外掛式相控陣雷達：打造中國超級預警戰鬥機

現代戰爭對於戰鬥機雷達的性能的提升要求日益迫切，究其原因有多種因素。

首先是探測隱形目標的需要。隱形戰鬥機已上戰爭舞台，以F22為代表的隱形戰鬥機其前半球最小雷達反射面已降到0.01平方，側向反射面也只有0.5平方左右。這種反射面極小的隱形目標對戰鬥機雷達的性能的提高必然台階性的要求。

其次是制導遠程導彈的需要。現代空空導彈及空面導彈的射程起來越遠，需要機載雷達的探測距離有相應的提高。比如衝壓式空空導彈射程已達150-200公里，而一些空艦導彈的距離則已超過300公里，這些導彈的攻擊距離已超過傳統三代戰機的雷達探測距離之外。

再則是戰機多功能任務的需要。現代高性能戰機不僅具備傳統的對空作戰需求，同時還具有強大的對地、對海任務需要及偵察功能，這些多任務需要對機載雷達的要求也相應提高。

為了適應新的形勢，新一代戰鬥機機載雷達普遍使用了相控陣體制，因而性能較上有了較大的飛躍：

1） 探測距離增加、暴露率低。 早期的三代機作和距離100公里之內，而F22所裝備的有源相控陣雷達探測距離達到了200以上公里，某些改進型戰機裝備的相控陣雷達則達到了400-450公里；另外由於相控陣雷達掃瞄速度極快，很難被對方被動偵察系統截獲，暴露率低；同時對於隱形目標相控陣雷達具有較好的發現效果。比如SU35裝備的無源相控陣雷達具有在90公里外發現反射面只有0.01平方米隱身目標的能力。

2） 具有多種功能，比如美國的F22所用的APG77可以執行對空、對海、對地探測任務。同時還具有信息傳輸與雷達干擾功能。特別是這種雷達可以實行中繼制導，即在前方友機雷達關機的情況下，引導其發射中距空空導彈，並在前機脫離之後對導彈進行持續引導，直至其開機自主捕獲目標。

但是由於目前戰鬥機雷達所具有的局限性，使得其難以得到進一步的提升。

一）戰鬥機雷達罩空間直徑限制了雷達探測距離

由於現代戰鬥機的雷達都安轉瞬於前視雷達罩內，而雷達罩的直徑又比較有限，這就必然對雷達的天線的面積、功率及探測距離產生了制約。比如F22所用的APG77雷達罩由於是菱形結構，其天線有效面積甚至不積F15。以致F15最新裝備的APG82雷達天線直徑要大於APG77，因此探測距離要超過F22一大截。所以計劃美國採用這一樣的戰術：讓配備大型相探陣雷達的F15伴飛F22，以期利用F15的大直徑相控陣陣雷達先發現殲20這類的隱形飛機，之後引導F22前去攻擊。

而F15這類大型戰機的天線罩直徑也是有限的。比如SU35，F15使用的相控陣雷達雖然號稱探測400-450公里，但是這種探測距離是在將波束匯聚在有限探測角度內得到的，也就是所謂的「視場很小」。戰時這種探測能力對於隱形戰鬥機沒有什麼意義，除非你先通過別的方式確定敵方隱形機的大致方位

至於中型和輕型戰鬥機由於雷達罩有直徑相對更小，所以即便採用相控陣雷達其探測距離和能力也很有限。比如中國的殲10戰機的雷達罩直徑只有680毫米，遠小於F22和F15這類戰機的雷達罩。

二）戰鬥機雷達天線罩方向性限制了雷達的探測範圍。

現代戰機的雷達罩都位於機頭位置，因此戰機通常只能只能探測機頭前方45-60度範圍。雖然某些戰機雷達配備了機械轉動裝置，可以在左右及上下一定角度內轉動，但是總體而言戰側方及後方仍戰機雷達的探測盲區和死角。雖然個別戰機配備有小型護尾雷達但意義不大。因此在空戰時有信息優勢一方都盡理指揮己方戰機從側方和後方接近敵機，然後發動突然攻擊。

有沒有什麼更好的辦法——不僅能進一步提高戰機的雷達探測距離，而且實現全方位探測呢？

這裡本人提出一種新型戰機雷達配置方式——機載外掛式相探陣雷達。就是戰鬥機以外掛的方式掛裝大型相控陣雷達，在這個基礎上結合相應的戰術從而實現遠距離全方位探測，由此可以推出全新的、真正意義上的預警/戰鬥機。

