美軍四代戰(zhàn)斗機及機載雷達發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

曲 珂，魏雁飛，劉 丹

(中國洛陽電子裝備試驗中心，河南 洛陽 471003)

·情報分析·

美軍四代戰(zhàn)斗機及機載雷達發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

曲 珂，魏雁飛，劉 丹

(中國洛陽電子裝備試驗中心，河南 洛陽 471003)

占據(jù)制空權(quán)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的一個至關(guān)重要的因素，也是決定戰(zhàn)爭勝利與否的關(guān)鍵。戰(zhàn)斗機在奪取制空權(quán)的戰(zhàn)斗中起著決定性的作用，自組建空軍以來就受到各國軍隊的高度重視?，F(xiàn)代戰(zhàn)斗機的不斷更新?lián)Q代對機載雷達的性能提出了更高的要求。簡要介紹美軍現(xiàn)役四代戰(zhàn)斗機概況，梳理其機載雷達現(xiàn)狀，分析其機載雷達發(fā)展趨勢。

美軍；戰(zhàn)斗機；雷達

0 引言

作為空戰(zhàn)的主角，戰(zhàn)斗機主要用于殲滅空中敵機和飛航式空襲兵器。當前，戰(zhàn)斗機技術(shù)發(fā)展異常迅速，為適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭的需求，各國都大力發(fā)展新型戰(zhàn)斗機。同時，居于各類探測手段之首的機載雷達的功能使用和應(yīng)用模式也在不斷拓展，并逐步引入新的技術(shù)和措施，使之滿足戰(zhàn)斗機多樣化任務(wù)和復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境的要求。代表著先進裝備技術(shù)發(fā)展風向標的美軍戰(zhàn)斗機及其機載雷達的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢值得關(guān)注。

1 美軍四代戰(zhàn)斗機概況

美軍四代戰(zhàn)斗機包括：F-15“鷹”、F-16“戰(zhàn)隼”、F/A-18“大黃蜂”、F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機和F-35“閃電”II聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機。

1.1 F-15“鷹”戰(zhàn)斗機概況

F-15“鷹”戰(zhàn)斗機最初由美國麥克唐納·道格拉斯公司為美國空軍研制生產(chǎn)，目前由波音公司生產(chǎn)，是世界上第一種成熟的第四代戰(zhàn)斗機，1972年7月首次試飛，1974年首架量產(chǎn)機交付美國空軍使用。其型號包括F-15A、F-15B、F-15A/B MSIP、F-15C、F-15D、F-15C/D MSIP等。目前，美國空軍現(xiàn)役的主要為F-15C/D型號戰(zhàn)斗機。該雙引擎、全天候、高機動性空中優(yōu)勢重型戰(zhàn)斗機的后續(xù)型號能搭載多種空對空武器，可同時執(zhí)行對空和對地任務(wù)?？蓴y帶AIM-7“麻雀”空空導(dǎo)彈、AIM-9空空導(dǎo)彈、AIM-120先進中程空空導(dǎo)彈。為使F-15具備對地攻擊能力，20世紀80年代麥克唐納·道格拉斯公司還研制了F-15E型對地攻擊戰(zhàn)斗機。

1.2 F-16“戰(zhàn)隼”戰(zhàn)斗機概況

F-16“戰(zhàn)隼”戰(zhàn)斗機是美國通用動力公司在20世紀70年代為美國空軍研制的單發(fā)輕型空中優(yōu)勢戰(zhàn)斗機，1974年首飛成功。后續(xù)型號通過裝備先進雷達和空空導(dǎo)彈以及先進目標瞄準系統(tǒng)和精確制導(dǎo)彈藥等手段擴展能力后，成為可用于近距離空中支援、地面攻擊、偵察等多種用途的戰(zhàn)斗機。F-16戰(zhàn)斗機幾經(jīng)改進，其主要型號有F-16A、F-16B、F-16C、F-16D等。美空軍現(xiàn)役的主要是F-16C/D型，可以攜帶的武器包括：AIM-7“麻雀”空空導(dǎo)彈、AIM-9“響尾蛇”導(dǎo)彈、AIM-120“阿姆拉姆”導(dǎo)彈、Mk-82自由落體炸彈、CBU-87/89“甘特”子母彈、CBU-97傳感器引信炸彈、AGM-65“小?！笨諏Φ貙?dǎo)彈、AGM-88“哈姆”高速反輻射導(dǎo)彈等。

