一文讀懂現(xiàn)代空戰(zhàn)的勝負(fù)手—火控雷達(dá)

近日，印度與巴基斯坦的一場(chǎng)空中戰(zhàn)斗引起了全世界的關(guān)注，雖然關(guān)于空戰(zhàn)結(jié)果雙方各執(zhí)一詞，但有一點(diǎn)可以確定的是，印方至少一架米格戰(zhàn)機(jī)被擊落，飛行員跳傘后被俘。

據(jù)擊落對(duì)方戰(zhàn)斗機(jī)的巴方飛行員哈桑稱，印度空軍的米格戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)出現(xiàn)在梟龍戰(zhàn)斗機(jī)的雷達(dá)屏幕上之后，梟龍戰(zhàn)斗機(jī)憑借著超遠(yuǎn)距離的雷達(dá)鎖定能力，便用霹靂-5空空導(dǎo)彈將其鎖定。印度飛行員在得知自己被鎖定之后，試圖做出規(guī)避動(dòng)作并釋放干擾彈，然而在巴基斯坦的電子干擾之下米格戰(zhàn)斗機(jī)的座艙都已經(jīng)失靈。梟龍戰(zhàn)斗機(jī)一個(gè)橫滾之后便射出了導(dǎo)彈，印度飛行員只能眼睜睜的看著自己的座駕被導(dǎo)彈擊中，此時(shí)他們唯一能做的就是趕緊按下彈射按鈕逃生。

通過以上描述可以得知，利用本方戰(zhàn)機(jī)雷達(dá)鎖定對(duì)手是取得空戰(zhàn)勝利的關(guān)鍵所在，那么，戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)是如何鎖定目標(biāo)的?對(duì)方飛行員又是如何知道自己被鎖定的呢?

下面就由小編帶您對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)載火控雷達(dá)系統(tǒng)作一個(gè)初步普及和解讀。

機(jī)載火控雷達(dá)誕生于第二次世界大戰(zhàn)，到現(xiàn)在已經(jīng)走過了七十多年的歷程，它是現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)火控系統(tǒng)的關(guān)健設(shè)備之一。

1941年10月，美國(guó)輻射試驗(yàn)室開始著手世界上第一部機(jī)載火控雷達(dá)的研制工作，并于1944年將其裝備在美國(guó)海軍戰(zhàn)斗機(jī)F-6F、F-7F上，這部雷達(dá)具有空-空上視搜索、測(cè)距和跟蹤等機(jī)載火控雷達(dá)的最基本功能。

二戰(zhàn)后，隨著航空電子技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)載火控雷達(dá)的功能和性能不斷得到提升，其作用越來越受到重視，但是早期的機(jī)載火控雷達(dá)在進(jìn)行下視搜索時(shí)，會(huì)遇到很強(qiáng)的地面雜波而難以搜索到目標(biāo)，作戰(zhàn)效能受到嚴(yán)重制約。對(duì)機(jī)載火控雷達(dá)下視功能的迫切需求催生了脈沖多普勒體制的機(jī)載火控雷達(dá)。

70年代初，第一部實(shí)用型機(jī)載脈沖多普勒火控雷達(dá)AWG-9由美國(guó)休斯公司研制成功，并裝備在美國(guó)海軍的F-14戰(zhàn)機(jī)上。隨后，機(jī)載脈沖多普照勒火控雷達(dá)得到迅速發(fā)展，幾乎成為先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)火控雷達(dá)的惟一選擇，是第三代戰(zhàn)斗機(jī)的重要指標(biāo)之一，它使現(xiàn)代先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)真正具有了遠(yuǎn)程、全天候、全方位和全高度攻擊能力。

20世紀(jì)90年代以來，在數(shù)字技術(shù)和微電子技術(shù)的推動(dòng)下，對(duì)機(jī)載雷達(dá)多目標(biāo)攻擊、抗干擾以及一體化等功能和性能的更高要求使得相控陣技術(shù)開始應(yīng)用于機(jī)載火控雷達(dá)，又進(jìn)一步促使了機(jī)載火控雷達(dá)更多功能的開發(fā)，現(xiàn)代機(jī)載火控雷達(dá)的發(fā)展已經(jīng)步入了相控陣時(shí)代。

