火控雷达(英文名:fire control radar,别名:炮瞄雷达)是一种集雷达、计算机以及航空武器系统为一体的综合自动化作战系统。是整个装备平台的武器伺服系统。
1935年,由英国科学家爱德华·鲍恩领导的研究小组开始研制机载雷达。1937年7月,世界上第一部机载雷达由其研究小组研制成功。1938年,美国最早研制了SCR-268雷达。1940年初,英国科学家发明了磁控管,第一次把雷达工作频率从米波提高到分米波,从而使雷达进入了微波时代。1943年,美国研制成圆锥扫描自动跟踪的SCR-584微波炮瞄雷达。对脉冲多普勒技术的研究始于20世纪50年代初。50年代中期到60年代中期,各国海军集中发展舰艇导弹及其控制系统。舰空、舰舰等各种导弹制导雷达得到迅速发展。20世纪60年代,美国海军相继投入运转的AN/SPS-33防空相控阵雷达工作于S波段。同时期,美国海军研究实验室研制了探测距离在3700km以上的“麦德雷”高频超视距雷达。60年代后期,空袭武器向超高空和超低空两极发展,反弹道导弹弹末端防御系统中的炮瞄雷达随之有新的发展。西欧、北美等国海军,还先后发展了综合火控雷达系统。
1968年3月20日,中国国防科委决定从786厂设计所抽调人员组建炮瞄雷达研究所。1970年,206所开展了各种口径陆、海军用火控雷达、制导雷达和靶场测试雷达整机及其所用通信设备的论证与研制。1972年,由206所开始研制306(702)综合火控雷达系统,包括火控雷达、指挥仪和电视监视系统。20世纪70年代,合成孔径雷达、相控阵雷达和脉冲多普勒雷达等有了较大发展。这期间,其他国家开始研制坦克火控雷达。典型的产品有美国的STARTLE坦克定位和交战用的监视和目标截获雷达。20世纪80年代,相控阵雷达技术大量用于战术雷达。1989年,贲德带领团队开始攻坚,并突破封锁,成功研制出中国首台机载多普勒火控雷达。20世纪90年代,随着微电子和计算机的高速发展,雷达的技术性能也在迅速提高,雷达安装平台的种类日益增多,雷达成像技术也进展得很快。通过应用双多基地雷达与雷达组网技术,并将其与无源雷达及其他传感器进行综合,实现了多传感器数据融合等技术。2018年,在中国珠海市航展上,14所立足未来战场环境推出机载有源相控阵火控雷达“广角”解决方案,“三面阵”“机相扫”等产品实物亮相珠海。
火控雷达由发射系统、接收系统、天线馈电线系统、天线控制系统、测距和环视系统、数据传递系统、电源系统等组成。按搭载平台的不同可分为地面火控雷达、机载火控雷达和舰载火控雷达。按照所控制武器的不同,又可以分为导弹制导雷达、火炮控制雷达以及防空导弹火控雷达、综合性火控雷达等。按照雷达工作体制的不同,可以分为单脉冲火控雷达以及相控阵火控雷达。火控雷达捕获目标后,就对目标的空间位置进行跟踪,并连续地、精密地测定目标的方位、仰角和距离。同时把得到的数据按模拟或数字方式自动传送给射击指挥仪,以控制火炮瞄准目标。一般装备于综合性的作战平台,比如飞机,舰艇和地面防空系统等。
历史沿革
火控雷达的发展过程可追溯到1940年,英国发明磁控管使研制微波雷达成为可能。当时,英国科学家访问美国,并带来了磁控管,建议美国研制微波雷达。麻省理工学院在很短的时间内,研制成功厘米波机载雷达SCR-520,并于1942年进行批量生产。
各类型发展
国际
1935年,由英国科学家爱德华·鲍恩领导的研究小组开始研制机载雷达。1937年7月,世界上第一部机载雷达由英国科学家爱德华·鲍恩领导的研究小组研制成功。在1937年年中研制出一部小型雷达,并把它安装在一架双发动机的安桑式飞机上,这架安桑式飞机便成为最早载有雷达的飞机。7月至9月,机载雷达进行了多次试验,证明它可探测到16公里以外的水面舰艇。1938年美国最早研制了SCR-268雷达,用于控制探照灯照射目标,以保障高射炮夜间瞄准射击。1943年又研制成圆锥扫描自动跟踪的SCR-584微波炮瞄雷达,用于控制高射炮瞄准射击。
虽然20世纪30年代人们便研制出了机载雷达,但这些最初的机载雷达通常采用米波等频率较低的信号,天线尺寸较大,在飞机上安装较为困难,其目标测量尚不能满足火控高精度测量的需要,主要用于对空、对海大型米波的搜索和监视任务。1940年初,英国科学家发明了磁控管,第一次把雷达工作频率从米波提高到分米波从而使雷达进入了微波时代。1943年,美国又研制成圆锥扫描自动跟踪的SCR-584微波炮瞄雷达,用于控制高射炮瞄准射击。
在20世纪40年代初,磁控管的发明应用使机载雷达在经历了3年的徘徊和困难时期之后,较好地解决了在飞机上的适装性问题。同一时代,麻省理工学院研制成功厘米波机载雷达SCR-520,并于1942年进行批量生产。美国在作战飞机上加装了火控雷达后,大大提高了飞机的作战效能。20世纪40年代雷达的工作频段由HF、VHF发展到了微波波段,直至K波段。到20世纪50年代末,为了有效地探测卫星和远程导弹而需要研制超远程雷达,雷达的工作频段又返回到了较低的VHF和UHF波段。在这些波段上可获得兆瓦级的平均功率可采用尺寸达百米以上的大型天线,大型雷达已开始应用于观测月亮、极光、流星和金星20世纪40年代发展起来的单脉冲雷达原理到20世纪50年代成功地应用于ANFPS-16跟踪雷达。这种供测量用的单脉冲精密跟踪雷达,其角跟踪精度达0.1mrad。
