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        能分身的雷達

        2015-08-13 04:13:11
        少年科學 2015年7期
        關鍵詞:雷達探測相控陣軍艦

        最近,中國新一代的052D型導彈驅逐艦現身。中外專家把該艦稱作“中華神盾”,因為艦上裝備有相控陣雷達。這種雷達到底是什么神奇武器呢?現在,我們一塊來探索一下吧!

        多雷達組合

        讓我們先走近普通的雷達,看一看它是怎樣工作的。普通雷達探測目標距離的原理是:雷達波從發(fā)射到從目標返回的總時間乘上光速,等于2倍目標距離。

        普通雷達依靠360度旋轉來掃描目標,而相控陣雷達則完全不同,絕大多數相控陣雷達都是不動的。雷達不轉動,那它又是如何掃描不同方向的目標呢?

        答案是,相控陣雷達不是“一個雷達”,本質上,它是很多個“普通雷達”組合在一塊的共同體。

        相控陣雷達的天線由無數個小單元天線組成,這些小單元天線叫做“陣元”。對于有源相控陣雷達來說,每一個陣元都是獨立控制的,它們既能獨立發(fā)射雷達波,也能接收雷達波的回波信號。

        相控陣雷達不但不動,而且天線陣列也是平面的。那奇怪了,它到底是如何調整掃描方向的?顧名思義,“相控陣”就是控制每個陣元產生電磁波的相位與幅度,以此強化電磁波在指定方向上的強度,并壓抑其他方向的強度,從而實現讓電磁波束的方向發(fā)生改變。

        先進之處

        現在,我們來看看相控陣雷達有哪些先進之處。

        沒有機械運動 相控陣雷達因為省去了整個天線的機械驅動系統(tǒng),所以它的可靠性非常高,無故障的時間遠遠高于傳統(tǒng)雷達。另外,相控陣雷達數百個或上千個陣元中,就算有百分之十的陣元損壞,相控陣雷達依然可以使用。

        分身有術 相控陣雷達是否強大,跟“陣元”是否先進和陣元數量的多少有很大的關系。陣元的數量可以是幾百個,也可以是上萬個,像美國的“鋪路爪”陸基相控陣預警雷達,就有15360個能發(fā)射電磁波的陣元和2000個不發(fā)射電磁波的陣元。15360個陣元分成96組,與其他不發(fā)射電磁波的輻射器搭配起來,本質上相當于96部雷達的組合體。

        正是因為有非常多的陣元,所以,軍艦面對敵方導彈的飽和攻擊時,可以把所有陣元分成若干組,每一組分別跟蹤和對付一個目標。我們經常聽到某種戰(zhàn)機或者軍艦能同時對付多少個目標,其實,這其中的大部分功勞屬于戰(zhàn)機或者軍艦上的相控陣雷達。

        快速切換 蜻蜓的眼睛又大又鼓,占據著頭部的絕大部分。每只眼睛都由上萬只“小眼”組成。

        相控陣雷達跟蜻蜓的復眼有相似之處,每一個陣元相當于蜻蜓的每一只小眼。普通雷達像人類的眼睛,想看左邊,就得把頭扭向左邊;而相控陣雷達在探測左邊和右邊時都不用“扭頭”。這樣的好處是,相控陣雷達探測和跟蹤目標的速度極快,如果要調整100度的方向,普通雷達因為要轉動,大約需要1秒,而相控陣雷達探測目標所需的時間不到1毫秒。

        全能冠軍

        在過去,軍艦上安裝有不同種類的雷達,體積龐大不說,另一個麻煩是干擾,常常是一種雷達工作時,另一種雷達就會受到干擾,嚴重的甚至不能同時工作。

        由于相控陣雷達由電腦控制,它的方位指向和波段切換速度極快,能同時完成對空、對地、對海不同目標的探測。這樣,它就能把原來需要多個不同種類雷達才能完成的任務一下子接過來,實現火控雷達、搜索雷達、預警雷達等合而為一。另外,相控陣雷達還可以進行戰(zhàn)機間通信,如果集中波速,可以對敵實施電磁干擾戰(zhàn)。

        相控陣雷達可以在1秒內關機,1秒內開機。因此,當軍艦遇到依靠雷達信號進行引導的“反雷達導彈”時,可以迅速把朝向來襲導彈方向的雷達關機,同時,其他方向的雷達保持開啟。

        相控陣雷達由多個獨立的收發(fā)陣元組成。未來技術成熟后,這些陣元可以分散到機身各處,與機身徹底融為一體,這就是戰(zhàn)機的智能蒙皮。

        人們把相控陣雷達說成是21世紀的雷達,并把它作為第四代戰(zhàn)機最重要的裝備之一,實在是一點不為過。

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