機(jī)載火控雷達(dá)發(fā)展趨勢(shì)探究

曹蘭英 董曄 郭維娜

摘要：機(jī)載火控雷達(dá)作為戰(zhàn)斗機(jī)平臺(tái)獲取目標(biāo)、環(huán)境信息的核心傳感器，系統(tǒng)體制已經(jīng)歷了脈沖雷達(dá)、脈沖多普勒雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)、數(shù)字陣列雷達(dá)的發(fā)展歷程。目標(biāo)、環(huán)境、任務(wù)以及新興技術(shù)，是促成機(jī)載火控雷達(dá)系統(tǒng)體制、理論和技術(shù)不斷發(fā)展演變的重要外部因素。通過(guò)深入研究機(jī)載火控雷達(dá)發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)有源相控陣?yán)走_(dá)、數(shù)字陣列雷達(dá)技術(shù)發(fā)展優(yōu)勢(shì)，分析機(jī)載火控雷達(dá)面臨隱身目標(biāo)全向探測(cè)、寬頻段隱身、射頻隱身、抗干擾等發(fā)展新需求，展望了智能蒙皮、分布式孔徑、射頻綜合一體化、智能化信號(hào)處理等技術(shù)將是機(jī)載火控雷達(dá)發(fā)展新熱點(diǎn)，探究了機(jī)載火控雷達(dá)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，可為機(jī)載火控雷達(dá)技術(shù)研究提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)載火控雷達(dá)；智能蒙皮；分布式孔徑；射頻綜合一體化；智能化信號(hào)處理

中圖分類(lèi)號(hào)：V243.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.06.001

機(jī)載雷達(dá)誕生于第二次世界大戰(zhàn)，迄今為止，已經(jīng)走過(guò)了近80年的發(fā)展歷程。機(jī)載雷達(dá)是機(jī)載平臺(tái)獲取目標(biāo)與環(huán)境信息的重要傳感器之一，主要用于控制和制導(dǎo)武器、實(shí)施空中警戒、戰(zhàn)場(chǎng)偵察、保障準(zhǔn)確飛行和飛行安全等。根據(jù)機(jī)載雷達(dá)功能任務(wù)的不同，機(jī)載雷達(dá)大致可分為火控雷達(dá)、預(yù)警雷達(dá)、戰(zhàn)場(chǎng)偵察雷達(dá)和飛行安全保障雷達(dá)等。

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不斷促進(jìn)并推動(dòng)著機(jī)載雷達(dá)技術(shù)不斷向前發(fā)展，尤其在機(jī)載火控雷達(dá)領(lǐng)域，技術(shù)換代更新速度非常迅猛，新體制、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。機(jī)載火控雷達(dá)系統(tǒng)體制經(jīng)歷了脈沖雷達(dá)、脈沖多普勒雷達(dá)、無(wú)源相控陣?yán)?、有源相控陣?yán)走_(dá)、數(shù)字陣列雷達(dá)的發(fā)展歷程[1-5]。當(dāng)前，機(jī)載火控雷達(dá)面臨新目標(biāo)、新環(huán)境、新任務(wù)，以及新興技術(shù)的不斷發(fā)展、成熟，共同推動(dòng)著機(jī)載火控雷達(dá)技術(shù)的高速發(fā)展和演變，衍生出許多新的概念、體制和技術(shù)[6-10]。

在機(jī)載火控雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)方面，隨著F-22、F-35等第四代（美國(guó)稱(chēng)第五代）隱身戰(zhàn)斗機(jī)的服役以及第五代戰(zhàn)斗機(jī)的研究，目標(biāo)雷達(dá)截面積（RCS）不斷減小。在機(jī)載火控雷達(dá)探測(cè)環(huán)境方面，電子戰(zhàn)技術(shù)蓬勃發(fā)展，電子支援設(shè)備（ESM）接收機(jī)靈敏度越來(lái)越高，電子對(duì)抗設(shè)備（ECM）干擾功率越來(lái)越強(qiáng)，干擾樣式越來(lái)越靈巧。在機(jī)載火控雷達(dá)作戰(zhàn)任務(wù)方面，機(jī)載火控雷達(dá)正由單純的雷達(dá)功能向雷達(dá)、電子戰(zhàn)、通信綜合一體化方向發(fā)展。在新興技術(shù)方面，智能蒙皮、人工智能、分布式孔徑、分布式協(xié)同探測(cè)等新技術(shù)日趨成熟，在機(jī)載火控雷達(dá)領(lǐng)域正逐步走向工程應(yīng)用。

