曹　晨

(中國(guó)電子科學(xué)研究院，　北京 100041)

?

機(jī)載預(yù)警雷達(dá)七十年發(fā)展回顧與展望

曹晨

(中國(guó)電子科學(xué)研究院，北京 100041)

摘要：回顧了機(jī)載預(yù)警雷達(dá)自1945年以來(lái)的發(fā)展歷程，并以任務(wù)適應(yīng)、環(huán)境適應(yīng)和平臺(tái)適應(yīng)為主線，將其劃分為三個(gè)階段。然后，結(jié)合未來(lái)預(yù)警機(jī)必須滿足的軍事需求，闡述了發(fā)展中的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)可能具備的“寬頻帶、一體化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化”的技術(shù)特征?？傮w而言，未來(lái)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)將進(jìn)一步改善對(duì)任務(wù)、環(huán)境和安裝平臺(tái)的適應(yīng)性，概念進(jìn)一步拓展，在打擊鏈中的作用將不斷向后延伸，與系統(tǒng)和體系的交聯(lián)也將更加緊密，從而為形成基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力作出更多貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)載預(yù)警雷達(dá)；打擊鏈；探測(cè)；識(shí)別；通信

0引言

1945年3月，世界上第一架預(yù)警機(jī)——TBM-3W開(kāi)始服役[1]，開(kāi)啟了雷達(dá)軍事應(yīng)用的嶄新發(fā)展階段。70年來(lái)，預(yù)警機(jī)逐漸從單一的空中雷達(dá)站演變?yōu)榧啥喾N傳感器、通信/數(shù)據(jù)鏈和其他各類信息系統(tǒng)的空中指控平臺(tái)。而機(jī)載預(yù)警雷達(dá)因其主動(dòng)探測(cè)特征，一直被認(rèn)為是預(yù)警機(jī)最為重要的傳感器。在軍事需求與技術(shù)發(fā)展的雙重驅(qū)動(dòng)下，未來(lái)的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)仍將在預(yù)警機(jī)中發(fā)揮無(wú)以替代的作用，并具備新的技術(shù)特征。

1機(jī)載預(yù)警雷達(dá)七十年發(fā)展概況

1.1機(jī)載預(yù)警雷達(dá)發(fā)展的基本驅(qū)動(dòng)因素

機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的研制需要解決兩大基本問(wèn)題。首先是雷達(dá)能量在時(shí)域、空域和頻率域的分配，分配的基本依據(jù)是針對(duì)不同的環(huán)境與目標(biāo)，如何實(shí)現(xiàn)不同的作戰(zhàn)任務(wù)；其次，由于這種分配必須在飛機(jī)平臺(tái)所提供的條件與限制下才能完成，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)在設(shè)計(jì)上必須同時(shí)解決雷達(dá)的平臺(tái)適裝性問(wèn)題。這兩個(gè)基本問(wèn)題的內(nèi)涵實(shí)際上向雷達(dá)提出了三個(gè)方面的基本要求，即任務(wù)適應(yīng)、環(huán)境適應(yīng)和平臺(tái)適應(yīng)。這些基本要求既覆蓋了雷達(dá)發(fā)展的軍事需求因素，也需要技術(shù)進(jìn)步提供實(shí)現(xiàn)條件，因此構(gòu)成了機(jī)載預(yù)警雷達(dá)發(fā)展的基本驅(qū)動(dòng)因素。

1) 任務(wù)適應(yīng)

從打擊鏈的觀點(diǎn)來(lái)看，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)在“偵、控、打、評(píng)”或“發(fā)現(xiàn)、跟蹤、識(shí)別、決策、打擊和評(píng)估”的打擊鏈中需要對(duì)空中和海面目標(biāo)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)與跟蹤。由于雷達(dá)平臺(tái)的升高允許有更大的視距，因此，對(duì)于低空目標(biāo)的探測(cè)，是機(jī)載預(yù)警雷達(dá)最為主要的任務(wù)，也是預(yù)警機(jī)和機(jī)載預(yù)警雷達(dá)作為一種裝備類型獨(dú)立發(fā)展的根本原因。隨著雷達(dá)的技術(shù)進(jìn)步，回波能夠攜帶更多的信息，初步具備了對(duì)目標(biāo)的識(shí)別能力，展現(xiàn)出雷達(dá)功能逐步向打擊鏈后端擴(kuò)展的趨勢(shì)。同時(shí)，雷達(dá)的目標(biāo)特征日趨復(fù)雜，對(duì)“隱、低、慢、小、高、快”等復(fù)雜目標(biāo)普遍存在看不遠(yuǎn)、看不高、預(yù)警時(shí)間壓縮、穩(wěn)定跟蹤困難和難以識(shí)別等問(wèn)題。特別是隱身目標(biāo)，由于雷達(dá)散射截面(RCS)縮減約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，將導(dǎo)致現(xiàn)役雷達(dá)對(duì)其探測(cè)距離下降1/3以上，雷達(dá)的任務(wù)適應(yīng)性面臨巨大挑戰(zhàn)。

2) 環(huán)境適應(yīng)

為了適應(yīng)各類地理環(huán)境，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)工作區(qū)域從低空近距向遠(yuǎn)距拓展，從海面向陸地?cái)U(kuò)展，由此機(jī)載

