近日，中電集團(tuán)米波反隱身雷達(dá)總師吳劍旗做客節(jié)目，介紹了該所研制的第四代米波反隱身雷達(dá)，并表示中國是目前世界上唯一掌握先進(jìn)米波雷達(dá)的國家。

　　米波反隱身雷達(dá)的代表作是JY-27A對空警戒雷達(dá)，它最大的特點(diǎn)是具備很高的探測精度，甚至能夠分清空中兩個相距非常近的目標(biāo)。

　　可以說，JY-27A雷達(dá)是世界上第一種能夠冠上“先進(jìn)”二字的米波雷達(dá)。

　　這種米波雷達(dá)的出現(xiàn)，讓許多軍事愛好者振奮，他們認(rèn)為這個軍事武器，或許讓美國價(jià)值幾十億美元的隱形飛機(jī)喪失用武之地！

　　米波雷達(dá)的重要性體現(xiàn)在哪里呢？JY-27A雷達(dá)真的有這么厲害嗎？

　　讓我們從頭說起。

　　文 |席亞洲 瞭望智庫特約軍事觀察員

　　編輯 | 謝芳 瞭望智庫

　　本文為瞭望智庫原創(chuàng)文章，如需轉(zhuǎn)載請?jiān)谖那白⒚鱽碓床t望智庫及作者信息，否則將嚴(yán)格追究法律責(zé)任。

　　1

　　隱形飛機(jī)讓防空預(yù)警系統(tǒng)“清零”

　　眾所周知，隱形飛機(jī)是現(xiàn)代軍事技術(shù)領(lǐng)域最重要的技術(shù)突破之一。

　　在1991年的海灣戰(zhàn)爭中，伊拉克吸取了1982年被以色列空軍轟炸反應(yīng)堆的教訓(xùn)，建設(shè)了一套相當(dāng)現(xiàn)代化的防空預(yù)警系統(tǒng)。

　　其中，法國承擔(dān)總體設(shè)計(jì)，英國承擔(dān)戰(zhàn)場管理系統(tǒng)和后勤支持，總體的防空理念學(xué)習(xí)蘇聯(lián)。

　　這套防空預(yù)警系統(tǒng)對中高空、低空和超低空都能實(shí)現(xiàn)完整的覆蓋，可以說已經(jīng)超過當(dāng)時(shí)第三世界的一般水平，甚至比當(dāng)時(shí)的中國還要先進(jìn)。

　　全世界都認(rèn)為，它能夠在一定程度上扼制美軍。

　　然而，戰(zhàn)爭爆發(fā)的第一天，這面“銅墻鐵壁”的主要指揮中心、通訊中心等目標(biāo)，就被美國F-117A“夜鷹”隱形戰(zhàn)斗轟炸機(jī)拋下的激光制導(dǎo)炸彈轟上了天。

　　此后，在美軍空襲下，伊拉克的整個防空系統(tǒng)被迅速瓦解。

　　F-117A“夜鷹”隱形戰(zhàn)斗轟炸機(jī)

　　伊拉克防空系統(tǒng)的崩潰震撼了全世界——這意味著，各國的大部分防空系統(tǒng)也被“清零”了——因?yàn)槔走_(dá)探測隱形飛機(jī)的距離大幅度縮短，原本互相重疊，密不透風(fēng)的雷達(dá)探測網(wǎng)頓時(shí)變得千瘡百孔，這使得隱形飛機(jī)可以順著空隙鉆入他國國土腹地，隨意實(shí)施攻擊。

　　左圖紅圈為雷達(dá)網(wǎng)探測非隱形飛機(jī)的區(qū)域，右圖紅圈為雷達(dá)網(wǎng)能探測到隱形飛機(jī)的區(qū)域

　　反隱形也因此成為世界各國極為重視的課題。

　　真正出現(xiàn)突破性轉(zhuǎn)機(jī)還要等到1999年。這一年，北約轟炸南聯(lián)盟，一架F-117A隱形飛機(jī)被老舊的S-125防空導(dǎo)彈擊落。

　　1999年3月28日，F(xiàn)-117被擊落

　　南聯(lián)盟到底用什么手段發(fā)現(xiàn)這架隱形戰(zhàn)斗機(jī)？眾說紛紜，很多媒體認(rèn)為，捷克“維拉”多基地雷達(dá)是擊落F-117A的關(guān)鍵。

　　不過，有資料顯示，在那次作戰(zhàn)中，成功發(fā)現(xiàn)和跟蹤這架隱形飛機(jī)的，是蘇聯(lián)制造的P-18米波雷達(dá)。

　　蘇聯(lián)P-18雷達(dá)

