4 2 ·直升机技术 2 0 0 3年第4 期总第1 3 6期国外直升机机载雷达的现状与发展趋势郑敏,周琪,赵玉洁( 南京电子技术研究所,南京, 2 1 0 0 1 3 )摘要武装直升机及其机载雷达构成了有机的战斗整体。
本文首先介绍了国外直升机载雷达的发展史、采用的技术以及类别,接着对西方先进国家直升机载雷达的现状、工作模式及其主要技术参数进行了详尽地描述,最后总结了直升机载雷达未来的发展趋势。
关键词直升机;雷达;机载雷达机载雷达是直升机必不可少的航空电子设备。
因此,直升机机载雷达的研制与发展越来越受到世界上许多国家的重视。
2 O 世纪6 o 年代,功率行波管的出现和数字技术的发展都迅速推动了机载雷达技术的发展,美国第一代专用武装直升机 A H一1 G “休伊眼镜蛇”装备了A N / A P N一1 7 1 ( V ) 等机载雷达设备,开辟了机载雷达用于武装直升机的新纪元; 7 0 年代,直升机机载雷达的分辨率、抗干扰性、作用距离、跟踪精度等性能都得到极大的提高,开始走向控制与信号处理软件化的道路; 8 0年代,机载雷达的发展更为成熟,加速了相控阵雷达的研制,自适应雷达技术取得很大进展,雷达已向模块化、软件化和多功能化的方向发展;从9 o 年代发展至今,机载雷达已走上综合航空电子技术的道路,除了多个计算机嵌入到各有关电子子系统中外,还要满足各功能子系统的实时性要求,并通过信息交联达到功能综合的目的。
为了满足未来战场的需要,目前世界航空发达国家基本上都在发展自己的新一代直升机机载雷达。
其特点如下:雷达的探测范围大为扩大,测量参数的精度和分辨率大为提高;采用各种调制波形,雷达的工作频率能及时改变,具有在多波段有效工作的能力;发射功率增大,接收机灵敏度提高;抗干扰能力增强,目标发现概率提高,虚警率下降,跟踪目标数大大增加;雷达体积和重量减小,硬、软件的可靠性增强,战场生存力提高,维护要求大为降低。
1 直升机机载雷达的类型按雷达功用和技术特点,直升机机载雷达可分-收稿日期: 2 0 0 3 ~ 8 + 1 5为如下几种:( 1 ) 监视雷达战场监视雷达具有良好的机动性能,能在复杂地形和恶劣气候条件下快速、灵活地部署,还具有良好的抗侦收和抗干扰能力。
该类雷达能探测到运动的所有目标,还能用实孔径成像方式获取地物的雷达图像,其采用了如:全相参脉冲多普勒、机载动目标检测、数字脉冲压缩、宽带频率捷变、实时合成孔径成像处理、超低副瓣天线、超高速数字信号处理、数字图像处理和目标识别等众多的先进技术。
典型的海上监视雷达有:英国“海王”上的S e a r c h w a t e r 系列雷达、印度“海王” M k 4 2 B和澳大利亚S i k o r s k y S 一 7 0 B 一 2 上的“超级搜索者”雷达、意大利 E H 1 0 1 反潜上的 A P S一7 8 4雷达、英国 E H 1 0 1M e r l i n H M M k l 上的“兰茶隼”雷达和“山猫”上的“海浪”雷达;战场监视雷达有:美国B e l l 2 0 6 C上的A I R —S T A R雷达、意大利 A B 4 1 2上的 C r e s o雷达、法国A S 5 3 2 U L “美洲狮”上的“塔尔盖”雷达等。
( 2 ) 反潜搜索雷达直升机机载反潜搜索雷达通常是为反潜/反海面战而专门设计的。
该雷达能够实现在高海情下的最佳目标探测,除此之外还能执行典型的海军直升机任务,例如:水面搜索与营救、导航、反潜、目标捕获、气象测绘和导弹制导等。
在设计上,该雷达体积小、重量轻,耗电少、成本低。
为消除海杂波的干扰,采用了快速扫描天线和相关数字信号处理技术。
其它特点还有:超视距目标跟踪、脉冲压缩、脉间频率捷变、大功率发射机、线性和圆极化辐射等。
典型的有:美国S H一6 0 B反潜上的 A N / A P S—直升机技术 2 0 0 3 年第4 期总第 1 3 6 期·4 3 -1 2 4雷达、日本S H一 6 0 J 上的H P s 一1 0 4雷达、意大利S H一3 D上的MM/ A P S一7 0 6雷达、 E HI O 1上的 MM/A P S 一7 8 4雷达。
( 3 ) 火控雷达直升机载火控雷达能够快速自动检测跟踪和识别多批地面和空中目标,并对其进行优化排序。
该雷达可在高杂波地区完成地形跟随任务,具有恶劣气象探测能力。
其工作模式有:地面测绘、空地测距、地形回避、地形跟随、营救。
典型的有:美国海军A H一 6 4 D “阿帕奇”武装直升机上的 , a d N I A t ~一7 8 “长弓”雷达、空军 M H一5 3 J直升机上的A N / A P Q一1 5 8 雷达。
( 4 ) 地形跟随/障碍物回避雷达此类直升机机载雷达可执行低空地形跟随/地形回避任务,用于作战救援和特殊作战,具有在恶劣气候和高威胁环境下昼夜低空作战的能力。
其工作特点有:地形跟随、地形回避、地面测绘、气象探测、信标询问、空地测距、动目标显示、强抗干扰能力。
典型的有:美国空军 M H一5 3 J 上的A N / A P Q一1 5 8 雷达、 M H一 4 7 E和M H一 6 0 K上的 A N / A P Q一1 7 4 雷达、法国空军“美洲豹”上的C L A R A激光雷达。