預(yù)警雷達(dá)需要不斷提升反雜波能力；為了適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境，其抗干擾能力也在逐步改善。雖然技術(shù)進(jìn)步使現(xiàn)役機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的環(huán)境適應(yīng)性顯著提升，但是在高原、山地和城市等強(qiáng)雜波背景以及有意、無(wú)意等電子干擾條件下探測(cè)距離仍然下降明顯，并且隨時(shí)投入戰(zhàn)場(chǎng)能力弱，地面無(wú)支援條件下獨(dú)立作戰(zhàn)能力差。新一代電子戰(zhàn)飛機(jī)應(yīng)向?qū)掝l帶、大功率、多波束、智能化方向發(fā)展，以及未來(lái)的預(yù)警機(jī)需要全疆域作戰(zhàn)，在高山、濱海和遠(yuǎn)海等各種地形條件下，雷達(dá)都應(yīng)該快速適應(yīng)未知地形和復(fù)雜地形。因此，雷達(dá)需要在各種復(fù)雜環(huán)境下都能較好地完成各項(xiàng)作戰(zhàn)任務(wù)。

3) 平臺(tái)適應(yīng)

在提高雷達(dá)任務(wù)和環(huán)境適應(yīng)性的同時(shí)，需要兼顧解決適裝性問(wèn)題，以及平臺(tái)安裝條件下雷達(dá)的性能限制問(wèn)題。首先，最為主要的是如何解決盡可能大的功率孔徑與飛行安全性之間的矛盾。因此，雷達(dá)天線罩體的構(gòu)型與雷達(dá)技術(shù)體制共同演進(jìn)，先后出現(xiàn)了多種氣動(dòng)外形，雷達(dá)的主要組成部分則不斷減輕重量、減小體積，并提高對(duì)平臺(tái)能源的利用效率。其次，安裝平臺(tái)還不可避免地會(huì)對(duì)雷達(dá)波束產(chǎn)生遮擋，造成能量在空間分布的變化，從而引起全方位探測(cè)距離同設(shè)計(jì)值的偏差，因此，需要通過(guò)布局設(shè)計(jì)減輕遮擋，必要時(shí)還要考慮對(duì)由遮擋造成的回波信號(hào)畸變進(jìn)行補(bǔ)償。第三，飛機(jī)自身的運(yùn)動(dòng)將對(duì)雷達(dá)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要影響：一方面，飛機(jī)自身的運(yùn)動(dòng)速度需要在設(shè)計(jì)上予以補(bǔ)償；另一方面，飛機(jī)的姿態(tài)變化有可能造成雷達(dá)波束偏離目標(biāo)，允許時(shí)需要考慮波束的俯仰穩(wěn)定設(shè)計(jì)。

1.2機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的發(fā)展階段劃分

20世紀(jì)40年代中期到20世紀(jì)70年代初期可以認(rèn)為是機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的第一代發(fā)展階段，其技術(shù)特征為常規(guī)脈沖體制，代表性型號(hào)為AN/APS-20及其改進(jìn)型[2]。這一階段預(yù)警雷達(dá)發(fā)展的主要意義在于，雷達(dá)安裝高度的增加，使得對(duì)低空目標(biāo)的探測(cè)視距顯著增大。雷達(dá)雖然采用常規(guī)脈沖體制，但在海面上空對(duì)低空飛行目標(biāo)具備了發(fā)現(xiàn)與跟蹤能力。這一階段，由于預(yù)警機(jī)主要為海軍使用，且大部分需要配備航母，因此，其載機(jī)規(guī)模普遍不大，升限較低，雷達(dá)天線罩體大多布置在前機(jī)身下方，無(wú)論是探測(cè)視距還是功率孔徑積均較小[3]。雷達(dá)天線普遍采用拋物面形式，大部分雷達(dá)均工作在S波段。天線罩體構(gòu)型多樣，先后出現(xiàn)機(jī)腹鼓包、背負(fù)式鼓包、背負(fù)式水滴形和背負(fù)式橢球形(圓罩)[4]；天線罩體安裝位置從機(jī)腹向機(jī)背發(fā)展，主要是因?yàn)樵黾永走_(dá)功率孔徑積的需要，在機(jī)背布置天線比在機(jī)腹有著更大的空間。水滴形罩體因?yàn)樵跈C(jī)械掃描條件下，天線尺寸只能依據(jù)罩體最短邊設(shè)計(jì)，不能充分利用空間而不再采用；背負(fù)式橢球形自E-1B后逐漸成為主流。雖然這一階段的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)只是地面雷達(dá)簡(jiǎn)單地在飛機(jī)上集成，在強(qiáng)雜波條件下不能較好地工作，環(huán)境適應(yīng)能力差，但是它代表了雷達(dá)軍事應(yīng)用的嶄新階段，促進(jìn)了雷達(dá)技術(shù)的重大變革，在信息化武器裝備發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義。

