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(1)雷达和电子战:1939年至1945年第二次世界大战期间,英国率先将雷达投入实战,在不列颠空战中,雷达发挥了极其重要的作用,为英国空军提供了大量敌军的空情信息。自二次世界大战以来,雷达和电子战的性能已经发展到了非常高的水平,现代军事力量在很大程度上依靠用于监视、武器控制、通信和导航的电磁系统。雷达是信息化战争的“千里眼”,是利用电磁波对目标进行测向和定位,发射电磁波对目标进行照射并接收其回波,经过处理来获取目标的距离、方位和高度等信息,在警戒、引导、武器控制、侦查、航行保障、气象观测、敌我识别等方面获得广泛应用。雷达是战争态势信息最重要的来源,也是我国国防军工信息化建设最重要的方向之一。
雷达系统主要由天线、发射机、接收机、信号处理机、数据处理机和显示器等构成。发射机的作用是产生雷达信号;天线的主要作用是发射和接收雷达信号;接收机的作用是接收到目标反射回来的回波信号;信号处理机主要作用是消除不需要的杂波信号和干扰,加强所关注目标的回波信号,确认是否探测到了目标,并获得雷达到目标之间的距离;数据处理机主要实现数据记录、自动跟踪、目标识别等功能。
中金企信国际咨询公布的《雷达系统行业市场发展动态监测及投资战略可行性评估预测报告(2022版)》
雷达组成部分和工作原理分析
军用雷达的基本战术性能指标有:探测目标类型、覆盖空域、发现概率和虚警概率、测量坐标数及精度、数据更新率、处理目标容量、全天候、全天时能力、电子反对抗能力、抗摧毁能力、目标识别能力、电磁兼容性、可用性、耗电量和全寿命周期费用等。主要技术参数包括工作频率及带宽、发射机功率、天线增益、波瓣宽度及旁瓣电平、系统噪声温度、信号带宽和目标信号在杂波或干扰背景中的改善因子等。
军用雷达按照装载平台分类可分为陆基雷达、机载雷达、舰载雷达和星载雷达。其中机载雷达是装载在各种军用飞机上的雷达系统。电子战是指利用电磁能和定向能控制电磁频谱或攻击敌方的任何行动,是以雷达、通信、光电、导航、敌我识别等为主的体系化综合性对抗,具体由电子攻击、电子支援和电子防护组成。电子攻击是指以削弱、抵消或摧毁敌方战斗为目的,而使用电磁能和定向能攻击敌方人员、设施或装备的行动,主要手段包括电子干扰、电子欺骗、反辐射武器、定向能武器和目标隐身。电子支援是指用于获取战略、战术电磁情报和战斗情报的行动,是实施电子攻击和防护的基础和前提,包括信号情报、威胁告警和测向定位。电子防护是指保证己方电子设备有效地利用电磁频谱的行动,以保障己方作战指挥和武器运用不受敌方电子攻击活动的影响,包含电子抗干扰、电磁加固、频率分配、信号保密、反隐身及其他电子防护技术和方法。
对机载雷达设备和电子战设备进行必要的(作战必检)和定期的检测,以确保机载雷达设备和电子战设备处于良好的工作状态,是保障战机实战和训练水平的重要手段。
(2)RCS测量、RCS缩减、隐身飞机:二次世界大战之后,一些国家开始使用隐身技术来减少飞机被敌方雷达发现的可能,进而提出了RCS这一概念。暴露在电磁波中的物体将入射能量向各个方向散开,这种能量的空间分布称为散射,物体本身称为散射体。返回到波源的散射能量形成物体的雷达回波。回波的强度用物体的RCS明确描述。
出于对产品技术指标的验证,需要对物体的RCS进行测量。对RCS测量最重要的要求是测试物体被雷达波以可以接受的均匀振幅和相位所照射。RCS测量应通过替代法进行校准,即在测试条件下将被测目标用已知散射特性的物体替代。给定已知(已测量或已校准)的接收机增益特性后,该方法给出一个常数,通过这一常数即可将接收机输出指示变换为RCS的绝对值。常用的校准目标有金属球、正圆球体、平板和角反射器。RCS测量有室内和外场两种方式,其中室内测试室的内壁必须覆盖高质量的雷达吸波材料,外场的地表面应平滑且没有植被。
电子战和电子干扰是军用目标回波缩减的动机。缩减物体RCS的途径有四种:整形、吸收、无源对消和有源对消。由于对消方案受带宽限制且复杂到难以实现,整形和雷达吸收就成为最有效的雷达回波缩减方法。所谓整形,就是有目的地选择目标表面及其特征,使散射返回雷达的能力最小。整形包括特定的配置设计,比如将雷达回波较大的引擎内置,借助于目标的其他部分使之对入射波屏蔽。采用雷达吸收材料是为了吸收雷达波能量,也使散射回雷达的能量最小。
隐身飞机是指通过运用多种隐形技术降低飞机的信号特征,使敌方雷达难以发现、识别、跟踪和攻击,以实现反雷达、反红外线、反电子、反声波探测目的,从而达到隐身效果的作战飞机。隐身飞机并不是真的看不见或者物理上的绝对隐身,而是通过运用多种隐身技术,降低飞行时的信号和可探测性。主要的隐身技术包括三个方面:一是外形设计,通过对飞机外形的设计,如将机身设计为多面体形状,可以大大降低雷达散射截面;二是机身吸波材料,机身涂层使用特殊的吸波材料,把雷达发射来的电磁波吸收掉;三是特殊部位的隐身处理技术,由于战斗机的结构十分复杂,因此还存在一些很难隐身的地方,比如雷达天线罩、飞行员座舱、发动机的进气道、尾喷口等,需要对这些特殊部位进行隐身处理。
如机载雷达吸波系列产品是通过对飞机雷达天线舱段电磁波(敌方雷达发射的电磁波)的吸收,减少雷达天线舱造成的电磁波后向散射,以降低雷达天线舱的雷达散射截面积,提高飞机的隐身特性。简单来说,就是通过提高战机关键部位(雷达天线舱)的隐身能力,进而提升战机的整体隐身特性。
地面保障设备主要是在外场(机库、停机坪等场所)对隐身飞机局部区域隐身性能的检测,包括对雷达隐身性能、飞机吸波涂层反射率、飞机表面红外涂层的测试。陕西昱琛航空设备股份有限公司研制的地面保障设备于2021年正式量产,是国内该领域首个,也是唯一的列装产品。