標識別能力和目標精確指示能力。
· 地面移動目標指示模式（GMTI）：該工作模式可搜尋地面或海上的多個移動目標，並將它們顯示在背景雷達地圖上。
· 地面移動目標跟蹤模式（GMTT）：該工作模式可對地面或者海面上的單個移動目標進行連續地、精確地跟蹤，引導武器實施攻擊。
· 信標模式（*N）：該工作模式可以訊問並接收地面答覆和機載信標。
什麼是合成孔徑雷達（SAR）
合成孔徑雷達（SAR）可以繪製高解析度地圖，其原理是讓脈衝雷達向某一方向運動，並輻射和接收電磁波，將接收的所有信號經過信息存儲和處理，同相相加，其效果等效於一個輻射和接收電磁波的大型雷達天線。由於合成孔徑雷達可以接收真實的雷達天線從不同角度發射的電磁波，所以合成孔徑技術可以極大的提高雷達的方位解析度。
合成孔徑雷達的成像性能和機載雷達尺寸密切相關，所以APG-68（V）9雷達和老式的APG-68雷達相比，擁有一個較大尺寸的天線。
現代合成孔徑雷達的優勢在於其解析度的好壞並不受限於探測距離的遠近。合成孔徑雷達的方位解析度和其合成孔徑的大小有關，而且，其解析度還和飛機的導航能力、雷達頻寬和雷達天線的精確定位能力有關。在4海里的距離上，合成孔徑雷達的解析度比都卜勒波束銳化（DBS）雷達的解析度要高出兩個數量級。而都卜勒波束銳化模式（DBS）是老舊的APG-68雷達最好的地圖測繪工作模式。
現在打個比方來說明合成孔徑雷達的技術優勢：我們用合成孔徑雷達和傳統雷達分別對40海里外的地域進行地圖測繪，對比的結果是，要得到一張由APG-68(V)9的合成孔徑模式測繪出來的高解析度地圖，那么我們至少需要一個雷達天線長達2000英尺的傳統雷達（顯然，這么大尺寸的雷達天線是不可能裝在飛機上的）。
在使用合成孔徑雷達技術測繪目標地圖的時候，要求合成孔徑雷達不斷移動以保持從不同的方位探測目標，所以使用合成孔徑雷達測繪地圖時，被測目標不能位於飛機機頭正前方。圖0顯示了F-16飛機上的合成孔徑雷達的工作範圍限制。其最大探測角度受到雷達探測視場（LOS）的限制，其最小探測角則受到雷達天線轉動機構轉動範圍的限制。
F-16飛機上的合成孔徑雷達的工作範圍包線合成孔徑雷達的優點是明顯的，它繪製的地圖不僅解析度高，而且具有全天時、全天候、不受大氣傳播和氣候影響、穿透力強等優點，它還能使作戰飛機在遠離危險戰區的空域對戰場進行地圖測繪。
另外，合成孔徑雷達可以在地圖上標定出非常精確的目標坐標，這不僅有助於飛機的精確導航，理論上，該坐標的精確度已經足以用於引導J波段的慣性制導武器（AIM）直接攻擊目標。
雖然合成孔徑雷達目前還處於發展階段，但是其使用理論已經形成，當飛機距離目標還有100海里時，飛行員可以測繪出一張解析度較低的大型地圖。而當飛機逐漸靠近目標時，合成孔徑雷達可重新繪製解析度更高的地圖，例如當距離目標40海里時，合成孔徑雷達即可測繪出解析度為1米量級地圖，從而精確地對打擊目標進行定位。
當飛行員在精確的地圖上分辯出打擊目標後，飛行員將利用合成孔徑雷達提供的目標精確坐標在最大射程上釋放慣性制導武器，而飛機則可以遠離危險的戰區。合成孔徑雷達的高解析度和精確目標定位能力將極大地增強F-16飛機的全天候打擊能力。
合成孔徑雷達能力分析
考核APG-68（V）9合成孔徑雷達的地圖測繪能力是本次試驗的主要目的，因此，我們選擇了位於加利福利亞州愛德華茲空軍基地的空軍飛行試驗中心博物館作為目標區域，APG-68（V）9將使用不同的合成孔徑雷達工作模式對該博物館進行地圖測繪，試飛工程師將對地圖測繪結果進行分析和對比。
