雷達問世以來，走過怎樣的發(fā)展歷程?

　　雷達：現(xiàn)代戰(zhàn)爭之“眼”

　　■姜子晗 李 姍 宋 濤　　

德國TRML-4D雷達。資料照片

　　前不久，第十屆世界雷達博覽會在北京開幕，全球近500家企業(yè)參展，重點展示了雷達及電子信息在多個領域的應用，引起網友普遍關注。

　　眾所周知，雷達是武器裝備的“千里眼”和“順風耳”，交戰(zhàn)雙方依靠雷達識別并測定目標位置和運動參數(shù)。自雷達問世以來，隨著戰(zhàn)爭形態(tài)的演變快速發(fā)展，陸基、機載、艦載等型號雷達層出不窮，其應用場景也越來越廣泛。當前，雷達在作用距離、精準度、抗干擾等方面取得重要突破，正朝著探測對抗一體化、任務多樣化等方向發(fā)展，在戰(zhàn)場上起到重要作用。

　　面對復雜的戰(zhàn)場環(huán)境，要想打造一臺性能優(yōu)異的雷達，不僅要“看得遠、看得清”，“目光”還要足夠敏銳，能夠穿透重重戰(zhàn)場迷霧，精準辨別對方的偽裝和欺騙手段。那么，雷達探測技術緣起何處?走過怎樣的發(fā)展歷程?研制現(xiàn)代雷達需要攻克哪些技術難題?本文為您一一解讀。

　　“矛”與“盾”的較量，一代戰(zhàn)機催生一代雷達

　　告別短兵相接、近距離廝殺的冷兵器時代，現(xiàn)代戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)距離早已超出肉眼可見的范圍。能否在戰(zhàn)斗中料敵于先、占據(jù)主動，決定著戰(zhàn)爭勝負。

　　為了在超視距作戰(zhàn)中決勝千里之外，雷達的崛起成為必然。能夠擔此重擔，是因為雷達有著“獨門絕技”——快速發(fā)現(xiàn)、跟蹤目標，為在戰(zhàn)斗中實現(xiàn)“先敵發(fā)現(xiàn)、先敵發(fā)射、先敵命中”提供支撐。

　　世界上最早的雷達誕生于二戰(zhàn)時期。1940年9月，德軍出動數(shù)百架戰(zhàn)機襲擊倫敦。然而，有不少戰(zhàn)機還未到達英國領空就被發(fā)現(xiàn)了。

　　英軍如何提前獲悉德軍戰(zhàn)機的飛行動態(tài)?地面炮火又是如何實施精確打擊的?一個個問題讓德軍感到困惑。后來，他們才知道，英軍在這場戰(zhàn)爭中使用了“秘密武器”——雷達，同時開創(chuàng)了雷達在軍事對抗中的先河。

　　早期軍用雷達通過機械掃描向空中發(fā)射無線電波，探測敵機目標信息。自此，戰(zhàn)機與雷達進行了長達半個多世紀“矛”與“盾”的較量。

　　由于機械雷達需要將“鍋蓋天線”對準空中目標，在探測高空高速的二代機時，反應速度慢、易發(fā)生故障，“越遠、越快、越可靠”成為新一代雷達的研發(fā)目標。英、美等國率先研發(fā)出平面陣列天線，通過陣列縫隙輻射電磁波并在空間合成，在有效增強天線增益、擴展探測距離的同時，減輕雷達的體積和重量。

　　一代戰(zhàn)機催生一代雷達。在冷戰(zhàn)時期的幾次局部戰(zhàn)爭中，三代機飛行速度和低空性能有了很大提升，導致雷達盲區(qū)成倍增加，大量戰(zhàn)機借助山脈地形成功實現(xiàn)低空突防。

