從雷達視角淺析鷹獅與側衛

從雷達視角淺析鷹獅與側衛

中國空軍多架戰機去年飛抵泰國烏隆空軍基地,參加中泰空軍“鷹擊-2018”聯合訓練。這是中泰兩國空軍第三次開展聯合訓練。

中泰空軍“鷹擊-2018”聯合訓練於9月4日至21日在泰國舉行,旨在深化推動兩國空軍合作交流,檢驗戰術戰法,促進裝備發展,提高部隊實戰化訓練水平。

近年來,中泰空軍開展一系列務實交流合作。2015年和2017年,中泰兩國空軍在泰國分別舉行了“鷹擊-2015”“鷹擊-2017”聯合訓練。

時間回到2015年,那是中方首次和泰方進行空戰演習。中方主要是用的老27(su27sk)對抗泰國的鷹獅(jas39c/d)。那一次,雖然中方飛行員給泰方留下了極為深刻的印象,“比西方飛行員更加優秀”,但是在中距對抗中的輸多勝少,仍然值得思考一些問題。很多文章對演習本身的情況和分析,進行了深入淺出的探討。主要就是交流啊,兩邊互為假想敵對抗啊,從中間收穫很多遠遠不止對抗比分結果的東西。本文就不在演習本身上進行囉嗦,從兩個機型使用的雷達角度,進行一些比較分析。

關於中距對抗處於下風,養雞分析得非常完善,原因如下:

  1. 由於種種原因,27sk沒有攜帶電戰吊艙出門,幾乎不具備電子干擾能力,成為裸奔狀態;沒有使用機載數據鏈系統,編隊配合度大大下降;中距彈僅用r27,本身操縱過程繁瑣,自動化程度低,且導彈性能落後;

一般說到重型機和輕型機的對比,重型機平臺大,機頭孔徑大,能裝更大的雷達,看得更遠,在態勢感知上更有利,更能先敵開火暴捶輕型機小朋友。老27的雷達,n001,作為一款上個世紀70年代末期80年代初期技術水平的雷達,雖然總體性能不能和同時期美製apg63雷達相比,可是仰仗著1m口徑的大天線和高功率,不至於連小朋友都打不過吧。筆者根據現有資料對這兩型雷達從硬件和軟件兩方面進行簡單比較,最後得出結論,蘇27sk使用的n001雷達完全遜色於鷹獅的ps-05/A,這是造成蘇27在中距對抗演習中完全處於下風的一個重要原因。

總體介紹:

n001雷達,裝機對象su27。服役時間上個世紀80年代。是一款機載x波段火控雷達,主要用於對空搜索,跟蹤和負責火力引導。並不具備主動彈使用能力。(用主動彈是dlc,得交錢升級,且據用戶方反應,升級後雖能使用r77,但是性能提升意義非常有限)

從雷達視角淺析鷹獅與側衛

可以看到其巨大的天線口徑面

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n001由於技術原因,導致其體積重量頗大,而性能只是勉強夠用,算不得先進

ps-05/A雷達,裝機對象jas39。服役時間,1992年。也是一款機載多功能x波段火控雷達,除了負責對空搜索、跟蹤和火力引導,還可兼職對地對海探測、sar成像,具備一定電子戰能力。主動中距彈涵蓋在了套餐內,自帶aim120c使用能力。

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注意正前方黃色的即為ps-05/A雷達所用平板縫隙天線,前面4個小型振子為iff天線

天線上:

n001使用倒置卡塞格論天線,口徑約1m。技術特點是增益高,但掃描時性能縮水嚴重。

ps-05/A使用平板縫隙天線,口徑只有0.6m,比同期的f16 apg66/68雷達天線尺寸還要小。技術特點:增益更高,副瓣更低,掃描時性能並不縮水。這裡要注意下,前者口徑比後者大那麼多,後者增益更高不是違揹物理規律了麼?不是的,應該這麼理解,說平板縫隙天線增益更高是指技術上講同口徑的情況下,容易做到更高的增益。那兩者現在物理尺寸差那麼多,誰的增益高呢?經過筆者精密計算,前者增益的確比後者要略高一點點,但是相差不大,大約在2dB以內。這充分暴露出倒卡天線的缺陷,物理尺寸雖然很大,結果增益上居然佔不到什麼優勢。因此,ps-05/A在天線性能上總體佔優。具體細節可參考:

相控陣:從拋物面到相控陣——機載雷達天線發展小史​

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發射功率:

根據saab官方資料,ps-05/A雷達發射峰值功率高達10kw,平均功率約1kw。這個峰值功率幾乎是n001發射峰值功率的兩倍,和F14所用AWG9雷達峰值功率相同。這裡值得一提的是,ps-05/A整體重量是150kg,不到n001的三分之一。。。這是怎麼做到的呢?因為使用了當時最先進的集成電路封裝技術和固態元器件,發射機功率密度大大提升。可以說鷹獅的雷達幾乎代表了90年代機掃pd的最先進水平,而n001是80年代平庸水平啊,還在使用體積和耗電量巨大的電真空器件,當然差距大。ps-05/A還和颱風的CAPTOR雷達用了不少相同技術,可謂是msa裡登峰造極水準。所以,ps-05/A在發射功率上更大,這個指標仍然佔優。說到發射功率的問題,哪位朋友能補充下f15的apg63發射功率數據,這個能放進來作為參考就更有意思了。

信號處理水平:

先說n001的,典型脈衝多普勒雷達,高中低三種重複頻率模式應有盡有,不過主修是對空,對地對海性能一般,沒有優化。只能說傳統的模式都具備。採用模擬濾波陣列和中規模數字集成電路,以及數字化信號處理技術。抗干擾能力一般,沒帶電戰吊艙就是裸奔。