機(jī)載火控雷達(dá)功能從最初的只具有簡(jiǎn)單的空-空搜索、測(cè)距和跟蹤等簡(jiǎn)單功能開始，發(fā)展到了現(xiàn)在的空-空、空-地、空-海、導(dǎo)航等四大類共幾十種子功能(有些資料將空-地、空-海等功能統(tǒng)稱為空-面功能)，所制導(dǎo)的武器由原來的機(jī)炮發(fā)展到各種導(dǎo)彈和精確制導(dǎo)炸彈，使戰(zhàn)斗機(jī)真正具有了遠(yuǎn)程、全天候、全方位和全高度的攻擊能力。

空-空功能(A-A)

空-空功能是機(jī)載火控雷達(dá)的基本功能，主要針對(duì)的是各類空中目標(biāo)，典型的目標(biāo)是戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、無人機(jī)等以螺旋槳或噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)的飛機(jī)。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)形式的不演化，先進(jìn)的空-空功能已開始將懸翼直升機(jī)、巡航導(dǎo)彈、氣球或飛艇等威脅已方平臺(tái)或設(shè)施安全的新舊威脅都列入了搜索目標(biāo)。

從空-空功能的作戰(zhàn)過程來看，一個(gè)完整的空-空任務(wù)至少包含搜索、截獲和跟蹤三種子功能，雖然有些雷達(dá)將截獲功能也列為一種專門方式，但是它本質(zhì)上是個(gè)過渡過程，雷達(dá)工作的主功能就是搜索和跟蹤，而這些功能又對(duì)應(yīng)了不同的功能子模式。

搜索功能

1、邊搜索邊測(cè)距模式(RWS)

RWS功能主要用于對(duì)感興趣的空域范圍進(jìn)行掃描搜索，此模式因其能對(duì)外提供目標(biāo)的距離而得名，實(shí)際上RWS往往還提供目標(biāo)的粗略方位角、俯仰角(高度)以及速度等信息。在RWS方式下飛行員可以干預(yù)控制的方位范圍、俯仰范圍(高度范圍)以及距離量程。

當(dāng)搜索的目標(biāo)高度高于本機(jī)時(shí)，習(xí)慣上稱上視搜索，反之稱下視搜索;當(dāng)重點(diǎn)搜索的是迎頭目標(biāo)時(shí)，又稱前半球搜索，反之稱后半球搜索。RWS模式往往還引伸出子模式的劃分，即所謂正常搜索和增程搜索，增程搜索主要用于飛機(jī)上有較為完善的自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)(如數(shù)據(jù)鏈)的情況，此時(shí)由于雷達(dá)得到的目標(biāo)引導(dǎo)信息相對(duì)準(zhǔn)確，就可以自動(dòng)設(shè)置較小的角度搜索范圍以利于盡早發(fā)現(xiàn)特定距離、特定高度和方位上的目標(biāo)。

2、邊搜索邊跟蹤模式(TWS)

TWS模式是機(jī)載火控雷達(dá)空-空功能的另一主要工作方式，它的基本工作原理與RWS相同，但是掃描模式的選擇往往相對(duì)固定，飛行員可干預(yù)的選項(xiàng)相對(duì)較少。另外，當(dāng)搜索過程中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，它還會(huì)自動(dòng)建立起對(duì)數(shù)個(gè)目標(biāo)(具體數(shù)量由指標(biāo)規(guī)定)的跟蹤，并將其中最危險(xiǎn)的兩個(gè)目標(biāo)標(biāo)志為高優(yōu)先級(jí)目標(biāo)和次優(yōu)先級(jí)目標(biāo)，對(duì)危險(xiǎn)目標(biāo)自動(dòng)調(diào)整雷達(dá)天線掃描范圍，予以盡可能覆蓋，這時(shí)往往天線的掃描中心不能完全由飛行員控制，但是危險(xiǎn)目標(biāo)的排序選擇可以由人工干預(yù)改變。