本文通過(guò)深入研究現(xiàn)役機(jī)載火控雷達(dá)體制與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，綜合分析機(jī)載火控雷達(dá)在未來(lái)作戰(zhàn)體系下面臨的目標(biāo)、環(huán)境、任務(wù)等發(fā)展新需求，結(jié)合智能蒙皮、人工智能、分布式孔徑、分布式協(xié)同探測(cè)等新興技術(shù)，探究機(jī)載火控雷達(dá)未來(lái)發(fā)展新趨勢(shì)。

1機(jī)載火控雷達(dá)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，在機(jī)載火控雷達(dá)領(lǐng)域，機(jī)載有源相控陣和數(shù)字陣列雷達(dá)技術(shù)已漸趨成熟，F(xiàn)-22、F-35、F-18等眾多戰(zhàn)斗機(jī)已普遍列裝有源相控陣?yán)走_(dá)，子陣級(jí)數(shù)字陣列火控雷達(dá)正在開(kāi)展系統(tǒng)研制。

1.1有源相控陣?yán)走_(dá)

21世紀(jì)初，有源相控陣火控雷達(dá)APG-77的研制成功，標(biāo)志著機(jī)載火控雷達(dá)新時(shí)代的到來(lái)。隨著有源相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的發(fā)展和成熟，美國(guó)F-22、F-18、F-15等戰(zhàn)斗機(jī)均已配裝有源相控陣火控雷達(dá)，法國(guó)、英國(guó)、以色列、俄羅斯等國(guó)家均已研制有源相控陣火控雷達(dá)。配裝F-22的AN/APG-77有源相控陣?yán)走_(dá)如圖1所示[11-12]。

隨著有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的列裝，戰(zhàn)斗機(jī)探測(cè)距離、跟蹤能力和隱身能力等方面性能均獲得了大幅提升。相較于傳統(tǒng)機(jī)掃脈沖多普勒雷達(dá)，有源相控陣?yán)走_(dá)具有以下技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

（1）作用距離成倍增加

傳統(tǒng)脈沖多普勒雷達(dá)通常采用機(jī)械掃描天線與集中式發(fā)射機(jī)。集中式發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的射頻功率經(jīng)饋線網(wǎng)絡(luò)送到天線陣面輻射出去，收、發(fā)雙向產(chǎn)生的射頻損耗一般要5dB以上。

有源相控陣天線雷達(dá)采用分布式收發(fā)（T/R）組件，T/R組件緊挨著天線輻射單元，T/R組件中的功率放大器和天線輻射單元間的損耗可以忽略不計(jì)。同時(shí)，有源相控陣?yán)走_(dá)收發(fā)組件中低噪聲放大器的前置將有效降低雷達(dá)接收系統(tǒng)的噪聲系數(shù)。因此，有源相控陣?yán)走_(dá)與機(jī)械掃描雷達(dá)相比，不僅提升了發(fā)射平均功率，而且降低了接收損耗，帶來(lái)探測(cè)作用距離的成倍增加。

（2）多目標(biāo)跟蹤能力提高

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，來(lái)襲目標(biāo)常常大縱深、全方位、多批次、全高度，對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的多目標(biāo)跟蹤能力提出了更高的需求。

有源相控陣?yán)走_(dá)波束指向靈活可控，可以根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)的需要確定射頻能量在觀察空域中的分配，通過(guò)資源調(diào)度自適應(yīng)控制信號(hào)波形、駐留時(shí)間、數(shù)據(jù)率等參數(shù)來(lái)改善多目標(biāo)跟蹤性能。與機(jī)械掃描雷達(dá)相比，有源相控陣?yán)走_(dá)能將雷達(dá)資源管理與濾波器技術(shù)相結(jié)合，大幅改善雷達(dá)系統(tǒng)多目標(biāo)跟蹤性能，同時(shí)能夠完成機(jī)械掃描雷達(dá)難以實(shí)現(xiàn)的功能和靈活跟蹤方式（如搜索加跟蹤（TAS）等）。