20世紀(jì)70年代初期至20世紀(jì)90年代末期，為機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的第二代發(fā)展階段，其主要技術(shù)特征為采用脈沖多普勒(PD)體制，代表性雷達(dá)型號(hào)為E-2C系列的AN/APS-145和E-3C系列的AN/APY-1/2[5]。這一階段，在預(yù)警機(jī)裝備規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大的同時(shí)，預(yù)警機(jī)型號(hào)數(shù)量急劇壓縮。以美軍為例，型號(hào)數(shù)量由早期發(fā)展階段的10余種逐漸收斂到E-3和E-2系列兩種，均采用背負(fù)式橢球形天線罩。因此，可以認(rèn)為在機(jī)械掃描條件下，背負(fù)式橢圓形天線罩形式是最佳構(gòu)型。在預(yù)警機(jī)型號(hào)數(shù)量壓縮的同時(shí)，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)型號(hào)多年來(lái)根據(jù)適應(yīng)任務(wù)和環(huán)境的需要，一直持續(xù)改進(jìn)，“一代平臺(tái)、多代電子”的特征日益顯現(xiàn)，這也表明信息系統(tǒng)在適應(yīng)平臺(tái)的同時(shí)通過(guò)改進(jìn)持續(xù)提升任務(wù)適應(yīng)性和環(huán)境適應(yīng)性，構(gòu)成了預(yù)警機(jī)裝備發(fā)展的重要途徑。

第二代發(fā)展階段的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)以脈沖多普勒技術(shù)的運(yùn)用為主要手段，具備了在陸地和城市等復(fù)雜地形上空工作的能力。雷達(dá)環(huán)境適應(yīng)性的改善，推動(dòng)預(yù)警機(jī)主要由裝備海軍向同時(shí)裝備海軍和空軍發(fā)展，甚至使空軍成為裝備預(yù)警機(jī)最多的軍種。這一階段，由于空軍預(yù)警機(jī)無(wú)需上艦，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)平臺(tái)開(kāi)始往大規(guī)模發(fā)展，升限更高，電力更充足，空間更充裕，從而為雷達(dá)提供了更大的探測(cè)視距以及功率孔徑，探測(cè)威力顯著增長(zhǎng)。雷達(dá)天線普遍采用陣列形式，大型平臺(tái)上S波段繼續(xù)使用，有助于提供更低的副瓣(AN/APY-1雷達(dá)采用了世界上第一部超低副瓣天線)，保證下視性能；艦載平臺(tái)上開(kāi)始采用P波段替代S波段(E-2A的AN/APS-96)，其主要原因在于雷達(dá)適裝性與環(huán)境適應(yīng)性二者的兼顧與折衷。雖然P波段相比S波段，在同樣孔徑的條件下的副瓣較高，但海雜波電平較弱，在一定程度上彌補(bǔ)了由副瓣較高帶來(lái)的雜波較強(qiáng)的問(wèn)題；另一方面，由于艦載平臺(tái)的規(guī)模擴(kuò)大，允許有更大的載機(jī)，從而允許提供更大的天線孔徑，又在一定程度上彌補(bǔ)了副瓣較高的不足。而采用了P波段后，由于變頻模塊的減少，雷達(dá)整機(jī)重量大幅下降，特別是采用八木端射天線，天線重量降低顯著，從而顯著改善了在艦載平臺(tái)上的適裝性。在這一階段，由于PD技術(shù)的成熟，雷達(dá)回波增加了速度信息，既構(gòu)成了反雜波的技術(shù)基礎(chǔ)，也使雷達(dá)具備了粗分類的識(shí)別能力。

