五代隐身战斗机,指的是他们的低雷达散射截面积的外形。但是这里面有一个地方是,非但不会吸收雷达波,还会向外主动发射雷达波。那就是战机的火控雷达。那么五代机是不是雷达一开机就会被发现呢?
隐形战机雷达开机你也未必能发现
其实隐形战斗机不仅仅是外形具备雷达低可探测性这么简单,在雷达技术上也应用了多种最新的技术。比如F-22机鼻雷达罩内的AN/APG-77 X波段火控雷达,就属于一种LPI雷达(low probability of intercept),即低截获概率雷达。也就是说这种雷达即便开机,落后一代的战机和预警机来讲,其雷达告警接收机(RWR)和电子支援侦察((ESM)设备却很难感知到LPI雷达波的存在。那么是怎么做到的呢?
F-22的AN/APG-77雷达,在那个年代是傲视群雄的存在
其实LPI雷达原理没有多玄乎,其核心思想在于降低单个脉冲的峰值功率。因为敌方的雷达截获机工作原理就是检测单个脉冲的峰值功率,只要超过检测阈值,就可以发现雷达的存在。所以LPI雷达使用了多种方式来降低脉冲峰值功率,包括最大带宽发射,超低旁瓣技术,提高接收机灵敏度,低截获波形设计(线性调频、相位编码、正交频分复用OFDM信号),发射时间和频率控制等等。其中OFDM其实是把通信领域的技术移植到了雷达上。这些技术既降低了脉冲的发射功率,又保证了相干积累可以超过自身雷达接收机的检测阈值。
LPI雷达的核心思想:降低单个脉冲的能量,多个回波相干积累后,超过识别阈值即可发现目标
最大带宽发射
最大带宽发射技术其实是通过把能量分散给不同频率雷达波来进行探测,而敌方战斗机的雷达告警器和电子战设备并不足以接受这么宽的带宽,而且也不知道对面LPI雷达发射雷达波频率变换的规则,因此会有很多频率的雷达波会被漏掉。
超低旁瓣
所有的雷达天线都有很多个波瓣,并非所有能量都能朝着人所希望的方向发射,因此有一部分是无法被利用的, 也叫旁瓣。旁瓣能量越高,被敌方发现的概率也越高。因此旁瓣抑制对降低被发现的几率有很大帮助。
雷达天线发射的能量分布,红色即为旁瓣
减少旁瓣数量,降低旁瓣功率可以提高主瓣增益,同时降低侧向敌人对自己的发现概率
低截获波形
低截获波形可以利用多种技术,其中从通信领域借鉴的OFDM技术是一种较为成熟且有效的方法。其核心思想是利用多个信道将不同的频率的载波按一定顺序发射出去,能量可以均匀地扩散到整个频段内。对面根本不知道你的这套发射规则,加上每个载波能量都很低,自然无从去探测。
雷达利用OFDM原理发射多个载波进行探测
不开雷达一样干掉敌机?F-35和歼20都有这个能力
虽然F-22是世界上第一代隐形战斗机,但当时F-22主要还是依靠LPI雷达探测目标,对态势感知能力并未做革命性的改进。从JSF(联合攻击机)计划开始,美国着重强调了战斗机的光电探测能力。此前F-22虽然也有先进的光电探测系统,但是并不能做到360度环视四周的水平。而从F-35开始,已经具备了360度视野的光电瞄准系统EOTS(Electro-Optical Targeting System)和光电分布式孔径系统EODAS(Electro-Optical Distributed Aperture System),从而让F-35的态势感知能力大大增强。目前F-35的AN / AAQ-40 EOTS系统已经可以做到50英里外辨别一架酒店窗户的水平,这是多么恐怖的精度?用来探测比窗户大得多的战斗机目标的话,恐怕100英里也绰绰有余了。
F-35的EOTS系统,集成了光学,红外探测,激光指示功能,发现距离相当远