需要指出的是，TWS模式下的“跟蹤”主要是指航跡連續(xù)更新，角度范圍內(nèi)自動(dòng)覆蓋危險(xiǎn)目標(biāo)，但是這種“跟蹤”所提供的目標(biāo)數(shù)據(jù)一般情況下精度偏低，往往構(gòu)不成武器發(fā)射的條件。

3、速度搜索模式(VS)

機(jī)載火控雷達(dá)采用高、中、低三種脈沖重復(fù)頻率波形，其中HPRF由于存在一段雜波清晰區(qū)，非常利于高速迎頭目標(biāo)的檢測(cè)，于是現(xiàn)代雷達(dá)大都設(shè)計(jì)了利用HPRF波形專門檢測(cè)高速迎頭目標(biāo)的模式，但是此種模式與RWS不同，它不能提供目標(biāo)的距離信息，故稱速度搜索模式。

VS模式由于不具備測(cè)距能力，因此使用上有諸多限制，一般主要用于遠(yuǎn)距離高速目標(biāo)的前期檢測(cè)，起“警示”的作用，它必須與其它工作模式配合才能最后完成武器攻擊的制導(dǎo)任務(wù)，隨著相控陣?yán)走_(dá)的出現(xiàn)，此種模式有可能最終會(huì)變?yōu)槔走_(dá)的一個(gè)處理過程，而不是一個(gè)可供飛行員使用的模式。

4、空戰(zhàn)格斗模式(ACM)

顧名思義，ACM主要用于近距離空戰(zhàn)格斗，此時(shí)作戰(zhàn)雙方距離很近并且伴隨較大的機(jī)動(dòng)動(dòng)作，誰掌握先機(jī)，誰就贏得勝利。因此，為適應(yīng)近距離交戰(zhàn)這一特點(diǎn)，ACM相對(duì)于RWS和TWS模式的主要區(qū)別有以下幾點(diǎn)：一是虛警率要求嚴(yán)格，一般高于常規(guī)搜索數(shù)倍以上，相應(yīng)不太強(qiáng)調(diào)遠(yuǎn)距離;二是要求對(duì)一定距離上的目標(biāo)自動(dòng)截獲，且截獲速度要快;三是掃描圖形甚至掃描速度有嚴(yán)格限制;四是在近距離格斗時(shí)，載機(jī)和目標(biāo)機(jī)的相對(duì)機(jī)動(dòng)大幅度提高，要求雷達(dá)在保證一定數(shù)據(jù)精度的要求下仍然保持穩(wěn)定跟蹤。

跟蹤功能

跟蹤功能發(fā)揮作用的前提是雷達(dá)在搜索階段發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并成功進(jìn)行目標(biāo)截獲，跟蹤功能的子模式劃分一般與雷達(dá)能同時(shí)跟蹤目標(biāo)的個(gè)數(shù)有關(guān)。

1、單目標(biāo)跟蹤模式(STT)

STT是機(jī)載火控雷達(dá)空-空方式的一種常用工作狀態(tài)，在此狀態(tài)下，雷達(dá)自動(dòng)控制天線保持對(duì)空中目標(biāo)的持續(xù)或基本持續(xù)的定點(diǎn)照射，同時(shí)向武器系統(tǒng)提供精確的目標(biāo)參數(shù)，這些數(shù)據(jù)較為精確地反映作戰(zhàn)目標(biāo)在空中的相對(duì)或絕對(duì)坐標(biāo)，以及目標(biāo)相對(duì)于本機(jī)的有關(guān)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)信息。

2、雙目標(biāo)跟蹤模式(DTT)