1.3 F/A-18“大黃蜂”戰(zhàn)斗機概況

F/A-18“大黃蜂”戰(zhàn)斗機最初由麥克唐納·道格拉斯公司生產(chǎn)，目前由波音公司生產(chǎn)，是為美海軍研制的艦載單座雙發(fā)超聲速多用途第四代戰(zhàn)斗/攻擊機，它也是美國軍方第一種兼具戰(zhàn)斗機與攻擊機身份的機種，基于這個原因，作為美國海軍最重要的艦載機，F(xiàn)/A-18的用途廣泛，它既可用于海上防空，也可進行對地攻擊。其主要型號有：F/A-18A、F/A-18B、F/A-18C、F/A-18D、F/A-18E、F/A-18F等。該機于1978年首飛，1983年進入美國海軍服役。美海軍計劃F/A-18A-D型服役到2030年，F(xiàn)/A-18E/F型服役到2040年。

1.4 F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機概況

F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機是由美國洛·馬公司和波音公司聯(lián)合研制的單座雙發(fā)戰(zhàn)斗機，是美軍部署的第一種具備隱身和高機動性、超聲速巡航的先進戰(zhàn)斗機，兼具空對空和空對地作戰(zhàn)能力，為當今世界綜合性能最佳的戰(zhàn)斗機。F-22戰(zhàn)斗機采辦項目于1991年啟動，美國空軍現(xiàn)役共有182架。美軍根據(jù)任務(wù)需求的變化，對F-22戰(zhàn)斗機進行逐步升級改進，提升任務(wù)能力，并增強可靠性和維修性。據(jù)報道，美國空軍計劃將F-22機隊的服役壽命延長至2040年左右。

F-22戰(zhàn)斗機設(shè)有的1個主武器艙最多可內(nèi)埋6枚AIM-120C先進中程空空導(dǎo)彈，或同時內(nèi)埋8枚小直徑靈巧炸彈和2枚AIM-120C空空導(dǎo)彈，或同時內(nèi)埋2枚JDAM和2枚AIM-120C空空導(dǎo)彈；有2個側(cè)武器艙，每個艙裝l枚AIM-9X近程空空導(dǎo)彈。

1.5 F-35“閃電”Ⅱ聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機概況

F-35“閃電”Ⅱ聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機是一款由美國洛·馬公司設(shè)計生產(chǎn)的單座單發(fā)戰(zhàn)斗攻擊機，主要用于前線支援、目標轟炸、防空截擊等多種任務(wù)。按照美國戰(zhàn)斗機劃代慣例，F(xiàn)-35當屬于第五代戰(zhàn)斗機，具備較高的隱身性能、先進的機載電子系統(tǒng)以及一定的超聲速巡航能力。目前，F(xiàn)-35戰(zhàn)斗機已經(jīng)陸續(xù)交付，隨著其不斷裝備和部署，將對美國、聯(lián)合項目研制國及F-35軍購國的未來作戰(zhàn)能力產(chǎn)生巨大影響。

美國防部對聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機的要求是“一個型號，三種版本”，即要適合空軍、海軍，又要適合海軍陸戰(zhàn)隊使用，因此F-35有三種基本的型別：F-35A陸基常規(guī)起降型，將裝備美國空軍，也將是出口的主要型別；F-35B短距起飛/垂直著陸型，將裝備美國海軍陸戰(zhàn)隊、英國皇家海軍和皇家空軍；F-35C彈射起飛/攔阻著艦型(CV)，將裝備美國海軍。

美海軍陸戰(zhàn)隊F-35B戰(zhàn)斗機于2015年7月形成初始作戰(zhàn)能力，美空軍F-35A戰(zhàn)斗機于2016年8月形成初始作戰(zhàn)能力，美海軍的F-35C將于2018年形成初始作戰(zhàn)能力。至今，F(xiàn)-35戰(zhàn)斗機服役數(shù)量超過200架，累計飛行逾66000小時，同時培訓(xùn)了逾300名F-35飛行員和3000名維護人員。

2 美軍四代戰(zhàn)斗機雷達發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 F-15“鷹”戰(zhàn)斗機雷達

