台湾打造双基雷达隐情

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  • 时间:2018-09-27 15:35
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日前,台湾“中科院”罕见地展出一套“双基雷达被动接收系统”,其简介海报中写着:这是一款机动式被动无线电信号接收系统,具有先进的相控阵设计,采用“中科院”开发的同步、数字化波束合成及平行处理器技术,利用多角度目标探测能力,提高台军对空中威胁目标的早期预警能力。海报特别指出,该系统的信号接收站远离发射站,且不辐射信号,对抗电子战干扰及反辐射导弹攻击具有相对优势。

概括而言,“中科院”的“双基雷达被动接收系统”的主要功能除了接收与发射系统可远距离独立运作,还能截收不同角度的目标雷达散射回波信号,提高对战机的探测能力。有台湾岛内学者指出,无论“中科院”还是军方,对“双基雷达被动接收系统”的简介讲得含含糊糊,对其任务说明“欲语还休”;而实际上,其任务或是用来探测大陆的隐身战机。

为了防范大陆歼-20

台湾军方在有关新雷达系统的书面说明中提到,双基雷达被动接收系统与现有雷达信号发射站结合,可构成双基或多基工作模态,相比传统单基雷达更具许多战术优势——比如发射站与接收站可分离100公里以上运作,具有被动接收不辐射、不易遭受电子战干扰及反辐射导弹攻击;采取前进部署时,可延伸探测距离、提供早期预警功能等。

上世纪80年代美国研制成功第一代隐身战机(如F-117),机身采用特殊构型,将飞机外观设计成尽量不使雷达发射的电磁波反射回雷达。但隐身战机将雷达波大角度反射,反而能恰好被另一个方向的接收天线所接收,使得隐身效果大打折扣。1999年北约空袭科索沃时,一架F-117被塞尔维亚防空军第250营发射的俄制S-125“伯朝拉河”地空导弹击落,事后分析很可能是其被双基雷达发现并锁定了。

至于台湾发展双基雷达的动向,早在2011年7月28日就有岛内媒体援引“立法委员”林郁方的话说,为应对大陆在2020年可能部署50架歼-20隐身战斗机所造成的“防空压力”,台湾“国防部”开始采取“多管齐下”的策略。第一阶段除了谋求美国为台湾空军现役的F-16A/B战斗机换装可搜索隐身机的主动电子扫描相控阵雷达(AESA),还自行调整武器开发计划,提前开发可在远距离、多角度捕捉隐身机的多(双)基雷达系统。当时林郁方表示,若落实顺利,第二阶段“多(双)基雷达系统预生产型研制”和“初期作战测评”(IOT&E)计划于2016年完成,正式投产也有望从原本的2022年提前至2018年,刚好赶上大陆歼-20隐身机投产部署,也能避免该项目的开发人才因“空窗期”过长而流失。

同年8月22日,台湾媒体进一步报道,因大陆歼-20战机开发提速,“中科院”也在2009年完成隐身目标探测关键技术开发,掌握锁定隐身战机技术。台湾“国防部”特意编列15亿-20亿元新台币的预算,于2012年启动隐身战机探测预生产型雷达系统研制,2016年前完成工程样机。

台湾军方透露,“中科院”在2009年完成隐身目标探测关键技术开发的展示确认工作,但因当时只有美军拥有先进隐身战机技术,原本第二阶段隐身战机探测预生产型雷达系统研制的进程,安排在2018-2020年才开始实施。但2011年,大陆出乎意料地公开歼-20隐身战机,在“立法委员”林郁方质询要求下,台军开发提前到2012年立案,隐身战机探测雷达系统预生产型须于2014-2016年间完成作战测评。此次“中科院”急于公开“双基雷达被动接收系统”,除了向“立法委员”交代开发进度外,也是向大陆展现台湾的反隐身技术实力。

无源雷达开发难题

上世纪70年代以后,随着科技进步,针对雷达的电子战、电子压制和电子反压制战术已发展得极为纯熟,服役中的单基雷达已很难完成任务,且在反辐射导弹和隐身战机的威胁下,本身的存活都是问题。从历次中东战争、英阿马岛战争、海湾战争和科索沃战争的经验教训来看,单基雷达正面临前所未有的挑战。为了找出对策,世界各国把更多精力花在双(多)基雷达的开发上。