DTT模式的出現(xiàn)為飛行員同時(shí)攻擊兩個(gè)目標(biāo)提供了可能，在這種模式下，雷達(dá)能保持對(duì)兩個(gè)空中目標(biāo)的同時(shí)跟蹤，一般情況下天線的運(yùn)動(dòng)模式為“點(diǎn)到點(diǎn)”。實(shí)際上DTT可以看成兩個(gè)STT目標(biāo)對(duì)雷達(dá)資源的時(shí)分復(fù)用(不同時(shí)段傳輸不同信號(hào))。

3、多目標(biāo)跟蹤模式(MTT)

由于現(xiàn)代雷達(dá)的技術(shù)水平日益增長(zhǎng)，特別是高速處理技術(shù)和相控陣技術(shù)的引入，使得火控雷達(dá)的設(shè)計(jì)人員已不再滿足于同時(shí)對(duì)兩個(gè)目標(biāo)的跟蹤，開始研制具有MTT功能的雷達(dá)，為飛行員同時(shí)攻擊兩個(gè)以上的目標(biāo)提供了可能，至少有利于飛行員掌握空中態(tài)勢(shì)并隨時(shí)切換攻擊對(duì)象。

4、跟蹤加搜索功能

即雷達(dá)在跟蹤一個(gè)或數(shù)個(gè)目標(biāo)的同時(shí)還能保持對(duì)特定空域的搜索，它是跟蹤功能與搜索功能的結(jié)合，顯然對(duì)于作戰(zhàn)使用有著無可比擬的優(yōu)越性，但是它對(duì)雷達(dá)自動(dòng)處理能力的要求極高，一般更多見于新開發(fā)的相控陣?yán)走_(dá)。

空-地功能(A/G)

加強(qiáng)對(duì)地面目標(biāo)的精確打擊能力是現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)火控雷達(dá)大力持續(xù)開發(fā)的功能之一，機(jī)載火控雷達(dá)對(duì)地功能包括成像、固定目標(biāo)及動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤、成像疊加動(dòng)目標(biāo)等子功能模式。

成像功能

1、真實(shí)波束地圖模式(RBM)

這種模式直接用雷達(dá)接收到的回波強(qiáng)度數(shù)據(jù)來繪制地面的無線電對(duì)比圖，方位分辨率接近于實(shí)際的雷達(dá)波束寬度，因此而得名。RBM是最簡(jiǎn)單最原始的識(shí)別地面目標(biāo)、地形地貌和導(dǎo)航的雷達(dá)手段。當(dāng)飛行員選擇對(duì)某一成像區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，就引出了地圖擴(kuò)展子模式，它可以放大顯示RBM的局部;當(dāng)飛行員需要凍結(jié)成像畫面時(shí)，就引出了地圖凍結(jié)子模式，此時(shí)畫面凍結(jié)，載機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡在地圖畫面上更新。

2、多普勒波束銳化模式(DBS)

根據(jù)波束內(nèi)不同角度地塊產(chǎn)生不同的多普勒頻率的基本原理，將真實(shí)波束的角度進(jìn)一步細(xì)分(即所謂銳化)，從而可以獲得更高分辨率的地圖，用來準(zhǔn)確地確認(rèn)地面導(dǎo)航標(biāo)志和分辯地面目標(biāo)，作為一種輔助導(dǎo)航及對(duì)地精確打擊的重要手段。相應(yīng)DBS的主要衡量指標(biāo)為“銳化比”。

3、合成孔徑模式(SAR)

利用載機(jī)的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，通過先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)來合成等效長(zhǎng)的天線孔徑，從而得到更高分辨率的地圖，現(xiàn)代先進(jìn)火控雷達(dá)已能做到約0.5～5米的分辨率。

檢測(cè)跟蹤功能

1、空-地測(cè)斜距模式(AGR)

雷達(dá)波束根據(jù)飛行員控制指向地面特定區(qū)域，自動(dòng)測(cè)出載機(jī)到地面指向的斜距，為攻擊地面目標(biāo)提供數(shù)據(jù)。

2、固定目標(biāo)跟蹤模式(FTT)

