“槍騎兵”之眼的前世今生

春水

日前，據(jù)外媒報道，美國軍工巨頭諾斯羅普·格魯曼公司正在為美國空軍B-1B遠(yuǎn)程轟炸機升級雷達(dá)系統(tǒng)。據(jù)悉，該公司將使用“可變尺寸敏捷波束雷達(dá)-全球打擊”（SABR-GS）有源相控陣?yán)走_(dá)替換B-1B原先配備的AN/APQ-164雷達(dá)。那么，B-1B為何換裝新型雷達(dá)？新型雷達(dá)又有何特點？

“槍騎兵”的利眼

眾所周知，B-1B戰(zhàn)略轟炸機是一型可變掠翼戰(zhàn)略轟炸機。按照美國空軍的要求，B-1B必須具備低空高速突防能力，以應(yīng)對先進截?fù)魴C和防空導(dǎo)彈性能的日益提高。由于低空高速突防離地面的距離非常近，復(fù)雜的地形和低空氣流都會提高突防戰(zhàn)機與地面相撞的概率，稍有不慎就可能機毀人亡，因此低空高速突防危險性非常大。為了加強安全保障，除了選擇合適的航線和平時加強訓(xùn)練外，一些輔助的電子設(shè)備必不可少。

地形跟蹤雷達(dá)就是在提高低空突防能力和安全性的迫切需求下誕生的。地形跟蹤雷達(dá)是機載雷達(dá)家族的一種，其主要用途是能使飛行器緊貼地面輪廓飛行，充分利用地形掩蔽和地球曲率提高飛行器的生存能力和飛行安全。按工作方式可分為地形跟隨和地形回避雷達(dá)。地形跟隨是指保持飛行器航向不變，靠縱向機動隨地形高低改變飛行高度，使其盡量貼著地面飛行；地形回避則是保持飛行器離地面高度不變，通過橫向機動繞過山峰等地面障礙。地形跟隨和地形回避雷達(dá)的工作原理與普通的脈沖雷達(dá)大致相同，區(qū)別只是功能不同，組件略有差異，測量精度和分辨率比一般雷達(dá)高。這類雷達(dá)多采用單脈沖技術(shù)，有的采用脈沖多普勒體制或相控陣技術(shù)。

為了提高突防能力，B-1B還裝備了復(fù)雜的航電系統(tǒng)，包括自動飛行控制系統(tǒng)，導(dǎo)航、武器管理和投放的航電系統(tǒng)（OAS）。OAS可在不借助光學(xué)系統(tǒng)的情況下精確投放炸彈。AN/APQ-164雷達(dá)是OAS的關(guān)鍵部分，該雷達(dá)由美國西屋公司研制（現(xiàn)為美國諾斯羅普·格魯曼公司的ESSD公司）。1981年12月，西屋公司的方案獲得認(rèn)可。當(dāng)時西屋公司的投標(biāo)方案采用兩個天線，一個用于地面測繪，一個用于地形跟隨和地形回避。1982年2月，西屋公司提出單一相控陣天線的改進方案，以克服把兩個小天線裝在同一空間內(nèi)造成波束較寬、分辨力較差的缺陷。同年，美國空軍批準(zhǔn)了這一改進方案。

AN/APQ-164雷達(dá)是一款無源相控陣?yán)走_(dá)，通過1553B數(shù)據(jù)總線與B-1B的綜合防御航空電子系統(tǒng)結(jié)合為一，是第一款裝備美國轟炸機的無源相控陣?yán)走_(dá)。該雷達(dá)是EAR雷達(dá)和AN/APG-68雷達(dá)技術(shù)基礎(chǔ)上的產(chǎn)物，綜合了EAR的無源相控陣天線，以及AN/APG-68的雷達(dá)發(fā)射機、低功率射頻系統(tǒng)、可編程信號處理機與接收機的組件化等。由于采用了許多成熟部件和技術(shù)，研制成本節(jié)省近3.5億美元。

AN/APQ-164雷達(dá)主要用于導(dǎo)航、突防、武器投放等空地任務(wù)，也用于空中加油、氣象活動探測等空空任務(wù)。其工作頻率在X波段，雷達(dá)的相控陣天線安裝在機頭并傾斜30°～40°，以減少雷達(dá)橫截面積。一般情況下，相控陣?yán)走_(dá)都是固定安裝，但也有一些相控陣?yán)走_(dá)為了擴大掃描范圍，設(shè)置了旋轉(zhuǎn)基座，AN/APQ-164的天線也沒有固定安裝，天線與固定位置成45°向兩側(cè)擺動，而且視野向后擴展偏離中心線105°，以檢查飛機一側(cè)感興趣的區(qū)域時不必改變飛機航向。該雷達(dá)不需一線維護，在6%的陣元失效時，天線性能仍然不會低于規(guī)定指標(biāo)，在飛機服役幾年后，會轉(zhuǎn)入內(nèi)場進行一次大修。