对脉冲多普勒技术的研究始于20世纪50年代初,机载脉冲多普勒体制雷达形成装备始于1963年美国F-4战斗机的AN/APG-59机载脉冲多普勒火控雷达开始批量生产。AN/APG-59雷达采用了大功率栅控行波管作为发射管,采用了高性能全相参收/发系统,具备了抑制强地杂波、探测低空动目标的能力。1959年,采用单脉冲测角技术的机载雷达开始服役,测角精度高,能够对抗角度欺骗电子干扰。典型的雷达型号有北美搜索与测距雷达(NASARR):F-15A和R-14A,这些雷达主要装备战斗机F-104G、F-105D和B-57。从此之后,单脉冲体制就成为机载火控雷达以及弹载雷达导引头的首选。
20世纪50年代前,舰载武器主要是火炮和鱼雷,相应配置的有炮瞄雷达和鱼雷攻击雷达,装备数量品种较多,但功能单一。50年代中期到60年代中期,各国海军集中发展舰艇导弹及其控制系统。大中口径的炮瞄雷达的发展处在停滞状态,单一功能鱼雷快艇逐渐被淘汰,相应的鱼雷攻击雷达也停止生产和装备。舰空、舰舰等各种导弹制导雷达得到迅速发展。60年代后期,空袭武器向超高空和超低空两极发展,而高速多管小口经火炮在抗击低空和超低空近程目标方面有突出作用,反导弹末端防御系统中的炮瞄雷达随之有新的发展。西欧、北美等国海军,还先后发展了综合火控雷达系统,用于与不同舰艇配套,实现对多种武器的控制。对于防空导弹和防空火炮相结合的系统,综合火控雷达可网时实现导弹制导和舰炮的射击指挥,形成中近程纵深防御的统一控制。
20世纪60年代,美国海军相继投入运转的AN/SPS-33防空相控阵雷达工作于S波段,方位波束的电扫描用铁氧体移相器控制,俯仰波束用频扫实现。1957年,苏联成功地发射了人造卫星,美苏相继开始研制外空监视和洲际弹道导弹预警用的超远程相控阵雷达。例如:美国在20世纪60年代完成的服役于美国空军的AN/FPS-85雷达,它的天线波束可在方位和仰角方向上实现相控阵扫描。这是正式用于探测和跟踪空间物体的第一部大型相控阵雷达。1964年美国海军把机载动目标显示雷达应用到了E-2A预警机上。在20世纪60年代,美国海军研究实验室研制了探测距离在3700km以上的“麦德雷”高频超视距雷达。
20世纪70年代合成孔径雷达、相控阵雷达和脉冲多普勒雷达等有了较大发展。合成孔径雷达的计算机成像是70年代中期突破的,高分辨率合成孔径雷达已经移植到民用领域,并进入空间飞行器。装在海洋卫星上的合成孔径雷达已经获得分辨率为25mx25m的雷达图像,用计算机处理后能提供大量地理、地质和海洋状态信息。在Ka波段上,机载合成孔径雷达的分辨率已可达到约0.3m。这时期相控阵雷达和脉冲多普勒雷达的发展都与数字计算机的高速发展密不可分。20世纪70年代已经投入正常运转的AN/FPS-108型“丹麦眼镜蛇雷达”是一部有代表性的大型高分辨率相控阵雷达,“AGM-84反舰导弹”和“战斧”系统中用的巡航导弹制导雷达也是这个时期出现的。70年代以来,随着飞机低空性能的提高,为在地物杂波中筛选活动目标,发展了单脉冲多普勒体制的小高炮炮瞄雷达。为尽量缩短高射炮系统的反应时间,提高系统的机动性能,还研制成边搜索边跟踪体制的高射炮炮瞄雷达。国外从20世纪70年代起开始研制坦克火控雷达。其主要功能是在复杂的目标背景下探测、识别和跟踪目标,并控制航空武器系统对目标实施打击。典型的产品有美国的STARTLE坦克定位和交战用的监视和目标截获雷达;英国的TAMS坦克载雷达控制反导系统。
20世纪80年代相控阵雷达技术大量用于战术雷达。这期间研制成功的主要相控阵雷达,包括美国陆军的“爱国者”、海军的“宙斯盾”和空军的B-IB系统,都已进入了批量生产。L波段和工波段以下的固态发射机已用于AN/TPS-59、AN/FPS-117“圆堡”和AN/FPS-40等雷达中。20世纪90年代,随着微电子和计算机的高速发展,雷达的技术性能也在迅速提高,在军事上的应用进一步扩大,雷达安装平台的种类日益增多,雷达成像技术也进展得很快。通过应用双多基地雷达与雷达组网技术,并将其与无源雷达及其他传感器进行综合,实现了多传感器数据融合等技术。
中国
1968年3月20日,国防科委决定从786厂设计所抽调人员组建炮瞄雷达研究所,开始自行研制新型雷达。1970年,206所开展了各种口径陆、海军用高射炮火控雷达、制导雷达和靶场测试雷达整机及其所用通信设备的论证与研制。1972年,由206所开始研制306(702)综合火控雷达系统,包括火控雷达、指挥仪和电视监视系统。