這種方式可以用游標(biāo)在RBM和DBS形成的地圖上手動(dòng)選擇位置已知的固定目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。當(dāng)跟蹤實(shí)施后，游標(biāo)固定在被跟蹤目標(biāo)上，不可再移動(dòng)，目標(biāo)位于游標(biāo)十字叉中心。一旦目標(biāo)被探測(cè)到發(fā)生移動(dòng)，或在背景中不再顯著可識(shí)別，雷達(dá)自動(dòng)放棄目標(biāo)。如果此時(shí)實(shí)施“凍結(jié)”，雷達(dá)發(fā)射機(jī)停止發(fā)射，目標(biāo)位置保持不變，同時(shí)進(jìn)行載機(jī)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。當(dāng)從“凍結(jié)”狀態(tài)退出時(shí)，雷達(dá)返回搜索模式。

3、地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)指示跟蹤模式

雷達(dá)檢測(cè)地面上有一定運(yùn)動(dòng)速度的目標(biāo)，主要用于指示各類交通運(yùn)輸工具。當(dāng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行截獲操作后，即轉(zhuǎn)入地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤。

4、成像疊加動(dòng)目標(biāo)模式

成像疊加動(dòng)目標(biāo)模式，簡(jiǎn)單地說就是在成像畫面上疊加顯示地面運(yùn)動(dòng)指示符號(hào)。最典型的工作模式為合成孔徑模式，疊加地面動(dòng)目標(biāo)顯示，在SAR地圖背景上。

空-海功能(A/S)

對(duì)機(jī)載火控雷達(dá)而言，空-海功能基本類似于部分空-地功能，只是所檢測(cè)的背景特指海面而已。

1、海I方式(SEAI)

在海浪低于0.91m時(shí)(三級(jí)以下海情)，雷達(dá)工作在海I方式，用來檢測(cè)海面上的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，類似空-地功能的RBM模式。

2、海Ⅱ方式(SEAII)

在海浪大于三級(jí)海情時(shí)，為檢測(cè)海上有一定運(yùn)動(dòng)速度的目標(biāo)，雷達(dá)工作于海Ⅱ方式，系統(tǒng)大都采用脈沖多普勒技術(shù)，類似于DBS模式。

導(dǎo)航功能(NAV)

實(shí)際上所有成像模式都兼有導(dǎo)航的功能，此處不再重復(fù)描述。

1、信標(biāo)模式(BCN)

機(jī)載火控雷達(dá)工作在信標(biāo)方式時(shí)，雷達(dá)發(fā)射特定頻率的信標(biāo)詢問信號(hào)，與地面的信標(biāo)臺(tái)聯(lián)系，地面信標(biāo)臺(tái)收到詢問信號(hào)后，自動(dòng)發(fā)射另一特定頻率的信號(hào)，雷達(dá)收到信標(biāo)臺(tái)的回波信號(hào)后，經(jīng)過解碼將信標(biāo)臺(tái)的方位和距離以PPI格式顯示，為飛行員飛行或?qū)Φ孛婺繕?biāo)轟炸提供必要的數(shù)據(jù)和引導(dǎo)。

2、載機(jī)測(cè)速模式

雷達(dá)天線在俯仰上進(jìn)行掃描，根據(jù)來自地面不同點(diǎn)回波的多普勒信息來測(cè)量載機(jī)的精確對(duì)地速度，這一方式在載機(jī)速度出現(xiàn)異常的情況下使用，一般情況下不用。

3、地形跟隨模式(TF)

地形跟隨是載機(jī)沿地表縱向曲線(地形縱向輪廓線)的航線飛行，雷達(dá)隨著天線在俯仰上的掃描進(jìn)行空一地測(cè)距，描畫出地球的剖面輪廓圖。通常將地形跟隨和自動(dòng)駕駛儀相結(jié)合，為飛行員提供地形信息，做出“繞過”或“通過”的選擇。

4、地形回避模式(TA)

地形回避指的是貼近地面飛行的能力，通常在低空作戰(zhàn)和低空空防時(shí)使用，飛行員根據(jù)地面標(biāo)志，充分利用地形條件掩護(hù)自己，避開地形障礙，避開敵方防空火力網(wǎng)的攻擊，突然接近敵方軍事目標(biāo)，實(shí)施有效的對(duì)敵攻擊。

5、氣象回避(WA)

雷達(dá)通過探測(cè)前方航路上的氣象回波來提示飛行員選擇安全性的航線，避開惡劣天氣區(qū)域。

戰(zhàn)斗機(jī)是如何

知道自己被火控雷達(dá)鎖定的?

