“红头歼20全球首发”——或是歼20B量产前,小改升级氮化镓雷达

2023-03-09   彧蔚

原标题:“红头歼20全球首发”——或是歼20B量产前,小改升级氮化镓雷达

近日,有爬墙党在成飞停机坪上,首次拍到了一排全新出厂、等待试飞交付的歼20战机,不同于以往等待试飞交付的是,这批全新下线的歼20战机,最大的不同就是每架歼20机头都被喷涂成红色,这是此前出厂过的歼20战机从未有过的。

有人猜测这批新出厂的歼20战机,机头的红色很可能只是临时覆盖的红色布罩,但从停机坪尽头一架正在等待试飞的歼20飞行姿态来看,红色布罩的可能性并不大,因为临时覆盖的红色布罩显然不可能出现在一架等待试飞的战机身上,而且从爬墙党对外发布的照片来看,这批最新下线的歼20战机,机头的红色并不像是红色布罩,更像是底漆颜色。

一般来说,战机的雷达罩颜色发生改变,主要和其内置的雷达型号发生重大改变有直接关系,因为雷达罩除了要满足战机的飞行减阻需求外,雷达罩的材质、结构、喷涂的油漆都要满足高透波、低辐射、低干扰等作战需求。

像早期的歼10A战机因为采用的还是多普勒脉冲火控雷达,所以雷达罩还是最基本的黑色涂装,但到歼10B/C时期,由于更换了综合探测性能更好的机载有源相控阵雷达和新的DSI进气道,不光整个雷达罩结构因为雷达阵列天线的改变变得扁平化了,而且雷达罩的材质、涂装都发生了巨大改变。

同样包括歼16战机虽然是在歼11BS战机基础上衍生而来的,但其相比歼11BS战机除了机身结构的加强外,最大的改变就是航电系统的全部升级更新,包括新的机载有源相控阵雷达、新的全玻璃化座舱等等。且在气动布局并未发生改变的前提下,歼16的雷达罩虽然并未和歼10C一样,为了满足进气需求变得扁平化,但雷达罩的材质、上面喷涂的底漆和面漆颜色都发生了重大改变。

因此对于这批最新出厂的歼20战机,机头雷达罩颜色全部发生改变,或也意味着在歼20B正式量产前,现阶段正在量产的歼20战机,已经在进行小幅度改进了,而最有可能的改变,就是歼20已经提前开始换装综合性能更优的氮化镓相控阵雷达。

从早前的官方报道中已经能够看出,近几年随着我国在相控阵雷达领域的全面开花,不仅越来越多的电子设备开始舍弃老旧平板缝隙雷达,全面普及相控阵雷达架构。同时在新的雷达研究方面也取得了多项成绩和突出,比如现阶段不管是美军F22战机装备的APG-77、还是F35战机装备的APG-81、以及歼20A准备的机载相控阵雷达,都属于第一代机载有源相控阵雷达,在雷达核心的收发系统上使用的还是砷化镓材料。

这种材料虽然相比早期的无源相控阵雷达具有雷达发射功率大、探测距离远的优势,但相比最新的氮化镓雷达还是存在诸多缺点和不足。反观当前全球范围内只有中美两国最新掌握,且都计划为其新型五代战机换装的氮化镓雷达,相比现阶段的砷化镓雷达,主要优势体现在以下三大方面:

一、氮化镓雷达相比当前主流战机装备的砷化镓雷达,最大的优势在于氮化镓具有类似石墨烯超导晶体结构,这也使得其相比砷化镓雷达所采用的类似金刚石晶体结构,具有超过1000倍以上的电子移动速度优势。同时类似石墨烯的晶体结构也使得氮化镓雷达的电子芯片功率密度最高可达到砷化镓芯片的10倍,在相同使用环境和条件下,氮化镓芯片可承受的电压或电流是砷化镓芯片的至少2倍,用氮化镓材料制造的雷达T/R组件,在相同数量、尺寸下其发射功率、探测距离至少可以达到砷化镓雷达的1.7倍以上,能够实现更远的探测距离。

二、氮化镓技术的第二个优势则是可以降低雷达的尺寸,因为相同尺寸的氮化镓雷达比砷化镓雷达功率和探测距离大幅提高,那么在功率和探测距离相同的要求下,氮化镓雷达的尺寸可以做得更小、更轻。对于战机的改型雷达而言,在雷达罩尺寸基本保持不变的前提下,氮化镓雷达的单个T/R组件体积更小,那能够排列的数量也就更多,而相控阵雷达体制最大的优势就是T/R组件数量越多,雷达探测距离越远、探测精度越高,而且雷达重量降低后也能提升战机的超机动飞行格斗性能。

对应到歼20战机身上就是,其在雷达罩尺寸基本不变的前提下,由于单个T/R组件体积和重量的缩小和降低,歼20也就拥有了数量更多的T/R收发组件,拥有了更远探测距离和更高探测精度同时,雷达重量降低了,对鸭翼的反作用力减轻了,歼20的鸭翼瞬时旋转角度更快、更灵敏,超机动飞行格斗性能也就提升了。

三、氮化镓的热导率比砷化镓高7倍,相控阵雷达虽然依靠T/R收发组件的数量多少来直接决定探测距离的远近、探测精度的高低。但不管是战机装备的机载相控阵雷达,还是军舰装备的神盾雷达,由于雷达持续在大功率状态下运行会产生很大热量,为此相控阵雷达都有相应的散热系统,比如军舰装备的相控阵雷达普遍采用水冷散热、战机装备的相控阵雷达普遍采用油冷和风冷散热。

但就算是这些散热系统持续高效运行,也无法满足相控阵雷达持续对外探测产生的高热量散热需求,所以军舰上的相控阵雷达平时并不会一直开机运行,都会额外装备一台日常警戒雷达使用,像我军052D导弹驱逐舰舰桥四周的是346A海之星相控阵雷达,烟囱后面桅杆上的“苍蝇拍”就是用于日常警戒的远程预警雷达。

同样对于战机而言,其装备的机载相控阵雷达也不会持续运营,一个是为了避免因为对外发射雷达波暴露自身行踪,另外也有难以彻底解决持续运行的散热问题。而氮化镓雷达热导率比砷化镓雷达高7倍,也就意味着未来小尺寸的氮化镓雷达甚至可以舍弃散热系统,直接依靠对外热辐射散热,大尺寸的氮化镓雷达可以降低散热系统标准和散热规模,以降低平台的能源消耗。

当然现阶段网络上出现的都还只是谍照,官方并未对外正式公开,但从此前歼20雷达罩的颜色几经发生改变也能看出,这批红色雷达罩的歼20战机很可能就是真的。像之前批量生产的歼20战机中,早期雷达罩颜色基本是黑灰色的、后面出现过浅灰色雷达罩涂装,再到后面还出现过淡绿色雷达罩颜色涂装,所以这次出现红色雷达罩颜色也能理解,毕竟歼20总师曾说过,歼20虽然批量生产了,但在量产过程中仍然会根据外部环境变化,进行不断升级改进,以满足新的作战需求。