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火控雷達
來源:互聯網

火控雷達(英文名:fire control radar,別名:炮瞄雷達)是一種集雷達、計算機以及航空武器系統為一體的綜合自動化作戰系統。是整個裝備平臺的武器伺服系統。

1935年,由英國科學家愛德華·鮑恩領導的研究小組開始研制機載雷達。1937年7月,世界上第一部機載雷達由其研究小組研制成功。1938年,美國最早研制了SCR-268雷達。1940年初,英國科學家發明了磁控管,第一次把雷達工作頻率從米波提高到分米波,從而使雷達進入了微波時代。1943年,美國研制成圓錐掃描自動跟蹤的SCR-584微波炮瞄雷達。對脈沖多普勒技術的研究始于20世紀50年代初。50年代中期到60年代中期,各國海軍集中發展艦艇導彈及其控制系統。艦空、艦艦等各種導彈制導雷達得到迅速發展。20世紀60年代,美國海軍相繼投入運轉的AN/SPS-33防空相控陣雷達工作于S波段。同時期,美國海軍研究實驗室研制了探測距離在3700km以上的“麥德雷”高頻超視距雷達。60年代后期,空襲武器向超高空和超低空兩極發展,反彈道導彈彈末端防御系統中的炮瞄雷達隨之有新的發展。西歐、北美等國海軍,還先后發展了綜合火控雷達系統。

1968年3月20日,中國國防科委決定從786廠設計所抽調人員組建炮瞄雷達研究所。1970年,206所開展了各種口徑陸、海軍用火控雷達、制導雷達和靶場測試雷達整機及其所用通信設備的論證與研制。1972年,由206所開始研制306(702)綜合火控雷達系統,包括火控雷達、指揮儀和電視監視系統。20世紀70年代,合成孔徑雷達、相控陣雷達和脈沖多普勒雷達等有了較大發展。這期間,其他國家開始研制坦克火控雷達。典型的產品有美國的STARTLE坦克定位和交戰用的監視和目標截獲雷達。20世紀80年代,相控陣雷達技術大量用于戰術雷達。1989年,賁德帶領團隊開始攻堅,并突破封鎖,成功研制出中國首臺機載多普勒火控雷達。20世紀90年代,隨著微電子和計算機的高速發展,雷達的技術性能也在迅速提高,雷達安裝平臺的種類日益增多,雷達成像技術也進展得很快。通過應用雙多基地雷達與雷達組網技術,并將其與無源雷達及其他傳感器進行綜合,實現了多傳感器數據融合等技術。2018年,在中國珠海市航展上,14所立足未來戰場環境推出機載有源相控陣火控雷達“廣角”解決方案,“三面陣”“機相掃”等產品實物亮相珠海。

火控雷達由發射系統、接收系統、天線饋電線系統、天線控制系統、測距和環視系統、數據傳遞系統、電源系統等組成。按搭載平臺的不同可分為地面火控雷達、機載火控雷達和艦載火控雷達。按照所控制武器的不同,又可以分為導彈制導雷達、火炮控制雷達以及防空導彈火控雷達、綜合性火控雷達等。按照雷達工作體制的不同,可以分為單脈沖火控雷達以及相控陣火控雷達。火控雷達捕獲目標后,就對目標的空間位置進行跟蹤,并連續地、精密地測定目標的方位、仰角和距離。同時把得到的數據按模擬或數字方式自動傳送給射擊指揮儀,以控制火炮瞄準目標。一般裝備于綜合性的作戰平臺,比如飛機,艦艇和地面防空系統等。

歷史沿革

火控雷達的發展過程可追溯到1940年,英國發明磁控管使研制微波雷達成為可能。當時,英國科學家訪問美國,并帶來了磁控管,建議美國研制微波雷達。麻省理工學院在很短的時間內,研制成功厘米波機載雷達SCR-520,并于1942年進行批量生產。

各類型發展

國際

1935年,由英國科學家愛德華·鮑恩領導的研究小組開始研制機載雷達。1937年7月,世界上第一部機載雷達由英國科學家愛德華·鮑恩領導的研究小組研制成功。在1937年年中研制出一部小型雷達,并把它安裝在一架雙發動機的安桑式飛機上,這架安桑式飛機便成為最早載有雷達的飛機。7月至9月,機載雷達進行了多次試驗,證明它可探測到16公里以外的水面艦艇。1938年美國最早研制了SCR-268雷達,用于控制探照燈照射目標,以保障高射炮夜間瞄準射擊。1943年又研制成圓錐掃描自動跟蹤的SCR-584微波炮瞄雷達,用于控制高射炮瞄準射擊。

雖然20世紀30年代人們便研制出了機載雷達,但這些最初的機載雷達通常采用米波等頻率較低的信號,天線尺寸較大,在飛機上安裝較為困難,其目標測量尚不能滿足火控高精度測量的需要,主要用于對空、對海大型米波的搜索和監視任務。1940年初,英國科學家發明了磁控管,第一次把雷達工作頻率從米波提高到分米波從而使雷達進入了微波時代。1943年,美國又研制成圓錐掃描自動跟蹤的SCR-584微波炮瞄雷達,用于控制高射炮瞄準射擊。

在20世紀40年代初,磁控管的發明應用使機載雷達在經歷了3年的徘徊和困難時期之后,較好地解決了在飛機上的適裝性問題。同一時代,麻省理工學院研制成功厘米波機載雷達SCR-520,并于1942年進行批量生產。美國在作戰飛機上加裝了火控雷達后,大大提高了飛機的作戰效能。20世紀40年代雷達的工作頻段由HF、VHF發展到了微波波段,直至K波段。到20世紀50年代末,為了有效地探測衛星遠程導彈而需要研制超遠程雷達,雷達的工作頻段又返回到了較低的VHF和UHF波段。在這些波段上可獲得兆瓦級的平均功率可采用尺寸達百米以上的大型天線,大型雷達已開始應用于觀測月亮、極光、流星金星20世紀40年代發展起來的單脈沖雷達原理到20世紀50年代成功地應用于ANFPS-16跟蹤雷達。這種供測量用的單脈沖精密跟蹤雷達,其角跟蹤精度達0.1mrad。