AN/APQ-164雷達(dá)有11種工作模式，包括真實波束地形測繪模式、高分辨率地形測繪模式、速度修正模式、地形測繪信標(biāo)模式等。主要導(dǎo)航功能由高分辨力合成孔徑雷達(dá)測繪模式提供。該模式可為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)或操作員選定的某一地區(qū)提供高分辨力的圖像，進行遠(yuǎn)程測繪，并獲得5種不同規(guī)格的地圖。

雷達(dá)工作中會掃描飛機前方的地面，測量出16千米外的高度輪廓數(shù)據(jù)，并存儲在計算機內(nèi)，經(jīng)過多路數(shù)據(jù)庫發(fā)送給地形追蹤控制裝置，由它發(fā)出攀升/俯沖指令，然后飛行路線會被自動饋送給飛行控制系統(tǒng)。由于雷達(dá)不需要在地形追蹤模式中連續(xù)掃描，所以用較低的修正就能減少探測的風(fēng)險。

既然AN/APQ-164雷達(dá)性能先進，那為何現(xiàn)在要換裝SABR-GS有源相控陣?yán)走_(dá)呢？

“槍騎兵”之眼有點“花”了

如果時間倒退到20世紀(jì)80年代初，B-1B裝備的AN/APQ-164雷達(dá)在戰(zhàn)略轟炸機家族中肯定是一款讓其他戰(zhàn)略轟炸機羨煞的高檔裝備，不但賦予了B-1B很強的超低空高速突防能力，還讓B-1B擁有很強的目標(biāo)探測和精確打擊能力。

然而，當(dāng)面對有源相控陣?yán)走_(dá)時，AN/APQ-164雷達(dá)就有些相形見絀了。有源相控陣?yán)走_(dá)相較于無源相控陣?yán)走_(dá)的根本區(qū)別就在于將原來的集中式單個發(fā)射機改變?yōu)槎鄠€子陣發(fā)射機，每個子陣發(fā)射機和對應(yīng)的子陣與無源相控陣形式差不多，也就是說，每個天線單元都接有一個移相器、一個饋電裝置、一個發(fā)射模塊、收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)、接收前端模塊等，就是我們常說的T/R單元。由于有源相控陣的每一個T/R單元都可以發(fā)射信號，發(fā)射的功率可以在空間直接合成，這樣就可以簡單地通過增加子陣個數(shù)達(dá)到大的功率口徑積，提高探測距離。除了探測距離遠(yuǎn)的優(yōu)點外，功率損耗小、可靠性高和維修性好也是其優(yōu)點。機載無源相控陣?yán)走_(dá)在20世紀(jì)80年代初就開始服役，而機載有源相控陣?yán)走_(dá)服役則是90年代以后的事情，可見性能更好的背后是更復(fù)雜的技術(shù)和更高的成本。

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，有源相控陣?yán)走_(dá)的成本有了一定程度的降低，目前機載有源相控陣?yán)走_(dá)開始“飛入尋常百姓家”。AN/APG-77、AN/APG-79、AN/APG-81、“甲蟲”-ME等等都是大家所熟悉的機載有源相控陣?yán)走_(dá)。對現(xiàn)役戰(zhàn)機進行改進是提升綜合性能、適應(yīng)戰(zhàn)場環(huán)境的主要措施，航電系統(tǒng)一般是升級的重點。相對于對戰(zhàn)機結(jié)構(gòu)或氣動布局進行修改等“傷筋動骨”的方式，航電系統(tǒng)的升級更像是小的“外科手術(shù)”，而且可行性也更高。由于有源相控陣?yán)走_(dá)在現(xiàn)有機載雷達(dá)家族中具有顯而易見的優(yōu)勢，因此已經(jīng)成為現(xiàn)役戰(zhàn)機改進型號的標(biāo)準(zhǔn)裝備。如美國諾斯羅普·格魯曼公司和雷神公司提出的F-16早期型號的升級，重點就是換裝有源相控陣?yán)走_(dá)。