1979年,中国将机载多普勒火控雷达的研制任务交予14所,研制工作由贲德主持,80年代中期,中国与外方达成协议,由外方为中国空军歼击机有偿加装机载多普勒雷达。但对方对雷达技术实行封锁。不仅安装雷达的过程要隔墙进行,有关使用该雷达的“应知应会”,也“缩水”成了如何按按钮。面对此情况,1989年,贲德带领团队开始攻坚,并突破封锁,成功研制机载多普勒火控雷达。2016年,在中国国际航空航天博览会上,由14所研制的国产机载有源相控阵雷达首次对外公开亮相,这代表了该领域雷达技术的国际先进水平,引发了国内外各界的关注。2018年,在珠海市航展上,14所立足未来战场环境推出机载有源相控阵火控雷达“广角”解决方案,“三面阵”“机相扫”等产品实物亮相珠海。该解决方案以先进的理念、成熟的技术,为现代战机突破传统视野局限提供了多种选择。
原理与组成
原理
在武器平台的警戒雷达探测到目标信息以后,火控雷达会根据需要开机,并打开被程序锁死的航空武器系统。根据目标的数量,方位,高度以及威胁等级,为作战人员提供最优化的作战方案。最终,由人来决定如何作战。当人员确定作战方案之后,火控雷达系统会全自动地进行作战,只要作战方案确定了,系统就会自行工作,不再需要人为干涉。
大多数火控雷达工作在X或Ku波段,也有采用Ka波段的。先进的炮瞄雷达可以跟踪射击的炮弹,修正后续炮弹射击的指向,提高命中率。火控雷达具有作用距离近(通常15~50km)、雷达波束窄、测量精度高(测角精度1~2mrad,测距精度几米到十几米)、自动跟踪、跟踪速度快、反应时间短、机动性能好等特点。火控雷达截获目标后能不断准确给出目标坐标数据,转换成武器的射击诸元后,通过伺服系统实现火力武器的自动瞄准射击。由于一般的火控雷达都是主动发射电磁波,因此容易暴露自身位置,成为对方攻击和干扰的目标。为此,现代火控雷达通常都具有多种有效的抗干扰手段以及良好的低空探测和跟踪能力。
系统组成
火控雷达通常由发射系统、接收系统、天线馈电线系统、天线控制系统、测距和环视系统、数据传递系统、电源系统等组成,完成搜索和跟踪功能。现代火控雷达采用相控阵体制后,可以跟踪多批目标,引导多个火力单元,对多个目标实施攻击。
以机载有源相控阵火控雷达为参考
从功能的角度进行划分,机载有源相控阵火控雷达的组成可以分为:有源相控阵天线、天线电源、低功率射频和处理机。在实际雷达设计中,机载有源相控阵雷达的物理分系统划分和组成受到多种因素的影响,包括功能划分、重量体积限制、维护保养限制以及航电系统综合等影响等。其中,三代机和三代改进型战斗机,除非受到安装空间的限制,一般没有采用高度综合的航电系统,机载有源相控阵火控雷达的组成一般以功能划分为主,并且倾向于低功率射频单元和处理机合二为一,以减少外场可更换单元(LRU)的数量。而四代机一般采用了高度综合的航电系统,机载雷达的部分处理机功能综合到了航电综合处理机中,例如F-22战斗机飞机实现了对机载射频传感器数据处理的综合,F-35战斗机飞机更进一步地实现了对信号处理的综合。这些被综合的功能一般都是在通用处理模块上以任务软件的方式实现。这样,四代机雷达处理机的功能和规模都相对缩减,但综合到航电综合处理机中的软件功能传统上仍然归属雷达厂家研制。
下面是有源相控阵火控雷达的典型分系统组成和其主要功能的简单介绍:
(1)有源相控阵天线
承担了传统脉冲多普勒雷达的天线、发射机和接收前端的功能。具体来说,除了传统雷达天线具有的波束形成和波束扫描功能外,有源相控阵天线的功能还包含发射信号功率放大和接收信号低噪声放大。
(2)天线电源
天线电源为有源相控阵天线提供大功率低压电源。有源相控阵天线是一个耗电大户其大占空比状态的耗电量,依T/R数量的不同从10~30kW不等。因此需要为有源相控阵天线配置一个专门的电源分系统为其提供电源支持。三代机的主供电电源一般是三相400Hz115V交流电源,而四代机的主供电电源一般是270V直流电源。天线电源的首要功能就将输人的高压电源变换为有源相控阵天线和天线上T/R组件所需的低压电源。由于供电功率的巨大,天线电源到有源相控阵天线需要采用能够承受大电流的汇流排。其次,有源相控阵天线的发射和接收状态耗电差异巨大而且周期性地快速交替,对天线电源来说是一个脉动负载,天线电源的另一重要功能就是平滑负载波动,减小对飞机供电网络的不利影响。
(3)低功率射频
有源相控阵雷达低功率射频单元的功能与脉冲多普勒雷达低功率射频单元的功能基本相同,主要包括以下几个方面。①激励器/频综器功能;②发射上变频链路;③接收下变频链路;④A/D变换;⑤定时器。虽然功能基本不变,但有源相控阵雷达往往对低功率射频单元提出了更高的指标要求,包括更大的工作带宽、更大的接收动态范围、更低的相位噪声、更加复杂的波形、更多的接收下变频通道、更高的A/D采样率等。
(4)处理机
与脉冲多普勒雷达相同,有源相控阵雷达的处理机的主要功能仍然是包括了数字信号处理、数据处理和雷达控制三大部分。但有源相控阵雷达往往会对处理机提出更高的性能要求,主要是引人更加复杂的算法,例如更多通路的并行信号处理、同时多功能处理以及空时自适应处理等。
