雷達(dá)為什么被稱(chēng)作現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的“千里眼”

雷達(dá)是一種利用電磁波探測(cè)目標(biāo)的設(shè)備，它通過(guò)發(fā)射電磁信號(hào)并接收從目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào)測(cè)量目標(biāo)的位置參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)并提取目標(biāo)的有關(guān)技術(shù)。軍用雷達(dá)是專(zhuān)門(mén)為特定的軍事用途而設(shè)計(jì)制造的無(wú)線電探測(cè)和定位裝置，它是獲取陸、海、空、天戰(zhàn)場(chǎng)全天候、全天時(shí)戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)情報(bào)的重要手段之一，是防天、防空、防海和防陸武器系統(tǒng)和指揮自動(dòng)化系統(tǒng)的首要視覺(jué)傳感器，因此在警戒、偵察、敵我識(shí)別等方面獲得了廣泛應(yīng)用。

雷達(dá)系統(tǒng)主要包括：產(chǎn)生高功率輻射信號(hào)的雷達(dá)發(fā)射機(jī)；向空間輻射信號(hào)和接收從目標(biāo)反射信號(hào)的天線；將微弱的接收信號(hào)進(jìn)行放大濾波和變換的雷達(dá)接收機(jī)；對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行處理、錄取與顯示的雷達(dá)終端設(shè)備；控制雷達(dá)天線轉(zhuǎn)動(dòng)，控制與錄取天線波束指向數(shù)據(jù)的雷達(dá)伺服設(shè)備；雷達(dá)各分系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的頻率綜合器和定時(shí)器等。

軍用雷達(dá)的分類(lèi)有多種方法，常用的主要分類(lèi)方法有按功能、按技術(shù)體制、按工作波長(zhǎng)、按承載平臺(tái)等。軍用雷達(dá)被稱(chēng)為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的“千里眼”，是當(dāng)前電子戰(zhàn)和信息戰(zhàn)的核心裝備。當(dāng)前先進(jìn)的雷達(dá)不僅能夠遠(yuǎn)程探測(cè)隱身飛機(jī)、彈道導(dǎo)彈、地上兵力、海上編隊(duì)，還能夠精確控制打擊武器對(duì)目標(biāo)跟蹤制導(dǎo)，以及對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)的偵察監(jiān)視，獲取高清晰戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)，融入“觀察－確認(rèn)－決策－打擊”作戰(zhàn)流程環(huán)的程度越來(lái)越深，在信息化聯(lián)合作戰(zhàn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。軍用雷達(dá)的重要性主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：①軍用雷達(dá)是各級(jí)別作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)中能夠?qū)崟r(shí)、主動(dòng)、全天候獲取有關(guān)目標(biāo)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境信息的探測(cè)手段；②軍用雷達(dá)是各類(lèi)先進(jìn)作戰(zhàn)平臺(tái)不可或缺的組成部分，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程打擊、精確打擊的必要手段；③軍用雷達(dá)是評(píng)估各類(lèi)先進(jìn)武器系統(tǒng)和進(jìn)行軍事技術(shù)研究的測(cè)試手段。雷達(dá)作為戰(zhàn)場(chǎng)偵察監(jiān)視與情報(bào)搜索的主要戰(zhàn)術(shù)裝備，是戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知和快速反應(yīng)的主要技術(shù)途徑，其性能與效能發(fā)揮決定我方力量戰(zhàn)場(chǎng)戰(zhàn)斗力和生存力。

▏?yán)走_(dá)的崛起

告別短兵相接、近距離廝殺的冷兵器時(shí)代，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的作戰(zhàn)距離早已超出肉眼可見(jiàn)的范圍。能否在戰(zhàn)斗中料敵于先、占據(jù)主動(dòng)，決定著戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)。

20世紀(jì)30年代初，英國(guó)物理學(xué)家羅伯特·沃森·瓦特，致力于研究一款追蹤雷暴天氣的設(shè)備。瓦特花了很長(zhǎng)一段時(shí)間，開(kāi)發(fā)了一套利用示波器繪制其位置的系統(tǒng)，最終英國(guó)政府正式利用該系統(tǒng)，用于探測(cè)敵方航空武器。使用示波器接受從飛機(jī)上反彈回來(lái)的電壓，從而變化成屏幕上一個(gè)光電，然后再將信號(hào)的延時(shí)與校準(zhǔn)刻度相結(jié)合時(shí)，早期的雷達(dá)就產(chǎn)生了。