　　“矛”的變化，帶動“盾”的升級。為及時有效顯示探測對象信息，雷達必須利用計算機提供精確計算數(shù)據(jù)。當戰(zhàn)機低空飛行時，戰(zhàn)機的回波信號與地面雜波混合在一起，往往會被雷達自動過濾。部分歐美國家研發(fā)出脈沖多普勒雷達，在數(shù)據(jù)處理機中應用代數(shù)方法和濾波理論，通過分析運動目標回波的頻率變化，找出隱藏在噪聲背景中的戰(zhàn)機。一些國家空軍還將脈沖多普勒雷達搭載在預警機上，以“俯視”的方式實現(xiàn)對敵方低空作戰(zhàn)的壓制。

　　一段時間以來，“矛”與“盾”的較量，似乎以“盾”的勝利給出階段性結果，雷達性能直接影響空戰(zhàn)勝負的理念更加深入人心?；蛟S正是這個原因，各國科研人員對雷達的改進研制從未停止，他們開始將多目標探測作為技術攻關方向。

　　20世紀80年代，電子掃描相控陣雷達經歷了從無源到有源的發(fā)展。先進的有源相控陣雷達把整部發(fā)射機分散到數(shù)以千計的收發(fā)組件上，通過這些組件實現(xiàn)雷達波束指向的變化。這種雷達天線類似于蜻蜓的“復眼”，不僅實現(xiàn)“身體”能動，“眼球”也能動，還可以瞄準不同方向、不同目標同時進行跟蹤。

　　不僅如此，隨著數(shù)據(jù)處理技術發(fā)展，雷達在應對蜂群作戰(zhàn)等新型作戰(zhàn)方式上取得長足進步，強大的信號分析能力能夠實現(xiàn)對低空、群體目標探測。同時，各國開展小型化雷達研究，陸基、機載、艦載等型號雷達層出不窮，其應用場景也越來越廣泛。

　　“老樹發(fā)新芽”，米波雷達成為隱身戰(zhàn)機克星

　　2018年，美國海軍宣布將在年度預算中撥出一筆高達20億美元的經費，用于開發(fā)新型干擾機，提升反先進米波雷達的對抗能力，維持隱身作戰(zhàn)的優(yōu)勢。

　　其實，早在二戰(zhàn)時期，米波雷達已成為各國防空網的主流雷達，但其工作頻率低、探測精度和分辨率不高，限制了戰(zhàn)場作用的發(fā)揮。后來，以分米波和厘米波為代表的微波雷達成為各國競相研究的對象，米波雷達遭到冷遇。

　　然而，隱身戰(zhàn)機的出現(xiàn)讓防空網中的大多數(shù)雷達失去用武之地。這種尷尬局面一直到1999年的科索沃戰(zhàn)爭才得以緩解——美軍F-117隱身轟炸機被成功探測并擊落。有資料表明，經過數(shù)字處理和固態(tài)化升級后的俄制P-18米波雷達在發(fā)現(xiàn)和擊落F-117過程中起到關鍵作用。這一戰(zhàn)例也促使米波雷達重新進入雷達專家的視野。

　　現(xiàn)有隱身戰(zhàn)機的雷達，主要集中在戰(zhàn)機的前部和腹部，且隱身電磁波段有一定的頻率范圍，米波雷達恰好避開了隱身戰(zhàn)機的隱身波段，擁有發(fā)現(xiàn)隱身戰(zhàn)機的“特長”。不過，傳統(tǒng)米波雷達大多使用簡單的八木天線或老式網狀矩形拋物面天線，采用兩坐標定位，目標識別能力有限，且不易消除地面反射波的影響，抗干擾能力不足。

　　如果不加以改進，米波雷達只能用于防空警戒，不能用于武器引導，無法對隱身戰(zhàn)機進行高效追蹤。鑒于此，一些國家對米波雷達進行升級改進，設計新構型的八木天線，采用先進數(shù)據(jù)傳輸與處理技術，解決傳統(tǒng)米波雷達探測精度不高等問題。

　　20世紀70年代，法國國家航空航天局開始研制米波綜合脈沖孔徑雷達。這種先進雷達，采用全向天線單元稀疏布陣，可以實現(xiàn)寬脈沖全向輻射雷達波，再利用計算機將地面反射信號進行分析，能夠精準探測目標的距離、方位、高度和瞬時速度，抗干擾性能得到顯著增強。