（3）天線隱身性能

隱身能力是決定戰(zhàn)斗機(jī)取得空戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)的重要因素，而雷達(dá)天線是戰(zhàn)斗機(jī)迎頭方向的主要散射源之一，天線隱身性能對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)隱身能力至關(guān)重要。

機(jī)掃天線與天線座是很大的RCS反射體，也難以降低，在掃描過(guò)程中，天線陣面周期性與敵方雷達(dá)入射波形成正交，產(chǎn)生較強(qiáng)的反射波，限制了飛機(jī)隱身性能的改善。有源相控陣天線用電掃描代替了傳統(tǒng)的機(jī)械掃描，在波束掃描過(guò)程中，天線陣面固定不動(dòng)，敵方雷達(dá)入射波與天線陣面形成正交的概率小，反射電磁波多半將不能從原路徑返回而被敵方雷達(dá)截獲，可有效降低雷達(dá)RCS。

1.2數(shù)字陣列雷達(dá)

數(shù)字陣列雷達(dá)是一種采用數(shù)字波束形成技術(shù)的全數(shù)字陣列掃描雷達(dá)，其波束形成不是在射頻模擬信號(hào)域進(jìn)行，而是在數(shù)字域進(jìn)行，因而具備較好的數(shù)字處理靈活性，擁有傳統(tǒng)有源相控陣?yán)走_(dá)不可比擬的優(yōu)良性能。數(shù)字陣列雷達(dá)根據(jù)其系統(tǒng)架構(gòu)又可以分為陣元級(jí)數(shù)字陣列雷達(dá)和子陣級(jí)數(shù)字陣列雷達(dá)。

陣元級(jí)數(shù)字陣列雷達(dá)架構(gòu)的特點(diǎn)在于天線陣元通道直接數(shù)字化，采用陣元級(jí)數(shù)字陣列信號(hào)處理，通常適用于天線單元數(shù)較少的低頻段雷達(dá)系統(tǒng)。陣元級(jí)數(shù)字陣列雷達(dá)的典型代表是配裝E-2D預(yù)警機(jī)的AN/APY-9雷達(dá)，如圖2所示。

AN/APY-9雷達(dá)工作于UHF波段，基于陣元級(jí)數(shù)字陣?yán)走_(dá)架構(gòu)，集中采用了自適應(yīng)數(shù)字波束形成（ADBF）、空時(shí)自適應(yīng)處理（STAP）等一系列先進(jìn)的陣列信號(hào)處理技術(shù)，顯著提高了機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)在復(fù)雜干擾和雜波環(huán)境下的目標(biāo)探測(cè)能力。

子陣級(jí)數(shù)字陣列雷達(dá)系統(tǒng)架構(gòu)特點(diǎn)在于天線陣面劃分子陣、子陣微波合成后數(shù)字化，采用子陣級(jí)數(shù)字陣列信號(hào)處理，通常適用于天線陣元數(shù)較多的高頻段雷達(dá)系統(tǒng)。采用子陣級(jí)數(shù)字陣列雷達(dá)架構(gòu)的典型雷達(dá)系統(tǒng)是歐洲聯(lián)合研制的機(jī)載多功能固態(tài)有源陣列雷達(dá)（AMSAR），如圖3所示。

AMSAR雷達(dá)工作于X波段，基于子陣級(jí)數(shù)字陣?yán)走_(dá)架構(gòu)，使用約1000個(gè)T/R組件，劃分為8個(gè)子陣，子陣級(jí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，采用了子陣級(jí)自適應(yīng)波束形成和空時(shí)自適應(yīng)處理技術(shù)。

數(shù)字陣列雷達(dá)相對(duì)于有源相控陣?yán)走_(dá)，主要具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)[13-14]。