美国国防部先进研究计划局(DARAP)曾在1976年提出发展双基雷达的“圣殿”(Sanctuary)计划,构想是把会暴露电磁波信号的发射机部署在安全地带(甚至是利用敌人本身的雷达辐射源),在前线设置接收机被动接收像超低空飞机、隐身飞机、巡航导弹、洲际弹道导弹等目标的回波,以便及早应对。至于以苏联为首的华约集团,为了应对北约的空中攻击,也发展了类似的双(多)基雷达。像捷克泰斯拉(Tesla)公司于1980年推出“塔马拉”(Tamara)系统,苏联黄玉设计局(今属乌克兰)于1987年投产的更先进的“铠甲”系统,都能用以探测低可视度空中目标。

要通过广播电台、电视台、移动电话基地台、数字广播系统、全球卫星定位系统、各式主动雷达等随机辐射源探测到目标,整个流程相当复杂,其中无源雷达是探测工作中关键的因素。由于发射机与接收机距离相当远,无源雷达还有“时间、空间和相位”三大同步问题和需要处理目标反射信号的关键技术。

雷达是根据接收的反射信号相对于发射信号的时间延迟来测量目标距离,所以接收机和发射机之间要保持严格的时间同步。对于双基雷达,时间同步不仅是测距的必需条件,也是接收、发射天线波束空间同步的基准。双基雷达实现时间同步主要有直接、间接和独立式同步等方法,但无源雷达只能使用独立式同步方法。一般情况下,独立式同步方法很难获得高同步精确度,因此无源雷达接收机一般只用于警告和粗略的估测。空间同步是因为发射机和接收机分开部署,所以有各自的天线,并且当发射天线照射到某一目标空间时,接收天线必须同时指向同一目标空间,才能接收到反射信号,这就要求接收和发射在空间上同步。雷达在追踪模式下,接收、发射之间的同步比较容易实现,对于搜索模式,空间同步则是一大难题。

被动接收系统仍需改进

台湾“中科院”展出的“双基雷达被动接收系统”,看似掌握无源雷达的关键技术,其实并不然。根据“中科院”的说明材料,展出的系统并不像美国“沉默哨兵”那样利用随机辐射源探测目标,而是与台军既有主动雷达互相结合使用。“中科院”的海报中明确写道:利用不同角度截收目标雷达散射回波信号,就是利用被动接收系统接收己方主动雷达照射目标的反射信号,对目标进行探测、定位、追踪和识别。这样既能提高无源雷达的利用率,又能增强主动雷达的隐蔽性和生存能力。

虽然“中科院”强调发射站与接收站可分离100公里以上运作,具有被动接收,不辐射电磁波,不易受电子干扰及反辐射导弹攻击等优点,但台湾本岛西部纵深较浅、能提供的预警时间有限,尤其是现在战机都可挂载防区外打击武器,不一定要临空才能攻击目标,所以被动接收系统真要发挥早期预警效果,除了部署在外岛,还应开发海基版,即舰载被动接收系统。

目前来说,“中科院”的双基雷达被动接收系统的“死穴”是在与台军主动雷达搭配时,一旦搭配的主动雷达丧失工作能力,会使与之搭配的被动接收系统失效,形成“防御真空”。所以其终极目标,是要发展形成类似美国“沉默哨兵”那样利用随机辐射源探测目标的无源雷达。“中科院”工作人员证实,展出的被动接收系统只是雏型,还有很大的改进空间,他们已针对“多辐射源复杂脉波信号抵达时差定位法则”进行研究。

需要强调的是,美国“沉默哨兵”系统是产学研三方合作下的产物,由斯坦福大学、洛·马公司、硅谷图像公司(SGI)、Autometric(擅长地理信息系统)及美国军方共同开发而成。“沉默哨兵”也运用了许多民间企业的现有科技,其中硅谷图形公司就是以绘图工作站闻名,大家耳熟能详的多部好莱坞动画电影都是利用该公司的工作站所完成。这种产官学合作的开发模式,也许是对所有想开发无源雷达的国家和地区的另类启发。