對脈沖多普勒技術的研究始于20世紀50年代初,機載脈沖多普勒體制雷達形成裝備始于1963年美國F-4戰斗機的AN/APG-59機載脈沖多普勒火控雷達開始批量生產。AN/APG-59雷達采用了大功率柵控行波管作為發射管,采用了高性能全相參收/發系統,具備了抑制強地雜波、探測低空動目標的能力。1959年,采用單脈沖測角技術的機載雷達開始服役,測角精度高,能夠對抗角度欺騙電子干擾。典型的雷達型號有北美搜索與測距雷達(NASARR):F-15A和R-14A,這些雷達主要裝備戰斗機F-104G、F-105D和B-57。從此之后,單脈沖體制就成為機載火控雷達以及彈載雷達導引頭的首選。

20世紀50年代前,艦載武器主要是火炮和魚雷,相應配置的有炮瞄雷達和魚雷攻擊雷達,裝備數量品種較多,但功能單一。50年代中期到60年代中期,各國海軍集中發展艦艇導彈及其控制系統。大中口徑的炮瞄雷達的發展處在停滯狀態,單一功能魚雷快艇逐漸被淘汰,相應的魚雷攻擊雷達也停止生產和裝備。艦空、艦艦等各種導彈制導雷達得到迅速發展。60年代后期,空襲武器向超高空和超低空兩極發展,而高速多管小口經火炮在抗擊低空和超低空近程目標方面有突出作用,反導彈末端防御系統中的炮瞄雷達隨之有新的發展。西歐、北美等國海軍,還先后發展了綜合火控雷達系統,用于與不同艦艇配套,實現對多種武器的控制。對于防空導彈和防空火炮相結合的系統,綜合火控雷達可網時實現導彈制導和艦炮的射擊指揮,形成中近程縱深防御的統一控制。

20世紀60年代,美國海軍相繼投入運轉的AN/SPS-33防空相控陣雷達工作于S波段,方位波束的電掃描用鐵氧體移相器控制,俯仰波束用頻掃實現。1957年,蘇聯成功地發射了人造衛星,美蘇相繼開始研制外空監視和洲際彈道導彈預警用的超遠程相控陣雷達。例如:美國在20世紀60年代完成的服役于美國空軍的AN/FPS-85雷達,它的天線波束可在方位和仰角方向上實現相控陣掃描。這是正式用于探測和跟蹤空間物體的第一部大型相控陣雷達。1964年美國海軍把機載動目標顯示雷達應用到了E-2A預警機上。在20世紀60年代,美國海軍研究實驗室研制了探測距離在3700km以上的“麥德雷”高頻超視距雷達。

20世紀70年代合成孔徑雷達、相控陣雷達和脈沖多普勒雷達等有了較大發展。合成孔徑雷達的計算機成像是70年代中期突破的,高分辨率合成孔徑雷達已經移植到民用領域,并進入空間飛行器。裝在海洋衛星上的合成孔徑雷達已經獲得分辨率為25mx25m的雷達圖像,用計算機處理后能提供大量地理、地質和海洋狀態信息。在Ka波段上,機載合成孔徑雷達的分辨率已可達到約0.3m。這時期相控陣雷達和脈沖多普勒雷達的發展都與數字計算機的高速發展密不可分。20世紀70年代已經投入正常運轉的AN/FPS-108型“丹麥眼鏡蛇雷達”是一部有代表性的大型高分辨率相控陣雷達,“AGM-84反艦導彈”和“戰斧”系統中用的巡航導彈制導雷達也是這個時期出現的。70年代以來,隨著飛機低空性能的提高,為在地物雜波中篩選活動目標,發展了單脈沖多普勒體制的小高炮炮瞄雷達。為盡量縮短高射炮系統的反應時間,提高系統的機動性能,還研制成邊搜索邊跟蹤體制的高射炮炮瞄雷達。國外從20世紀70年代起開始研制坦克火控雷達。其主要功能是在復雜的目標背景下探測、識別和跟蹤目標,并控制航空武器系統對目標實施打擊。典型的產品有美國的STARTLE坦克定位和交戰用的監視和目標截獲雷達;英國的TAMS坦克載雷達控制反導系統。

20世紀80年代相控陣雷達技術大量用于戰術雷達。這期間研制成功的主要相控陣雷達,包括美國陸軍的“愛國者”、海軍的“宙斯盾”和空軍的B-IB系統,都已進入了批量生產。L波段和工波段以下的固態發射機已用于AN/TPS-59、AN/FPS-117“圓堡”和AN/FPS-40等雷達中。20世紀90年代,隨著微電子和計算機的高速發展,雷達的技術性能也在迅速提高,在軍事上的應用進一步擴大,雷達安裝平臺的種類日益增多,雷達成像技術也進展得很快。通過應用雙多基地雷達與雷達組網技術,并將其與無源雷達及其他傳感器進行綜合,實現了多傳感器數據融合等技術。

中國

1968年3月20日,國防科委決定從786廠設計所抽調人員組建炮瞄雷達研究所,開始自行研制新型雷達。1970年,206所開展了各種口徑陸、海軍用高射炮火控雷達、制導雷達和靶場測試雷達整機及其所用通信設備的論證與研制。1972年,由206所開始研制306(702)綜合火控雷達系統,包括火控雷達、指揮儀和電視監視系統。

