美軍頂級雷達登場預示技術風口,紅旗9和S400該給雷達瘦身?

2019-10-29     貞觀防務

近日,美國陸軍宣布雷神公司贏得「低層防空反導傳感器」 (LTAMDS)計劃,該計劃原本是要淘汰「 愛國者」系統的MPQ-64雷達,但在 「一體化火控網絡」成形後,新雷達不只能導引 「愛國者」系統,還成為 「陸軍一體化防空與反導」(AIAMD)架構最重要的遠程防空雷達。

LTAMDS雷達不僅在技術上領先中俄現役防空系統配套的雷達系統,更重要的是其背後更高效的體系支撐讓雷達和體系雙重受益。今天,北國防務就來說說這個全新的LTAMDS雷達。

雷神在美國陸軍協會(AUSA)全球力量研討會會場展出的LTAMDS雷達模型,其巨大的冷卻模塊非常突出。這是因為氮化鎵雷達大幅提高了單位功率,也就需要更強力的冷卻系統

美國陸軍上一次更新遠程防空雷達是在隨著 「愛國者」3型飛彈而換裝的MPQ-65雷達,這種雷達的外觀與老式MPQ-53雷達相同,都是C波段的無源相控陣雷達,但藉由增加一具行波管發射機使平均功率增加一倍而達到20千瓦。

其主要目的是要對抗彈道飛彈,因為彈道飛彈的彈頭通常是圓錐狀,其大角度後傾的表面會將雷達波斜射而使其僅有很小的雷達截面積(例如俄羅斯曾宣稱東風-15型彈頭的雷達截面積為0.002平方米),這使得老式MPQ-53雷達得用小角度 「凝視」模式才能及早發現高速來襲的彈道飛彈。增加平均功率可使MPQ-65雷達以同樣角度搜索更遠的距離,或是以同樣距離掃描更大的角度,以免遭到其它武器的突襲。另外,MPQ-65也增強都卜勒信號處理能力來提高接收的靈敏度,並藉由增大帶寬來提高脈衝壓縮技術的測距解析度,後者可提其辨別彈頭與誘餌的能力。

雷神最早的 「愛國者」雷達升級方案是直接將原有的雷達車裝上三面天線,沒有考慮到額外的冷卻需求

雷神的LTAMDS主要也是延續提高發射功率與接收靈敏度的思路,它不但採用了功率更強的有源相控陣天線,而且還採用了最新的氮化鎵半導體器件技術,這使其探測距離可達到傳統無源相控陣雷達的數倍,將同期對手(如紅旗-9、S-300/400)往後甩出很多。這除了增加它探測彈道目標的距離外,也將增強其探測隱身目標的能力。

由於氮化鎵技術的探測能力太強,雷神在主天線後方增設了2部較小的雷達天線,尺寸雖只有舊型 「愛國者」雷達的一半,但探測能力卻是它2倍,如此LTAMDS也獲得360°全方位不間斷監視能力。美國陸軍原本想放棄這項需求,依賴多部單面天線的「聯防」來涵蓋防區。然而,隨著巡航飛彈技術日漸擴散,越來越多國家可利用飛彈航程加上地形掩護,繞到目標區後方來進行攻擊,例如沙特的煉油廠攻擊事件可能就是利用繞道躲過防空網的攔截;另一方面,崛起中的高超音速武器兼具彈道飛彈的速度與巡航飛彈的迂迴能力,可能針對防空雷達進行「挖眼」攻擊,因此LTAMDS的360°監視能力已成為必要。

「一體化防空反導作戰指揮系統」的指揮中心,猶如野戰「網吧」,只是士兵們是面對真正致命的威脅並發射真實的飛彈

對於早期的「愛國者」系統而言,火控雷達通常是通過指揮中心連接到飛彈發射架,使得這3者成為捆綁在一起的套件。但美國陸軍的「陸軍一體化防空與反導」架構打破了緊密的連結,不管是飛彈發射架還是雷達,都是通過整合火控網絡連結到 「一體化防空反導作戰指揮系統」(IBCS),由後者整合所有的實時情報信息並發出開火指令,甚至能做到 「跨系統整合」:例如由 「愛國者」3型飛彈攔截MPQ-64雷達跟蹤的目標。

LTAMDS雷達對於新架構更加重要,因為它不但看得更遠,看得更多,而且能看360°,等於是一座共享雷達能提供信息服務給整個陸軍一體化防空與反導架構;另一方面,雖然有些防空系統(如紅旗-9、S-300/400)也會整合一具旋轉式預警雷達來提供360°警戒效果,但這些雷達僅具備搜索功能,發現目標後還是要轉動火控雷達的天線才能作戰。而LTAMDS雷達提供的不只是360°搜索能力,而是360°作戰等級的跟蹤能力,這使得附近的防空系統都可以利用它的情報來開火,使來襲飛彈想繞過它的意圖成為不可能。

S-300/400防空系統的火力單元都會整合96L6E雷達進行警戒,但火控雷達仍只能迎戰90度扇形範圍的目標

LTAMDS雷達也是美國野戰防空雷達全面以氮化鎵科技升級的一部分,其中最早服役的是諾·格為海軍陸戰隊製造的TPS-80 G/ATOR雷達,將取代陸戰隊現有遠/短程防空、空中管制與反炮兵雷達;另一種則是洛·馬為陸軍製造的MPQ-64A4「哨兵」雷達,原本是指揮「毒刺」飛彈單位,在氮化鎵升級後將具有中程雷達的探測距離,並能更有效地發現低可見度的巡航飛彈。這些雷達都會連結到「陸軍一體化防空與反導」架構,使「一體化防空反導作戰指揮系統」取得更多銳利的耳目,連結成更完整有效的防空網。

中國軍工最新推出的機載火控雷達很可能也已用上氮化鎵元器件,其難度遠高於陸基雷達

前文提到,「愛國者」的新LTAMDS雷達若從技術水平來看領先中俄的紅旗-9、S-400甚多,這確實是事實。但這其實並不是最關鍵的,至少對於中國而言發展類似雷達應該不存大的問題,重要的是隨著技術的發展,雷達的多用途能力不斷提升,紅旗-9、S-400是否還有必要採用探測(多部)和火控雷達分置的架構?該架構源於早期的S-300,蘇聯人採用類似架構或許有諸如提升系統冗餘度的考慮,但根本上應該還是與技術水平有關。俄羅斯最新的S-350防空系統,便已經將探測和火控雷達何為一體。

此外,中俄都有遠比美軍綿密的防空體系,從長遠來看,類似美軍的「一體化防空反導作戰指揮系統」架構對於防空系統的進一步融合和作戰效能提升都有著重要意義。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-hk/eSGVG24BMH2_cNUgUGuW.html