機載外掛式雷達早有先例。比如機載導航雷達吊艙便是一例，儘管其雷達功率很小且功能單一。此外某些國家出於改裝備戰鬥機的需要也發展過前視雷達吊艙，比如俄羅斯為了改裝米格21曾發展出雷達吊艙，以此解決米格21雷達艙直徑小無法裝較大型雷達的不足，但是這種吊艙仍然是前視型，沒有跳出傳統的思維。

外掛式相控陣雷達的思路是：將較大型的側視相控陣雷達以外掛的方式掛置於戰鬥機、攻擊、轟炸機及某些特種飛機上。由於這種外掛式雷達突破了傳統前視雷達罩的空間限制因此可以將雷達天線做得很大，從而極大地提高雷達的探測距離。由於這種側視型相相控陣雷達的掃瞄範圍很大，所以可以極大地消除單機雷達的探測盲區；在此基礎上再結合多機編隊探測，徹底消除雷達探測盲區。

外掛式相控陣雷達在結構上主要分為三種類型。其一是雙面陣結構，這與現在的平衡式預警機的雷達天線相仿，即一根線型天線陣列的二面安有相控陣雷達天線，可以同時對二側方面進行大範圍掃瞄；其二是單面旋轉型結構，即只有一個天線探測面，但是天線可以繞軸旋轉指向預定的探測方向。這種結構的天線其雷達罩與副油箱相仿；其三是單面固定式結構，即天線是固定的只能指向一個方向探測。使用時飛機左右機翼各掛一個單面相相控陣天線對左右二側進探測。

當然外掛式相控陣雷達有相應的信號處理設備，一般也做成吊艙形式與外掛式相控陣天線一起配掛在戰機上；如果戰機的尺寸允許雷達設備吊艙和雷達天線可以做成一體化對構，或者將天線做成水平收放式結構；如果戰機較小機腹離地空間不大也可以將天線與設備處理高備做成分體結構分散掛置於飛機多個吊艙上。

大型外掛式相控陣需要相應的高速處理設備，可做成吊艙形式配置於飛機上。根據載機結構與掛帶能力可以將雷達天線與信號處理吊艙做成一體化，也可做成分體化結構由飛機掛帶；此外對於某些發動機動力較小戰機而言，也可以將相控陣雷達的輔助動力設備做成模塊化吊裝在飛機掛架上。

外掛式相控陣雷達從探測級別上可以分為戰術型和戰略型。

所謂戰術型就是主要供單機或多機編隊使用的外掛式相關控陣雷達，其雷達天線面積與機載前視雷達的天線相仿或略大，目標探測數量一般控制在幾十分左右，可以同時控制導彈攻擊4-8個目標。特別是可以引導導彈攻擊機群側方和後方的目標。這種戰術型相控陣雷達天線可以做得很小，長度可以控制在3-4米之間，寬度約為200-400毫米，天線的重量約為200-300公斤；

戰略型的雷達天線面積則與戰略預警機相當，比如天線長度可以達到9米，寬度可以達到600-700毫米，天線重量可以達到1噸左右。當然戰略型外掛式雷達由於有大量的數據需要處理，而戰鬥機上的人員又有限因此可以參照愛立眼及早期的E2模將主要的數據傳回後方處理，機上人員只處理最關鍵、最具威脅的有限目標。

上為戰術型外掛相控陣，長度只有3-4米，天線重量可以控制在200公斤以下，主要由輕型戰機裝備下為戰略型外掛相控陣，長度可達9米，天線重量可以達到一噸，主要由重型戰機裝備

機載外掛式相控陣雷達一旦投入作戰應用，將可能產生廣泛而深遠的影響。

1大幅提高戰機的雷達探測能力，實現戰機探測距離和探測區域質的飛躍

由於外掛式相控陣雷達繞過了傳統前視雷達天線罩的口徑限制，因此雷達天線可以做得很大，因此探測距離可以遠超戰機的前視雷達。一般對於對三代戰鬥機的距離達到500公里左右，而對於隱形機探測距離可以超過200公里。

另外由於戰鬥機的最大飛行高度超過傳統的大型預警機，因此可以充分利用高度優勢實現最大距離的探測。比如當某型戰機在2萬米高空掛載大型相控陣雷達探測時，可以發現500公里外的海上目標及超低空目標。而飛行高度只有9000米的E2受地球曲率的影響最遠只能發現340公里外的海上目標。