1979年,中國將機載多普勒火控雷達的研制任務交予14所,研制工作由賁德主持,80年代中期,中國與外方達成協議,由外方為中國空軍殲擊機有償加裝機載多普勒雷達。但對方對雷達技術實行封鎖。不僅安裝雷達的過程要隔墻進行,有關使用該雷達的“應知應會”,也“縮水”成了如何按按鈕。面對此情況,1989年,賁德帶領團隊開始攻堅,并突破封鎖,成功研制機載多普勒火控雷達。2016年,在中國國際航空航天博覽會上,由14所研制的國產機載有源相控陣雷達首次對外公開亮相,這代表了該領域雷達技術的國際先進水平,引發了國內外各界的關注。2018年,在珠海市航展上,14所立足未來戰場環境推出機載有源相控陣火控雷達“廣角”解決方案,“三面陣”“機相掃”等產品實物亮相珠海。該解決方案以先進的理念、成熟的技術,為現代戰機突破傳統視野局限提供了多種選擇。

原理與組成

原理

在武器平臺的警戒雷達探測到目標信息以后,火控雷達會根據需要開機,并打開被程序鎖死的航空武器系統。根據目標的數量,方位,高度以及威脅等級,為作戰人員提供最優化的作戰方案。最終,由人來決定如何作戰。當人員確定作戰方案之后,火控雷達系統會全自動地進行作戰,只要作戰方案確定了,系統就會自行工作,不再需要人為干涉。

大多數火控雷達工作在X或Ku波段,也有采用Ka波段的。先進的炮瞄雷達可以跟蹤射擊的炮彈,修正后續炮彈射擊的指向,提高命中率。火控雷達具有作用距離近(通常15~50km)、雷達波束窄、測量精度高(測角精度1~2mrad,測距精度幾米到十幾米)、自動跟蹤、跟蹤速度快、反應時間短、機動性能好等特點。火控雷達截獲目標后能不斷準確給出目標坐標數據,轉換成武器的射擊諸元后,通過伺服系統實現火力武器的自動瞄準射擊。由于一般的火控雷達都是主動發射電磁波,因此容易暴露自身位置,成為對方攻擊和干擾的目標。為此,現代火控雷達通常都具有多種有效的抗干擾手段以及良好的低空探測和跟蹤能力。

系統組成

火控雷達通常由發射系統、接收系統、天線饋電線系統、天線控制系統、測距和環視系統、數據傳遞系統、電源系統等組成,完成搜索和跟蹤功能。現代火控雷達采用相控陣體制后,可以跟蹤多批目標,引導多個火力單元,對多個目標實施攻擊。

以機載有源相控陣火控雷達為參考

從功能的角度進行劃分,機載有源相控陣火控雷達的組成可以分為:有源相控陣天線、天線電源、低功率射頻和處理機。在實際雷達設計中,機載有源相控陣雷達的物理分系統劃分和組成受到多種因素的影響,包括功能劃分、重量體積限制、維護保養限制以及航電系統綜合等影響等。其中,三代機和三代改進型戰斗機,除非受到安裝空間的限制,一般沒有采用高度綜合的航電系統,機載有源相控陣火控雷達的組成一般以功能劃分為主,并且傾向于低功率射頻單元和處理機合二為一,以減少外場可更換單元(LRU)的數量。而四代機一般采用了高度綜合的航電系統,機載雷達的部分處理機功能綜合到了航電綜合處理機中,例如F-22戰斗機飛機實現了對機載射頻傳感器數據處理的綜合,F-35戰斗機飛機更進一步地實現了對信號處理的綜合。這些被綜合的功能一般都是在通用處理模塊上以任務軟件的方式實現。這樣,四代機雷達處理機的功能和規模都相對縮減,但綜合到航電綜合處理機中的軟件功能傳統上仍然歸屬雷達廠家研制。

下面是有源相控陣火控雷達的典型分系統組成和其主要功能的簡單介紹:

(1)有源相控陣天線

承擔了傳統脈沖多普勒雷達的天線、發射機和接收前端的功能。具體來說,除了傳統雷達天線具有的波束形成和波束掃描功能外,有源相控陣天線的功能還包含發射信號功率放大和接收信號低噪聲放大。

(2)天線電源

天線電源為有源相控陣天線提供大功率低壓電源。有源相控陣天線是一個耗電大戶其大占空比狀態的耗電量,依T/R數量的不同從10~30kW不等。因此需要為有源相控陣天線配置一個專門的電源分系統為其提供電源支持。三代機的主供電電源一般是三相400Hz115V交流電源,而四代機的主供電電源一般是270V直流電源。天線電源的首要功能就將輸人的高壓電源變換為有源相控陣天線和天線上T/R組件所需的低壓電源。由于供電功率的巨大,天線電源到有源相控陣天線需要采用能夠承受大電流的匯流排。其次,有源相控陣天線的發射和接收狀態耗電差異巨大而且周期性地快速交替,對天線電源來說是一個脈動負載,天線電源的另一重要功能就是平滑負載波動,減小對飛機供電網絡的不利影響。

(3)低功率射頻

有源相控陣雷達低功率射頻單元的功能與脈沖多普勒雷達低功率射頻單元的功能基本相同,主要包括以下幾個方面。①激勵器/頻綜器功能;②發射上變頻鏈路;③接收下變頻鏈路;④A/D變換;⑤定時器。雖然功能基本不變,但有源相控陣雷達往往對低功率射頻單元提出了更高的指標要求,包括更大的工作帶寬、更大的接收動態范圍、更低的相位噪聲、更加復雜的波形、更多的接收下變頻通道、更高的A/D采樣率等。

(4)處理機

與脈沖多普勒雷達相同,有源相控陣雷達的處理機的主要功能仍然是包括了數字信號處理、數據處理和雷達控制三大部分。但有源相控陣雷達往往會對處理機提出更高的性能要求,主要是引人更加復雜的算法,例如更多通路的并行信號處理、同時多功能處理以及空時自適應處理等。