飛行試驗經驗
APG-68(V)9雷達研製試飛的最優方案是將該雷達裝在成熟的航電系統平台上進行飛行試驗，以便發現問題。但是，該雷達系統卻被安裝到兩種還在進行試驗的航電系統平台/軟體上進行試驗，這樣，將三種不成熟的系統/軟體安排在一起進行試驗，給試驗小組帶來了不小的麻煩。
這種試驗方式是對試驗人員提出的一次挑戰，因為每當試驗出現問題時，我們都要區分到底是三套系統中哪套系統出現了故障。這三套系統中任何一套系統出了問題，就會影響其他兩個系統。每次系統出現問題時，我們只有耐心地等待一套或者兩套系統重新啟動，所以每個試飛架次的效率都因為飛行員的工作負擔的加重而降低。
糟糕的試驗狀況常常導致我們要面對試驗時間延遲的局面。我們從中得到的經驗就是在制定試驗計畫時一定要留有選擇系統平台的餘地，特別是一系列存在互相依存關係的系統，這樣能增加試驗的效率。
最後的經驗就是如何處理定量數據和定性數據之間的關係。所有的APG-68(V)9雷達性能測試要求都是針對我們專門建造的反射器陣列制定的。為了真實的測試雷達的性能，要求嚴格地控制反射器陣列的間距尺碼。因為測繪地圖對於收集試驗數據沒有太大的幫助，所以最初的試驗計畫並沒有要求使用合成孔徑雷達測繪具有代表性的戰術目標的地圖。
幸運的是，試飛員說服了項目辦公室進行一些合成孔徑雷達地圖測繪的試驗，從而揭示了合成孔徑雷達在進行陣列測試和偵察典型軍事目標時的差異。即使這樣，過分地強調定量數據使得定性試驗變得很難協調，因為雷達的測試報告最終還是要以定量數據為基礎。
測繪空軍試飛博物館的地圖有助於指出雷達工作模式的差異。進行地圖測繪試驗時最好使用亮度轉換方法（BTF）來進行，但是BTF方法也不是在所有情況下都適用的。
定性試驗也揭示了合成孔徑雷達在測繪地圖時，在同一地區由於雷達波反射強度不同而造成的差異。正如你在圖10和圖11中看到的那樣，雷達波反射強度高的區域在地圖中明顯發亮，而雷達波反射強度低的地區則明顯黯淡。
原始的測繪圖片基本上能夠滿足設計指標的需求，但是圖片質量並沒有達到我們期望的效果。雖然我們可以通過改進圖片的輸出方式的方法來改進該系統，以求其在軍事上的得到更好的套用，但是試驗契約僅要求我們的試驗結果滿足設計指標即可，並沒有要求我們改進該系統。另外，由於該系統還存在一系列的問題，所以導致發展時間比計畫有所延長，我們應該是分步驟完善該系統，先使其達到設計指標，再將其改進到能夠滿足實際套用的水平。
美國空軍目前提出了新的裝備試驗概念，即在武器系統的試驗周期內儘可能早地進行使用試驗，美國空軍認為定性的評估系統在真實使用條件下的效能的試驗進行的越早，那么該系統的發展周期就越短，該系統裝備部隊的時間就可以相應提前。
任何試驗計畫的目的都是希望系統能夠達到實際套用的水平。對於試飛工程師來說，最重要並不是如何採集試驗數據，而是考慮用戶如何能有效而方便地使用該系統。
總結
APG-68（V）9火控雷達（FCR）極大地提高了F-16飛機的探測能力。隨著雷達探測距離的增加，F-16飛行員可以在空戰中實現“先敵發現”，“先敵鎖定”和“先敵開火”。合成孔徑雷達的全天候高解析度地圖測繪能力可以顯著地增強F-16的目標識別能力、目標精確定位能力和全天候的目標搜尋/探測能力。雷達工作模式的增加就意味著作戰方式的增加。而雷達可靠性的增加就意味著更高的出勤率和更少的維護保養時間。但是，測試SAR雷達對飛行試驗技術提出了特殊的要求。
