航母艦載三坐標雷達發展現狀及其發展特點

唐利娜，吳少鵬

(中國船舶重工集團公司第七二四研究所，南京 210003)

0 引言

航母裝備的雷達系統是航母獲取有關態勢信息和確保航母完成各項作戰任務的重要保障。它主要承擔著對作戰區域背景態勢和目標環境的探測和信息獲取，提供武器系統打擊敵方艦艇編隊所需的各種信息，以及本編隊防御的火力、電子防護的信息獲取功能。航母艦載雷達系統的合理配置，在保障航母自身作戰需求外，尚需適應和確保航母艦艇編隊能夠形成適應各種武器系統作戰應用的高、中、低和遠、中、近的大縱深立體攻防體系。

通常，航母艦載配置的艦載搜索雷達在功能上一般包括對空搜索雷達、對海搜索雷達和海/空搜索雷達，在技術體制上一般包括兩坐標搜索雷達和三坐標搜索雷達。而現代航母三坐標搜索雷達以其可實施遠程警戒，可提供目標三維參數、判明目標的空海性質，并可用于引導艦載機反擊和為武器系統提供打擊參數等戰術多功能的特點，已成為航母作戰系統的主要信息探測裝備。

1 航母艦載三坐標雷達裝備現狀

在當今世界上擁有航母的國家中，除印度外，各國航母均配備三坐標雷達。下面對典型國外航母艦載三坐標雷達的裝備及研制現狀進行分析。

1.1 美國

1.1.1 AN/SPS-48E雷達

該雷達主要功能是提供空中目標的三坐標數據以及給武器控制系統提供目標指示。它采用頻掃三坐標體制，工作在E/F波段，其工作頻率為2900～3100 MHz，發射機峰值功率2200 kW，作用距離407 km(σ=5 m2），231.5 km(σ=1 m2，Pd=0.5）和31.5 km(低空飛行器，σ=0.1 m2，Pd=0.5）。該雷達采用全固態設計，其天線可以在極其惡劣的環境中工作。自1987年服役以來，AN/SPS-48E 三坐標雷達已裝備了美國現役的所有航母。見圖1。

1.1.2 AN/SPS-52C雷達

該雷達是美國海軍AN/SPY-1 綜合自動探測和跟蹤系統(IADT）的主傳感設備。它采用頻掃三坐標體制，工作在E/F波段，有兩種配置方案和4 種工作方式。該雷達采用AN/SPA-72B 型平面陣，天線尺寸為419 cm×424 cm。自1978年裝備服役以來，該雷達已裝備意大利“加里波第”級航母、西班牙“阿斯圖里亞斯親王”級航母及泰國“加克里·納呂貝特”級航母。見圖2。

圖1 AN/SPS-48E雷達

圖2 AN/SPS-52C雷達

1.1.3 AN/SPY-3雷達［1］

該雷達是固態多功能有源相控陣雷達，工作在I/J頻段，可滿足21 世紀戰艦的所有視距搜索和火控要求。它使用3個固定面陣，每個面陣大約有5000個收發單元，實現的雷達信號處理功能包括信道量化、雜波濾除、脈沖修正、快速傅里葉變化多普勒、脈沖壓縮、旁瓣對消和恒虛警處理。該雷達與立體搜索雷達(VSR）組成雙波段雷達，可為艦艇提供無縫隙的、全方位的搜索覆蓋。兩部雷達采用一體化設計，陣面與上層建筑共形。AN/SPY-3雷達計劃裝備在美國目前在建的新型“福特”級航母上，將成為美國海軍下一代戰艦(如DD(X）等）的主戰雷達。見圖3。

1.1.4 立體搜索雷達(VSR）［1］

立體搜索雷達(Volume Search Radar，VSR）是一種三維監視雷達，采用固態有源相控陣技術，工作在E/F 頻段，為AN/SPY-3雷達提供輔助作用，所提供的功能包括空情告知、空中控制、跟蹤識別和反火炮探測。該雷達作用距離為463 km，覆蓋范圍包括方位360°，仰角70°，高度36576m，計劃裝備美國在建的新型“福特”級航母。

圖3 AN/SPY-3雷達

1.2 俄羅斯

1.2.1 “頂板”B(Top Plate B）雷達

該雷達工作在D/E 頻段，是一部三坐標對空和對海搜索雷達，由兩個相同的平面陣縫隙天線背靠背地傾斜裝配而成，采用全電掃天線。雷達作用距離為370 km。“頂板”B雷達裝備俄羅斯“庫茲涅佐夫”級航母，由前蘇聯研制，是“頂板”(Top Plate）雷達的變形，屬于Fregat雷達系列。