20世紀(jì)90年代初期至今，為機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的第三代發(fā)展階段，其主要技術(shù)特征是開(kāi)始普遍采用有源相控陣體制，極大地提高了任務(wù)適應(yīng)性，既能拓展對(duì)目標(biāo)的探測(cè)距離，又能改善高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤性能。AN/APY-1雷達(dá)是世界上第一型采用相控陣體制的預(yù)警機(jī)，它采用無(wú)源相控陣，且用于俯仰方向掃描，但方位上仍是機(jī)械掃描。瑞典和以色列幾乎同時(shí)開(kāi)展了有源相控陣機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的研制，從形成產(chǎn)品的時(shí)間看，以色列裝備波音707“費(fèi)爾康”預(yù)警機(jī)的EL/M-2075雷達(dá)要早于瑞典裝備S-100B預(yù)警機(jī)的PS-890雷達(dá)[6]，前者工作在L波段，三個(gè)天線陣面分別布置在前機(jī)身兩側(cè)和機(jī)頭部位，各陣面分時(shí)工作，完成280°方位覆蓋，俯仰方向上采用頻率掃描，采用256個(gè)收發(fā)組件，每個(gè)組件功率15 W；后者工作在S波段，2個(gè)天線陣面分別布置在機(jī)背平衡木型天線罩內(nèi)，雙陣面分時(shí)工作，俯仰方向上不掃描，采用192個(gè)收發(fā)組件，每個(gè)組件功率15 W。此后，中國(guó)的空警-2000機(jī)載預(yù)警雷達(dá)、以色列“海雕”預(yù)警機(jī)的EL/M-2085、美國(guó)E-737預(yù)警機(jī)的多功能電子掃描陣列(MESA)、E-2D預(yù)警機(jī)的AN/APY-9機(jī)載預(yù)警雷達(dá)和中國(guó)空警-500預(yù)警機(jī)雷達(dá)均采用二維有源相控陣體制，在設(shè)計(jì)上各具特色?？站?2000在世界上率先實(shí)現(xiàn)二維有源相控陣掃描工程化，并首創(chuàng)采用三面天線背負(fù)式圓罩構(gòu)型，后被裝備印度的伊爾-76“費(fèi)爾康”機(jī)載預(yù)警雷達(dá)采用。MESA采用機(jī)身背部?jī)擅鎮(zhèn)壬涮炀€陣(7.3 m×2.7 m)結(jié)合機(jī)身頂部單面端射天線陣(10.8 m×3.4 m)(即T型陣)，在兩個(gè)方面彌補(bǔ)了平衡木雙陣面相控陣掃描的缺陷：(1)將平衡木的支腿部分全部更改設(shè)計(jì)為天線陣面，天線罩體既能提供天線孔徑，又是天線的支撐結(jié)構(gòu)，天線面積顯著增大，也為安裝更多收發(fā)組件提供了空間，從而顯著增大了功率孔徑，也為實(shí)現(xiàn)高度上的掃描和測(cè)量創(chuàng)造了條件；(2)通過(guò)端射陣的應(yīng)用，在一定程度上彌補(bǔ)了平衡木兩部相控陣天線陣面存在的頭尾盲區(qū)。EL/M-2085型雷達(dá)采用L和S雙波段，其中，L波段主要用于機(jī)身側(cè)面的空域監(jiān)視，對(duì)應(yīng)天線孔徑較大；S波段用于機(jī)頭機(jī)尾部位的掃描，對(duì)應(yīng)天線孔徑較小。AN/APY-9雷達(dá)則是在機(jī)載預(yù)警雷達(dá)發(fā)展史上第一次采用機(jī)相掃體制，同時(shí)獲得了單面陣機(jī)械掃描孔徑大和有源相控陣掃描時(shí)間能量分配靈活的優(yōu)點(diǎn)。如果完全采用相控陣并且實(shí)現(xiàn)全方位覆蓋，至少需要三個(gè)天線陣面；如果采用圓罩構(gòu)型，在圓罩尺寸不足的情況下勢(shì)必造成每個(gè)天線陣面孔徑過(guò)小。中國(guó)空警-500預(yù)警機(jī)雷達(dá)則采用數(shù)字陣列雷達(dá)技術(shù)，這種技術(shù)以數(shù)字直接頻率合成(DDS)、數(shù)字波束形成(DBF)和光纖傳輸為主要特點(diǎn)，對(duì)雷達(dá)的核心部分——收發(fā)組件而言，其重量減輕、體積減小、功耗降低，抗干擾性能更好，從而為在中小平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)大型預(yù)警機(jī)的功能和性能創(chuàng)造了條件。

值得指出的是，雖然相控陣技術(shù)催生了多種新型預(yù)警機(jī)雷達(dá)天線罩形式，但由于全方位掃描的需要以及現(xiàn)有技術(shù)解決這個(gè)問(wèn)題的局限性，“圓盤”正在日益重新成為主流，特別是機(jī)相掃體制，為在相控陣條件下解決全方位覆蓋問(wèn)題提供了重要技術(shù)措施。共形天線、平衡木和T型陣等形式雖然相對(duì)圓盤型可以獲得更大的孔徑，但頭尾的探測(cè)問(wèn)題始終不能較好解決，無(wú)法獲得與側(cè)向相同的探測(cè)威力與精度。因此，全方位探測(cè)性能難以均衡，機(jī)相掃技術(shù)是任務(wù)適應(yīng)和平臺(tái)適應(yīng)矛盾的一個(gè)較好折衷。在近年研發(fā)的EC-295和新近服役的E-2D預(yù)警機(jī)上均采用了“機(jī)相掃”體制，而在類似20×103kg最大起飛重量的載機(jī)平臺(tái)上，之前普遍采用的卻是平衡木型。即使在圓盤型全相掃的三個(gè)至四個(gè)面陣造成孔徑不足的條件下，通過(guò)采用多個(gè)天線陣面同時(shí)工作，以時(shí)間換能量，也可能是有效的解決措施。

在這一階段，為了增強(qiáng)任務(wù)適應(yīng)性，雷達(dá)與預(yù)警機(jī)中其他系統(tǒng)的關(guān)系在逐步擴(kuò)展，彌補(bǔ)雷達(dá)情報(bào)的不足，獲得更多的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)并不斷提升系統(tǒng)的情報(bào)質(zhì)量。由于傳感器種類的增加，雷達(dá)情報(bào)開(kāi)始與本機(jī)的其他情報(bào)源甚至是外部情報(bào)源進(jìn)行綜合[7]。1995年，E-3A預(yù)警機(jī)增配ESM系統(tǒng)，雷達(dá)情報(bào)開(kāi)始與本機(jī)ESM系統(tǒng)進(jìn)行航跡關(guān)聯(lián)，在E-3A的持續(xù)改進(jìn)中，E-3C增配多源戰(zhàn)斗識(shí)別系統(tǒng)，基于雷達(dá)情報(bào)進(jìn)一步提升戰(zhàn)場(chǎng)的態(tài)勢(shì)感知能力。

