1.地面雷达
- 警戒雷达主要任务是用来探测远距离的飞机、军舰、导弹等目标,
为己方作好战斗准备,提供预警时间,并承担为我方作战兵器的引导目标。机载预警雷达、通常是安装在预警飞机上,用于探测空中各种高度上(尤其是低空、超低空)的飞行目标,并引导己方飞机拦截飞机、攻击敌舰或地面目标。它具有良好的下视能力和广阔的探测范围。对海警戒雷达用于探测海面目标,一般安装在各种类型的水面舰艇上或架设在海岸、岛屿上。弹道导弹预警雷达,用来发现洲际、中程和潜地弹道导弹,并测定其瞬时位置、速度、发射点、弹着点等导弹参数。设在陆地上的警戒雷达,一般部署在沿边、沿海和纵深适当位置。超视距雷达也属警戒雷达范围,后面再作介绍。
根据雷达的性能和探测距离,又把警戒雷达分为近程、中程、远程和超远程警戒雷达。近程警戒雷达可发现 200 公里左右的目标,中程警戒雷达能发现 400 公里左右的目标,远程警戒雷达可发现 400~800 公里的目标,超远程警戒雷达可发现 2000 公里的目标。
海湾战争中,在美军总部,陆军前沿司令部以及地面部队等处,设置了6 个地面雷达站,以探测跟踪伊拉克、科威特境内纵深地区机动、低空目标和固定目标,预测其路线七并适时地将获取的目标信息传送到空中和地面指挥中心,以组织空中、地面人力将其消灭。这些雷达站还为美军及其多国部队作战和摧毁伊拉克 C3I 系统提供了支援,为作战胜利创造了必要条件。
- 相控阵预警雷达。所谓“相控阵”,是指“相位可以控制的天线阵”
的意思。一般雷达是通过转动天线来进行雷达波瓣旋转扫瞄的,相控阵雷达的天线是不动的,它是通过电子计算机控制的移相器,改变天线电波幅射的相位,使雷达波瓣发生偏移,也就是利用固定天线,利用电子扫瞄提供全方位连续景象的一种新型雷达。人们称相控阵预警雷达,是由电子计算机控制的多部雷达的集合体。为什么呢?因为它可以同时完成多种、多部雷达的任务。它可以对多个不同目标执行预警、引导、制导、跟踪、测高等多种任务, 它能在 30 秒时间内对300 个目标进行跟踪,并计算预测出其中 200 个目标(指洲际导弹)的弹着点。美国的 AN/FPS-15 型双阵面相控阵雷达的探测距离为4800 公里。
AN/SPY-1A 相控阵雷达作用距离为 370 公里以上,可同时跟踪和处理 100 个目标。且可以边跟踪边搜索,并能对导弹进行制导。
大型相控阵预警雷达是尖端技术,造价极为昂贵。它是国家对大规模洲际导弹袭击发出预警不可缺少的手段。美国和前苏联已经建造了大型相控阵雷达。其他发达国家也研制了一些中小型相控阵雷达。海湾战争中,美国和有的国家运用了此种雷达,并取得明显效果。美国的“爱国者”反导弹导弹,
是具有全机动、多功能、高精度的反导弹系统,在作战中成功地拦截了数十枚“飞毛腿”导弹,取得了人们难以预想的成绩。其中一个重要原因,就是采用了最先进的多功能相控阵雷达。
- 超视距雷达,也叫超后向散射雷达,或超地平线雷达(图
12-2)。它利用短波在电离层与地面之间跳跃传播,操测地平线以下的目标,它能及早发现刚从地面发射的洲际导弹和超低空飞行的战略轰炸机等目标。可为防空系统提供较长的预警时间,但
图 12-2 超视距雷达工作原理示意图
精度较低。超视距雷达的主要特点是:能够实时探测和跟踪飞机等目标,能确定飞机的位置和多架飞机的相对方位,还可以区分飞机的外形,并有预警大气层内导弹的能力。其主要缺点是:收发无线阵庞大,易遭袭击;雷达工作时受电离层变化影响大,易受干扰;只能粗略测出目标的方位、速度、距离,精度较差。
它是美国 70 年代开始研制。当时美国使用的警戒、测高、引导、跟踪等雷达,作用距离较近,只有 350~560 公里,主要对苏联轰炸机进行早期预警。由于采取了前沿部署的方式,尽管性能较差,仍能对时速 960 公里的飞机发
出长达 2.5 小时的预警警报。警报信息可在 30 秒内速报防空防天司令部。为了适应更高速度的飞机和导弹,为了克服地球曲率的影响,增大雷达的探测距离,美国才下决心从 70 年代开始研制新型的超视距雷达。1975 年,美国在缅因州建立了一个超视距后向散射雷达试验站,1990 年先后在东西海岸建成两个雷达站,总投资 13 亿美元。这种雷达定名为 AN/FPS-118,它是一种双站址雷达系统。即发射站设于 A 处,接收站则设于相距 170 公里以外的 B 外,集中控制站又设于 C 处,这佯在战时,可以提高生存能力。AN/FPS-118 在 5~28 兆赫兹的频率范围内可用 6 个频段工作,峰值功率达 10 万千瓦。可监视 60°扇形区域,发射天线阵长 1016.4 米,接收天线阵长 1589.6 米,作用距离为 926~3333 公里或 800~2880 公里,距离精度 8~30 公里,方位精度 1°~3°。