有道是，年年歲歲花相似，歲歲年年人不同，冰冷的戰(zhàn)爭機器也要面對“人老珠黃”的無情事實。B-1B作為一款20世紀(jì)80年代誕生的戰(zhàn)略轟炸機，到目前為止，大部分都已經(jīng)走過了近30個年頭。此外，戰(zhàn)場環(huán)境和美軍軍事需求的不斷變化必然會影響到B-1B。其實，B-1B服役之后也一直在改進，但以往的改進主要集中在機載武器和非雷達(dá)部分的航電系統(tǒng)。隨著時間的推移，曾經(jīng)風(fēng)光無限的AN/APQ-164雷達(dá)早已成為明日黃花，加上在可靠性和可維修性等方面存在一些不足，進入21世紀(jì)后，換雷達(dá)逐漸納入B-1B的升級計劃之中。

“槍騎兵”的新眼有何特點？

SABR-GS雷達(dá)是諾斯羅普·格魯曼公司在AN/APG-83 SABR雷達(dá)基礎(chǔ)上研制的一款大型機載有源相控陣?yán)走_(dá)，雷達(dá)天線面積相當(dāng)于AN/APG-83 SABR雷達(dá)天線面積的3倍。雖然還不清楚AN/APG-83 SABR雷達(dá)集成了多少個T/R單元，但從其他有源相控陣?yán)走_(dá)的相關(guān)資料和AN/APG-83 SABR雷達(dá)的面積來看，其T/R單元應(yīng)該會在1000個左右，那么，SABR-GS雷達(dá)就可以容納3000個T/R單元，甚至更多。雷達(dá)峰值功率大為增加，探測距離肯定遠(yuǎn)超AN/APG-83 SABR雷達(dá)，發(fā)現(xiàn)400千米外的千噸級以上戰(zhàn)艦不成問題。目前，經(jīng)過多次升級的B-1B已經(jīng)成為美國空軍的多用途作戰(zhàn)平臺，其中反艦作戰(zhàn)將是B-1B未來的主要任務(wù)之一，即將定型的空射型遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈（LRASM-A）則是B-1B進行反艦作戰(zhàn)的“尖牙利齒”，性能更優(yōu)異的SABR-GS雷達(dá)可以更大程度地發(fā)揮LRASM-A的作戰(zhàn)效能。

SABR-GS雷達(dá)采用電子掃描，波束指向靈活、精度高，在探測到目標(biāo)之后，可以迅速調(diào)轉(zhuǎn)波束確認(rèn)和跟蹤目標(biāo)，目標(biāo)更新速率快，具備跟蹤加搜索的模式，多目標(biāo)跟蹤和攻擊能力更強，有助于提高戰(zhàn)機的態(tài)勢感知能力。該雷達(dá)還能提供高精度的合成孔徑雷達(dá)圖像和檢測地面車輛的細(xì)微情況，而且可以對某個感興趣的區(qū)域進行區(qū)域放大，以獲得更好的目標(biāo)識別效果。該雷達(dá)采用開放式架構(gòu)設(shè)計，能綜合來自其他機載傳感器的數(shù)據(jù)。總而言之，SABR-GS雷達(dá)除了向B-1B提供巨大的態(tài)勢感知優(yōu)勢外，在情報、監(jiān)視和偵察及瞄準(zhǔn)方面也將賦予B-1B強大的新能力。B-1B綜合作戰(zhàn)能力將會因SABR-GS雷達(dá)的加入進一步提升，為美國空軍更好地融入“全球公域介入與機動聯(lián)合”概念提供一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。

諾斯羅普·格魯曼公司已經(jīng)在試飛中演示了SABR-GS雷達(dá)的先進性能，為項目推進到工程和制造發(fā)展階段奠定了基礎(chǔ)。在完成這份合同之前，諾斯羅普·格魯曼公司已經(jīng)在美國空軍B-1B轟炸機“雷達(dá)現(xiàn)代化改進計劃”中，成功地對該機的雷達(dá)接收和處理機進行了現(xiàn)代化改進。這樣，美國空軍今后只需要用SABR-GS的天線取代AN/APQ-164雷達(dá)即可。

結(jié) 語

B-1B雷達(dá)升級計劃是近年來美國空軍B-1B性能升級的一部分。作為美國空軍戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)威懾和打擊的重要力量，B-1B的不斷升級折射了美國空軍戰(zhàn)略和作戰(zhàn)概念的一些調(diào)整和變化，同時也反映了美國一流航空強國深厚的航空實力。

責(zé)任編輯：劉靖鑫