（1）更大的動(dòng)態(tài)范圍

大動(dòng)態(tài)范圍是強(qiáng)雜波下小目標(biāo)檢測(cè)所必需的。數(shù)字陣列雷達(dá)天線劃分為多個(gè)接收子天線并且對(duì)應(yīng)多個(gè)接收下變頻通道，通過(guò)降低單通道雷達(dá)接收雜波干擾的天線增益，降低單個(gè)接收支路雜波的強(qiáng)度，同時(shí)采用分布式的多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)接收回波信號(hào)進(jìn)行量化，可以提高雷達(dá)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，從而提高對(duì)低可觀測(cè)目標(biāo)的探測(cè)能力。

（2）更大的瞬時(shí)信號(hào)帶寬

由于采用數(shù)字算法的“真延時(shí)”技術(shù)代替了相控陣天線的移相器，數(shù)字陣列雷達(dá)可以發(fā)射和接收具有更大帶寬的瞬時(shí)寬帶信號(hào)，更大的瞬時(shí)信號(hào)帶寬意味著更好的低截獲性能和更強(qiáng)的抗干擾能力。

（3）易于實(shí)現(xiàn)同時(shí)多波束

為了滿(mǎn)足高精度和高搜索、跟蹤的數(shù)據(jù)率，通常需要采用同時(shí)多波束的工作方式。常規(guī)相控陣?yán)走_(dá)采用模擬方式形成多波束較為復(fù)雜，數(shù)字陣列雷達(dá)在數(shù)字域利用寬波束發(fā)射和多波束接收技術(shù)提高波束掃描的速度，同時(shí)又不降低雷達(dá)的探測(cè)性能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的快速搜索與截獲。

（4）低損耗、超低副瓣

常規(guī)相控陣?yán)走_(dá)通常使用數(shù)字移相器控制波束指向，形成指定方向的波束方向圖。由于數(shù)字移相器位數(shù)受到限制，移相精度很難得到保證，另外移相器和衰減器的精度和量化誤差影響了副瓣電平。數(shù)字陣列雷達(dá)在數(shù)字域進(jìn)行波束形成，具備較高的幅相控制精度，能夠?qū)﹃嚵姓`差、各單元幅相不一致和互耦效應(yīng)等進(jìn)行精確校正，因此能獲得更高的天線性能。

（5）弱小目標(biāo)檢測(cè)能力提升

常規(guī)相控陣?yán)走_(dá)采用模擬方式形成波束，通常同一時(shí)間在指定方向形成單個(gè)探測(cè)波束，波束駐留時(shí)間受限。數(shù)字陣列雷達(dá)采用數(shù)字波束形成技術(shù)，能夠同一時(shí)間內(nèi)形成多個(gè)指定方向的波束。數(shù)字陣列雷達(dá)多波束增加了波束駐留時(shí)間，因此可以通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間相參積累來(lái)改善多普勒濾波器，從而改善雷達(dá)的雜波和干擾抑制性能，提高對(duì)地面弱小目標(biāo)的檢測(cè)能力和過(guò)主雜波凹口的空中目標(biāo)檢測(cè)能力。

（6）系統(tǒng)任務(wù)可靠性高，維護(hù)性好

相較于常規(guī)相控陣?yán)走_(dá)，數(shù)字陣列雷達(dá)通常采用射頻或者中頻數(shù)字化，數(shù)字化程度大幅提升。當(dāng)數(shù)字陣列雷達(dá)有限個(gè)接收通道失效時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)更改波束形成系數(shù)可減弱失效通道的影響。另外，由于采用了模塊化的數(shù)字陣列模塊設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的維修性非常好。

2機(jī)載火控雷達(dá)發(fā)展新需求

隨著F-22、F-35等隱身戰(zhàn)斗機(jī)的服役、新型電子戰(zhàn)裝備的列裝、未來(lái)新型戰(zhàn)斗機(jī)的研制，機(jī)載火控雷達(dá)的作戰(zhàn)目標(biāo)、環(huán)境、任務(wù)發(fā)生了質(zhì)的演變。機(jī)載火控雷達(dá)在作戰(zhàn)目標(biāo)、環(huán)境、任務(wù)等諸多方面面臨著新的發(fā)展需求。