戰(zhàn)斗機(jī)或者防空系統(tǒng)的雷達(dá)在鎖定目標(biāo)時(shí)，會(huì)連續(xù)的向目標(biāo)發(fā)射一定模式的無線電波，從而連續(xù)不斷的獲得目標(biāo)的方位距離速度。這令戰(zhàn)斗機(jī)或防空系統(tǒng)能夠進(jìn)而發(fā)起攻擊。

這一無線電波作用模式，與搜索狀態(tài)有明顯的區(qū)別，例如搜索時(shí)無法連續(xù)不斷的向一個(gè)目標(biāo)發(fā)射無線電波，需要間隔一段時(shí)間才能掃描一次，以實(shí)現(xiàn)覆蓋全視角的搜索能力。要知道自己被對(duì)方雷達(dá)鎖定，首先需要能夠分辨出相關(guān)無線電特征。而得到對(duì)方雷達(dá)鎖定信號(hào)特征的方法，主要依靠平時(shí)偵察獲得對(duì)方的鎖定信號(hào)，進(jìn)行記錄分析，然后存儲(chǔ)到己方戰(zhàn)斗機(jī)電子告警系統(tǒng)之中。這樣，在戰(zhàn)時(shí)可以根據(jù)對(duì)方雷達(dá)發(fā)射來的無線電波特征，判斷對(duì)方工作狀態(tài)，確定自身是不是已經(jīng)被雷達(dá)鎖定。甚至能精確到知道具體是哪一種雷達(dá)在用哪一種模式進(jìn)行探測(cè)。

具體的探測(cè)設(shè)備，包括了戰(zhàn)斗機(jī)自身的雷達(dá)告警設(shè)備，以及外掛的電子戰(zhàn)吊艙等等，以及伴隨己方戰(zhàn)機(jī)飛行、實(shí)施保護(hù)的專用電子戰(zhàn)飛機(jī)。一旦發(fā)現(xiàn)威脅較大的敵方雷達(dá)信號(hào)，例如戰(zhàn)斗機(jī)火控雷達(dá)鎖定的信息，相關(guān)設(shè)備就會(huì)向飛行員告警。如果無法識(shí)別出特定的信號(hào)，那么就需要根據(jù)既定的策略，按照已經(jīng)規(guī)劃好的算法和邏輯，進(jìn)行對(duì)這一信號(hào)的初步判斷，進(jìn)而向飛行員提供相關(guān)決策信息。

飛行員或者戰(zhàn)機(jī)自動(dòng)化電子戰(zhàn)自衛(wèi)設(shè)備，能夠根據(jù)獲得的信息，做出如何進(jìn)行自衛(wèi)的決策，包括了規(guī)避、投放干擾彈、實(shí)施電子干擾、召喚專用電子戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行干擾或者打擊等措施。

為適應(yīng)戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，機(jī)載火控雷達(dá)的多功能發(fā)展趨勢(shì)從它誕生之日起就沒有停止，在可以預(yù)見的未來，機(jī)載火控雷達(dá)作為先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的關(guān)健傳感器的地位不會(huì)動(dòng)搖，因此這種多功能發(fā)展的趨勢(shì)也必將繼續(xù)，但是隨著作戰(zhàn)觀念的更新、作戰(zhàn)體系的變革，機(jī)載火控雷達(dá)的多功能發(fā)展也將呈現(xiàn)更鮮明的高技術(shù)特色。