1.2.2 “天空哨兵”(Sky Watch）雷達

該雷達是前蘇聯研制的E/F波段相控陣三坐標對空搜索雷達，具有搜索、識別和跟蹤功能，并能向艦載導彈提供指導和對空中攔截進行指揮和控制。雷達工作頻率為200～4000 kHz，天線采用6 m×6 m的巨型固定平面陣結構，為4 面陣系統，實現360°范圍覆蓋。該雷達作用距離大于300 km，可同時跟蹤幾十個甚至上百個目標，處理15～18個目標。“天空哨兵”雷達于1988年裝備俄羅斯“庫茲涅佐夫”級航母。

1.3 法國

1.3.1 “阿拉貝爾”(Arabel）雷達

該雷達工作在X 頻段，是一部三坐標相控陣多功能和自適應雷達，兼具指揮、控制和敵我識別功能，是法國海軍防空反導彈SAAM 對空導彈系統的核心單元。雷達工作頻段為8000～12500 kHz，作用距離為70 km(飛機）和20 km(導彈）。“阿拉貝爾”雷達目前裝備法國“夏爾·戴高樂”級航母。

1.3.2 DRBJ 11B雷達

該雷達是法國在20 世紀80年代研制的艦載電子相掃3D雷達。它工作在E/F 頻段，具有對空搜索和目標指定功能，作用距離可達200 km，覆蓋范圍為60°(仰角）。該雷達裝備法國“夏爾·戴高樂”級航母，是DBRJ 11雷達的改進型號。

1.4 意大利

RAN-40L雷達為3D、全固態、相控陣空中警戒雷達，實現遠程空中警戒功能。該雷達工作在D 頻段，目前裝備意大利新型“凱沃爾”級航母。見圖4。

圖4 RAN-40L雷達

1.5 英國

1.5.1 996 型雷達

該雷達工作在E/F 頻段，能探測各種空中威脅，能在點防御和區域防御中提供監視、目標識別以及遠程飛機探測和控制，能為護衛艦和更大的海面軍艦的“海標槍”和“海狼”艦隊空導彈系統提供自動目標指示。它采用相控陣體制，工作頻率為2850～3100 MHz，有4 種工作模式。其作用距離為115 km(正常模式，戰斗機大小目標）和150 km(遠程模式，海上偵察機），天線為多波束帶狀線饋電相控陣。該雷達裝備于英國“無敵”級航母，20 世紀90年代裝艦。見圖5。

圖5 996 型雷達

1.5.2 ARTISAN雷達［2］

ARTISAN(Advanced Radar Target Indication Situational Awareness and Navigation(新型雷達目標指示態勢感知和導航））雷達是一種新型的中程雷達，目前尚在測試研制階段。雷達功能包括3D 對空警戒(快速目標預警）、海面火炮支持和二次導航/海面警戒，工作在E/F 頻段。其作用距離為大于60 m(最小）、70 km(探測，標準小型導彈）、150 km(瀕海水域防御、空曠水域防御以及ATM 模式下）、200 km(探測、標準海軍巡邏艦）、大于200 km(最大、儀表模式下）和225 km(遠程探測模式）。ARTISAN雷達計劃裝備英國在建新型“伊麗莎白”級航母。見圖6。

圖6 ARTISAN 3D雷達

2 國外航母艦載三坐標雷達裝備的基本特點分析

作為航母編隊作戰的主要探測裝備，航母載三坐標雷達承擔著航母本艦和協同編隊艦艇完成作戰區域的近程、中程和中遠程目標探測、跟蹤和目標指示等多種作戰使命和功能。隨著現代航母編隊作戰能力的需求，航母載三坐標雷達技術也在不斷發展。目前國外現役航母載三坐標雷達的主要技術體制和實現技術的特點有:

2.1 技術體制特點

目前航母艦載三坐標雷達技術體制特點是廣泛采用相控陣技術體制。

航母艦載三坐標雷達技術體制的發展主要階段特征為:20 世紀70年代，航母艦載三坐標雷達全部選用的是頻掃三坐標體制雷達，到了80年代，相控陣技術開始蓬勃發展，相控陣體制雷達在航母艦載三坐標雷達中占了50%的比例。90年代之后，航母艦載三坐標雷達全部選用的是相控陣體制。最新研制的航母艦載三坐標雷達均采用了固態有源相控陣的體制。