超视距雷达通过多年的研究和试验,当前已进入实用阶段,并正在发展中。目前,只有美国和前苏联部署了此种雷达。美国雷达的探测距离已达 8000 公里以上,可用来探敌对国家刚刚从地面发射的洲际导弹和其他飞行器,为己方提供更多的预警时间,它在战略防空系统中具有重要地位。
- 弹道导弹预警雷达,是一种远距离搜索雷达,主要搜索洲际弹道导弹、中程导弹、潜地弹道导弹,测定其瞬时位置、速度、发射点和弹着点等参数,为国家指挥当局提供弹道导弹来袭的情报。也担负空间监视和人造地球卫星等飞行器编目任务。
这种雷达探测距离远,可达 4000~4800 公里,对洲际弹道导弹能提供15~20 分钟的预警时间,对潜地导弹能提供 2.5~20 分钟的预警时间。弹道导弹预警雷达通常架设在国土边缘地区,由若干部雷达组织预警网,每部雷达负责在一定的方位区内搜索,通过数据传输通信系统与预警指挥中心联系,进行全方位预警。
该雷达配有高性能的计算机数据处理系统,探测来袭目标的置信度高, 虚警率低。平时将空间运行的航天器和空间杂物编成履历表,不断预测其衰变期,避免其再入大气层,陨毁时误判为导弹攻击。预警工作时,在其负责
方位区内,形成 1~2 个低仰角搜索扇面,进行警戒。发现目标后,测定其位置,数字处理系统计算导弹轨迹,并与履历表中的卫星轨道、极光及流星途迹进行比较识别。如判定是导弹攻击,则进行跟踪,或移交给弹道导弹跟踪雷达,作进一步准确判断,并将上述情报发往预警中心。
弹道导弹预警雷达一般分为机械扫瞄、机电扫瞄和电波扫瞄三种。弹道导弹预警雷达是 50 年代美国、前苏联为了防止对方突然战略核袭击而研制的,60 年代初期,美国研制了 AN/FPS-50 脉冲多普勒探测雷达。它是机械扫描的预警雷达,采用固定的天线阵面,夭线高 50 米、宽 122 米,方位覆盖范围 0°~38°,作用距离 4800 公里。它主要通过测量国标穿过上下两波束时的参数,并借助于电子计算机的配合测出来袭导弹的弹道。它的主要特点是盲区大,而且低空探测性能也较差。
60 年代后期至 70 年代初,美国研制成功 AN/FPS-115“铺路爪”,潜射弹道导弹预警雷达。这种雷达采用电扫瞄方式,有频相扫阵和相控阵两种类型。“铺路爪”是目前世界上最先进的地面大型相控阵雷达,它采用双阵面结构,方位覆盖范围达 240°,作用距离大于 4800 公里。此外,美国还发展了 AN/FPS-85、AN/FPS-108 和边境截获雷达等大型相控阵雷达,用于战略预警、对空间目标跟踪、监视等。这种雷达在发现目标后,能在搜索的同时跟踪 100~200 个目标,每天可对空间数千个目标进行 10000 次以上的观测。
- 双基地雷达。双基地雷达就是雷达的发射机和接收机分开配置并部署在相距较远的位置上。以往的舰艇、飞机和地面雷达,都是在一个平台上,
或同一个地域单基地配置。在现代高技术条件下作战,这种单基地配置正面临三大危胁:一是反幅射导弹的危胁。反幅射导弹的性能是通过摄取雷达波束和电磁频谱来摧毁雷达天线及接收设备的。这样在同一个平台上配置的雷达,不论摧毁发射机还是接收机,雷达都会丧失工作能力。二是有源干扰的危胁。有源干扰就是在敌方雷达工作频段内对其接收机幅射电磁波,以淹没反射波信号,或模拟一种假的反射波信号进行欺骗,使雷达失去探测功能。三是无源干扰的危胁。无源干扰的主要手段是在空中布撒金属箔条,造成强烈的电子干扰云带,淹没和干扰真实目标的反射信号,造成雷达迷盲。这些危胁,都会对单基地配置的雷达造成雷达失灵的恶果。
为提高雷达在现代条件下的生存和作战能力,美国已经采用双基地配置雷达,而把雷达的发射机和接收机分为两处配置,美国双基地配置雷达的作法是:把发射机部署在远离前沿阵地的纵深安全地带,或部署在移动的舰船, 飞机和卫星上面,这就使对方很难对其实施攻击。至于接收机可配置在战斗车辆,前沿阵地、飞机、舰只上。由于接收机只被动接收电磁波,并不发射电磁波,所以也不再需要那些笨重的天线,这不仅减轻了舰船飞机的负荷, 还提高了电磁兼容能力,使其更加安静和隐蔽。