（1）隱身目標(biāo)全向探測(cè)需求

隱身技術(shù)是現(xiàn)代軍事技術(shù)發(fā)展的一次重大革命。以隱身、超聲速巡航、超視距打擊、高機(jī)動(dòng)為基本特征的F-22等第四代戰(zhàn)斗機(jī)，已成為以美國(guó)為首的西方國(guó)家未來(lái)20年的主戰(zhàn)飛機(jī)。F-22戰(zhàn)斗機(jī)在保持高水平飛行性能的基礎(chǔ)上大幅提升了隱身性能，其RCS水平達(dá)到了0.01m2的量級(jí)。美國(guó)空軍下一代戰(zhàn)略轟炸機(jī)B-21、下一代制空型戰(zhàn)斗機(jī)均已確定隱身設(shè)計(jì)方案。此外，美俄還在大力發(fā)展極度隱身、高超聲速、智能蒙皮的第五代（美國(guó)稱(chēng)第六代）戰(zhàn)斗機(jī)。未來(lái)隱身作戰(zhàn)飛機(jī)將具有更優(yōu)異的隱身性能，預(yù)計(jì)其RCS將再下降一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到0.001m2水平。根據(jù)雷達(dá)方程可知，雷達(dá)探測(cè)距離與目標(biāo)RCS的4次方根成正比，目標(biāo)RCS水平下降一個(gè)數(shù)量級(jí)，則雷達(dá)探測(cè)距離相應(yīng)降低為原來(lái)的56%。因此，隱身、極度隱身目標(biāo)的出現(xiàn)，對(duì)機(jī)載火控雷達(dá)探測(cè)能力提出了更高的挑戰(zhàn)。

隱身目標(biāo)全向探測(cè)將是未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)態(tài)勢(shì)感知的迫切需求。目前，無(wú)論是傳統(tǒng)機(jī)掃脈沖多普勒雷達(dá)，還是有源相控陣?yán)走_(dá)，機(jī)載火控雷達(dá)天線通常安裝于機(jī)頭頭錐處，探測(cè)空域一般為機(jī)頭方向方位、俯仰±60°，無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)全向態(tài)勢(shì)感知的發(fā)展需求。

（2）寬頻段隱身需求

未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)除采用前向隱身設(shè)計(jì)外，同時(shí)注重側(cè)向與后向隱身設(shè)計(jì)，而且采用更為先進(jìn)的寬頻隱身吸波涂層，力圖實(shí)現(xiàn)寬頻全向隱身效果。

機(jī)載火控雷達(dá)天線作為載機(jī)平臺(tái)的強(qiáng)散射源之一，其對(duì)載機(jī)平臺(tái)總雷達(dá)截面積貢獻(xiàn)很大。對(duì)于隱身戰(zhàn)斗機(jī)而言，通常要求雷達(dá)天線RCS為載機(jī)平臺(tái)總雷達(dá)截面積的1/10以下。

機(jī)載火控雷達(dá)作為未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)的核心傳感器。未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)寬頻全向隱身能力提升一個(gè)數(shù)量級(jí)，必將對(duì)機(jī)載火控雷達(dá)天線寬頻段隱身性能提出更為嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)要求。

（3）射頻隱身、抗干擾需求

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是信息化戰(zhàn)爭(zhēng)，信息獲取、信息傳輸、信息處理與信息應(yīng)用日益依賴(lài)于電磁頻譜，電磁頻譜的利用與控制已成為信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的核心要素。

機(jī)載火控雷達(dá)作為電磁頻譜戰(zhàn)的主要作戰(zhàn)對(duì)象，面臨的電磁作戰(zhàn)環(huán)境日趨復(fù)雜。機(jī)載火控雷達(dá)探測(cè)空間充滿(mǎn)種類(lèi)繁多的敵方干擾、友鄰干擾、雜波干擾等各種電磁干擾，特別是來(lái)自敵方的綜合電子干擾，其頻率范圍不斷擴(kuò)大、功率越來(lái)越強(qiáng)、樣式越來(lái)越多，對(duì)機(jī)載火控雷達(dá)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。

機(jī)載火控雷達(dá)為應(yīng)對(duì)未來(lái)空天地海一體、高度網(wǎng)絡(luò)化智能化的協(xié)同交戰(zhàn)環(huán)境，必須充分利用低截獲探測(cè)技術(shù)手段提升射頻隱身性能以減小被敵方截獲的可能性，同時(shí)采用先進(jìn)信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)一步提升機(jī)載火控雷達(dá)系統(tǒng)抗干擾能力。