航母艦載三坐標雷達融合了相控陣的技術之后，縮短了航母防御系統的反應時間，同時對新一代隱身目標和低飛目標進行精確地檢測和目標指示，具有較高的電子抗干擾(ECCM）性能，實現雷達多功能探測。

在國外現役的航母艦載三坐標雷達中，相控陣體制雷達約占了67%。圖7中航母艦載三坐標雷達采用體制隨年代分布圖，可明顯看出航母艦載三坐標雷達技術體制特點發展趨勢。

圖7 航母艦載三坐標雷達采用體制隨年代分布圖

2.2 頻段選擇特點

在現役國外航母三坐標雷達的使用頻段選擇中，選用E/F(2～4 GHz）頻段的比例高達67%，且作用距離在20～400 km 之間，仰角覆蓋范圍集中在60°～70°之間。選用D/E 頻段和I/J 頻段分別為17%和16%。

航母載三坐標雷達選用E/F 頻段，波束寬度窄，因而角精度和角分辨力高，易于減弱三坐標雷達可能遭遇的敵方的主瓣干擾的影響，增強了雷達的抗干擾能力，較好的完成雷達中近程、中遠程對空監視和目標精確跟蹤功能，進而實現航母作戰使命與探測性能的綜合匹配與高效應用。

2.3 作戰使用特點

國外航母三坐標雷達系統作戰使用特點主要為:通常選擇一部用于目標指示與飛機引導的三坐標雷達與一部遠程對空警戒二坐標雷達聯合作戰，以進行雷達間的頻段互補、協同和數據資源共享;或者選擇同時裝備兩部三坐標雷達聯合作戰分別實現警戒和截獲、跟蹤、導彈制導、飛機引導等功能。

其典型應用如美國“尼茲”級航母裝備AN/SPS-48E 警戒三坐標雷達的同時配備了AN/SPS-49(V）遠程對空搜索二坐標雷達。而俄羅斯的“庫茲涅佐夫”級航母則裝備了兩部三坐標雷達，其中“天空哨兵”雷達主要用于探測、截獲和跟蹤、導彈制導和對飛機引導等多種功能，同時“頂板”B雷達則負責遠程對空警戒。兩部雷達頻段互補，相互配合，數據資源共享，增強了航母雷達系統的抗干擾能力和抗毀性能，提高了航母編隊防空系統的可靠性和反隱身能力。

2.4 適應航母隱身和電磁兼容的多功能探測能力發展特點

現代新型航母艦載的三坐標雷達現已逐步向適應航母隱身和電磁兼容的多功能探測體系技術發展。

比較典型的有美國的“福特”級航母以及英國在建的“伊麗莎白”級航母。這兩型航母的主要特點是進一步提高了航母兼容性能、最大限度改進航母隱身性能、提高航母編隊整體作戰能力。這勢必導致航母裝備傳感器系統必須進行一體化設計，減少天線數量，實現陣面與平臺的共形。“福特”級航母的雙波段三坐標雷達組采用了一體化的設計，集成了現有多種雷達的功能，可以使航母艦島布置的更為簡潔，大幅提高集成射頻水平，也更有利于艦島的電磁兼容性。同時航母艦載三坐標雷達持續發展相控陣體制，也提高了雷達在復雜電磁環境下的抗飽和攻擊能力。

3 結束語

本文主要介紹了國外航母艦載三坐標雷達發展現狀，同時討論了航母艦載三坐標雷達的技術特點。隨著科學技術的發展，特別是電子工程技術和計算機技術的不斷進步，再加上實戰應用需求的有力推進，航母艦載三坐標雷達技術需持續發展有源相控陣體制，采用低截獲概率技術等抗干擾措施，增強雷達抗干擾能力與電磁兼容性能。而隨著新型航母向著隱身化、集成化的方向發展，航母艦載三坐標雷達需與航母上其他電子設備進行一體化集成，有效提高航母編隊探測效能和作戰能力。

［1］海軍裝備部電子部 南京電子技術研究所.世界海用雷達手冊［M］.北京:國防工業出版社，2007.

［2］Jane’s Radar and Electrics Warfare Systems，2009-2010:139.