常见分类
火控雷达按照搭载平台的不同,分为舰载,车载和机载等不同平台上的火控雷达。按照所控制武器的不同,又可以分为导弹制导雷达,火炮控制雷达以及防空导弹火控雷达还有综合性火控雷达等。按照雷达工作体制的不同,可以分为单脉冲火控雷达以及相控阵火控雷达。
舰载火控雷达
舰载火控雷达是一种精密跟踪雷达,是一种能将战术目标跟踪信息与火炮武器、导弹武器、信息化武器联系在一起的雷达,主要包括导弹制导雷达和炮瞄雷达,在雷达领域和现代舰艇防御系统中占有重要的地位。
机载火控雷达
机载火控雷达的主要测量信息包括目标距离、角度、速度、加速度及航向等。距离的测量方法主要有调频测距法和脉冲延时测距法;角度的测量方法主要有圆锥扫描测量和单脉冲测量;速度的测量方法普遍采用脉冲多普勒处理体制。加速度及航向等信息则是利用以上三种信息综合计算得出。机载火控雷达与机上火控计算机一起为飞行员提供炮弹或导弹等武器发射需要的态势弓导并给出发射时机。如果机上带有半主动导弹,雷达还会为导弹制导而照射目标或辐射射频导引信号。
地面火控雷
地面火控雷达主要包括炮瞄雷达和导弹制导雷达,是一种精密跟踪雷达,在接到空情管或雷达网送来的目标位置指示后,火控雷达在指示目标标出的空域进行小范围搜索、截获目标,而后转入在方位角、高低角、距离以及多普勒频率(径向速度)上对目标进行连续跟踪,测出目标的精确坐标,计算出火力单元的射击诸元,控制火炮或导弹瞄准目标的未来点,进行射击。当雷达采用相控阵体制后,可以跟踪多批目标,引导多个火力单元,对多个目标实施攻击。在现代防空作战中,防空兵火控雷达的性能与使用成为能否克敌制胜的重要因素。
车载火控雷达
车载火控雷达系统具有生存力强、自动化程度高、反应时间短、可靠性高等特点,车载火控雷达系统主要由火控雷达、光电设备、底盘、底架、方舱、设备升降平台、光电升降杆、液压系统、支撑调平系统、伺服系统、终端显控分系统、供电电站、挂梯及附件箱等组成,工作时顶盖打开,设备升降平台升起锁定,液压支腿撑起进行调平,基站目标识别雷达进行搜索和跟踪,光电进行搜索和跟踪。
主要特点
火控雷达的特点是测量精度高(测角精度1~2mrad,测距精度几米到十几米),作用距离较近(通常15~50km),具有自动跟踪能力,截获目标后能不断准确给出目标坐标数据。现代火控雷达通常都具有多种有效的抗干扰手段以及良好的低空探测和跟踪能力,并具有自动化程度高、系统反应时间段、生存能力强、可靠性高等特点。
火控雷达相当于航空武器系统的眼睛,并不是直接用来搜索目标的。整个作战平台首先由警戒雷达负责外围的警戒任务。如装备探测距离高达400公里以上的相控阵雷达的盾剑,其四面阵本身只能进行对空警戒,当发现来袭目标之后,还是需要火控雷达系统来进行打击。因为现在大部分的大型盾舰所装备的S波段相控阵雷达看得远,但是精确度不够,还是需要火控雷达为舰艇完成打击行动。
现代火控雷达因为要持续不断地发射电磁波对目标进行跟踪,所以也是敌人有限考虑干扰的对象。不过火控雷达具备多种方法进行有效的抗干扰。以保障自己拥有优秀的跟踪能力。火控雷达不仅仅抗干扰能力强大,火控雷达还有反应速度快,自动化程度高以及可靠性高的特点,比如近防炮,这种武器所用的火控雷达系统必须在数秒之内就完成对目标的搜索,锁定,以及攻击,如果不能短时间完成,那么仅仅只有不到3公里射程的近防炮还没有将来袭导弹摧毁,来袭导弹已经把自己给摧毁了。所以火控雷达不仅仅要求极高的精度和抗干扰能力,还要反应速度特别快,可以迅速完成航空武器系统的控制和发射。拥有如此能力的火控雷达系统,不仅仅是一部雷达和一台计算机,现代火控系统甚至还集成了电视系统,激光系统,红外系统等多种光学辅助系统来提升火控系统的性能。
作用
火控雷达是一个综合性的武器系统,由雷达扫描系统和火力控制系统组成,在计算机的辅助下。来达成对武器系统的高效利用的系统。一般装备于综合性的作战平台,比如飞机,舰艇和地面防空系统等。火控雷达在战时可以实现战场信息的实时获取,全天候掌握目标的所有参数信息,辅助武器进行精准射击,并在设计后提供毁伤效果评估,是现代武器的最后一道眼睛,是最精确的那种雷达。
火控雷达既然要对敌人进行打击,就必须拥有超高的能力,比如精度和抗干扰能力等。现代火控雷达的测量精度是现役所有雷达中最高的,角度偏差很小,距离偏差几乎没有。不过这种雷达因为太过精确,所以作用距离相对来说比较近,最远大概只有50公里的样子,舰载近防炮所使用的火控雷达的测量距离甚至只有十几公里。火控雷达具备自动跟踪能力,其天生就是为了武器打击而生的,所以不会像警戒雷达那样转来转去,只要捕获到目标参数,就会一直盯着目标,为航空武器系统持续不断地提供目标的实时位置信息。
代表型号
舰载火控雷达
AN/SPY-1雷达
