在战斗机火控雷达进入脉冲多普勒时代后,美苏走了不同的技术路线,F14早在1966 年就装备了采用圆形平板缝隙阵天线的AN/AWG-9脉冲多普勒 雷达。而苏联直至1988年服役的苏33,雷达还在用老式的倒置卡塞格伦天线,这很大程度上可以解释如今俄罗斯在火控雷达方面与中美相比存在巨大差距的原因。

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AWG9的圆形平板缝隙阵天线

平板缝隙阵天线在波导材料或金属板表面开槽,形成带很多缝隙,让电磁波通过这些缝隙辐射出去,因波导缝隙看起来就像是开在平板上的一样,被称为平板缝隙阵天线。平板缝隙阵天线能够用缝隙的宽度和开口控制电磁波的幅度和相位,这与控制水流的大小和方向比较相似。

平板缝隙阵天线具备体积小、重量轻、结构紧凑、强度高、安装方便、天线利用效率高、易实现低副瓣乃至极低副瓣等优点。这听上去让人一头雾水,但总的来看,平板缝隙阵天线主要有三大优点:一是效率高,也就是对电能的利用率高,AWG9能达到50dB的天线增益就是很好的证明。二是易于实现低副瓣。这主要是因为平板缝隙阵天线所发射雷达波的幅度和相位易于控制。三是在平板缝隙阵雷达低副瓣的基础上,战斗机可实现优异的下视下射能力。

F15的APG63雷达采用了平板缝隙阵天线

但平板缝隙阵天线对缝隙形状尺寸的精度要求极高,加工难度很大,甚至可以说,平板缝隙阵天线即使与有源相控阵的T/R单元相比,也容易不了多少。我国也是直到90年代中后期才真正攻克平板缝隙阵天线的量产难题,但采用平板缝隙阵天线的1471雷达也前所未有的使我国战斗机首次具备了下视下射能力。

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我国1471雷达首次采用了平板缝隙阵天线

苏联在微电子和精密机械加工方面落后于欧美乃至中国,自然是很难攻克平板缝隙阵天线技术的,最终只好选择了加工相对容易,对精度要求不高的倒置卡塞格伦天线。最典型的就是苏27的N001雷达,虽然其天线直径达0.96米,但由于倒置卡塞格伦天线有效率低的缺点,N001对雷达散射截面积3平方米的目标,最大搜索距离仅为100km。但更重量的是,因倒置卡塞格伦天线副瓣电平较高,N001的下视尤其是陆上下视能力很差。

N001雷达

在这种情况下,苏联另辟蹊径,选择绕过平板缝隙阵天线,直接搞了无源相控阵雷达,这便是“掩体”雷达,又称SBI16,它是苏联专为米格31研制的一种大型无源相控阵雷达。“掩体”雷达天线直径达1.1米对大型目标的探测距离为200公里,对战斗机目标为120公里。“掩体”雷达不仅使苏联战斗机火控雷达的探测距离大幅增加,还解决了倒置卡塞格伦天线副瓣杂波大,下视能力差的问题,使格31获得了当时苏联急需的拦截美国超低空突防轰炸机和巡航导弹的能力,还获得了真正的多目标攻击能力。

“掩体”雷达

但总体而言,“掩体”仍然不及AWG9,因无源相控阵雷达发射机产生的射频能量要由计算机自动分配给天线阵的各个辐射器,在这其间要经过环行器等一系列波导元件,机械扫描雷达就不用这些中间环节,因此“掩体”的馈电损耗要大于AWG9。加上“掩体”雷达其它分系统尤其是火控计算机落后,这就使得其天线体制虽然先进,却发挥不出应有的性能。

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因此,AWG9雷达的探测距离要比“掩体”远不少,其对于大型目标的作用距离可达277公里,对战斗机目标160公里,对巡航导弹也有112公里,这还是在AWG9的圆形平板缝隙阵天线直径只有0.91米的情况下做到的。当然,这也与米格31火控计算机落后有很大关系,后来苏35的“雪豹E”雷达探测距离达400公里,是“掩体”的一倍之多,这就是明证。

“雪豹E”无源相控阵雷达

现在的俄罗斯也像当年的苏联一样,遇到了类似的问题,那就是始终无法做到有源相控阵雷达的实用化,以至于俄罗斯现役的先进战斗机至今用的还是清一色的无源相控阵雷达,这不仅严重削弱了俄军战斗机的超视距空战能力,还对外销造成了很大影响,阿尔及利亚就曾因为苏35没有装备有源相控阵雷达而拒绝购买。但这次俄罗斯已经无法像苏联那样绕道而行了。