各種型號的F-15戰(zhàn)斗機最初配備的是AN/APG-63系列雷達，有基本型APG-63及APG-63(V)1/2/3/4四種改進型。APG-63是美國首次用MPRF實現(xiàn)PD體制的雷達，也是美國首部采用了高、中、低PRF全波形設(shè)計的數(shù)字化PD雷達。該雷達具有多種對空和對地工作模式，可以根據(jù)不同的搜索方式或選擇的交戰(zhàn)模式來選擇不同的脈沖重復(fù)頻率。

由于設(shè)計局限，APG-63雷達沒有多余的處理能力和存儲能力來升級軟件以應(yīng)對日益增多的威脅，后期的F-15C/D和F-15E開始換裝APG-63(V)3、APG-70雷達和APG-82(V)1 AESA雷達。

APG-63(V)3使用在APG-79中應(yīng)用的新一代“瓦片”型T/R模塊和新型陣列電源，還有(V)1的接收機/激勵器、模擬信號變換器、雷達處理器和低壓電源，這樣就提高了雷達的分辨力并增強了系統(tǒng)性能。

APG-70雷達是APG-63的改進型，是第一部采用“高PRF距離選通”技術(shù)的脈沖多普勒火控雷達。該雷達增加了SAR高分辨力地形測繪功能，對密集目標的分辨力比原來提高了12倍，具備敵情判斷能力，系統(tǒng)內(nèi)增加了自動電子抗干擾設(shè)備，雷達可檢測ECM對進入信號的影響。

AN/APG-82雷達是一種X頻段機載多模有源相控陣脈沖多普勒火控雷達，如圖1所示。裝備APG-82雷達后的F-15E可以同時探測并跟蹤多個目標，其獲得的戰(zhàn)場圖像與攻擊目標的數(shù)量是多部現(xiàn)有的機械掃描雷達才能完成的，因此將大幅提升F-15E的作戰(zhàn)效能。

圖1 AN/APG-82雷達

2.2 F-16“戰(zhàn)隼”戰(zhàn)斗機雷達

現(xiàn)役改進型F-16C/D戰(zhàn)斗機裝備的是諾·格公司的AN/APG-68/68(V)雷達，是APG-66的改進型，如圖2所示。這種雷達采用全波形設(shè)計，工作模式由原來的10種增加到25種，增加了探測距離，抗干擾能力更強。其空中作戰(zhàn)模式包括自由搜索、上視掃描、單/多目標跟蹤等，最多可跟蹤10個目標或5個目標群(飛行中隊)；在高脈沖頻率模式中可為AIM-7“麻雀”導(dǎo)彈提供持續(xù)照射，真正擁有了超視距空戰(zhàn)的能力。

圖2 AN/APG-68雷達

2.3 F/A-18“大黃蜂”戰(zhàn)斗機雷達

F/A-18A-D型戰(zhàn)斗機配備的是休斯公司的AN/APG-65數(shù)字多模脈沖多普勒雷達。APG-65雷達代表了20世紀80年代機載PD火控雷達的最高水平。該雷達首次采用了可編程行波管發(fā)射機和可編程信號處理機，采用全波形工作，從而成功完成了世界上第一部空空、空地功能聯(lián)合設(shè)計的雷達。該雷達在邊掃邊跟時保持同時跟蹤10個目標，顯示8個目標。先進的數(shù)字與模擬技術(shù)使雷達能對抗多種ECM威脅。

AN/APG-73/73(V)是美國原Hughes Aircraft公司為美國海軍F/A-18C/D、F/A-18E/F戰(zhàn)斗機研制的機載PD多功能火控雷達，也是一種全天候相參多功能多波形邊搜索邊跟蹤探測器。它是APG-65(V)的改進型，同時吸收了APG-70和APG-71(V)的成功雷達技術(shù)。APG-73雖采用了與APG-65(V)相同的天線和行波管發(fā)射機，但數(shù)據(jù)處理機、電源和接收機/激勵器是重新設(shè)計的，此外，增加了存儲器、寬帶和頻率捷變功能。A/D取樣速率更高、分辨力更好，還新增了導(dǎo)航和地形測繪工作方式，電子抗干擾的能力也得以改善。