2未來(lái)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的主要技術(shù)特征

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，世界范圍內(nèi)新軍事變革蓬勃發(fā)展，信息化進(jìn)程加速推進(jìn)。機(jī)械化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下的武器裝備可以視為人類肢體的延伸，信息系統(tǒng)則使得戰(zhàn)爭(zhēng)的裝備要素向人類感官、神經(jīng)和樞紐不斷演進(jìn)與拓展，驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)走向更高級(jí)形態(tài)。無(wú)論何種戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)，均存在“偵、控、打、評(píng)”的打擊鏈。在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下，信息系統(tǒng)作為打擊鏈中的必備要素，在縱向的各環(huán)節(jié)中分別發(fā)揮感官、神經(jīng)與樞紐的作用，同時(shí)又不斷壓縮打擊鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，甚至使某些環(huán)節(jié)合并為一體；信息系統(tǒng)在橫向則連接各個(gè)作戰(zhàn)單元，最終構(gòu)成作戰(zhàn)體系。隨著信息技術(shù)的發(fā)展與戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的演變，信息系統(tǒng)不僅主導(dǎo)了打擊鏈中物質(zhì)與能量的流動(dòng)，甚至能夠部分代替火力系統(tǒng)執(zhí)行非火力打擊任務(wù)。信息系統(tǒng)在打擊鏈中的“貫縱、聯(lián)橫與非火力打擊”三個(gè)方面的作用，正是信息系統(tǒng)發(fā)揮主導(dǎo)作用的主要體現(xiàn)。預(yù)警機(jī)由于集成了多類傳感器、通信和指揮控制等信息系統(tǒng)，其發(fā)展趨勢(shì)將為信息系統(tǒng)在打擊鏈中三方面的作用提供更多支持。未來(lái)的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)作為預(yù)警機(jī)的主要傳感器，將具備寬頻帶、智能化、一體化和網(wǎng)絡(luò)化的特征，從而進(jìn)一步增強(qiáng)任務(wù)適應(yīng)能力、環(huán)境適應(yīng)能力和平臺(tái)適應(yīng)能力。一方面，可為實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)更加透徹地感知作出貢獻(xiàn)，充分體現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)向感官演進(jìn)與拓展的趨勢(shì)；另一方面，必將持續(xù)和深層次地介入打擊鏈的更多環(huán)節(jié)，并且推動(dòng)縮短這些環(huán)節(jié)的時(shí)間或促使其合并，甚至與其他信息系統(tǒng)高度融合，有限但全面地發(fā)揮“貫(壓)縱、聯(lián)橫與非火力打擊”的作用。

2.1寬頻帶

未來(lái)的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)自身工作頻段將進(jìn)一步擴(kuò)展，雷達(dá)概念進(jìn)一步延伸，預(yù)警機(jī)系統(tǒng)使用的電磁波頻率資源更加豐富，時(shí)間、能量和頻率資源的分配更加復(fù)雜。以分米波和厘米波等微波波段為主的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)，將向電磁波頻段的低端和高端不斷擴(kuò)展。對(duì)解決反隱身任務(wù)而言，低頻段雷達(dá)的應(yīng)用將更為普遍，而利用高頻段雷達(dá)高增益和高精度的優(yōu)勢(shì)，可以在一定程度上彌補(bǔ)低頻雷達(dá)測(cè)量精度較低、天線副瓣較高的弱點(diǎn)，從而增強(qiáng)任務(wù)適應(yīng)性和環(huán)境適應(yīng)性。特別是機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的高精度，可能提供火控能力，從而為打擊平臺(tái)在自身雷達(dá)尚未探測(cè)到目標(biāo)的情況下提供“未發(fā)現(xiàn)便攻擊”的能力，支撐雷達(dá)功能向打擊鏈后端擴(kuò)展。在頻率的高端，紅外光學(xué)系統(tǒng)具有很好的反隱身潛力，將成為預(yù)警機(jī)雷達(dá)的重要補(bǔ)充。機(jī)載遠(yuǎn)程紅外預(yù)警雷達(dá)將成為機(jī)載預(yù)警雷達(dá)概念拓展的主要體現(xiàn)。這是因?yàn)榧t外系統(tǒng)在如下兩個(gè)方面具有與雷達(dá)類似的特征：

(1)與目標(biāo)意志的無(wú)關(guān)性。雖然雷達(dá)探測(cè)與目標(biāo)意志的無(wú)關(guān)性是由雷達(dá)自身提供電磁波照射造成的，而紅外系統(tǒng)不發(fā)射電磁波，只是被動(dòng)接收，但任何物體無(wú)論采取任何紅外隱身措施，與雷達(dá)類似，只是可以降低探測(cè)所需要的能量，但不能完全消除，因?yàn)槿魏挝矬w的熱輻射均不可避免，從這個(gè)意義上說(shuō)，二者具有本質(zhì)相同的屬性。

(2)在基本特征上，雖然紅外系統(tǒng)是被動(dòng)接收系統(tǒng)，通常情況下缺乏距離信息，但是通過(guò)不同波段協(xié)同測(cè)距、空中多單元協(xié)同測(cè)距以及引入激光測(cè)距，有可能使紅外系統(tǒng)獲取三維目標(biāo)數(shù)據(jù)，從而具備與雷達(dá)類似的信息提供能力。