（4）智能化探測(cè)需求

復(fù)雜多變戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，機(jī)載火控雷達(dá)不僅面臨著日益復(fù)雜的電磁環(huán)境，還面臨著山地、海洋、氣象等多種時(shí)變、非均勻雜波環(huán)境。面對(duì)復(fù)雜多變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，如何提升機(jī)載火控雷達(dá)探測(cè)性能是機(jī)載火控雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的永恒需求。

傳統(tǒng)機(jī)載火控雷達(dá)被動(dòng)式抗干擾、抗雜波設(shè)計(jì)理念和信號(hào)處理架構(gòu)已無(wú)法適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)日益復(fù)雜的電磁環(huán)境、雜波環(huán)境。隨著智能化技術(shù)的興起，迫切需要將智能化探測(cè)技術(shù)引入機(jī)載火控雷達(dá)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)載火控雷達(dá)“環(huán)境自感知、處理自適應(yīng)、能力自提高”。

（5）功能任務(wù)綜合化需求

未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)為了顯著降低航電系統(tǒng)重量（質(zhì)量）、體積、功耗、成本，將采用兼具態(tài)勢(shì)感知、ECM、通信、導(dǎo)航、識(shí)別等多功能一體化綜合化射頻架構(gòu)，要求機(jī)載射頻傳感器能夠在完備的物理空間和電磁空間內(nèi)完成探測(cè)、對(duì)抗、通信等諸多功能。

傳統(tǒng)機(jī)載火控雷達(dá)工作頻帶較窄，主要完成雷達(dá)主動(dòng)探測(cè)功能，兼具工作頻段內(nèi)的輔助電子戰(zhàn)功能，其任務(wù)功能綜合化程度較低。

隨著超寬帶天線、超寬帶T/R組件、共形天線、智能蒙皮等技術(shù)的日趨成熟，機(jī)載火控雷達(dá)將高度集成ESM、ECM、高速數(shù)據(jù)鏈通信等功能，實(shí)現(xiàn)任務(wù)功能的深度綜合化，成為機(jī)載火控雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的迫切需求。

（6）協(xié)同化探測(cè)需求

從體系化作戰(zhàn)概念的演進(jìn)來(lái)看，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)作戰(zhàn)模式將是空、天、地、海體系化協(xié)同作戰(zhàn)，其主要特點(diǎn)是利用協(xié)同化作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)陸、海、空、天多維作戰(zhàn)平臺(tái)的數(shù)據(jù)高度共享，極大地提高整個(gè)作戰(zhàn)體系的效能。

機(jī)載火控雷達(dá)作為整個(gè)協(xié)同化作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)中的重要傳感器節(jié)點(diǎn)，不僅需要擁有出色的單雷達(dá)綜合探測(cè)性能，而且需要具備云協(xié)同探測(cè)能力，以提升網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同作戰(zhàn)效能。

3機(jī)載火控雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

作戰(zhàn)目標(biāo)、環(huán)境、任務(wù)等諸多方面的快速演變，智能蒙皮、分布式相參、人工智能等新興技術(shù)的迅猛發(fā)展，共同促進(jìn)并推動(dòng)著機(jī)載火控雷達(dá)系統(tǒng)不斷向前發(fā)展。

3.1集中式孔徑走向分布式孔徑

傳統(tǒng)的機(jī)載火控雷達(dá)天線一般采用集中式孔徑安裝于機(jī)頭頭錐處，受限于孔徑安裝方式與安裝空間，機(jī)載火控雷達(dá)探測(cè)空域、天線增益、功率孔徑積均受到限制。

為了滿(mǎn)足未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)隱身目標(biāo)全向探測(cè)需求，進(jìn)一步拓寬機(jī)載火控雷達(dá)探測(cè)空域、提升天線增益、增加功率孔徑積、推遠(yuǎn)隱身目標(biāo)探測(cè)距離，機(jī)載火控雷達(dá)天線孔徑安裝方式將由集中式孔徑走向分布式孔徑。機(jī)載分布式孔徑雷達(dá)示意圖如圖4所示，全機(jī)采用基于智能蒙皮的分布式孔徑布局，實(shí)現(xiàn)4π空間全向探測(cè)[15-19]。