常見分類

火控雷達按照搭載平臺的不同,分為艦載,車載和機載等不同平臺上的火控雷達。按照所控制武器的不同,又可以分為導彈制導雷達,火炮控制雷達以及防空導彈火控雷達還有綜合性火控雷達等。按照雷達工作體制的不同,可以分為單脈沖火控雷達以及相控陣火控雷達。

艦載火控雷達

艦載火控雷達是一種精密跟蹤雷達,是一種能將戰術目標跟蹤信息與火炮武器、導彈武器、信息化武器聯系在一起的雷達,主要包括導彈制導雷達和炮瞄雷達,在雷達領域和現代艦艇防御系統中占有重要的地位。

機載火控雷達

機載火控雷達的主要測量信息包括目標距離、角度、速度、加速度及航向等。距離的測量方法主要有調頻測距法和脈沖延時測距法;角度的測量方法主要有圓錐掃描測量和單脈沖測量;速度的測量方法普遍采用脈沖多普勒處理體制。加速度及航向等信息則是利用以上三種信息綜合計算得出。機載火控雷達與機上火控計算機一起為飛行員提供炮彈或導彈等武器發射需要的態勢弓導并給出發射時機。如果機上帶有半主動導彈,雷達還會為導彈制導而照射目標或輻射射頻導引信號。

地面火控雷

地面火控雷達主要包括炮瞄雷達和導彈制導雷達,是一種精密跟蹤雷達,在接到空情管或雷達網送來的目標位置指示后,火控雷達在指示目標標出的空域進行小范圍搜索、截獲目標,而后轉入在方位角、高低角、距離以及多普勒頻率(徑向速度)上對目標進行連續跟蹤,測出目標的精確坐標,計算出火力單元的射擊諸元,控制火炮或導彈瞄準目標的未來點,進行射擊。當雷達采用相控陣體制后,可以跟蹤多批目標,引導多個火力單元,對多個目標實施攻擊。在現代防空作戰中,防空兵火控雷達的性能與使用成為能否克敵制勝的重要因素。

車載火控雷達

車載火控雷達系統具有生存力強、自動化程度高、反應時間短、可靠性高等特點,車載火控雷達系統主要由火控雷達、光電設備、底盤、底架、方艙、設備升降平臺、光電升降桿、液壓系統、支撐調平系統、伺服系統、終端顯控分系統、供電電站、掛梯及附件箱等組成,工作時頂蓋打開,設備升降平臺升起鎖定,液壓支腿撐起進行調平,基站目標識別雷達進行搜索和跟蹤,光電進行搜索和跟蹤。

主要特點

火控雷達的特點是測量精度高(測角精度1~2mrad,測距精度幾米到十幾米),作用距離較近(通常15~50km),具有自動跟蹤能力,截獲目標后能不斷準確給出目標坐標數據。現代火控雷達通常都具有多種有效的抗干擾手段以及良好的低空探測和跟蹤能力,并具有自動化程度高、系統反應時間段、生存能力強、可靠性高等特點。

火控雷達相當于航空武器系統的眼睛,并不是直接用來搜索目標的。整個作戰平臺首先由警戒雷達負責外圍的警戒任務。如裝備探測距離高達400公里以上的相控陣雷達的盾劍,其四面陣本身只能進行對空警戒,當發現來襲目標之后,還是需要火控雷達系統來進行打擊。因為現在大部分的大型盾艦所裝備的S波段相控陣雷達看得遠,但是精確度不夠,還是需要火控雷達為艦艇完成打擊行動。

現代火控雷達因為要持續不斷地發射電磁波對目標進行跟蹤,所以也是敵人有限考慮干擾的對象。不過火控雷達具備多種方法進行有效的抗干擾。以保障自己擁有優秀的跟蹤能力。火控雷達不僅僅抗干擾能力強大,火控雷達還有反應速度快,自動化程度高以及可靠性高的特點,比如近防炮,這種武器所用的火控雷達系統必須在數秒之內就完成對目標的搜索,鎖定,以及攻擊,如果不能短時間完成,那么僅僅只有不到3公里射程的近防炮還沒有將來襲導彈摧毀,來襲導彈已經把自己給摧毀了。所以火控雷達不僅僅要求極高的精度和抗干擾能力,還要反應速度特別快,可以迅速完成航空武器系統的控制和發射。擁有如此能力的火控雷達系統,不僅僅是一部雷達和一臺計算機,現代火控系統甚至還集成了電視系統,激光系統,紅外系統等多種光學輔助系統來提升火控系統的性能。

作用

火控雷達是一個綜合性的武器系統,由雷達掃描系統和火力控制系統組成,在計算機的輔助下。來達成對武器系統的高效利用的系統。一般裝備于綜合性的作戰平臺,比如飛機,艦艇和地面防空系統等。火控雷達在戰時可以實現戰場信息的實時獲取,全天候掌握目標的所有參數信息,輔助武器進行精準射擊,并在設計后提供毀傷效果評估,是現代武器的最后一道眼睛,是最精確的那種雷達。

火控雷達既然要對敵人進行打擊,就必須擁有超高的能力,比如精度和抗干擾能力等。現代火控雷達的測量精度是現役所有雷達中最高的,角度偏差很小,距離偏差幾乎沒有。不過這種雷達因為太過精確,所以作用距離相對來說比較近,最遠大概只有50公里的樣子,艦載近防炮所使用的火控雷達的測量距離甚至只有十幾公里。火控雷達具備自動跟蹤能力,其天生就是為了武器打擊而生的,所以不會像警戒雷達那樣轉來轉去,只要捕獲到目標參數,就會一直盯著目標,為航空武器系統持續不斷地提供目標的實時位置信息。