AN/APG-79/79(V)是為F/A-18E/F戰(zhàn)斗機和EA-18G“咆哮者”電子戰(zhàn)飛機設(shè)計的一種可執(zhí)行空空和空地作戰(zhàn)任務(wù)的全數(shù)字全天候多功能火控雷達，如圖3所示。該雷達是APG-73的改進型，是一種寬帶有源電子掃描陣列雷達。與APG-73相比，有了很大的改進：探測距離更遠，是APG-73的2～3倍；可靠性約提高5倍；雷達以接近“光速”進行掃描，可同時完成多項工作。即：雷達在跟蹤和制導(dǎo)武器的同時，還可以對一定的空域進行搜索掃描；雷達在對飛機前方空域搜索時，還可以同時進行對地面的高分辨力地形測繪。

2.4 F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機雷達

F-22配備的是AN/APG-77有源相控陣雷達，如圖4所示，它能同時跟蹤30個目標、攻擊10個目標；具有下視/下射、側(cè)視及云霧圖像測繪能力；還具有高速數(shù)據(jù)傳輸、高功率主動干擾等功能，可實現(xiàn)邊干擾、邊跟蹤、邊搜索的工作模式；采用低截獲概率信號設(shè)計技術(shù)，降低了雷達主動輻射時的被截獲概率，增加了電磁隱蔽性，增強了抗干擾能力。它可全天候探測遠程多目標和隱形飛行器，并可執(zhí)行電子智能信息收集。

APG-77可使F-22在強雜波和多目標威脅的環(huán)境下具有全天候、全向、全高度空空和空地作戰(zhàn)能力。2012年3月，美國空軍已經(jīng)開始部署完成了“增量”3.1升級的F-22戰(zhàn)斗機?！霸隽俊?.1升級為F-22的AESA雷達，增加了SAR工作模式和機載電子攻擊能力，提升了對敵方雷達的地理空間定位能力。升級后的APG-77雷達在SAR工作模式下能夠獲得達到黑白照片質(zhì)量的地表圖像，使飛行員能夠從圖像中找到目標；機載電子攻擊能力使載機能夠利用APG-77雷達干擾敵方的雷達。

2.5 F-35“閃電”Ⅱ聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機雷達

AN/APG-81雷達是諾·格公司為F-35戰(zhàn)斗機研制的一款有源相控陣多功能火控雷達，如圖5所示，它由先進的AESA天線、高性能的接收機/激勵器和商用處理器組成。該雷達能夠同時承擔通信、干擾或目標搜索等任務(wù)，實時跟蹤目標，監(jiān)視敵電子輻射信號和干擾敵雷達，向飛行員提供精確的目標定位信息和自動目標跟蹤提示。在動目標光電指示系統(tǒng)的協(xié)助下，能夠準確識別10.46km距離內(nèi)地面坦克的類型，發(fā)現(xiàn)145km距離內(nèi)的空中目標和定位約80km處的地面目標。其主要功能包括：空空搜索與跟蹤；空地攻擊；SAR成像；超高分辨率SAR成像；單脈沖地形測繪；高增益的ESM；ECM。

圖5 AN/APG-81雷達

3 美軍四代戰(zhàn)斗機雷達發(fā)展趨勢

3.1 AESA雷達成為先進戰(zhàn)斗機的標準配置

21世紀以來，現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的不斷更新?lián)Q代對機載雷達的性能提出了更高的要求。與傳統(tǒng)機載火控雷達相比，機載有源電子掃描陣列(AESA)火控雷達具有射頻功率效率高、探測距離遠、隱身目標探測能力強、抗干擾能力強、同時多功能等特點。從國際市場來看，AESA雷達市場份額快速增長，并開始逐漸大量服役，特別是在軍用機載雷達領(lǐng)域?？梢灶A(yù)言，在不遠的將來，有源相控陣技術(shù)必將廣泛進入機載雷達領(lǐng)域，并成為先進戰(zhàn)斗機的標準配置。