　　一般來講，雷達天線的尺寸與功率密切相關，要想遠距離剝去戰(zhàn)機的“隱身外衣”，米波雷達天線的尺寸有七八層樓高，整個天線面積相當于半個籃球場。笨重的天線陣列暴露在地面，很容易成為敵方的攻擊目標，致使米波雷達的戰(zhàn)場生存率較低。

　　為此，俄羅斯將相控陣技術融入米波雷達，在提高掃描速度的同時，降低米波雷達的體積和重量，研制出車載機動式米波三坐標雷達，強化對戰(zhàn)機高度和速度的探測能力，能夠跟蹤戰(zhàn)機、巡航導彈等各種空中目標，甚至可以在600公里外發(fā)現(xiàn)小型高超聲速導彈和小型隱身飛行器，極大提升了探測和電子對抗水平。

　　高科技賦能，多領域實現(xiàn)精準探測

　　加裝“科技之眼”，雷達可以對空中、海上、陸地各類目標進行偵察與跟蹤，是輔助實現(xiàn)遠程精確打擊的重要手段。如今，雷達已廣泛應用于警戒、偵察、制導等多個軍事領域。

　　在數(shù)字陣列、人工智能、芯片等高新技術的推動下，加裝“科技之眼”的雷達開啟一路“狂飆”，未來發(fā)展呈現(xiàn)多種趨勢——

　　一體化。未來戰(zhàn)場，雷達不是孤軍奮戰(zhàn)，而是與其他武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)。作戰(zhàn)中既要有雷達設備進行目標探測，也要有通信系統(tǒng)進行信息傳輸，為實現(xiàn)資源利用最大化、功能多樣化，作戰(zhàn)平臺將雷達與通信系統(tǒng)進行一體化設計，以便更好地協(xié)同作戰(zhàn)。

　　瑞典與意大利在合作研發(fā)多功能相控陣系統(tǒng)方面頗有心得，通過加裝寬帶接收機模塊高功率放大器，增加信號頻率接收范圍，將雷達、通信、電子戰(zhàn)系統(tǒng)完美融合，不僅降低了維護成本，還能提升戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力。

　　網絡化。隨著電子對抗技術蓬勃發(fā)展，科研人員嘗試將不同體制的雷達部署在一起，形成一個大的“捕魚網”，既能擴大覆蓋范圍，還能取長補短，發(fā)揮各種型號雷達的優(yōu)勢。通過多部雷達網絡化協(xié)同探測，突破單一雷達探測的性能瓶頸，為雷達穿上“隱身外衣”。

　　比如，俄羅斯一款新型組網雷達由遠程警戒、跟蹤識別、精密制導等多種雷達組成，不僅具有抗反輻射導彈的優(yōu)點，還比普通雷達擁有更高的角分辨率、更好的參數(shù)計算精度和更強的抗干擾能力，真正達到“1+1>2”的組網效果，滿足多種防空需求和作戰(zhàn)場景。

　　智能化。人工智能技術的日趨成熟，為雷達發(fā)展提供有力技術支撐。未來智能雷達將具備環(huán)境自適應感知、信息獲取與處理、資源調度等自主行為能力，更加適應復雜多變的電磁對抗環(huán)境，特別是集防空、反導等任務于一身，警戒、引導、制導等功能于一體的多功能集成化雷達指日可待。

　　當前，世界各軍事強國均提出自適應雷達研發(fā)計劃，它可以基于敵方空中無線電信號實施防御，感知周圍環(huán)境并自動實施干擾。美國海軍航空系統(tǒng)司令部與雷杜斯公司簽署了一份價值5890萬美元的合同，為海軍F/A-18戰(zhàn)機上的電子戰(zhàn)系統(tǒng)開發(fā)自適應雷達對抗軟硬件，以提高戰(zhàn)機生存能力。

　　隨著更多新技術、新材料、新工藝的應用，雷達發(fā)展必將迎來新一輪活躍期，在未來戰(zhàn)場發(fā)揮更加重要的作用。