3.2射頻功能向深度綜合化、軟件化發(fā)展

目前，機(jī)載火控雷達(dá)已實(shí)現(xiàn)工作頻段內(nèi)天線共孔徑、雷達(dá)與電子戰(zhàn)功能的簡(jiǎn)單綜合化，射頻功能綜合化程度較低。針對(duì)未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)航電架構(gòu)的深度綜合化、一體化發(fā)展需求，不斷推動(dòng)著機(jī)載射頻孔徑向?qū)掝l段、數(shù)字化，射頻功能向綜合化、軟件化方向發(fā)展。射頻功能綜合化、軟件化示意圖如圖5所示。

3.3共形天線、智能蒙皮成為新核心

有源相控陣?yán)走_(dá)的核心器件是T/R組件，目前，新材料、新器件、新工藝、新集成技術(shù)的廣泛應(yīng)用，有源相控陣?yán)走_(dá)T/R組件已實(shí)現(xiàn)由“磚塊式”向“瓦片”式超薄T/R的轉(zhuǎn)變。

隨著射頻微系統(tǒng)技術(shù)、高密度三維集成技術(shù)的日趨成熟，機(jī)載火控雷達(dá)天線、射頻前端將進(jìn)一步朝著超寬帶化、微小型化、高效化、數(shù)字化等方向發(fā)展，共形天線、智能蒙皮將成為未來(lái)機(jī)載火控雷達(dá)系統(tǒng)的核心器件。

共形天線、智能蒙皮技術(shù)的飛速發(fā)展不僅能為機(jī)載火控雷達(dá)分布式孔徑布局奠定硬件基礎(chǔ)，也能夠在不影響載機(jī)平臺(tái)氣動(dòng)性能的前提下提升未來(lái)機(jī)載平臺(tái)的全向隱身能力。共形天線示意圖如圖6所示，主要由輻射器、微波放大與控制組件、饋電網(wǎng)絡(luò)、控制與數(shù)據(jù)傳輸?shù)冉M成。

3.4低可觀測(cè)、低截獲技術(shù)并重

機(jī)載火控雷達(dá)作為機(jī)載平臺(tái)主動(dòng)探測(cè)的核心射頻傳感器，對(duì)敵方雷達(dá)隱身（低可觀測(cè)（LO））和對(duì)敵方電子戰(zhàn)射頻隱身（低截獲（LPI））同樣重要。

未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)更為嚴(yán)苛的寬頻段全向隱身性能要求，對(duì)雷達(dá)天線隱身設(shè)計(jì)提出了更高的需求。雷達(dá)天線低可觀測(cè)技術(shù)將是未來(lái)雷達(dá)發(fā)展的重點(diǎn)方向。針對(duì)智能蒙皮天線的隱身設(shè)計(jì)有別于傳統(tǒng)集中式孔徑隱身天線設(shè)計(jì)，重點(diǎn)關(guān)注超寬帶共形隱身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、超寬帶二維散射抑制表面、超材料等隱身技術(shù)，頻選柔性超材料示意圖如圖7所示。同時(shí)，機(jī)載火控雷達(dá)面臨未來(lái)日趨嚴(yán)峻的電磁頻譜戰(zhàn)，射頻隱身能力的重要性日益凸顯。機(jī)載火控雷達(dá)低截獲技術(shù)也將是未來(lái)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)，需要重點(diǎn)關(guān)注超低副瓣天線、低截獲波形、空時(shí)頻極化能量自適應(yīng)管理等技術(shù)。

3.5智能化信號(hào)處理、綜合化目標(biāo)識(shí)別技術(shù)是熱點(diǎn)