2有利於組網探測形成嚴密的探測體系，破解隱形飛機的威脅。

可能有人會提出疑問：外掛式相控陣雷達對於二側方向上探測效果好，可是對於前方是有探測盲區的，而空戰時敵機大多數情況是從正前方接近，這如何解決呢？

解決的方法就是多機組網探測，就是將二機甚至四機掛帶相控陣雷達以一定的間隔（最低距離大於50-100公里）橫向排列，從而形成嚴密的交叉探測網消除盲區。這樣當敵機從前方飛來時，無論其對著任何一架我機，都有另一架我方飛機的相控陣雷達可以從側方探測它；

這種交叉探測網特別適合對付敵方的隱形飛機。因為F22這類隱形飛機的前半球反射面積最小，反射面積可以降到0。01平方米，但是它的側面反射面較大接近0.5平方。而這種交叉探測網對於這種類型的目標探測效果極好：因為無論F22將機頭對著我方的任何一架飛機，但是其側面都會暴露在我另一架飛機的外掛相控陣雷達控測之下，很容易被遠距離發現跟蹤。

為了對付F22的從側面突防，還可以考慮在前排探測陣列的後方一定距離再跟蹤設置一批掛載控陣雷達的戰機。這樣當F22從側面接近時，其反射面較大的側方必然會暴露給我方某架飛機的外掛式相控陣雷達。因此面對我方嚴密的相控陣雷達交叉探測網F22將無處藏身。

3有助於形成新型空中預警體系。傳統的預警機以大型空中平台為基礎，且為了實施對低空目標的探測需要接近到距敵空中目標200-300公里左右距離。而面對隱形兵器和遠程空空導彈的威脅，接近前沿的大型預警機的生存能力越來越弱。

而以新型戰鬥機外掛式相控陣雷達為基礎，可以構成全新的空中預警體系。即以一架或多架掛載大型相控雷達的戰機前出到戰區前沿或突入敵方縱深，之後將獲取的大量雷達信息回傳給後方的大型空中信息處理和指揮飛機，由上面大量的專業人員和設備對信息進行處理後再轉發給前方戰機和三軍作戰單位。

這種全新模式的空中預警體系安全性更好，同時信息獲取更加豐富有效。

4實現戰機的全方位打擊。現在的戰鬥機只能使用中遠距空空導彈打擊前方空中目標，則對於側方及後方的目標則無法攻擊。主要原因就是由於雷達性能的限制無法發現中遠距的的側方及後方目標。如果採用多機掛載相控陣雷達，就可以讓讓整個作戰編隊消除側方及後方的探測盲區。當敵機從側向及後方企圖接近時，我方就可以利用外掛相控陣雷達引導中遠距導彈進行中遠距攻擊。

而且由於是遠距發現，遠距攻擊，敵我雙方的戰機沒有混雜在一起，可以效防止近距後向射擊導致的誤傷事件。

5對現役和老式戰機的戰力提升維持有重大幫助。

採取加掛外掛相控陣的方式提升現役戰機的探測能力擊能力。比如可以通過對殲8、殲10、殲11等現役戰機加掛戰略或戰術級相控陣雷達，大幅提升它們發現遠距目標和隱形目標的能力。

另外通過加裝數據鏈方式讓老式可以讓現役及老式戰機的攻擊力大為提搞。比如給殲10，殲11，SU27甚至殲7加裝數據接收系統，可以接收預警/戰鬥機的制導信號發射超過自身雷達探測距離之外的遠程衝壓式空空導彈，從而實現低成本超遠距攻擊能力；同時在預警/戰鬥機的指引下對自身探測盲區之外的側方及後方中遠距目標實施打擊

此外各類無人機在預警戰鬥機的指引下也可以發射遠程空空導彈攻擊目標。，

6有利於機載雷達的模塊化裝備。可以將不同尺寸、功率、用途的相控陣雷達做成制式模塊結構，不同的型號的戰機根據需要靈活地掛裝使用。既節約成本，又能保持戰機的多功能任務。

綜上所述，外掛式相探陣雷達有可能對現有的空戰技術和戰術產生革命性的衝擊，某些基於傳統觀念上發展的空戰裝備和戰術將可能被顛覆。這其中受衝擊最大的可能就是美國這樣傳統的空中強國——基於傳統前視雷達而發展的前半球隱形戰機F22/F35的優勢傾刻化為烏有。很多傳統的戰術也將面臨報廢；而在這輪顛覆性衝擊中受益最大的可能就是中國這樣後起的空中強國，因為我們會藉此機會重新審視各種空戰裝備和戰術為跨越式發展尋求突破。