「紅頭殲20全球首發」——或是殲20B量產前,小改升級氮化鎵雷達

2023-03-09   彧蔚

原標題:「紅頭殲20全球首發」——或是殲20B量產前,小改升級氮化鎵雷達

近日,有爬牆黨在成飛停機坪上,首次拍到了一排全新出廠、等待試飛交付的殲20戰機,不同於以往等待試飛交付的是,這批全新下線的殲20戰機,最大的不同就是每架殲20機頭都被噴塗成紅色,這是此前出廠過的殲20戰機從未有過的。

有人猜測這批新出廠的殲20戰機,機頭的紅色很可能只是臨時覆蓋的紅色布罩,但從停機坪盡頭一架正在等待試飛的殲20飛行姿態來看,紅色布罩的可能性並不大,因為臨時覆蓋的紅色布罩顯然不可能出現在一架等待試飛的戰機身上,而且從爬牆黨對外發布的照片來看,這批最新下線的殲20戰機,機頭的紅色並不像是紅色布罩,更像是底漆顏色。

一般來說,戰機的雷達罩顏色發生改變,主要和其內置的雷達型號發生重大改變有直接關係,因為雷達罩除了要滿足戰機的飛行減阻需求外,雷達罩的材質、結構、噴塗的油漆都要滿足高透波、低輻射、低干擾等作戰需求。

像早期的殲10A戰機因為採用的還是都卜勒脈衝火控雷達,所以雷達罩還是最基本的黑色塗裝,但到殲10B/C時期,由於更換了綜合探測性能更好的機載有源相控陣雷達和新的DSI進氣道,不光整個雷達罩結構因為雷達陣列天線的改變變得扁平化了,而且雷達罩的材質、塗裝都發生了巨大改變。

同樣包括殲16戰機雖然是在殲11BS戰機基礎上衍生而來的,但其相比殲11BS戰機除了機身結構的加強外,最大的改變就是航電系統的全部升級更新,包括新的機載有源相控陣雷達、新的全玻璃化座艙等等。且在氣動布局並未發生改變的前提下,殲16的雷達罩雖然並未和殲10C一樣,為了滿足進氣需求變得扁平化,但雷達罩的材質、上面噴塗的底漆和面漆顏色都發生了重大改變。

因此對於這批最新出廠的殲20戰機,機頭雷達罩顏色全部發生改變,或也意味著在殲20B正式量產前,現階段正在量產的殲20戰機,已經在進行小幅度改進了,而最有可能的改變,就是殲20已經提前開始換裝綜合性能更優的氮化鎵相控陣雷達。

從早前的官方報道中已經能夠看出,近幾年隨著我國在相控陣雷達領域的全面開花,不僅越來越多的電子設備開始捨棄老舊平板縫隙雷達,全面普及相控陣雷達架構。同時在新的雷達研究方面也取得了多項成績和突出,比如現階段不管是美軍F22戰機裝備的APG-77、還是F35戰機裝備的APG-81、以及殲20A準備的機載相控陣雷達,都屬於第一代機載有源相控陣雷達,在雷達核心的收發系統上使用的還是砷化鎵材料。

這種材料雖然相比早期的無源相控陣雷達具有雷達發射功率大、探測距離遠的優勢,但相比最新的氮化鎵雷達還是存在諸多缺點和不足。反觀當前全球範圍內只有中美兩國最新掌握,且都計劃為其新型五代戰機換裝的氮化鎵雷達,相比現階段的砷化鎵雷達,主要優勢體現在以下三大方面:

一、氮化鎵雷達相比當前主流戰機裝備的砷化鎵雷達,最大的優勢在於氮化鎵具有類似石墨烯超導晶體結構,這也使得其相比砷化鎵雷達所採用的類似金剛石晶體結構,具有超過1000倍以上的電子移動速度優勢。同時類似石墨烯的晶體結構也使得氮化鎵雷達的電子晶片功率密度最高可達到砷化鎵晶片的10倍,在相同使用環境和條件下,氮化鎵晶片可承受的電壓或電流是砷化鎵晶片的至少2倍,用氮化鎵材料製造的雷達T/R組件,在相同數量、尺寸下其發射功率、探測距離至少可以達到砷化鎵雷達的1.7倍以上,能夠實現更遠的探測距離。

二、氮化鎵技術的第二個優勢則是可以降低雷達的尺寸,因為相同尺寸的氮化鎵雷達比砷化鎵雷達功率和探測距離大幅提高,那麼在功率和探測距離相同的要求下,氮化鎵雷達的尺寸可以做得更小、更輕。對於戰機的改型雷達而言,在雷達罩尺寸基本保持不變的前提下,氮化鎵雷達的單個T/R組件體積更小,那能夠排列的數量也就更多,而相控陣雷達體制最大的優勢就是T/R組件數量越多,雷達探測距離越遠、探測精度越高,而且雷達重量降低後也能提升戰機的超機動飛行格鬥性能。

對應到殲20戰機身上就是,其在雷達罩尺寸基本不變的前提下,由於單個T/R組件體積和重量的縮小和降低,殲20也就擁有了數量更多的T/R收發組件,擁有了更遠探測距離和更高探測精度同時,雷達重量降低了,對鴨翼的反作用力減輕了,殲20的鴨翼瞬時旋轉角度更快、更靈敏,超機動飛行格鬥性能也就提升了。

三、氮化鎵的熱導率比砷化鎵高7倍,相控陣雷達雖然依靠T/R收發組件的數量多少來直接決定探測距離的遠近、探測精度的高低。但不管是戰機裝備的機載相控陣雷達,還是軍艦裝備的神盾雷達,由於雷達持續在大功率狀態下運行會產生很大熱量,為此相控陣雷達都有相應的散熱系統,比如軍艦裝備的相控陣雷達普遍採用水冷散熱、戰機裝備的相控陣雷達普遍採用油冷和風冷散熱。

但就算是這些散熱系統持續高效運行,也無法滿足相控陣雷達持續對外探測產生的高熱量散熱需求,所以軍艦上的相控陣雷達平時並不會一直開機運行,都會額外裝備一台日常警戒雷達使用,像我軍052D飛彈驅逐艦艦橋四周的是346A海之星相控陣雷達,煙囪後面桅杆上的「蒼蠅拍」就是用於日常警戒的遠程預警雷達。

同樣對於戰機而言,其裝備的機載相控陣雷達也不會持續運營,一個是為了避免因為對外發射雷達波暴露自身行蹤,另外也有難以徹底解決持續運行的散熱問題。而氮化鎵雷達熱導率比砷化鎵雷達高7倍,也就意味著未來小尺寸的氮化鎵雷達甚至可以捨棄散熱系統,直接依靠對外熱輻射散熱,大尺寸的氮化鎵雷達可以降低散熱系統標準和散熱規模,以降低平台的能源消耗。

當然現階段網絡上出現的都還只是諜照,官方並未對外正式公開,但從此前殲20雷達罩的顏色幾經發生改變也能看出,這批紅色雷達罩的殲20戰機很可能就是真的。像之前批量生產的殲20戰機中,早期雷達罩顏色基本是黑灰色的、後面出現過淺灰色雷達罩塗裝,再到後面還出現過淡綠色雷達罩顏色塗裝,所以這次出現紅色雷達罩顏色也能理解,畢竟殲20總師曾說過,殲20雖然批量生產了,但在量產過程中仍然會根據外部環境變化,進行不斷升級改進,以滿足新的作戰需求。