代表型號

艦載火控雷達

AN/SPY-1雷達

AN/SPY-1是美國研制的世界上第一部有四面陣列天線的艦載相位陣列雷達,服役多年來一直是美國海軍宙斯盾系統的核心(部署在阿利·伯克級驅逐艦提康德羅加級導彈巡洋艦上),工作波段為S波段,使用4個固定式相位陣列天線,能夠同時執行搜索、跟蹤、引導等任務,對目標最遠探測距離大于325公里;探測地效航空母艦目標距離大于80公里,從早期僅作為防御敵機、巡航導彈的雷達(SPY-1、SPY-1A),發展到SPY-1B具備有限的戰術彈道導彈防御能力,到SPY-1F(V)具備探測掠海反艦導彈能力,其中SPY-1D(V)采用新型導波管、目標識別及雜波抑制算法,有效探測距離擴展至400-460公里,可同時監視400個目標,自動跟蹤其中100個目標,并同時引導導彈攔截12-18個目標。從整體能力上講,該型雷達已具備對中近程彈道導彈的預警探測能力,但就其自身結構功能而言,仍存在著一定的局限性,包括功率有限,能量大多損耗在陣列天線上,且模塊化、重量和可靠性方面均有不足,AN/SPY-6雷達即應運而生。

AN/SPQ-9B雷達

該雷達是美國諾斯洛普·格魯門研制的一種多波形、窄波束、X波段、脈沖多普勒雷達,主要有對空、對海和信標應答三種工作模式,另外還有反艦導彈探測模式、動目標顯示等子工作模式,既能夠作為單獨的探測設備進行獨立工作,也可以與艦船自防衛系統、“宙斯盾”作戰系統集成,成為作戰系統的一部分。因此AN/SPQ-9B雷達能夠支持對岸攻擊、反艦戰和防空戰,并能夠在嚴重海雜波和電子干擾情況下探測到地效航空母艦飛行的具有極小雷達反射截面的反艦導彈

NA-25X

是一型火控系統,能夠控制防空和對海作戰中的中口徑火炮,以及CIWS中的小口徑火炮,多達3支不同口徑的火炮可以由其計算機單元控制。NA-25X是一型基于ORIONRTN-25X海軍跟蹤雷達的現代火控系統,它是一種J波段完全相干的設備,其特點是防節點、廣泛的抗電子干擾和反切割功能,以及高的跟蹤精度。

一套NA-25X有2個與雷達共平臺安裝的EO傳感器(電視、紅外),可對同一目標進行射擊評估和提供附加的替代視線,也可安裝第三個傳感器(激光測距儀),就可以提供完整的EO跟蹤能力。

NA-30S

火控系統是一型先進的模塊化武器控制系統,旨在復雜的威脅環境和協同火控模式下控制海對空導彈系統和火炮(最多三個)。NA-30S是一型基于ORIONRTN-30X海軍跟蹤雷達的現代火控系統(FCS),它是一型I波段全相干雷達設備,其特點是抗點頭、廣泛的抗電子干擾和反切割功能,并具有較高的跟蹤精度。

一套NA-30S有2個與雷達共平臺安裝的EO傳感器(電視、紅外),可對同一目標進行射擊評估和提供附加的替代視線,也可安裝第三個傳感器(激光測距儀),就可以提供完整的EO跟蹤能力。NA-30S可與連續波瞄準發射機接口,支持通過部署ESSM(改進北約輕型RIM-7M“海麻雀”艦空導彈),通過點亮目標本身,實現與目標交戰。通過雙目標指示視覺增強配置和內部附加功能,NA-30S系統可以集成到火炮系統中(包括至少2個FCS),以優化所有艦載火炮對多個并發目標(導彈、空中和海面目標)的打擊。

NA-30SMK2

是一型新一代的武器控制系統,旨在協調控制火炮(最多三支),以防止常規和不對稱環境下的空海威脅,減少反應時間。NA-30SMK2是基于雙波段(X和Ka)的海軍跟蹤雷達,采用隱形天線設計,將高跟蹤精度與優化的距離性能相結合。同時對X和Ka波段進行了并行處理,以根據目標優化跟蹤性能。

火控系統根據跟蹤的威脅程度自動選擇最佳的彈藥和射擊模式,一組組合傳感器(電視攝像機、紅外攝像機和激光)集成安裝在雷達天線上,以進行射擊評估,并提供替代或冗余的視線。

第三代艦載火控雷達

2014年4月23日,“海上合作-2014”多國海上聯合演習在青島市附近海域舉行,期間中國第三代海軍艦載火控雷達為中國艦隊順利完成演習任務提供了強有力的保證,填補了中國雷達領域的多項空白。雷達素有“電子眼”之稱,是艦船目標搜索、跟蹤、定位不可或缺的裝備。由中國電子科技集團有限公司20所研制生產的某型雷達是中國自主研制的第三代海軍艦載火控雷達,集多種現代雷達新體制于一身,填補了中國雷達領域的多項空白。

該型雷達具有抗雜波、抗干擾能力強的特點,極大地提高了對目標的搜索、跟蹤精度,從而在海上聯合搜救演習中能夠牢牢鎖定目標,對不同來襲目標實現精確打擊,為中國艦隊順利完成演習任務提供了強有力的保證。此外,該型雷達采用高科技的數字集成技術及模塊化的設計,具有較好的通用性,加之其良好可操作性,使該型雷達在中國多種艦艇上得到了廣泛的應用。

車載火控雷達

瑞典“超級蝙蝠”車載火控雷達

這部圓極化窄波束(1.9°)雷達是一種新式的頻率捷變和動目標顯示Ku波段(15.9~17.19千赫)單脈沖雷達,它可以探測到16公里處的飛機(1平方米)和9公里處的導彈(0.1平方米)或者炸彈,測角精度在0.7毫弧度以下,測距精度在4米以下。該雷達還擁有一臺數字計算機,它可以在指揮火炮向某一目標開火的時候,同時跟蹤另外一個不同方向的目標。這臺射擊計算機可測最炮彈的速度(誤差為0.3米/秒),并自動探測敵方武器。同時,它還帶有1000多條程序,以便使操作人員在警戒的時候可以進行練習。