　　P-18米波雷達(dá)是一種自1970年就開始服役的老舊雷達(dá)，它能察覺隱形飛機(jī)的存在，并對其大概方位做出判斷。

　　同時(shí)，它的成本比較低，很適合幅員遼闊而經(jīng)費(fèi)相對受限的中蘇等國。自F-117被擊落后，米波雷達(dá)就成了中俄等國極為重視的研究方向。

　　當(dāng)然，它存在嚴(yán)重的缺點(diǎn)——不精確并很難探測低空目標(biāo)。因此，許多西方國家放棄了米波雷達(dá)，專心研制微波雷達(dá)。

　　2

　　米波雷達(dá)為何可以反隱形？

　　我們先說飛機(jī)能夠隱形的原理。隱形飛機(jī)主要是因?yàn)椴捎昧颂厥馔庑?，減少雷達(dá)波反射回雷達(dá)本身的強(qiáng)度。而這個減弱回波強(qiáng)度，一般用RCS來表示。目前比較先進(jìn)的隱身飛機(jī)，RCS可以減小到0.001-0.0001平方米水平。

　　不過，這種削弱雷達(dá)回波的能力是分波段的，現(xiàn)代隱身飛機(jī)技術(shù)一般做不到“全波段隱身”，只能削弱特定波段，尤其是現(xiàn)代雷達(dá)常用的微波波段。但對米波波段的雷達(dá)波，削弱能力就因?yàn)橐恍┮蛩貨]那么強(qiáng)了。

　　2015年，反隱身雷達(dá)總師吳劍旗在雜志上發(fā)表了題為的論文，文中說：“由于電磁波的瑞利和諧振散射模式對飛機(jī)外形不敏感，吸波涂層吸收電磁波效果受到厚度與波長關(guān)系的限制，采用米波長甚至更長波長的低頻段來反隱形是最直接、高效的措施?！?/p>

　　這是什么意思呢？

　　舉個例子，米波反隱形的主要原理，類似于肉眼能看到燈光下空氣中的灰塵。

　　光可以自由穿過空氣，但無法穿過灰塵。當(dāng)光照在灰塵上，會發(fā)生散射效應(yīng)，這就相當(dāng)于空氣中懸浮著一個個小小的光源，我們的肉眼可以看到這些小光源。

　　這些小光源其實(shí)就是一種特殊的電磁波，雷達(dá)則是一部利用電磁波探測目標(biāo)的機(jī)器。

　　米波雷達(dá)反隱形原理

　　不同波長的光在同樣尺寸的灰塵上，散射的強(qiáng)度也不同

　　那么，米波為什么會產(chǎn)生比較大的散射呢？

　　灰塵的尺寸與特定波長的光波有一定對應(yīng)關(guān)系時(shí)，就容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的散射。對于較大的顆粒物，比如一個乒乓球，擱在陽光下就不會因?yàn)樯⑸湫?yīng)而發(fā)光，而空氣中懸浮的PM2.5，也不會發(fā)生散射，都是因?yàn)樗鼈兣c光波沒有對應(yīng)關(guān)系。

　　這個比喻雖不嚴(yán)謹(jǐn)，但大致可以說明米波雷達(dá)反隱形的主要原理。

　　用論文中的話來說，“國際上比較公認(rèn)的是，隱形飛機(jī)的RCS在米波段要比微波段大2-3個數(shù)量級”，舉例來說，一架飛機(jī)在微波波段的RCS是0.01平方米，那么米波波段就可能達(dá)到1平方米乃至10平方米，這個量級的差異給了米波雷達(dá)發(fā)現(xiàn)隱形飛機(jī)的能力。

　　此外，米波雷達(dá)還有一個好處，也是蘇聯(lián)和我國較為重視的，那就是“功率孔徑積”大——簡單來說就是在成本相同的情況下，它可以做到功率更大，天線更大，探測的距離更遠(yuǎn)。

　　20世紀(jì)60年代擊落U-2偵察機(jī)，

　　我國引進(jìn)的蘇聯(lián)P-12米波雷達(dá)曾發(fā)揮重要作用

　　按照論文里的概算，反隱形頻段優(yōu)勢加上功率孔徑積優(yōu)勢，讓米波雷達(dá)的整體優(yōu)勢達(dá)到了4個數(shù)量級以上，不但可以抵消隱形飛機(jī)RCS減少3個數(shù)量級的影響，還能進(jìn)一步增大探測距離近1倍，用以抵消四代機(jī)等先進(jìn)隱形戰(zhàn)機(jī)超音速巡航壓縮預(yù)警時(shí)間的影響。