2.2一體化

未來(lái)的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)將在功能及其與平臺(tái)的集成兩個(gè)方面具備顯著的一體化特征，雷達(dá)資源就是系統(tǒng)資源，雷達(dá)將為預(yù)警機(jī)中其他系統(tǒng)提升自身能力創(chuàng)造條件。如果說(shuō)雷達(dá)的寬頻帶不僅為雷達(dá)自身提供頻率資源，也為預(yù)警機(jī)中的其他設(shè)備提供了頻率資源，在此基礎(chǔ)上，雷達(dá)的功能將向通信和電子戰(zhàn)等其他信息系統(tǒng)拓展[8]，雷達(dá)的大口徑也將成為系統(tǒng)的大孔徑，由此帶來(lái)的能量集中特性將顯著提升通信/數(shù)據(jù)鏈的傳輸帶寬和抗干擾能力，將顯著改善敵我識(shí)別系統(tǒng)的抗多徑效應(yīng)和副瓣干擾的能力，也將為電子偵察系統(tǒng)提供更高的系統(tǒng)靈敏度，從而為未來(lái)預(yù)警機(jī)提供更優(yōu)良的任務(wù)適應(yīng)能力，進(jìn)一步體現(xiàn)信息系統(tǒng)向打擊鏈后端不斷延伸的趨勢(shì)。此外，一體化設(shè)計(jì)將顯著降低裝機(jī)代價(jià)，明顯改善平臺(tái)適裝性，提高對(duì)各種平臺(tái)的適應(yīng)能力。

首先，一體化為雷達(dá)在系統(tǒng)層面提升通信系統(tǒng)的抗干擾能力提供了重要手段[9-10]。雷達(dá)天線高增益特性導(dǎo)致通信系統(tǒng)將由全向變?yōu)槎ㄏ?，而通信系統(tǒng)的對(duì)象本來(lái)也僅為合作目標(biāo)，而且通信系統(tǒng)無(wú)論360°方向上有無(wú)通信對(duì)象均需要輻射能量，這些帶來(lái)了能量的浪費(fèi)，同時(shí)也降低了通信系統(tǒng)的抗截獲能力。為了確定通信對(duì)象，預(yù)警機(jī)可以利用自身的多傳感器，在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并確定目標(biāo)屬性后進(jìn)行通信。另外，由于寬帶器件技術(shù)、先進(jìn)信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步和反隱身的需要，預(yù)警雷達(dá)的工作頻段可能從常用的L、S等頻段向低端擴(kuò)展。因此，為在P波段和L波段的雷達(dá)與現(xiàn)有通信設(shè)備兼容提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

其次，鑒于機(jī)載敵我識(shí)別系統(tǒng)有別于地基敵我識(shí)別系統(tǒng)的特殊性，雷達(dá)在自身提供更多識(shí)別功能的同時(shí)，有可能為獨(dú)立配備的敵我識(shí)別器性能的提升作出更多貢獻(xiàn)。由于工作在下視條件并面臨干擾，敵我識(shí)別器仍需要提高增益、改善副瓣性能，然而受限于安裝條件，其天線規(guī)模受到嚴(yán)重限制；雖然在信號(hào)處理上可以進(jìn)行改進(jìn)來(lái)提升敵我識(shí)別系統(tǒng)的性能，但是利用雷達(dá)天線的大尺寸和高增益來(lái)優(yōu)化波瓣性能，有利于從先天上降低敵我識(shí)別系統(tǒng)在復(fù)雜地形條件和復(fù)雜電磁環(huán)境下受到干擾的可能。此外，以一維或二維距離像以及目標(biāo)精細(xì)識(shí)別等技術(shù)手段為代表，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)將在實(shí)現(xiàn)預(yù)警探測(cè)功能的同時(shí)，具備更強(qiáng)的識(shí)別能力。

第三，雷達(dá)和電子戰(zhàn)的一體化有可能在重合頻段上顯著提升雷達(dá)偵察系統(tǒng)的靈敏度。未來(lái)的機(jī)載雷達(dá)偵察系統(tǒng)為對(duì)抗四代機(jī)的射頻隱身能力，將具備超寬帶條件下的副瓣偵收功能。除了將信號(hào)處理提升至光頻段增加可用頻帶寬度之外，還可以利用雷達(dá)天線的大口徑和高增益，彌補(bǔ)敵方雷達(dá)主瓣和副瓣30 dB以上的差異，將主瓣偵收改善為副瓣偵收，提升系統(tǒng)靈敏度。此外，雷達(dá)的高功率特性在重合頻段內(nèi)也可能提供有源干擾能力。

第四，雷達(dá)自身的各組成部分以及雷達(dá)和平臺(tái)正在迅速走向一體化。微電子技術(shù)按摩爾定律的發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)的重大進(jìn)步，已分不清雷達(dá)與平臺(tái)。雷達(dá)和載機(jī)機(jī)身的一體化設(shè)計(jì)正在迅速發(fā)展之中，智能蒙皮技術(shù)接近成熟，而分布式射頻技術(shù)正在成為研究的熱點(diǎn)。具備獨(dú)立能力的微系統(tǒng)陣列，使得設(shè)備的體積向納米量級(jí)發(fā)展，安裝代價(jià)正在極小化，為在有限條件下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能力的極大化準(zhǔn)備了條件。未來(lái)的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)，分不清天線、射頻和處理，數(shù)字化不斷前移，計(jì)算能力大幅提升，設(shè)備結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)集成架構(gòu)將發(fā)生深刻變化，系統(tǒng)的功能將更多地由軟件來(lái)配置和實(shí)現(xiàn)，從而大大改善雷達(dá)的適裝性，顯著提升雷達(dá)適應(yīng)多種任務(wù)的能力。