海湾战争中,美军就采用了这种分两地配置雷达的方法,由于不装载发射机,不幅射电磁波,反幅射导弹和电子干扰设备很难对其实施攻击和干扰, 从而大大提高生存能力和抗干扰能力。
- 火炮控制雷达,也就是我们常说的炮瞄雷达。它是用来自动跟踪空中目标,测定目标坐标,并通过指挥仪控制高炮瞄准射击的雷达。
火炮控制雷达一般都具有搜索跟踪目标的能力,由于作用距离近,雷达波束窄,通常要根据目标指示雷达提供的情报搜索目标,必要时也可自行搜索目标。它用方向性很强的天线,定向发射针状波束和接收目标回波信号。
发现目标后,转入自动跟踪,使天线轴对准目标。当目标偏离天线轴方向时, 即产生方位角和高低角误差信号。误差信号作用于天线控制装置,使天线轴又迅速转向目标。在自动跟踪过程中,炮瞄雷达连续不断地测出目标的方位角、高低角和距离,并将这些坐标数据传给指挥仪,从而控制高炮瞄准射击。
火炮控制雷达工作于厘米波段或更高的波段,测定目标坐标的精度高、跟踪速度高、反应时间短、机动性能好。目前炮瞄雷达分为大中口径和小口径高炮的炮瞄雷达。大中口径高射炮炮瞄雷达,搜索和跟踪距离一般在 35 公里以上,但角跟踪速度较小,体积较大。小口径高射炮炮瞄雷达,搜索和跟踪距离较近,一般在 10~40 公里,角跟踪速度大,达 14°/秒,体积小, 重量轻,测定目标坐标的精度较高,多与计算机、高射炮结合成一体。
目前火控雷达,面临两大挑战,一是作战飞机的超低空突防;二是日益强烈的电子干扰。
- 炮兵雷达是地面炮兵用于侦察敌方火炮位置和活动目标,校正火炮射击的雷达。它是通过用雷达波瓣扫瞄炮弹空中飞行的轨迹测算出火炮的位置和弹着点。该雷达同其他侦察器材相比,具有侦察速度快、距离远、全天候工作等特点。它又分为炮位侦察校射雷达和活动目标侦察校射雷达。
火炮侦察校射雷达,用于探测敌方正在射击的火炮位置,并测定己方弹着点的坐标以校正火炮射击,这种雷达可发现在遮蔽物后射击的火炮位置, 以及己方火炮弹着点。对迫击炮的侦察和投射距离为 6~12 公里,对榴弹炮7~16 公里,测定目标的误差为 20~50 米,测定一次坐标需 10~30 秒。它具有边扫瞄,边跟踪和较强的抗干扰能力,可以探测射角较小的火炮位置, 并能同时测定多门火炮的位置。
活动目标侦察校射雷达,用于发现地面和水面活动目标;如坦克、车辆、舰艇等,测定其坐标,并测定己方发射弹的爆炸点或水柱目标的偏差以校正火炮射击。这种雷达能从地物杂波中检测出活动目标和炸点回波,测定速度快。,分辨力高,机动性强,通常在靠近前沿的阵地工作。对车辆和坦克的侦察距离为 9~16 公里;对目标的距离分辨力为 15~35 米,方位分辨力为
- 42°~1°。测定活动目标和炸点坐标的精度,距离为 1.5~50 米,方位为
1~10 密位。
从 50 年代以来,火炮定位雷达经历了三个阶段。最早的火炮定位雷达要跟踪两发炮弹的飞行轨迹才能测出炮位,精度差、反应时间慢,而且只能测定迫击炮一类高弧线弹道的火炮。70 年代后,美、日等国研制了第三代相控阵火炮定位雷达,其中美国 1980 年前后装备到陆军师的 TPQ-36 和 TPQ-37 型雷达具有多目标能力,自动化程度高,可靠性好,自适应能力强。这两种雷达能够全自动地同时测定多个炮兵阵地发射的炮弹,并在某一发炮弹落地前就能测定其炮位。
- 激光雷达。激光是一种现代化新技术。激光雷达是激光技术中的一个重要成员。是一种新型雷达,雷达的工作原理与激光测距仪相似,但这种雷达除了可以测距之外,还可以测定目标的方位。激光雷达探测精度比微波雷达要高,但由于它受气象条件的影响,所以它不能取代微波雷达,而只能作为微波雷达的补充。
地面军用激光雷达主要用于导弹和卫星的跟踪和测量,机载激光雷达具有防撞、导航和火控等功能。据报导,以色列飞机上装载的激光雷达可以探测到几毫米粗的电话线。在 1982 年以色列入侵黎巴嫩的战争中,以色列的飞
行员就是凭借着这种激光雷达,驾驶着超低空飞行的飞机,准确地用机翼削断电线杆上悬挂的电话线,而没有碰到电线杆,切断了阿拉伯方面的有线电话联络。