　　雷達(dá)的對地探測距離是受到目標(biāo)RCS影響的，如果目標(biāo)的RCS減小到十分之一，那么在其他條件不變的情況下，就可以把探測距離縮小一半。但如果使用米波雷達(dá)，它有4個數(shù)量級的優(yōu)勢，目標(biāo)的RCS要縮小到萬分之一，才能抵消米波雷達(dá)的反隱形能力。

　　目前只有F-22和殲-20這樣的戰(zhàn)斗機(jī)，才能夠達(dá)到RCS縮小到千分之一到萬分之一的水平，但在米波雷達(dá)面前，這樣的RCS其實(shí)就相當(dāng)于不隱形，甚至能讓雷達(dá)的獲得探測距離增加一倍的優(yōu)勢。

　　3

　　如何克服固有缺陷？

　　既然米波雷達(dá)能反隱形，為什么這種技術(shù)沒有廣泛運(yùn)用呢？

　　傳統(tǒng)的米波雷達(dá)多使用簡單的八木天線或老式網(wǎng)狀矩形拋物面天線，采用兩坐標(biāo)定位，存在分辨率差、數(shù)據(jù)處理能力弱、探測精度低等問題。

　　由于不易消除地球表面反射帶來的影響，再加上與民用信號重疊嚴(yán)重，傳統(tǒng)的米波雷達(dá)無法測高，也無法搜索低空目標(biāo)。這就好比，你在一個地面是鏡面的房間里，打開手電向下照，眼睛就會被晃花。

　　所以我們看到，近幾年俄羅斯積極對外推銷的“東方”P-18E米波反隱身雷達(dá)，是一個很長的橫向天線，它無法探測目標(biāo)的飛行高度，只能大概知道“天上有敵機(jī)”。

　　P-18E“東方”雷達(dá)

　　之后，俄羅斯研制出了一種“天空”UME雷達(dá)，其天線外形非常奇特，橫著很寬，還有一個豎起來很高的天線，有點(diǎn)像倒過來的“T”。這種雷達(dá)實(shí)際上采用了米波測角，分米波測高，豎起來的那部分天線實(shí)際上是一部分米波雷達(dá)。

　　俄羅斯“天空”UME雷達(dá)

　　根據(jù)俄羅斯自己公布的數(shù)據(jù)，雖然“天空”UME雷達(dá)具備了一定的測高能力，但測高誤差高達(dá)4000米，水平測距誤差也達(dá)到400米，只能大概知道目標(biāo)是在中空還是高空。而且，從其龐大的形態(tài)也能看出，該雷達(dá)基本不具備機(jī)動性。

　　正是因?yàn)橛兄T多缺陷，吳劍旗總師和他的團(tuán)隊(duì)，對于傳統(tǒng)米波雷達(dá)的改進(jìn)是十分艱難和了不起的。

　　該所的第一個嘗試就是2001年獲國家科技進(jìn)步二等獎的“稀布陣綜合脈沖孔徑搜索雷達(dá)”。

　　從吳劍旗總師提供的圖片來看，仿佛只是幾根非常密集的管子，但實(shí)際上，這是一個占地非常廣闊的裝置，每根天線之間的距離“超過100個波長”，也就是一百米以上，整個天線布陣內(nèi)外兩層，排成圓陣，圓心處是控制站。

　　其外形和中俄都部署過的“天波雷達(dá)”，或者“長波電臺”陣列看起來相似，但是其作用和原理卻非常不同。

　　在說它的原理前，我們要先說一下“有源相控陣”。普通的雷達(dá)相當(dāng)于單眼，而有源相控陣?yán)走_(dá)則是“復(fù)眼”，不過事實(shí)上，它比無法聚焦的昆蟲復(fù)眼復(fù)雜得多。

　　有源相控陣?yán)走_(dá)利用相控陣原理，可以讓多個發(fā)射機(jī)發(fā)射的波束互相干涉，進(jìn)而合成一個波束，并控制其方向、角度，來發(fā)現(xiàn)敵機(jī)。中國的052D驅(qū)逐艦使用的就是有源相控陣?yán)走_(dá)，它看起來就是一個平板，但卻能覆蓋前方很大范圍，是世界上較為先進(jìn)的雷達(dá)。

　　吳劍旗總師團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“稀布陣綜合脈沖孔徑搜索雷達(dá)”，就相當(dāng)于把一個有源陣天線，做得非常非常大，然后平放在地上，天線不動，但能夠形成一個波束去掃描。