2.3智能化

未來(lái)預(yù)警雷達(dá)必須具備全面的感知電磁環(huán)境的能力以及依據(jù)電磁環(huán)境和任務(wù)要求自動(dòng)進(jìn)行自我管理的能力，從傳感器到人機(jī)終端形成閉環(huán)，快速地適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境和特定作戰(zhàn)任務(wù)，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，并不斷減輕操作員的工作負(fù)擔(dān)。

未來(lái)的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)可能是“認(rèn)知型”的。認(rèn)知型機(jī)載預(yù)警雷達(dá)要求在系統(tǒng)架構(gòu)上改變現(xiàn)有的單向結(jié)構(gòu)而成為反饋式的系統(tǒng)，雷達(dá)的天線性能、發(fā)射波形和信號(hào)/數(shù)據(jù)處理方式將依據(jù)環(huán)境和任務(wù)自適應(yīng)地變化。同時(shí)，智能化雷達(dá)也要求雷達(dá)本身與其他機(jī)載電子系統(tǒng)有更多的交聯(lián)，這些系統(tǒng)為雷達(dá)提供必要的電磁環(huán)境和地形知識(shí)，更能在雷達(dá)與這些系統(tǒng)進(jìn)行綜合探測(cè)和綜合識(shí)別的基礎(chǔ)上，通過(guò)自身調(diào)整工作模式來(lái)盡力達(dá)到系統(tǒng)任務(wù)所需要的探測(cè)和識(shí)別水平。例如，對(duì)特定的作戰(zhàn)區(qū)域或作戰(zhàn)目標(biāo)，工作在某種模式下的雷達(dá)在與通信偵察、雷達(dá)偵察和紅外系統(tǒng)等其他傳感器進(jìn)行協(xié)同探測(cè)時(shí)，如果達(dá)不到指定的探測(cè)概率，或者基于綜合探測(cè)實(shí)現(xiàn)的綜合識(shí)別不能達(dá)到要求的識(shí)別概率時(shí)，智能化雷達(dá)可能基于系統(tǒng)計(jì)算出的探測(cè)概率或識(shí)別概率自動(dòng)調(diào)整至其他模式工作。

在認(rèn)知雷達(dá)不斷發(fā)展[11-12]的同時(shí)，可能出現(xiàn)不依賴于信號(hào)形式的雷達(dá)(或信號(hào)形式無(wú)關(guān)雷達(dá)，SIFIR)。這種雷達(dá)在架構(gòu)上也許不同于認(rèn)知雷達(dá)的反饋式，可以是單向的。由于計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和智能化水平的提高，雷達(dá)針對(duì)不同環(huán)境和不同任務(wù)使用，將發(fā)射單一的波形和信號(hào)形式，通過(guò)信號(hào)處理和信息挖掘區(qū)分回波來(lái)自海面還是來(lái)自陸地，來(lái)自艦船還是來(lái)自飛機(jī)，以及根據(jù)需要提取出所要求的識(shí)別信息，從而極大地提高雷達(dá)的任務(wù)和環(huán)境適應(yīng)能力。信號(hào)形式無(wú)關(guān)雷達(dá)可能是雷達(dá)發(fā)展繼認(rèn)知雷達(dá)后對(duì)雷達(dá)形態(tài)的再一次否定。

此外，智能化的雷達(dá)要求實(shí)現(xiàn)從機(jī)器到機(jī)器的情報(bào)綜合。來(lái)自不同作戰(zhàn)平臺(tái)的雷達(dá)能夠自動(dòng)形成單一的和完整的綜合態(tài)勢(shì)，這個(gè)過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，從而顯著提升態(tài)勢(shì)形成的速度，為縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間作出貢獻(xiàn)。

2.4網(wǎng)絡(luò)化

1)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展意味著未來(lái)的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)是在網(wǎng)絡(luò)體系中完成作戰(zhàn)功能。一方面將為網(wǎng)絡(luò)貢獻(xiàn)資源；另一方面，將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多種平臺(tái)的協(xié)同探測(cè)和識(shí)別；同時(shí)，更為快速地融合基于更多平臺(tái)(如天基、空基和陸基)的各種雷達(dá)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上形成戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。

2)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展可能對(duì)雷達(dá)形態(tài)產(chǎn)生重要影響。微電子和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，為分布式雷達(dá)系統(tǒng)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，天線將在子陣級(jí)甚至是單元級(jí)突破半波長(zhǎng)的限制，更為充分地利用載機(jī)空間增大口徑，同時(shí)降低重量，從而顯著提升雷達(dá)的平臺(tái)適應(yīng)性；未來(lái)的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)其組成部分可能在空間上完全分布。由于網(wǎng)絡(luò)帶寬和容量的劇增，無(wú)線互聯(lián)與有線互聯(lián)的差距在顯著縮小，硬件的高度集成、占比下降和軟件比例的增加，共同使得機(jī)載預(yù)警雷達(dá)作為整體將可能消失，而每個(gè)組成部分在一體化的基礎(chǔ)上又能實(shí)現(xiàn)多功能，并且融入體系成為“泛在網(wǎng)”的節(jié)點(diǎn)和“塵埃”，各種物理位置上分布式但在功能上又高度協(xié)同的“塵埃雷達(dá)”系統(tǒng)終將出現(xiàn)。

3結(jié)束語(yǔ)

