SBX雷達能力研究?

（91550部隊41分隊 大連 116023）

1 引言

美國海基X波段雷達（sea-based X band radar，SBX）是目前世界上最大的X波段相控陣雷達，是美國導(dǎo)彈防御系統(tǒng)地基中段防御（GMD）計劃的重要組成部分，主要用于探測和跟蹤彈道導(dǎo)彈，并直接向美軍導(dǎo)彈防御體系中的指揮、控制系統(tǒng)實時傳輸信息。同時，SBX是美國海基高空導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的組成部分，為海上宙斯盾系統(tǒng)提供目標早期預(yù)警以及攔截效果分析［1］。本文在整合各方面資料對SBX雷達進行介紹的基礎(chǔ)上，對SBX雷達的相關(guān)參數(shù)進行分析，最后根據(jù)SBX雷達的實際應(yīng)用對其作戰(zhàn)效能進行評估。

2 SBX雷達概述

SBX雷達全重2000t，雷達天線罩直徑72m，天線罩采用高科技合成材料和新工藝制成，可以抵御速度為208km/h時速的大風，整個雷達系統(tǒng)耗資8.15億美元。

海基X波段雷達安裝在一個挪威設(shè)計、俄國制造的第五代半潛雙船體鉆油平臺［2］。整個系統(tǒng)排水量達50000t，相當于一艘中型航空母艦。平臺底部有2個平行船體，每個船體上有3根巨大支柱，共同支撐著該平臺，僅旋轉(zhuǎn)平臺的重量就高達2400t。平臺上是一個白色巨型球狀雷達。從海面到雷達頂部多于80m，相當于28層樓的高度。整個雷達平臺長約120m，寬約70m，面積超過一個足球場，共有65～80名工作人員。半潛式平臺的推進器采用6臺3.6MW發(fā)電機（12缸Caterpillar柴油機），安置在左右2個艙內(nèi)。

SBX部署在阿拉斯加的阿留申群島的艾達克島，可以追蹤到在朝鮮和中國以及俄羅斯上空的導(dǎo)彈，如圖1所示，憑借動力系統(tǒng)，該平臺能以10～13節(jié)速度航行，也可以漫游太平洋以偵測彈道導(dǎo)彈的入侵。

圖1 SBX雷達

SBX包括四個主要的子系統(tǒng)：雷達平臺、X波段雷達（XBR）、在飛攔截彈通信系統(tǒng)（IFICS）、數(shù)據(jù)終端以及陸基中段防御（GMD）通信網(wǎng)絡(luò)，還包括發(fā)電站和其他雷達系統(tǒng)配套設(shè)施。

SBX能夠發(fā)現(xiàn)、跟蹤導(dǎo)彈，監(jiān)控導(dǎo)彈的實時彈道數(shù)據(jù)，通過IFICS將數(shù)據(jù)傳達給指揮中心，由指揮中心判斷是否為來襲目標，并指揮陸基攔截系統(tǒng)發(fā)射攔截武器。在此過程中，SBX對攔截效果進行評估，并將評估報告?zhèn)骰刂笓]中心。從整個作戰(zhàn)過程來看，SBX雷達需要完成對來襲目標的早期截獲、穩(wěn)定跟蹤、對誘餌和彈頭進行分辨，提供精確的殺傷效果評估。

3 有源相控陣天線參數(shù)分析

SBX雷達采用有源相控陣列技術(shù)，以及最先進的雷達信號處理技術(shù)，可以提供詳細的彈道導(dǎo)彈跟蹤和識別信息。

圖2 有源相控陣天線

SBX雷達工作頻率在X波段（8GHz～12GHz），通常認為其操作中心頻率為9.5 GHz，相應(yīng)的其波長為0.0316m（1.2英尺），帶寬為1 GHz。

如圖2所示，SBX雷達天線為有源相控陣天線，呈八角形平面陣列，直徑17.8m，相應(yīng)的束寬為

天線陣列面積高達249m2，占地384 m2。擁有45056個X波段傳輸/接收（T/R）模塊。

根據(jù)評估，SBX上的T/R模塊最大功率為10W，平均功率2W。整個雷達的峰值功率將達到450kW，平均功率90kW。

據(jù)官方描述SBX的探測距離達到4800km，雖然在最大距離的RCS不能精確的確定目標。

各方面對SBX能力的標準評價為“可以在4000km的距離探測和區(qū)別一個棒球大小的物體”。一個棒球大小的金屬球體（直徑7.4cm）的雷達散射面積大概為

MDA（美國導(dǎo)彈防御總局）還聲稱在相同環(huán)境下SBX雷達可以檢測到一個高爾夫球大小的反射物體［3］。

SBX雷達上的天線T/R模塊間距比一般的相控陣雷達的天線寬。SBX雷達在249 m2的有效陣列面積上有45056個模塊，平均下來每個模塊的面積為55.3 cm2，假設(shè)雷達頻率為9.5GHz，則每個模塊的間距為7.43cm，從而得到：