FK-3000防空系統

2022年11月,FK-3000型彈炮合一對空防御系統在中國航展亮相后便引起了關注,它集成了三種導彈和一門高速對空火炮,在彈藥類型和覆蓋形式上“武裝到了牙齒”。FK-3000型對空防御系統甚至還能配屬兩輛攜帶微型導彈的無人戰車,這種“僚車”的配屬,是地面防空裝備的獨特思路。

FK-3000系統經由FK-1000系統、FK-2000系統逐步演化而來,從名稱上就可以看到其迭代的關系。FK-1000系統可同時對付兩個空中目標,其主要設計思路與俄制“鎧甲S1”一致,是無線電指令制導的防空導彈模式,依托搜索和火控雷達進行目標識別和鎖定。隨著時代的變遷,FK-2000系統應運而生,在采用8輪新底盤突出公路機動能力,可在40千米/時速度下行進間射擊的基礎上,大幅度提升了信息化水平。如將FK-1000系統的23毫米炮換成了兩門近防炮,雷達也升級為有源相控陣雷達和光電多模探測組件等。

機載火控雷達

EL/M-2052雷達

EL/M-2052雷達由以色列埃爾塔公司(Elta)研制而成,是一種先進的火控雷達(FCR),專為空對空優勢和打擊任務而設計。

EL/M-2052雷達基于全固態主動電子掃描陣列(AESA)技術,使雷達能夠實現長探測范圍、高任務可靠性和多目標跟蹤能力。EL/M-2052雷達提供同步操作模式,支持空對空、空對地和空對海操作模式以及武器部署的多任務能力。

APG-78雷達

“長弓”APG-78雷達是美國研制裝備的一種工作頻率為35千兆赫的相干多普勒脈沖火控雷達,可在晴天、夜間及煙、霧、塵、雨、雪等各種惡劣氣候條件下和電子對抗環境中工作,對運動目標的探測距離為8千米,對固定目標的探測距離為6千米:可掃描直升機前方55平方千米的區域,同時顯示、區分和跟蹤128個目標,可自優先順序,對16個威脅目標進行排序,并在1分鐘內攻擊它們。

“長弓”雷達的發射功率低,采用極窄的筆形波束主瓣和保密的低截獲率調制等低可探測技術。它還采用實波束測地面目標,進行非協同目標識別,能穿透偽裝物和樹葉識別固定目標,最后顯示實波束視頻和合成圖像。可進行360°全方位連續掃描,也可對特定扇區進行重點掃描。“長弓”雷達還是一種多功能雷達,有地面目標瞄準、空中目標瞄標、地形地貌顯示和內部測試等4種工作模式。

SY-80火控雷達

SY-80火控雷達是“神鷹”系列產品之一,是一部X波段、中等脈沖重復頻率脈沖多普勒體制的火控雷達。相對上一代的單脈沖火控雷達,脈沖多普勒雷達能夠全天候、全高度條件下對空中目標進行搜索和跟蹤,尤其解決了以往單脈沖雷達難以下視搜索空中目標的難題。該雷達還具有對地面目標精確測距的能力,配合控制機載武器的發射和投放。并具有頻率捷變和多種抗干擾能力以及自動檢測功能。

SY-80雷達的開發使殲-7具有了全天候作戰能力,雖然J-7系列飛機是較為落后的飛機,但安裝較為先進的電子設備后,仍然能夠充當要地防空和截擊的任務。SY-80體積和重量相對于上一代的JL7雷達有了質的提高。使J-7E在氣動布局不做變化的情況下就能安裝,只有不到60kg重量甚至比以前J-7H的機頭配重還輕,可以說對飛機性能幾乎沒有影響。SY80雷達功率不大,因此,它不需要復雜的環控系統,只需要較少的進風量即可滿足風冷散熱要求,這樣就不需要對飛機的環控系統進行改動。SY-80雷達不需要配置專門的顯示設備,雷達的功能顯示都可以直接顯示在飛機的平顯上,簡化了座艙設備,而且觀看更為方便,沒有改變飛行員的觀察習慣,訓練改裝更加容易。而且雷達的應用使具有離軸攻擊能力的空空導彈增加了雷達隨動瞄準方式,通過雷達隨動,也可以實現導彈離軸發射,大大增強了導彈在復雜環境下的作戰能力。良好的下視性能使殲-7具有對付低空目標能力,充分發揮J-7的國土防空和截擊的性能。

KLJ-7A“三面陣”機載有源相控陣火控雷達

KLJ-7A是中國電子科技集團有限公司第14所研制的,采用有源相控陣技術,具備對空搜索、多目標跟蹤、空地和空海目標搜索與跟蹤、高分辨SAR成像、高增益ESM、地形回避和氣象等功能,可同時攻擊多個目標,其視野可超過300度。

三面陣體制的引入極大拓展了角度范圍,給作戰帶來傳統單面雷達所不具有的優勢。戰機有了三面陣就可以實現“敏捷脫離”,可以在大角度大機動狀態下穩定跟蹤目標和制導先進空空導彈,獲得進攻和防御兼備的戰術優勢,使得戰機戰術更為靈活,極大提高空戰對抗和戰機生存能力。

三面陣體制可以擴大雷達的搜索范圍,一定程度上還可當作“小型預警機”使用。此外,三面陣體制可以彌補相控陣天線波束偏離法線造成的性能下降、可以正側視成像提升成像效果、提高抗干擾能力等。

三面陣KLJ-7A在具備“廣角”能力后讓戰機探測性能大大提升,極大豐富了戰機的作戰靈活性以及戰場生存力,從而讓載機的作戰能力更上一個臺階,標志著中國在機載火控雷達技術已經達到世界先進水平。