2 典型系统随着直升机性能的不断提高,世界上已有许多国家在研制和部署直升机载雷达。
现对美国、英国、法国、意大利、俄罗斯的装备情况作一简要介绍。
2 . 1 美国( I ) A N / A P G一 7 8 “长弓”火控雷达该雷达是“长弓”发射后不管反装甲系统的组成部分,装备在A H一6 4 D “阿帕奇”武装直升机上。
该雷达是由安装在直升机旋翼主轴顶端的一部低截获概率毫米波( 3 5 G H z ) 雷达和一部用于射频“狱火”( H e l l f i r e ) 导弹的毫米波雷达组成,其天线和发射单元安装在天线罩里。
该雷达是一部多功能毫米波雷达,与 A H一 6 4火控系统相连,提供快速目标区域搜索;可在最大作用距离对固定目标和动目标进行探测;在5 5 k m区域内具有导弹发射后不管能力;能够全天候、全地貌地工作。
其采用了如下技术:低副瓣毫米波天线、固态发射机、阵列处理模块、低功率射频单元以及无线电频率干涉仪。
另外该雷达还采用了低可探测技术,增强了抗干扰能力。
该雷达工作方式有4种:对空方式;对地方式;地貌轮廓方式;自检方式。
A N / A P G一 7 8 除了装备美军直升机外,还装备在英国陆军的 W A H一6 4武装直升机上。
2 0 0 1 年 1 2月,美国陆军R A H一 6 6 “科曼奇”武装直升机上也安装了该雷达的变型。
在2 0 0 3 年 3 月2 0日爆发的美伊战争中,美军动用了3 2 架性能先进的“阿帕奇”武装直升机。
另外,以色列、日本、荷兰和新加坡等国也采购了该雷达。
图 1 装有火控雷达的A H一6 4 D “长弓阿帕奇”直升机( 2 ) A N / A P S 一 1 2 4 搜索雷达该雷达是专门为美国海军的 S H一6 0 B “海鹰”L A M P S M k Ⅲ而设计开发的,所以设计有低剖面天线和天线罩。
它采用了快速扫描天线,与辅助 O U / 1 0 3数字信号数据变换器的接口可实现扫描间积累,从而使该雷达能够在高海情下实现最佳目标探测。
雷达安装在机身下方,可实现 3 6 0 ~ 扫描,而且也易于安装维修。
它有3 种工作模式:远距离搜索、中等距离搜索以及快速扫描监视。
该雷达与多功能显示器以及 L A M P S 数据链路相联,可将机载雷达的视频信息传送给装有 L A M P S 系统的舰船。
到目前为止, A N / A P S一1 2 4雷达已安装于美海军的S H一6 0 B L A M P S M k Ⅲ直升机和西班牙海军的S 一 7 0 B一1 舰载反潜直升机上。
( 3 ) A N / A P Q一1 7 4 /一1 8 6 多模雷达( M M R )A N / A P Q一1 7 4 M M R是 A N / A A Q一1 3夜间低空导航和目标指示红外系统中所用雷达的派生型。
该雷达设计安装于 H H / M H一6 0 , C H / M H一 4 7 , H H / M H一5 4 及 V一 2 2等飞机上完成作战求援及其它特殊作战任务。
它还具有地形跟随、地形避让、地面测绘、气候指示、信标问询以及空对地测距等功能。
A N / A P Q一1 8 6 M M R是 A P Q一1 7 4雷达的派生型,主要为 C V一2 2飞机执行特殊任务而设计。
因此,该雷达的显著特点是:低速飞行时( 低到 9 k m /·4 4 ·直升机技术 2 0 0 3 年第4 期总第1 3 6 期h ) ,它具有良好的地形跟随能力,而且其采用的方位单脉冲处理技术也更容易获得分辨率较高的地形图。
A N / ~ a ' Q一1 7 4和1 8 6 都安装在飞机前驾驶舱上面的一个吊舱中,而且都包含一个平衡架固定的天线、发射机、激励器/接收机以及一台电源L R U 。
图2 A N / A P S 一 1 2 4 搜索雷达安装在美海军的S H一 6 0 BL A M P S m直升机上在恶劣气候环境和威胁严重的情况下,该雷达能使 M H一 4 7 E和M H一 6 0 K直升机实现全天候低空飞行( 低到距地只有3 0 m ) 。
技术参数设置限界: 3 l 、 4 6 、 6 l 、 9 l 及 1 5 2 m旋转能力: 5 . 5 。
/ s 旋转速率气象能力:达到 1 0 m m / h 降雨吊舱尺寸: 3 3 c m×1 0 8 c mR I U尺寸: 7 5 . 4 c m×2 1 . 5 c m×3 3 . 7 c m重量: 1 1 3 . 4 k g功率: 1 1 5 V A C ( 4 0 0 H z / 2 1 0 0 V A ) ; 2 8 V D C ( 3 8 W)M T B F : 1 4 4 h ( 规定)2 . 2 法国( 1 ) “地平线” ( H o r i z o n ) 战场监视系统该系统的前身是法国汤姆逊雷达应用中心在上世纪8 O 年代中期研制的“兰花” ( O r c h i d e e ) 战场雷达监视系统。
“地平线”和“兰花”系统之间的主要差别在于增加了一个机上工作站和一个地面站( 带有2个操作台) ,便于处理雷达数据。
“地平线”系统的核心是法国欧罗科普特公司研制的“塔尔盖”远程地面监视雷达。
其运载平台为法国军用“ A S 5 3 2 U L 美洲狮” ( C o u g a r ) 直升机。