根據(jù)文獻［4］對于平面陣列：

其中θ為主光束的掃射角，n為一個整數(shù)，對于主光束來說n=0。

則平面陣列模塊間距較寬的雷達，最大掃射角θM可以簡化為

將式（3）帶入，計算得最大掃射角為

SBX雷達的T/R模塊間距（d=2.35λ）比原型地基雷達（GBR-P d=2.50λ）小。MDA聲稱GBR-P的視場角為25°（±12.5°）。相對GBR-P較窄的模塊間距，SBX雷達的視場角略微大于±12.5°。

為了彌補視場角（EFOV）比較小的缺點，將SBX雷達天線安裝在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上，進行機械掃描，使得陣列天線方位可以旋轉(zhuǎn)±178°，仰角 2°～90°。由于機械掃描的效率較低問題，EFOV的限制還是會影響SBX雷達檢測和識別覆蓋角度超過25°的目標的威脅。

有源相控陣天線相關(guān)參數(shù)總結(jié)如表1。

表1 有源相控陣天線相關(guān)參數(shù)

4 SBX作戰(zhàn)性能評估

從2002年導(dǎo)彈防御局開始籌建SBX雷達，至今SBX已經(jīng)進行了上百次試驗［5］。SBX在建造初期被寄予厚望，但隨著測試的進行，不斷暴露出各種問題，美國的一些軍方人士在內(nèi)的有關(guān)軍事專家不斷對其提出質(zhì)疑。表2為SBX雷達發(fā)展的主要事件時間表。

表2 SBX雷達發(fā)展歷程

值得關(guān)注的是，2006年7月5日，SBX雷達捕捉到朝鮮接連發(fā)射了7枚“大浦洞2號”導(dǎo)彈，并測算出導(dǎo)彈的相應(yīng)數(shù)據(jù)。整個過程僅用了41s，這充分顯示了其距離遠、反應(yīng)迅速等作戰(zhàn)效能。

在美國國家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)中SBX起到了至關(guān)重要的作用［6］。從作戰(zhàn)過程看，早期預(yù)警雷達由于工作頻率低（大約440MHz，對應(yīng)的波長大約0.68m）、帶寬受到限制，導(dǎo)致最小距離分辨率過大，超過5m，過低的分辨能力導(dǎo)致該型雷達僅能將目標分為潛在威脅（彈頭、誘餌、助推級等）和非威脅（小殘骸），不能進一步區(qū)分彈頭和誘餌［7］。雖然海基宙斯盾系統(tǒng)中的SPY-1雷達和陸基THHAD系統(tǒng)中的TPY-2雷達能夠突前機動部署，為遠程預(yù)警雷達在距離分辨率方面提供支持［8］，但它們威力有限，僅能觀察從北朝鮮和伊朗發(fā)射的彈道導(dǎo)彈早期彈道。因此，作為唯一具備高分辨測量能力的超大型雷達，SBX在整個GMD系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用，被寄予了極大的期望。從整個攔截過程來看，SBX雷達需要完成對來襲目標的早期截獲、穩(wěn)定跟蹤，對誘餌和彈頭進行分辨，并提供精確的殺傷評估效果。

但目前其能力現(xiàn)狀已與雷達建設(shè)的初衷和期望相距甚遠。從2004年GMD系統(tǒng)發(fā)揮作用以來，之后的9次飛行試驗中，只成功攔截4次包含誘餌的導(dǎo)彈目標［9］。

2007年3月的FTX-02攔截試驗中，SBX雷達的軟件系統(tǒng)出現(xiàn)故障［10］，沒有為攔截武器提供精確的指示信息，“表現(xiàn)的并不理想”。在2010年1月的FTG-06攔截中，SBX作為唯一的一部雷達誤將飛行器助推器間歇性燃燒噴出的一塊固體燃料當作目標，導(dǎo)致試驗徹底失敗［11］。2011年3月升級改造之后，SBX雷達參與了多項試驗任務(wù)，但由于其不斷暴露各種問題，發(fā)展地位降至“有限試驗輔助”。2014年6月的FTG-06b試驗，在SBX指揮下，雖然攔截成功，但攔截評估結(jié)果沒有成功送達系統(tǒng)控制指揮中心（C2BMC）［12］。

SBX雷達探測視角窄、部署時間較長、維修保養(yǎng)時間長、成本較高、安全問題等突出問題使得其一直處于“有限測試和運營支持”的狀態(tài)。

2017年6月，美國導(dǎo)彈防御局（MDA）決定投入上千萬美金，對SBX雷達進行任務(wù)整合，以驗證升級的識別能力和空間碎片緩解能力。這也標志著該計劃的重新啟動［13］。

5 結(jié)語

SBX雷達具備探測距離遠、探測精度高、有一定的抗干擾性，并能為導(dǎo)彈防御指揮控制系統(tǒng)提供非常精確的信息等優(yōu)勢。如果能解決SBX雷達探測視角窄、部署時間較長、成本較高等問題，將使其成為美國導(dǎo)彈防御的超級助力。