應用領域

火控雷達是一個綜合性的航空武器系統,由雷達掃描系統和火力控制系統組成,在計算機的輔助下。來達成對武器系統的高效利用的系統。一般裝備于綜合性的作戰平臺,比如飛機,艦艇和地面防空系統等。

發展趨勢

火控雷達的主要發展趨勢是:①一體化技術。火控雷達這一通用化,就要求雷達適應多件武器需求,跟蹤/通信/電子戰一體化,能夠實現導彈指令制導功能和信息化解控制功能。②目標識別。火控雷達的多任務需求牽引雷達要進行空中、地面或海面目目標的識別,識別方法主要基于目標的運動特征、目標運動調制特征和圖像信息的識別。③協同應用。火控雷達與紅外、光學等探測裝置協同應用。

現代火控雷達,大多數采用的是單脈沖體制的多普勒雷達,但是單脈沖體制的多普勒雷達的缺點明顯,那就是用途單一,多目標處理能力弱,雷達照射距離近,無法實時跟蹤大規模來襲目標。

未來火控雷達的發展,有望將所有武器集成到一個統一的火控系統當中實現全部平臺的綜合火控化。比如現代軍艦上裝備的雷達多種多樣,每種武器基本上都有一部甚至多部火控雷達為其服務。比如艦載防空導彈的目標導引雷達,艦載火炮的火控雷達以及謹防武器的集成化火控雷達系統。比如阿利·伯克級驅逐艦,艦上就安裝有3部火控雷達,為其艦載防空武器指示目標信息,但是這還不是全部。其艦上還裝備有近防航空武器系統,每部近防武器系統都有對應的火控雷達為其服務。這樣固然可以發揮每種武器的作用,但是也從一定程度上導致軍艦各個武器系統的協調性能下降。

如果全艦的所有武器系統可以集成到一個綜合的火控系統中,即可以控制防空導彈,又可以控制艦炮以及謹防系統,又可以為武器提供更遠目標的位置信息,那么這樣的火控系統無疑將會大大提升全艦的防空作戰能力。只是,將所有的武器全部集成到一個綜合火控系統之下,需要火控系統的綜合能力有很大的提升。綜合化的火控系統不僅僅要協調好各個武器的使用,還要能有效地分配自身的資源,讓整個軍艦的航空武器系統納入到一個更龐大的伺服系統中,這樣的火控雷達系統,應該首先需要一臺強大無比的計算機

未來武器平臺的火控系統將會相控陣化以及繼承各種光學設備,更好地為武器系統服務。早期的火控雷達,只是簡單地用雷達為武器提供目標信息,直到七十年代,現代化的火控雷達才逐漸成熟,不但可以提供超過一個目標的處理能力,而且也在向著抗干擾能力方向發展,未來的火控雷達系統,為了追求更遠的探測距離,相控陣化將是其唯一的路。不僅如此,現代化的光學探測設備已經具備對一百多公里遠的目標進行探測和跟蹤的能力,未來火控系統在相控陣化的同時,應該會將先進的光學探測系統全部納入火控雷達系統中來。實現火控系統的多種探測模式,這樣,就徹底地解決了抗干擾的問題。用于艦載雷達的話,這種模式一旦實現,那么一體化桅桿將會變得更加簡潔,有利于提升全艦的作戰能力和隱身能力。

最后,未來火控雷達,不僅在以上兩個方面有所突破,很可能在未來還會向著多用途方向發展。現代武器平臺的多用途化一直在向前發展。比如早期的飛機,有截擊機,戰斗機,戰略轟炸機偵察機等等。現代化的飛機一個多用途,把這些功能全都包括了。再比如以前的驅逐艦,有防空驅逐艦,反潛驅逐艦,護航驅逐艦等等。現在,一條驅逐艦的防空反潛反艦能力遠超美蘇冷戰時期的單一用途的驅逐艦。這就是武器的多用途化。武器平臺在往多用途化方向發展的同時,航空武器系統的多用途化也在向前發展。比如俄羅斯/蘇聯的防空系統,每個作戰距離對應一種型號,但是到了S500防空系統以后,從近程防空到遠程防空,再到外層空間反彈道導彈,全部都集成到了一個系統中去。其實未來的火控雷達系統,在走集成化趨勢的同時,也會考慮往多用途方向發展,比如將火控雷達系統整合到整個武器平臺的雷達系統中去,不但具備了目標的照射,跟蹤能力,同時還會具備電子戰的能力,極大的提升單一系統的用途范圍,也在一定程度上提升了整個武器平臺的作戰能力。

當軍艦開始追求多用途的時候,各種武器的堆砌造成了各種火控系統的堆砌,所以看70年代這種變化產生的時候,武器平臺布滿了各種雷達以及武器。隨后的幾乎所有的武器平臺,都在向著集中化的方向前進。火控雷達這種為了單一武器指示目標的作戰系統,未來必將會被納入整個軍艦的雷達探測系統當中去。

價值意義

火控雷達不僅使火控系統具有全天候防御能力,也大大提高了系統的防空效力和自動化作戰能力。火控雷達不僅與指揮儀、光學裝置以及電視、激光、紅外線等光電設備配合使用,已開始與戰場目標指示雷達等結合形成綜合防空體系,以提高多目標探測能力和電子對抗能力。

相關事件

炒作事件

2013年1月30日上午10時左右,中國海軍護衛艦“連云港市”號和日本護衛艦“夕立”號在中國釣魚島及其附屬島嶼,以北約110至130公里的海面快速接近,相距僅3公里左右。中國艦長依據交戰規則照射了火控雷達。

3月18日,日本共同社東京發布消息,中國軍方的多名高級將領日前在接受共同社采訪時承認,中國海軍軍艦1月曾向日本海上自衛隊的護衛艦照射火控雷達。中國將領強調照射火控雷達是艦長的緊急判斷,是偶發事件。