機(jī)載火控雷達(dá)面臨的作戰(zhàn)環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜多變。如何在復(fù)雜多變的干擾雜波環(huán)境中實(shí)現(xiàn)目標(biāo)精確檢測(cè)、跟蹤、識(shí)別，將是未來(lái)機(jī)載火控雷達(dá)發(fā)展迫切需要解決的技術(shù)難題。人工智能、大數(shù)據(jù)在各領(lǐng)域的深入研究，為改善機(jī)載火控雷達(dá)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的目標(biāo)檢測(cè)性能提出了新的思路和解決方法。機(jī)載火控雷達(dá)智能化信號(hào)處理示意圖如圖8所示。

智能化信號(hào)處理，采用環(huán)境匹配自適應(yīng)波形并與探測(cè)環(huán)境匹配的智能化信號(hào)處理、綜合化目標(biāo)識(shí)別技術(shù)將成為機(jī)載火控雷達(dá)技術(shù)研究熱點(diǎn)[20-30]。

3.6云協(xié)同、云融合、云控制將是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

作戰(zhàn)云作為未來(lái)作戰(zhàn)體系的嶄新形態(tài)，通過(guò)云技術(shù)高度共享陸、海、空、天多維作戰(zhàn)數(shù)據(jù)，使各種作戰(zhàn)要素匯集成云，增強(qiáng)情報(bào)信息共享，促進(jìn)作戰(zhàn)效能提升。云協(xié)同探測(cè)示意圖如圖9所示。

機(jī)載火控雷達(dá)作為云協(xié)同探測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)，既向云端提供信息，也從云端獲取信息，目標(biāo)探測(cè)跟蹤數(shù)據(jù)在云端實(shí)時(shí)共享，融合成火控級(jí)的目標(biāo)航跡。未來(lái)機(jī)載火控雷達(dá)將采用開(kāi)放式系統(tǒng)架構(gòu)，動(dòng)態(tài)接入作戰(zhàn)云，充分共享機(jī)載系統(tǒng)信息與資源，實(shí)現(xiàn)云協(xié)同、云融合、云控制。

4結(jié)束語(yǔ)

軍事需求、裝備發(fā)展以及技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)了機(jī)載火控雷達(dá)技術(shù)高速發(fā)展。機(jī)載火控雷達(dá)有源相控陣技術(shù)、數(shù)字陣列雷達(dá)技術(shù)已逐步走向成熟，并得到了廣泛應(yīng)用。目標(biāo)、環(huán)境、任務(wù)以及新興技術(shù)，是促成機(jī)載火控雷達(dá)體制、理論和技術(shù)不斷發(fā)展演變的四大外部因素。

隨著第四代隱身戰(zhàn)斗機(jī)的服役、第五代戰(zhàn)斗機(jī)的研制，以及作戰(zhàn)環(huán)境的日益復(fù)雜，機(jī)載火控雷達(dá)面臨隱身目標(biāo)全向探測(cè)、寬頻段超隱身、射頻隱身、抗干擾等新的發(fā)展需求。智能蒙皮、分布式、射頻綜合一體化、智能化信號(hào)處理、云協(xié)同等技術(shù)將是未來(lái)機(jī)載火控雷達(dá)技術(shù)發(fā)展與研究的熱點(diǎn)。

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（責(zé)任編輯皮衛(wèi)東）

Development Trend Analysis of Airborne Fire-Control Radars

Cao Lanying，Dong Ye，Guo Weina

AVIC Leihua Electronic Technology Research Institute，Wuxi 214063，China

Abstract： Airborne radars serve as the core sensors of the airborne platforms to obtain target and environmental information. Airborne radar systems have gone through the development history of pulse radar， pulse Doppler radar， phased array radar and digital array radar. Targets， environment， missions and emerging technologies are important external factors that contribute to the continuous development and evolution of airborne radar systems theories and technologies. Through in-depth research on the development status of airborne radars， we summarize the development advantages of active phased radar and digital array radar， analyze the new development needs of airborne radars such as omnidirectional detection of stealth targets， wide-band super stealth， RF stealth and antijamming. Technologies such as smart skinning， distributed aperture coherence， integrated sensor system and intelligent signal processing will be new hot spots in the development of airborne fire-control radars. The future development trend of airborne fire control radar is explored that can provide reference for the research of airborne fire control radar technology.

Key Words： airborne fire-control radars； smart skinning； distributed aperture； integrated sensor system； intelligent signal processing