3.2 GaN開始成為研制新型雷達系統(tǒng)的材料

2013年7月，氮化鎵(GaN)開始取代砷化鎵(GaAs)作為研制新型雷達系統(tǒng)的T/R模塊等軍用電子器件的材料。與GaAs設(shè)備相比，GaN晶體管可以在溫度更高的條件下運行，在電壓更大的條件下工作。GaN射頻功放提供的功率比GaAs多5倍。少數(shù)高功率GaN單片微波集成電路(MMIC)可用于取代大量低功率GaAs MMIC，相同功率的GaN芯片尺寸顯著下降。以雷聲公司為例，其正在培植人造鉆石的片材，與基于GaN的半導(dǎo)體結(jié)合使用后，可以進一步增強冷卻性能。如果能夠?qū)崿F(xiàn)，該技術(shù)將成為未來雷達、通信和電子戰(zhàn)系統(tǒng)的核心，這些系統(tǒng)將比目前更小且更高效。

3.3 通用化、系列化、模塊化是未來必然選擇

機載傳感器尤其是雷達設(shè)備的研制、采購、維護保障成本問題越來越突出，同時，以往“一型機配一型雷達”的現(xiàn)象比比皆是，容易造成資源浪費。計算機技術(shù)、高速信號和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等發(fā)展帶來硬件的集成度大大提高，以及軟件規(guī)范化、標準化、系統(tǒng)化理念的推廣帶來軟件的開放性和可重構(gòu)性大大加強，為雷達通用化、系列化發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)。采用開放式體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，便于軟硬件升級改造；采用通用的后端處理，通過更換天線前端可滿足不同裝機要求；采用通用化、標準化接口，實現(xiàn)雷達與機上電系統(tǒng)的交聯(lián)。因此雷達的通用化、系列化、模塊化必將成為其發(fā)展道路。

3.4 多功能綜合射頻一體化技術(shù)將成未來發(fā)展方向

現(xiàn)代戰(zhàn)爭要求新型戰(zhàn)斗機具有多種作戰(zhàn)樣式和作戰(zhàn)功能，作戰(zhàn)平臺上不可避免地裝備多型雷達、電子戰(zhàn)、通信等電子信息設(shè)備。電子信息系統(tǒng)的增加直接導(dǎo)致了平臺上天線數(shù)目急劇增多，這樣不可避免會帶來一系列問題，如電磁兼容、RCS增大、維護困難等。隨著有源電子掃描陣列、開放式架構(gòu)和數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展，多功能綜合射頻一體化逐漸成為未來機載電子系統(tǒng)的發(fā)展方向。射頻綜合的目的是降低成本、質(zhì)量和體積，用戶在經(jīng)濟上可以承受，可用性和可靠性也得到提高。綜合射頻技術(shù)將采用模塊化、標準化的設(shè)計方法，各個子系統(tǒng)的各種功能重新劃分、組合，傳感器前端組件、信號處理組件和數(shù)據(jù)處理組件等組成具有資源共享、可重構(gòu)和通用化的新型系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在系統(tǒng)軟件的控制管理下可實時完成各種作戰(zhàn)任務(wù)，系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能有較大改善。

4 結(jié)束語

世界上各軍事強國都十分重視戰(zhàn)斗機的發(fā)展，尤其是在當前，以美俄為首的軍事強國在強力推進第五代戰(zhàn)斗機研發(fā)和部署的基礎(chǔ)上，積極開啟第六代戰(zhàn)斗機研發(fā)計劃。而且，在現(xiàn)代日益精密的防空系統(tǒng)下，戰(zhàn)斗機所面臨的戰(zhàn)場環(huán)境比以往任何時候都更具有威脅性，加強態(tài)勢感知能力和快速反應(yīng)能力是提高生存力的關(guān)鍵。密切關(guān)注美軍戰(zhàn)斗機及其機載雷達的發(fā)展動向，具有比較重要的參考意義和現(xiàn)實意義?！?/p>

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Status and development trend of the fourth-generation fighters and their airborne radars of U.S. military

Qu Ke, Wei Yanfei, Liu Dan

(Luoyang Electronic Equipment Test Center, Luoyang 471003，Henan，China)

Documenting of the air is vital to modern warfare. It is also key to the success of war. Fighters are decisive in the war of winning the air superiority. It has been highly valued since air forces were established all around the world. The updating of modern fighters needs higher level of radar performance. The status of the fourth-generation fighters and their airborne radars are briefly described, and then the development trend of the radars are analyzed.

U.S. military;fighter;radar

2017-03-17；2017-05-12修回。

曲珂(1980-)，女，工程師，碩士，從事情報研究工作。

TN97；V271.4

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