AN/SPY-1是美国研制的世界上第一部有四面阵列天线的舰载相位阵列雷达,服役多年来一直是美国海军宙斯盾系统的核心(部署在阿利·伯克级驱逐舰和提康德罗加级导弹巡洋舰上),工作波段为S波段,使用4个固定式相位阵列天线,能够同时执行搜索、跟踪、引导等任务,对目标最远探测距离大于325公里;探测地效航空母舰目标距离大于80公里,从早期仅作为防御敌机、巡航导弹的雷达(SPY-1、SPY-1A),发展到SPY-1B具备有限的战术弹道导弹防御能力,到SPY-1F(V)具备探测掠海反舰导弹能力,其中SPY-1D(V)采用新型导波管、目标识别及杂波抑制算法,有效探测距离扩展至400-460公里,可同时监视400个目标,自动跟踪其中100个目标,并同时引导导弹拦截12-18个目标。从整体能力上讲,该型雷达已具备对中近程弹道导弹的预警探测能力,但就其自身结构功能而言,仍存在着一定的局限性,包括功率有限,能量大多损耗在阵列天线上,且模块化、重量和可靠性方面均有不足,AN/SPY-6雷达即应运而生。
AN/SPQ-9B雷达
该雷达是美国诺斯洛普·格鲁门研制的一种多波形、窄波束、X波段、脉冲多普勒雷达,主要有对空、对海和信标应答三种工作模式,另外还有反舰导弹探测模式、动目标显示等子工作模式,既能够作为单独的探测设备进行独立工作,也可以与舰船自防卫系统、“宙斯盾”作战系统集成,成为作战系统的一部分。因此AN/SPQ-9B雷达能够支持对岸攻击、反舰战和防空战,并能够在严重海杂波和电子干扰情况下探测到地效航空母舰飞行的具有极小雷达反射截面的反舰导弹。
NA-25X
是一型火控系统,能够控制防空和对海作战中的中口径火炮,以及CIWS中的小口径火炮,多达3支不同口径的火炮可以由其计算机单元控制。NA-25X是一型基于ORIONRTN-25X海军跟踪雷达的现代火控系统,它是一种J波段完全相干的设备,其特点是防节点、广泛的抗电子干扰和反切割功能,以及高的跟踪精度。
一套NA-25X有2个与雷达共平台安装的EO传感器(电视、红外),可对同一目标进行射击评估和提供附加的替代视线,也可安装第三个传感器(激光测距仪),就可以提供完整的EO跟踪能力。
NA-30S
火控系统是一型先进的模块化武器控制系统,旨在复杂的威胁环境和协同火控模式下控制海对空导弹系统和火炮(最多三个)。NA-30S是一型基于ORIONRTN-30X海军跟踪雷达的现代火控系统(FCS),它是一型I波段全相干雷达设备,其特点是抗点头、广泛的抗电子干扰和反切割功能,并具有较高的跟踪精度。
一套NA-30S有2个与雷达共平台安装的EO传感器(电视、红外),可对同一目标进行射击评估和提供附加的替代视线,也可安装第三个传感器(激光测距仪),就可以提供完整的EO跟踪能力。NA-30S可与连续波瞄准发射机接口,支持通过部署ESSM(改进北约轻型RIM-7M“海麻雀”舰空导弹),通过点亮目标本身,实现与目标交战。通过双目标指示视觉增强配置和内部附加功能,NA-30S系统可以集成到火炮系统中(包括至少2个FCS),以优化所有舰载火炮对多个并发目标(导弹、空中和海面目标)的打击。
NA-30SMK2
是一型新一代的武器控制系统,旨在协调控制火炮(最多三支),以防止常规和不对称环境下的空海威胁,减少反应时间。NA-30SMK2是基于双波段(X和Ka)的海军跟踪雷达,采用隐形天线设计,将高跟踪精度与优化的距离性能相结合。同时对X和Ka波段进行了并行处理,以根据目标优化跟踪性能。
火控系统根据跟踪的威胁程度自动选择最佳的弹药和射击模式,一组组合传感器(电视摄像机、红外摄像机和激光)集成安装在雷达天线上,以进行射击评估,并提供替代或冗余的视线。
第三代舰载火控雷达
2014年4月23日,“海上合作-2014”多国海上联合演习在青岛市附近海域举行,期间中国第三代海军舰载火控雷达为中国舰队顺利完成演习任务提供了强有力的保证,填补了中国雷达领域的多项空白。雷达素有“电子眼”之称,是舰船目标搜索、跟踪、定位不可或缺的装备。由中国电子科技集团有限公司20所研制生产的某型雷达是中国自主研制的第三代海军舰载火控雷达,集多种现代雷达新体制于一身,填补了中国雷达领域的多项空白。
该型雷达具有抗杂波、抗干扰能力强的特点,极大地提高了对目标的搜索、跟踪精度,从而在海上联合搜救演习中能够牢牢锁定目标,对不同来袭目标实现精确打击,为中国舰队顺利完成演习任务提供了强有力的保证。此外,该型雷达采用高科技的数字集成技术及模块化的设计,具有较好的通用性,加之其良好可操作性,使该型雷达在中国多种舰艇上得到了广泛的应用。
车载火控雷达
瑞典“超级蝙蝠”车载火控雷达
这部圆极化窄波束(1.9°)雷达是一种新式的频率捷变和动目标显示Ku波段(15.9~17.19千赫)单脉冲雷达,它可以探测到16公里处的飞机(1平方米)和9公里处的导弹(0.1平方米)或者炸弹,测角精度在0.7毫弧度以下,测距精度在4米以下。该雷达还拥有一台数字计算机,它可以在指挥火炮向某一目标开火的时候,同时跟踪另外一个不同方向的目标。这台射击计算机可测最炮弹的速度(误差为0.3米/秒),并自动探测敌方武器。同时,它还带有1000多条程序,以便使操作人员在警戒的时候可以进行练习。