70年來(lái)，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)始終圍繞提升任務(wù)適應(yīng)性、環(huán)境適應(yīng)性和平臺(tái)適應(yīng)性三個(gè)方面而不斷推進(jìn)自身發(fā)展，在服從雷達(dá)自身普遍性發(fā)展規(guī)律的同時(shí)，也有著不同于其他類型雷達(dá)的特殊性。例如，更注重在平臺(tái)約束下具備任務(wù)適應(yīng)和環(huán)境適應(yīng)能力，更注重與其他系統(tǒng)的交聯(lián)。未來(lái)的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)，其概念將進(jìn)一步拓展，其功能將不斷向打擊鏈后端延伸，其產(chǎn)品形態(tài)和技術(shù)形態(tài)將發(fā)生深刻變化，在不斷與預(yù)警機(jī)其他系統(tǒng)融入更多的同時(shí)，也必將為預(yù)警機(jī)帶來(lái)更多的系統(tǒng)功能，從而為形成基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力作出更多貢獻(xiàn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]曹晨. 預(yù)警機(jī)發(fā)展70年[J]. 中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2015,10(4)：1-6.

CAO Chen. Development of AWACS for 70 years[J]. Joural of CAEIT, 2015, 10(4): 1-6.

[2]陸軍，酈能敬，曹晨，等. 預(yù)警機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論[M]. 2版. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011.

LU Jun, LI Nengjing, CAO Chen, et al. Introduction to airborne early warning system[M]. 2nd ed. Beijing: National Defense Industry Press, 2011.

[3]曹晨. 預(yù)警機(jī)——信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的空中帥府[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2009.

CAO Chen. Early warning system——air command center for information war[M]. Beijing: House of Electronic Indestry, 2009.

[4]歐陽(yáng)紹修，趙學(xué)訓(xùn)，邱傳仁. 特種飛機(jī)的改裝設(shè)計(jì)[M]. 北京：航空工業(yè)出版社，2013.

OUYANG Shaoxiu, ZHAO Xuexun, QIU Chuanren. Modification design for special-purpose aircraft[M]. Beijing: Aviation Industry Press, 2013.

[5]LONG M W. Airborne early warning system concepts[M]. Boston & London: Artech House, 1992.

[6]中國(guó)電子科學(xué)研究院. 世界預(yù)警機(jī)概覽[M]. 2版. 北京：中國(guó)電子科學(xué)研究院，2011.

CHINA Academy of Electronics and Information Technology. Overview of the world AWACS[M]. 2nd ed. Beijing: China Academy of Electronics and Information Technology, 2011.

[7]范鵬，曹晨，葛懷寧. 預(yù)警機(jī)指揮控制功能的作戰(zhàn)使用及其發(fā)展[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2014, 37(16)：83-85.

FAN Peng, CAO Chen, GE Huaining. Application and development of AWACS command and control functions[J]. Modern Electronics Technique, 2014, 37(16): 83-85.

[8]周萬(wàn)幸. 軍用電子信息技術(shù)發(fā)展綜述 [J]. 現(xiàn)代雷達(dá)，2010,32(6)：1-6.

ZHOU Wanxing. Development of millitary electronic information technology[J]. Modern Radar, 2010, 32(6): 1-6.

[9]GARMATYUK D，SCHUERGER J. Conceptual design of a dual-use radar /communication system based on OFDM[C]// IEEE Military Communications Conference. San Diego, CA: IEEE Press，2008.

[10]劉志鵬. 雷達(dá)通信一體化波形分離算法研究[J].中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2013,8(5)：421-425.

LIU Zhipeng. Separation algorithm research of radar-communication integrated waveform[J]. Journal of CAEIT, 2013, 8(5): 421-425.

[11]黎湘，范梅梅. 認(rèn)知雷達(dá)及其關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 電子學(xué)報(bào)，2012, 40(9)：1863-1870.

LI Xiang, FAN Meimei. Research advance on cognitive radar and its key technology[J]. Acta Electronica Sinica, 2012, 40(9): 1863-1870.

[12]FETTE B A. 認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)[M]. 2版. 趙知?jiǎng)? 鄭仕鏈, 尚俊娜, 譯. 北京：科學(xué)出版社，2008.

FETTE B A. Cognitive radio technology[M]. 2nd ed. ZHAO Zhijin, ZHENG Shilian, SHANG Junna, translate. Beijing: Science Press, 2008.

Review and Prospect of Airborne Early Warning Radar Development

CAO Chen

(China Academy of Electronics and Information Technology,Beijing 100041, China)

Abstract：Development is reviewed of airborne early warning system for 70 years since 1945 in this paper, and its course is compartmentalized three generations based on mission-adaptability, environment-adaptability and platform-adaptability. Then, according to the military requirement,technology characteristics are expatiated for airborne early warning radar in the future, such as wide-band, integration, intelligence and network. In general, airborne early warning radar will improve the adaptability of mission,environment and platform, its concept will be extended and its effect will be important in kill chain. Airborne early warning radar will be more deeply integrated into other systems such as communication, IFF and ECM et al, for more distribution to operation based on information system.

Key words：airborne early warning radar; kill chain; detection; recognizing; communication

收稿日期：2015-08-14

修訂日期：2015-10-13

通信作者：曹晨Email：caochen998@sina.com

中圖分類號(hào)：TN959

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1004-7859(2015)12-0006-05