針對日本共同社炒作“火控雷達照射”問題,中國國防部新聞事務局表示:中國已經多次就此問題闡明了嚴正立場。真相是十分清楚的,日方所謂中國海軍艦艇火控雷達瞄準日方艦機的說法不符合事實。日方不時炒作所謂“火控雷達照射”問題,對中國軍隊進行抹黑,誤導國際社會,是別有用心的。

“照射日艦”

2014年6月14日,日本朝日新聞》報道,2014年5月29日,中國軍艦可能在東海動用了射擊用火控雷達瞄準日本海上自衛隊的護衛艦和巡邏機。一名日政府相關人士透露,事發現場位于東海日中中間線日方一側海域,和中國開發當中的油氣田相距不遠。當天上午,中國海軍護衛艦可能動用了火控雷達瞄準海上自衛隊“澤霧”號護衛艦。

報道稱,關于5月29日的事件,日方在分析護衛艦等的數據后,尚無法確定是否真的曾被火控雷達對準。

2014年6月17日,日本防相小野寺五典在當天的記者會進行了辟謠。在當天的記者會上,在被問及5月29日當天日本巡邏機和護衛艦是否再次遭到中方軍艦火控雷達照射相關問題時,小野寺稱,已獲悉相關媒體報道內容,但5月29日當天并未發生類似2013年1月的火控雷達照射事件。

瞄準菲律賓船只

2020年4月,中國外交部發言人針對“關于中方軍艦用火控雷達瞄準菲律賓船只”消息指出:菲方有關“雷達瞄準”的指責與事實不符。中國軍艦是在中國南沙群島相關海域正常巡航,相關操作專業規范,符合國際法和相關安全規則。中方已就此向菲方提出交涉,要求菲方某些人尊重事實真相,不要發表毫無根據的言論。

有種開火控雷達照我

2023年4月,中國臺灣媒體報道解放軍霸氣回嗆臺軍機的片段。宣稱解放軍回嗆臺軍“廣播驅離”的內容為“有種開火,不然挨揍”,經仔細辨認,解放軍軍機回嗆內容實際為“有種開火控雷達照我”。

中國軍機驅離外軍機

2024年5月,中國南部戰區中國人民解放軍海軍艦載航空兵部隊在履行任務期間,遭到四架外軍軍機的挑釁。外軍軍機無視“空中禮儀”,利用4比2的數量優勢,使用火控雷達鎖定中方飛機。面對外軍的挑釁,中國艦載機的飛行員迅速做出一個大動作。在一連串高技術的機動動作下,迫使對方飛機逃離現場。

總體評價

未來戰場的一大特征是伴隨著強度高而復雜的電磁對抗。基于體系化架構下的博弈,需要功能、性能更加強大和抗電磁攻擊能力更強的機載探測感知系統。未來機載火控雷達的發展將不只是對單個機載雷達性能的追求,而是更加注重雷達與外界平臺的協同。通過與其他電磁傳感器相融合,機載的電磁傳感器除雷達以外,還有電子戰系統、數據鏈和光電探測跟蹤系統等。機載火控雷達與其融合的方向包括協同探測、探測信息的融合和物理實體的一體化等。(中國軍網 評)

火控雷達通過異構多傳感器的協同探測和探測信息的融合,可以增加信息的獲取源,增加信息的維度和可信度,減少輻射信號被截獲的可能,提高抗干擾能力。物理實體的融合可以極大地降低傳感器系統的體積、重量和功耗等,這對于載機平臺來說非常重要。(國防科技網、中國軍網 評)

參考資料 >

電科西北、二十所展品重磅發布 | 航展?現場.微信公眾平臺.2024-10-01

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火控雷達.浙江省國防科技工業促進中心.2025-12-20

什么是火控雷達?.微信公眾平臺.2024-10-01

火控雷達.國家國防科技工業局.2025-12-20

45載,中國機載火控雷達事業正青春.百家號.2024-10-01

有源相控陣引領機載雷達進入新時代(組圖).新浪網.2024-10-02

機載火控雷達.中國大百科全書.2024-10-01

顛覆未來海戰的30倍感知革命--AN/SPY-6宙斯盾雷達.騰訊網.2026-01-03

最前沿 | 幾款火控雷達系統.微信公眾平臺.2024-10-01

中國第三代艦載火控雷達現身演習.中國軍網.2024-10-15

【直擊中國航展】彈炮合一!探秘FK-3000型對空防御系統.【直擊中國航展】彈炮合一!探秘FK-3000型對空防御系統.2024-10-15

中國“山寨”以色列雷達為巴基斯坦裝配梟龍戰機?.界面新聞.2023-11-16

ELM-2052 Airborne AESA Fire Control Radar .iai.2023-11-16

第 500 個 AN/APG-78 火控雷達.直升機歷史遺址.2024-10-15

中國神鷹-80雷達:為殲七戰機擦亮眼睛(組圖).新浪網.2024-10-01

KLJ-7A“三面陣”機載有源相控陣火控雷達亮相珠海國際航展.中國軍網.2024-10-01

中國痛斥日炒作“雷達事件”.央視網.2024-10-01

日媒稱中國動用火控雷達瞄準日本軍艦和巡邏機.環球國際.2024-10-01

日防相:日媒報中國軍艦火控雷達照射日機不實.環球網.2024-10-01

中方軍艦用火控雷達瞄準菲律賓船只?外交部:與事實不符.百家號.2024-10-15

解放軍霸氣回嗆臺軍機“有種開火控雷達照我”.中國寧波網.2024-10-01

4架外軍機用火控雷達鎖定中國軍機,我方以2對4成功驅離.騰訊網.2024-10-01

機載雷達:銳利的空中“鷹眼”讓戰機“耳聰目明”.中國軍網.2024-10-02

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