FK-3000防空系统
2022年11月,FK-3000型弹炮合一对空防御系统在中国航展亮相后便引起了关注,它集成了三种导弹和一门高速对空火炮,在弹药类型和覆盖形式上“武装到了牙齿”。FK-3000型对空防御系统甚至还能配属两辆携带微型导弹的无人战车,这种“僚车”的配属,是地面防空装备的独特思路。
FK-3000系统经由FK-1000系统、FK-2000系统逐步演化而来,从名称上就可以看到其迭代的关系。FK-1000系统可同时对付两个空中目标,其主要设计思路与俄制“铠甲S1”一致,是无线电指令制导的防空导弹模式,依托搜索和火控雷达进行目标识别和锁定。随着时代的变迁,FK-2000系统应运而生,在采用8轮新底盘突出公路机动能力,可在40千米/时速度下行进间射击的基础上,大幅度提升了信息化水平。如将FK-1000系统的23毫米炮换成了两门近防炮,雷达也升级为有源相控阵雷达和光电多模探测组件等。
机载火控雷达
EL/M-2052雷达
EL/M-2052雷达由以色列埃尔塔公司(Elta)研制而成,是一种先进的火控雷达(FCR),专为空对空优势和打击任务而设计。
EL/M-2052雷达基于全固态主动电子扫描阵列(AESA)技术,使雷达能够实现长探测范围、高任务可靠性和多目标跟踪能力。EL/M-2052雷达提供同步操作模式,支持空对空、空对地和空对海操作模式以及武器部署的多任务能力。
APG-78雷达
“长弓”APG-78雷达是美国研制装备的一种工作频率为35千兆赫的相干多普勒脉冲火控雷达,可在晴天、夜间及烟、雾、尘、雨、雪等各种恶劣气候条件下和电子对抗环境中工作,对运动目标的探测距离为8千米,对固定目标的探测距离为6千米:可扫描直升机前方55平方千米的区域,同时显示、区分和跟踪128个目标,可自优先顺序,对16个威胁目标进行排序,并在1分钟内攻击它们。
“长弓”雷达的发射功率低,采用极窄的笔形波束主瓣和保密的低截获率调制等低可探测技术。它还采用实波束测地面目标,进行非协同目标识别,能穿透伪装物和树叶识别固定目标,最后显示实波束视频和合成图像。可进行360°全方位连续扫描,也可对特定扇区进行重点扫描。“长弓”雷达还是一种多功能雷达,有地面目标瞄准、空中目标瞄标、地形地貌显示和内部测试等4种工作模式。
SY-80火控雷达
SY-80火控雷达是“神鹰”系列产品之一,是一部X波段、中等脉冲重复频率脉冲多普勒体制的火控雷达。相对上一代的单脉冲火控雷达,脉冲多普勒雷达能够全天候、全高度条件下对空中目标进行搜索和跟踪,尤其解决了以往单脉冲雷达难以下视搜索空中目标的难题。该雷达还具有对地面目标精确测距的能力,配合控制机载武器的发射和投放。并具有频率捷变和多种抗干扰能力以及自动检测功能。
SY-80雷达的开发使歼-7具有了全天候作战能力,虽然J-7系列飞机是较为落后的飞机,但安装较为先进的电子设备后,仍然能够充当要地防空和截击的任务。SY-80体积和重量相对于上一代的JL7雷达有了质的提高。使J-7E在气动布局不做变化的情况下就能安装,只有不到60kg重量甚至比以前J-7H的机头配重还轻,可以说对飞机性能几乎没有影响。SY80雷达功率不大,因此,它不需要复杂的环控系统,只需要较少的进风量即可满足风冷散热要求,这样就不需要对飞机的环控系统进行改动。SY-80雷达不需要配置专门的显示设备,雷达的功能显示都可以直接显示在飞机的平显上,简化了座舱设备,而且观看更为方便,没有改变飞行员的观察习惯,训练改装更加容易。而且雷达的应用使具有离轴攻击能力的空空导弹增加了雷达随动瞄准方式,通过雷达随动,也可以实现导弹离轴发射,大大增强了导弹在复杂环境下的作战能力。良好的下视性能使歼-7具有对付低空目标能力,充分发挥J-7的国土防空和截击的性能。
KLJ-7A“三面阵”机载有源相控阵火控雷达
KLJ-7A是中国电子科技集团有限公司第14所研制的,采用有源相控阵技术,具备对空搜索、多目标跟踪、空地和空海目标搜索与跟踪、高分辨SAR成像、高增益ESM、地形回避和气象等功能,可同时攻击多个目标,其视野可超过300度。
三面阵体制的引入极大拓展了角度范围,给作战带来传统单面雷达所不具有的优势。战机有了三面阵就可以实现“敏捷脱离”,可以在大角度大机动状态下稳定跟踪目标和制导先进空空导弹,获得进攻和防御兼备的战术优势,使得战机战术更为灵活,极大提高空战对抗和战机生存能力。
三面阵体制可以扩大雷达的搜索范围,一定程度上还可当作“小型预警机”使用。此外,三面阵体制可以弥补相控阵天线波束偏离法线造成的性能下降、可以正侧视成像提升成像效果、提高抗干扰能力等。
三面阵KLJ-7A在具备“广角”能力后让战机探测性能大大提升,极大丰富了战机的作战灵活性以及战场生存力,从而让载机的作战能力更上一个台阶,标志着中国在机载火控雷达技术已经达到世界先进水平。
应用领域
火控雷达是一个综合性的航空武器系统,由雷达扫描系统和火力控制系统组成,在计算机的辅助下。来达成对武器系统的高效利用的系统。一般装备于综合性的作战平台,比如飞机,舰艇和地面防空系统等。
