AN/FPS-115“鋪路爪”遠程預警雷達(英文全稱:AN/FPS-115 Precision Acquisition Vehicle-Entry Phased-Array Warning System radar,精確捕捉再入載具相控陣預警系統;英文簡稱:AN/FPS-115 PAVE PAWS radar,鋪路爪雷達),是美國20世紀70年代為應對洲際導彈威脅而研制的遠程預警系統,其主要用途是擔負戰略性防衛任務。
AN/FPS-115“鋪路爪”遠程預警雷達屬于大型有源相控陣雷達,主要由發射系統、天線陣列、波控機、接收和信號處理系統、中心計算機、數據處理和顯示系統等組成。鋪路爪”雷達工作頻率在420兆赫~450兆赫,平均功率為145千瓦,掃描一次所需時間為6秒,平均無故障間隔時間450小時,平均修復時間為1小時,可實時偵測雷達截面積大于0.1平方米的目標,能夠同時探測、跟蹤和鑒別100~200個目標。在無電磁干擾條件下,對于戰術彈道導彈、巡航導彈、戰斗機、海面艦船等不同目標,AN/FPS-115“鋪路爪”遠程預警雷達的探測距離分別為3300千米、200千米、600千米、200千米。
美國在全世界共部署了6部“鋪路爪”雷達。其中美國本土3部,格陵蘭、英國、中國臺灣各1部。
發展歷程
研制背景
二十世紀70年代美國為應對蘇聯洲際彈道導彈威脅而研制了AN/FPS-115“鋪路爪”遠程預警系統。
建設部署
1979年,加利福尼亞州比爾空軍基地部署AN/FPS-115固態有源相控陣相控陣雷達鋪路爪雷達。1981年,馬薩諸塞州科德角空軍基地部署AN/FPS-115固態有源相控陣相控陣雷達鋪路爪雷達。1986年,在佐治亞州羅賓斯空軍基地又建造了一部AN/FPS-115相接陣雷達,1987年,得克薩斯州立德費洛空軍基又建造一部AN/FPS-115固態有源相控陣相控陣雷達鋪路爪雷達。
據2004年1月美國防部的文件透露,美曾建議臺方購買“鋪路爪”雷達和兩套導彈預警系統,共同組成遠程預警雷達系統,部署在新竹市地區。2004年3月31日,美國防部最終同意向臺出售遠程預警雷達系統。此后,經過一年多的激烈競爭,雷神公司擊敗了洛克希德·馬丁公司。該系統高105英尺,探測范圍240度,可探測大陸縱深3000英里外的目標,造價14億美元,已于2013年2月投入運行。
后續更新
馬薩諸塞州科德角 AFS和加利福尼亞州比尤拉空軍基地仍在運行,它們的雷達已升級到AN/FPS-123型號。佐治亞州羅賓斯空軍基地和得克薩斯州埃爾多拉多空軍基地的AN/FPS-115已停止運行。埃爾多拉多空軍的雷達已搬遷至阿拉斯加州克利爾空軍基地,取代了那里的較老BMEWS雷達。克利爾空軍基地的雷達也已升級到 AN/FPS-123型。格陵蘭島圖勒空軍基地接收了一部升級版的AN/FPS-126。英國皇家空軍菲靈代爾斯基地接收了一部AN/FPS-126。2013 年,美國向卡塔爾出售了一部AN/FPS-132。
AN/FPS-120、AN/FPS-123、AN/FPS 126和AN/FPS-132都是最初的AN/FPS-115雷達的升級版。AN/FPS-126有三個天線陣面,而AN/FPS-120和AN/FPS-123各有兩個天線陣面。
基本設計
系統組成
AN/FPS-115“鋪路爪”雷達屬于大型有源相控陣雷達,主要由發射系統、天線陣列、波控機、接收和信號處理系統、中心計算機、數據處理和顯示系統等組成。
發射系統
發射系統主要包括:發射機、發射功率分配網絡、發射機控制與保護單元、發射電源以及通風冷卻系統。鋪路爪雷達體積龐大,發射系統位于天線底座下部的工作機房。該部分的主要作用是形成高功率的射頻信號,并送到天線陣列發射出去。鋪路爪雷達可以根據執行的具體任務、監測目標的遠近等因素實現輸出射頻信號功率的自適應變化。
天線陣列
天線部分是AN/FPS-115“鋪路爪”雷達的核心,臺部署的鋪路爪雷達采用3陣面圓平面陣,每個陣面含2677個輻射單元,其中固態T/R(收發)組件1792個,無源器件885個。每個固態T/R組件獨立發射、接收電磁波,無源器件主要起信號功率放大、濾波等作用。
波控機
波控機又稱為波束控制系統,包括:波束控制運算單元、波束驅動控制單元以及接口單元等。基本功能是在雷達控制臺發出的指令控制下,給天線陣列中各個移相器提供所需要的控制信號,并使雷達波束隨工作模式自適應的變化。
接收系統
接收系統包括:無線電接收機系統前端、通道接收機、波束形成網絡以及波束接收機。其功能是接收從目標反射回來的信號,然后對其進行放大和變換,濾除接收機噪聲或外來的有源干擾與無源雜波干擾,檢測出目標回波,判定是否存在目標,并從回波中提取目標信息。
信號處理系統
該部分是AN/FPS-115“鋪路爪”雷達的神經中樞,主要功能是處理雷達回波信號,從而發現目標并得到測定目標的坐標、速度,形成目標點跡。