再說ps-05/A,同樣是典型脈衝多普勒雷達,該有的重頻模式也都有。但是有更高的集成度和更高速的信號處理系統。除了能有典型的對空模式(見圖4),還能兼職對地對海,具備sar成像能力,是一款多功能pd雷達。不僅如此,還集成了電子干擾和對地壓制能力(SEAD)。即便是同樣是裸奔狀態,n001的干擾能力和抗干擾能力,都玩不過鷹獅小朋友的ps-05/A。

標稱探測距離:

兩者標稱都是120km,但是之前說過,同樣是120km,其實是不一樣。至少從理論數據上講,小朋友截獲老大哥的距離是大於老大哥發現小朋友的距離的。這點也反映在了演習過程中。

可靠性和可維護性:

一直在想要不要放這個比較上來,畢竟這個和空戰性能沒有直接聯繫。不過還是決定不給n001留面子,索性一起比較了。n001因為使用大量的電真空高壓器件,可維護性、無故障工作時間和壽命上非常尷尬,也就是個比awg9強一點的水平,awg9的mtbf是個位數小時(也有資料寫是28~39小時,後期升級),n001多一點,是兩位數小時。維護保養較為複雜。

ps-05/A 的MTBF是250個小時,由於使用了模塊化的設計,使其保養和升級都非常方便,整體設計非常優秀。這方面鷹獅小朋友遠遠強過蘇27sk。

補充點ps-05/A的性能資料:

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集成了電子戰和防空壓制能力,為其性能添色不少

多功能屬性:

  • 具備各種距離上的空戰模式,包括超視距空戰、視距內空戰和狗鬥對地對海攻擊能力對敵方防空系統的壓制(SEAD)對地偵查,繪圖,導航和監視能力武器制導能力,包括數據鏈引導和中段引導戰術交聯性,使用諸如link16數據鏈電子戰能力
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模塊化的設計思想,很先進。方便維護和給舊飛機升級

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體積小,重量輕,功率大,可謂同時期msa雷達裡的佼佼者

ps-05/A具備的空對空模式:

  • TWS,即邊跟蹤邊掃描能力,能自動分配目標優先級和優化掃描方式在TWS模式下對優先級高的目標自動跟蹤對單目標跟蹤時評估其威脅性

ps-05/A具備的空對地模式:

  • 地面/海面動目標指示和搜索(GMTI)地面/海面動目標跟蹤(GMTT)用於對地轟炸的空對地測距多普勒波束銳化(DBS)和合成孔徑(SAR)測繪能力實波束地形繪製聚焦模式

結論,ps-05/A相比n001具有以下主要特點:

  1. 在增益上略低一點,但影響不大;在發射峰值功率上佔有較大優勢;發射接收機均使用固態器件,結構緊湊,功率密度大,體積和重量更低,信號處理能力更強,靈敏度更高;結合1,2兩點,其探測距離優於後者;雷達功能和模式更多,波形更為靈活,干擾能力和抗干擾能力更強;可維護性和可靠性更高

補充一點,關於看到大家噴倒卡的問題。n001和ps-05/A的主要差距並不是天線上,倒卡除了效率低一點,副瓣高一點(n001採取了副瓣對消手段很大程度上彌補了下)其他方面差距不大,甚至在掃描控制上還有優勢。n001設計於70年代前期,使用中小規模集成電路和分立元件,這直接帶來可靠性差的問題。而雷達的模式很大一部分靠硬件電路來實現,因而n001難以具備多種豐富模式,因此信號處理能力也差,調試和參數穩定都很不容易做到。改進後的N001VE以及N001VEP採用了大量中大規模集成電路,很多是常規數字電路,極大降低了分立元件佔比,可靠性和穩定都有很大提高。但是這類元件同樣是停留在雷達事務處理,以及後臺處理。信號處理依舊是大量的模擬電路,集成度低。相比之下,PS05/A雷達,使用的是大規模和超大規模集成電路,可編程陣列,高速射頻AD,模擬電路部分比例極低,只有天線接口部分有一點模擬器件。所以信號處理非常穩定豐富,可以隨意使用雷達信號進行各種處理,雷達信號損失很小。

所以,重型機的孔徑優勢,是建立在技術水準相當的情況下。這兩款時間線跨越了10多年的雷達,技術上差了一代,導致其孔徑優勢完全沒有發揮出來。因此,在中距對抗下,從雷達角度來看,蘇27sk對鷹獅毫無優勢,這也是演習結果中反映出來的客觀情況。

鷹獅小朋友的雷達現在還在持續發展中,最新型號使用了AESA技術,據稱目標是把探測距離翻倍,其探測距離將會達到驚人的200km+,依靠小孔徑能做到這麼遠的距離實屬不易。而毛子家su27系列的aesa升級計劃幾乎沒有,基本都是些pesa改裝套件。不過tg現階段j11b系列用的是和ps-05/A類似技術水準的國產平板縫隙msa雷達。

從雷達視角淺析鷹獅與側衛

鷹獅小朋友雷達的逐步升級,到後面甚至具備一定的對lo目標探測能力

最後,去年中泰軍演,聽說j10A過去暴捶了鷹獅小朋友,無論是中距對抗還是狗鬥都給對面留下了很深的印象,為蘇27老大哥復仇了。當然,這裡面一個重要原因就是j10A的雷達和ps-05/A不存在代差,技術水準接近,航電短板給彌補回來了。

作者 相控陣

轉自 知乎


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