发展趋势
火控雷达的主要发展趋势是:①一体化技术。火控雷达这一通用化,就要求雷达适应多件武器需求,跟踪/通信/电子战一体化,能够实现导弹指令制导功能和信息化解控制功能。②目标识别。火控雷达的多任务需求牵引雷达要进行空中、地面或海面目目标的识别,识别方法主要基于目标的运动特征、目标运动调制特征和图像信息的识别。③协同应用。火控雷达与红外、光学等探测装置协同应用。
现代火控雷达,大多数采用的是单脉冲体制的多普勒雷达,但是单脉冲体制的多普勒雷达的缺点明显,那就是用途单一,多目标处理能力弱,雷达照射距离近,无法实时跟踪大规模来袭目标。
未来火控雷达的发展,有望将所有武器集成到一个统一的火控系统当中实现全部平台的综合火控化。比如现代军舰上装备的雷达多种多样,每种武器基本上都有一部甚至多部火控雷达为其服务。比如舰载防空导弹的目标导引雷达,舰载火炮的火控雷达以及谨防武器的集成化火控雷达系统。比如阿利·伯克级驱逐舰,舰上就安装有3部火控雷达,为其舰载防空武器指示目标信息,但是这还不是全部。其舰上还装备有近防航空武器系统,每部近防武器系统都有对应的火控雷达为其服务。这样固然可以发挥每种武器的作用,但是也从一定程度上导致军舰各个武器系统的协调性能下降。
如果全舰的所有武器系统可以集成到一个综合的火控系统中,即可以控制防空导弹,又可以控制舰炮以及谨防系统,又可以为武器提供更远目标的位置信息,那么这样的火控系统无疑将会大大提升全舰的防空作战能力。只是,将所有的武器全部集成到一个综合火控系统之下,需要火控系统的综合能力有很大的提升。综合化的火控系统不仅仅要协调好各个武器的使用,还要能有效地分配自身的资源,让整个军舰的航空武器系统纳入到一个更庞大的伺服系统中,这样的火控雷达系统,应该首先需要一台强大无比的计算机。
未来武器平台的火控系统将会相控阵化以及继承各种光学设备,更好地为武器系统服务。早期的火控雷达,只是简单地用雷达为武器提供目标信息,直到七十年代,现代化的火控雷达才逐渐成熟,不但可以提供超过一个目标的处理能力,而且也在向着抗干扰能力方向发展,未来的火控雷达系统,为了追求更远的探测距离,相控阵化将是其唯一的路。不仅如此,现代化的光学探测设备已经具备对一百多公里远的目标进行探测和跟踪的能力,未来火控系统在相控阵化的同时,应该会将先进的光学探测系统全部纳入火控雷达系统中来。实现火控系统的多种探测模式,这样,就彻底地解决了抗干扰的问题。用于舰载雷达的话,这种模式一旦实现,那么一体化桅杆将会变得更加简洁,有利于提升全舰的作战能力和隐身能力。
最后,未来火控雷达,不仅在以上两个方面有所突破,很可能在未来还会向着多用途方向发展。现代武器平台的多用途化一直在向前发展。比如早期的飞机,有截击机,战斗机,战略轰炸机,侦察机等等。现代化的飞机一个多用途,把这些功能全都包括了。再比如以前的驱逐舰,有防空驱逐舰,反潜驱逐舰,护航驱逐舰等等。现在,一条驱逐舰的防空反潜反舰能力远超美苏冷战时期的单一用途的驱逐舰。这就是武器的多用途化。武器平台在往多用途化方向发展的同时,航空武器系统的多用途化也在向前发展。比如俄罗斯/苏联的防空系统,每个作战距离对应一种型号,但是到了S500防空系统以后,从近程防空到远程防空,再到外层空间反弹道导弹,全部都集成到了一个系统中去。其实未来的火控雷达系统,在走集成化趋势的同时,也会考虑往多用途方向发展,比如将火控雷达系统整合到整个武器平台的雷达系统中去,不但具备了目标的照射,跟踪能力,同时还会具备电子战的能力,极大的提升单一系统的用途范围,也在一定程度上提升了整个武器平台的作战能力。
当军舰开始追求多用途的时候,各种武器的堆砌造成了各种火控系统的堆砌,所以看70年代这种变化产生的时候,武器平台布满了各种雷达以及武器。随后的几乎所有的武器平台,都在向着集中化的方向前进。火控雷达这种为了单一武器指示目标的作战系统,未来必将会被纳入整个军舰的雷达探测系统当中去。
价值意义
火控雷达不仅使火控系统具有全天候防御能力,也大大提高了系统的防空效力和自动化作战能力。火控雷达不仅与指挥仪、光学装置以及电视、激光、红外线等光电设备配合使用,已开始与战场目标指示雷达等结合形成综合防空体系,以提高多目标探测能力和电子对抗能力。
相关事件
炒作事件
2013年1月30日上午10时左右,中国海军护卫舰“连云港市”号和日本护卫舰“夕立”号在中国钓鱼岛及其附属岛屿,以北约110至130公里的海面快速接近,相距仅3公里左右。中国舰长依据交战规则照射了火控雷达。
3月18日,日本共同社东京发布消息,中国军方的多名高级将领日前在接受共同社采访时承认,中国海军军舰1月曾向日本海上自卫队的护卫舰照射火控雷达。中国将领强调照射火控雷达是舰长的紧急判断,是偶发事件。