中心計算機
計算機在AN/FPS-115“鋪路爪”雷達中起關鍵作用,是它的“大腦”,控制整個雷達的工作并參與波束形成、信號處理、數據處理、信息顯示和雷達的自動化監測,主要完成波束控制、信號自動分析、數據儲存和顯示、雷達工作狀態檢測以及執行任務后的數據簡化和分析。
數據處理和顯示系統
其功能是通過對目標點跡的處理形成目標的航跡,并通過顯示系統實時顯示目標的數據(空間位置、距離、方向、速度等)、能量管理狀態、系統狀態等,供操作人員和指揮決策人員使用。
工作特性
系統反應快,波束控制靈活
與普通雷達不同,AN/FPS-115“鋪路爪”雷達天線的掃描工作方式采用電子掃描。在這種掃描方式下,天線波束指向由計算機管理,控制靈活,實現了無慣性快速掃描(掃描一次所需時間6s)。鋪路爪雷達天線采用全數字工作方式,數據處理(搜索信號數據處理和跟蹤信號數據處理)系統與計算機相結合,縮短了對目標信號檢測、錄取、信息傳遞等所需的時間,提高了系統反應速度。
功能強大,適用于多種作戰環境
鋪路爪雷達每個天線陣面上輻射單元自動分成56個子陣,每個子陣由各自的發射機供給電能,也由各自的無線電接收機接收自己的回波。工作狀態下,鋪路爪雷達形成56x3個獨立控制的波束,分別用以執行搜索、探測、識別、跟蹤等多種功能。
鋪路爪雷達天線的仰角覆蓋范圍是3°~85°,陣列傾角是20°,則實際上天線波束指向的最高仰角為105°(過頂)。考慮到鋪路爪雷達具有三個陣面,則鋪路爪雷達在天頂方向無探測盲區,可以實現對同步衛星的跟蹤。
AN/FPS-115“鋪路爪”雷達采用靈活的電子掃描,便于采用按時分割原理和多波束,使雷達能夠實現搜索加跟蹤TAS工作方式。通過與電子計算機相配合,針對不同作戰需求,通過修改作戰軟件,即可實現同時搜索、探測、跟蹤不同方向和不同高度的多批目標,從而適用于多目標、多方向、多層次的反彈道導彈防空作戰環境。
工作頻率低,“三抗”能力強
抗干擾方面,AN/FPS-115“鋪路爪”雷達利用分布在天線孔徑上的多個輻射單元綜合成非常高的功率,合理地管理能量和控制主瓣增益,根據不同方向上的需要分配不同的發射能量,易于實現自適應旁瓣抑制和自適應抗各種干擾。抗反輻射導彈打擊方面,AN/FPS-115“鋪路爪”雷達雖然發射的電磁信號功率達到582.4千瓦,但其工作在超高頻UHF波段(420兆赫~450兆赫),頻率較低,而主流反輻射導彈使用的被動導引頭是針對其它波段雷達設計的,在攻擊鋪路爪雷達時很難保證命中精度。抗隱身方面,由于隱身目標通常是按照1吉赫~29吉赫的工作頻率設計的,其在超高頻UHF波段的雷達散射截面積并沒有實質性的下降,波長較長的鋪路爪雷達對隱身目標具有較強的偵測能力。
自動化程度高,工作穩定可靠
AN/FPS-115“鋪路爪”雷達的天線陣面、發射系統以及接收系統大量采用固態組件,信號處理部分全數字化,工作穩定性非常高。發射、接收系統的平均無故障間隔時間超過了7700小時,天線的平均故障間隔時間達450小時。尤其是天線陣列,其收/發固態組件并聯使用,少數單元失效時,對系統性能影響不大。
性能參數
相關事件
2014年,英國《簡氏防務周刊》網站報道,曾被臺灣媒體吹噓為“能夠發現3000公里上飛行的高爾夫球”的美國AN/FPS-115“鋪路爪”雷達在臺灣投入使用一年,卻成了擺設。原因在于大陸在與之隔海相望的福建惠安部署了針對AN/FPS-115“鋪路爪”進行干擾的一部大型相控陣雷達,兩者距離僅240公里。中國21世紀技術水平的相控陣雷達發射的干擾波使僅有70年代技術水平的“鋪路爪”雷達,喪失了窺探大陸空情的能力。
2018年1月,中國臺灣耗費上百億新臺幣與美國簽訂合約,委托美國維護升級AN/FPS-115“鋪路爪”遠程預警雷達。2004年美國向臺灣出售了這款雷達,用于監控解放軍的彈道導彈。這部雷達投入使用后,實際上由美國方面全權負責,所獲得的情報由臺灣、美國、日本三方共享。由于“鋪路爪”雷達的探測范圍可覆蓋大部分國土,因此對解放軍的彈道導彈發射任務威脅極大。
參考資料 >
AN/FPS-115 PAVE PAWS radar.militaryperiscope.2024-07-31
美用14億美元部署先進雷達 被中國出奇招弄成瞎子.新浪軍事.2024-07-26
技術派|國產P波段遠程預警雷達橫空出世,國防安全更有保障.澎湃新聞.2024-07-26
美7億美元售臺預警雷達 可監測大陸大部分地區.新浪網.2024-08-13
臺軍購美鋪路爪雷達探測大陸 與美軍達成交易 .環球網.2024-08-13
AN/FPS-115 “Pave Paws”.radartutorial.2024-07-31
大陸在福建部署巨型雷達 臺14億美元“鋪路爪”成睜眼瞎.觀察者.2024-07-26
臺灣斥巨資升級“鋪路爪”雷達 只為監測大陸彈道導彈.央視網.2024-08-08