　　相控陣?yán)走_(dá)波束合成示意圖，稀布陣?yán)走_(dá)就相當(dāng)于平放在地面上的巨大相控陣?yán)走_(dá)天線

　　對于B-2隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)這樣的大型目標(biāo)，普通的米波雷達(dá)是難以探測到的，而稀布陣?yán)走_(dá)擁有更大的波長，就有很大幾率可以探測到，這可以很大程度上避免他國隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)，對本國國土猶入無人之境的攻擊。

　　B-2隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)

　　稀布陣?yán)走_(dá)作為一個實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，為研制JY-27A對空警戒雷達(dá)這樣的新型米波雷達(dá)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。JY-27A雷達(dá)在這一技術(shù)支持下，創(chuàng)造性地融合了米波和有源相控陣技術(shù)，其對典型隱形飛機(jī)最大探測距離大于350公里，同時(shí)采用基于地形自適應(yīng)的測量技術(shù)，測高精度顯著提高。此外，JY-27A雷達(dá)在彈道導(dǎo)彈預(yù)警、報(bào)分析、組網(wǎng)信息融合等方面，也克服了傳統(tǒng)米波雷達(dá)的缺點(diǎn)，居于世界先進(jìn)水平。

　　目前，JY-27A雷達(dá)已投入大批量生產(chǎn)，成為對抗第四代隱形飛機(jī)的“殺手锏”，國外雷達(dá)廠商目前尚無同類型產(chǎn)品。

　　JY-27A對空警戒雷達(dá)

　　4

　　并未徹底解決反隱形難題

　　那么這種“先進(jìn)米波雷達(dá)”是否想軍迷們說的那樣，讓幾十億美元研制的隱形飛機(jī)過時(shí)了？

　　這種說法恐怕有些夸張。

　　盡管“先進(jìn)米波雷達(dá)”的探測精度相較傳統(tǒng)米波雷達(dá)有了很大的提升，但其實(shí)際的探測精度仍然比不上微波雷達(dá)，只能在相對近的距離上引導(dǎo)地空導(dǎo)彈進(jìn)行攻擊。

　　此外，它的機(jī)動性與傳統(tǒng)米波雷達(dá)相比，并沒有什么進(jìn)步，這種體積很難部署到飛機(jī)這類平臺上。

　　目前，世界上不少國家在飛機(jī)上部署了波長較大的雷達(dá)，但是并沒有米波的。

　　例如美國E-2D預(yù)警機(jī)部署的AN/APY-9超高頻相控陣?yán)走_(dá)用的就是UHF波段，屬于分米波；俄羅斯的蘇-57和蘇-35戰(zhàn)斗機(jī)在其機(jī)翼前緣安裝了N036L-1-01雷達(dá)，據(jù)稱為L波段，也是分米波。

　　事實(shí)上，近年來隱形技術(shù)也在進(jìn)步。

　　例如美國的B-21轟炸機(jī)，中國未來的遠(yuǎn)程轟炸機(jī)轟20，都因?yàn)楸旧沓叽绯雒撞ɡ走_(dá)強(qiáng)散射的尺寸匹配范圍，而被列為“全波段隱形”飛機(jī)，是目前“先進(jìn)米波雷達(dá)”也很難探測到的目標(biāo)。

　　總的來說，“先進(jìn)米波雷達(dá)”反隱形目前是卓有成效的，也堪稱是顛覆性的技術(shù)，但并不能真正讓隱形技術(shù)徹底“破產(chǎn)”。它主要被用在國土防空領(lǐng)域，依托較大的防御縱深，來抗擊隱形飛機(jī)。

　　目前來看，對付隱形飛機(jī)最有效的方法，是用我方的隱形飛機(jī)，戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈去摧毀敵方隱形飛機(jī)的機(jī)場，或者直接將其炸毀在機(jī)場上。

　　對于反隱形技術(shù)的未來，吳劍旗總師也有提及，那就是“光子雷達(dá)”。

　　光波也是電磁波，米波雷達(dá)是將雷達(dá)使用的波段向上擴(kuò)展，超出隱形飛機(jī)針對雷達(dá)波段的上限，而光子雷達(dá)，則是超出其下限。

　　中國首部微波光子成像雷達(dá)

　　目前，我國也已經(jīng)成功用光子雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了對“非合作目標(biāo)”的成像試驗(yàn)。由于光子雷達(dá)具有探測精度高，反隱形效果好等特點(diǎn)，未來很可能成為真正讓現(xiàn)代隱形技術(shù)失效的新技術(shù)。

　　到那時(shí)，新的隱形和干擾技術(shù)也可能出現(xiàn)，就好像矛與盾的不斷升級。不過，站在科技潮頭勇于開拓的創(chuàng)新者，以及他們背后的強(qiáng)大國力，才是國防安全最大的保障。