针对日本共同社炒作“火控雷达照射”问题,中国国防部新闻事务局表示:中国已经多次就此问题阐明了严正立场。真相是十分清楚的,日方所谓中国海军舰艇火控雷达瞄准日方舰机的说法不符合事实。日方不时炒作所谓“火控雷达照射”问题,对中国军队进行抹黑,误导国际社会,是别有用心的。
“照射日舰”
2014年6月14日,日本《朝日新闻》报道,2014年5月29日,中国军舰可能在东海动用了射击用火控雷达瞄准日本海上自卫队的护卫舰和巡逻机。一名日政府相关人士透露,事发现场位于东海日中中间线日方一侧海域,和中国开发当中的油气田相距不远。当天上午,中国海军护卫舰可能动用了火控雷达瞄准海上自卫队“泽雾”号护卫舰。
报道称,关于5月29日的事件,日方在分析护卫舰等的数据后,尚无法确定是否真的曾被火控雷达对准。
2014年6月17日,日本防相小野寺五典在当天的记者会进行了辟谣。在当天的记者会上,在被问及5月29日当天日本巡逻机和护卫舰是否再次遭到中方军舰火控雷达照射相关问题时,小野寺称,已获悉相关媒体报道内容,但5月29日当天并未发生类似2013年1月的火控雷达照射事件。
瞄准菲律宾船只
2020年4月,中国外交部发言人针对“关于中方军舰用火控雷达瞄准菲律宾船只”消息指出:菲方有关“雷达瞄准”的指责与事实不符。中国军舰是在中国南沙群岛相关海域正常巡航,相关操作专业规范,符合国际法和相关安全规则。中方已就此向菲方提出交涉,要求菲方某些人尊重事实真相,不要发表毫无根据的言论。
有种开火控雷达照我
2023年4月,中国台湾媒体报道解放军霸气回呛台军机的片段。宣称解放军回呛台军“广播驱离”的内容为“有种开火,不然挨揍”,经仔细辨认,解放军军机回呛内容实际为“有种开火控雷达照我”。
中国军机驱离外军机
2024年5月,中国南部战区中国人民解放军海军舰载航空兵部队在履行任务期间,遭到四架外军军机的挑衅。外军军机无视“空中礼仪”,利用4比2的数量优势,使用火控雷达锁定中方飞机。面对外军的挑衅,中国舰载机的飞行员迅速做出一个大动作。在一连串高技术的机动动作下,迫使对方飞机逃离现场。
总体评价
未来战场的一大特征是伴随着强度高而复杂的电磁对抗。基于体系化架构下的博弈,需要功能、性能更加强大和抗电磁攻击能力更强的机载探测感知系统。未来机载火控雷达的发展将不只是对单个机载雷达性能的追求,而是更加注重雷达与外界平台的协同。通过与其他电磁传感器相融合,机载的电磁传感器除雷达以外,还有电子战系统、数据链和光电探测跟踪系统等。机载火控雷达与其融合的方向包括协同探测、探测信息的融合和物理实体的一体化等。(中国军网 评)
火控雷达通过异构多传感器的协同探测和探测信息的融合,可以增加信息的获取源,增加信息的维度和可信度,减少辐射信号被截获的可能,提高抗干扰能力。物理实体的融合可以极大地降低传感器系统的体积、重量和功耗等,这对于载机平台来说非常重要。(国防科技网、中国军网 评)
参考资料 >
电科西北、二十所展品重磅发布 | 航展•现场.微信公众平台.2024-10-01
炮瞄雷达.中国大百科全书数据库.2026-01-03
火控雷达.浙江省国防科技工业促进中心.2025-12-20
什么是火控雷达?.微信公众平台.2024-10-01
火控雷达.国家国防科技工业局.2025-12-20
45载,中国机载火控雷达事业正青春.百家号.2024-10-01
有源相控阵引领机载雷达进入新时代(组图).新浪网.2024-10-02
机载火控雷达.中国大百科全书.2024-10-01
颠覆未来海战的30倍感知革命--AN/SPY-6宙斯盾雷达.腾讯网.2026-01-03
最前沿 | 几款火控雷达系统.微信公众平台.2024-10-01
中国第三代舰载火控雷达现身演习.中国军网.2024-10-15
【直击中国航展】弹炮合一!探秘FK-3000型对空防御系统.【直击中国航展】弹炮合一!探秘FK-3000型对空防御系统.2024-10-15
中国“山寨”以色列雷达为巴基斯坦装配枭龙战机?.界面新闻.2023-11-16
ELM-2052 Airborne AESA Fire Control Radar .iai.2023-11-16
第 500 个 AN/APG-78 火控雷达.直升机历史遗址.2024-10-15
中国神鹰-80雷达:为歼七战机擦亮眼睛(组图).新浪网.2024-10-01
KLJ-7A“三面阵”机载有源相控阵火控雷达亮相珠海国际航展.中国军网.2024-10-01
中国痛斥日炒作“雷达事件”.央视网.2024-10-01
日媒称中国动用火控雷达瞄准日本军舰和巡逻机.环球国际.2024-10-01
日防相:日媒报中国军舰火控雷达照射日机不实.环球网.2024-10-01
中方军舰用火控雷达瞄准菲律宾船只?外交部:与事实不符.百家号.2024-10-15
解放军霸气回呛台军机“有种开火控雷达照我”.中国宁波网.2024-10-01
4架外军机用火控雷达锁定中国军机,我方以2对4成功驱离.腾讯网.2024-10-01
机载雷达:锐利的空中“鹰眼”让战机“耳聪目明”.中国军网.2024-10-02