時(shí)間到了1939年，英國(guó)人成功突破了雷達(dá)新的一項(xiàng)技術(shù)，叫“諧振腔磁控管”，它讓雷達(dá)探測(cè)的精密性上升到一個(gè)未有的高度，進(jìn)而也改變了戰(zhàn)爭(zhēng)的游戲規(guī)則。英國(guó)人運(yùn)用雷達(dá)，在二戰(zhàn)期間共擊毀攔截超過(guò)1.2萬(wàn)架德國(guó)轟炸機(jī)，讓倫敦這樣的城市避免淪為焦土。

早期軍用雷達(dá)通過(guò)機(jī)械掃描向空中發(fā)射無(wú)線電波，探測(cè)敵機(jī)目標(biāo)信息。自此，戰(zhàn)機(jī)與雷達(dá)進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)半個(gè)多世紀(jì)“矛”與“盾”的較量。由于機(jī)械雷達(dá)需要將“鍋蓋天線”對(duì)準(zhǔn)空中目標(biāo)，在探測(cè)高空高速的二代機(jī)時(shí)，反應(yīng)速度慢、易發(fā)生故障，“更快、更遠(yuǎn)、更可靠”成為新一代雷達(dá)的研發(fā)目標(biāo)。英、美等國(guó)率先研發(fā)出平面陣列天線，通過(guò)陣列縫隙輻射電磁波并在空間合成，在有效增強(qiáng)天線增益、擴(kuò)展探測(cè)距離的同時(shí)，減輕雷達(dá)的體積和重量。

在冷戰(zhàn)時(shí)期的幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中，三代機(jī)飛行速度和低空性能有了很大提升，導(dǎo)致雷達(dá)盲區(qū)成倍增加，大量戰(zhàn)機(jī)借助山脈地形成功實(shí)現(xiàn)低空突防?！懊钡淖兓?，帶動(dòng)“盾”的升級(jí)。為及時(shí)有效顯示探測(cè)對(duì)象信息，雷達(dá)必須利用計(jì)算機(jī)提供精確計(jì)算數(shù)據(jù)。當(dāng)戰(zhàn)機(jī)低空飛行時(shí)，戰(zhàn)機(jī)的回波信號(hào)與地面雜波混合在一起，往往會(huì)被雷達(dá)自動(dòng)過(guò)濾。部分歐美國(guó)家研發(fā)出脈沖多普勒雷達(dá)，在數(shù)據(jù)處理機(jī)中應(yīng)用代數(shù)方法和濾波理論，通過(guò)分析運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波的頻率變化，找出隱藏在噪聲背景中的戰(zhàn)機(jī)。一些國(guó)家空軍還將脈沖多普勒雷達(dá)搭載在預(yù)警機(jī)上，以“俯視”的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)敵方低空作戰(zhàn)的壓制。

20世紀(jì)80年代，電子掃描相控陣?yán)走_(dá)經(jīng)歷了從無(wú)源到有源的發(fā)展。先進(jìn)的有源相控陣?yán)走_(dá)把整部發(fā)射機(jī)分散到數(shù)以千計(jì)的收發(fā)組件上，通過(guò)這些組件實(shí)現(xiàn)雷達(dá)波束指向的變化。這種雷達(dá)天線類(lèi)似于蜻蜓的“復(fù)眼”，不僅實(shí)現(xiàn)“身體”能動(dòng)，“眼球”也能動(dòng)，還可以瞄準(zhǔn)不同方向、不同目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行跟蹤。不僅如此，隨著數(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)展，雷達(dá)在應(yīng)對(duì)蜂群作戰(zhàn)等新型作戰(zhàn)方式上取得長(zhǎng)足進(jìn)步，強(qiáng)大的信號(hào)分析能力能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)低空、群體目標(biāo)探測(cè)。同時(shí)，各國(guó)開(kāi)展小型化雷達(dá)研究，陸基、機(jī)載、艦載等型號(hào)雷達(dá)層出不窮，其應(yīng)用場(chǎng)景也越來(lái)越廣泛。

▏米波雷達(dá)成為隱身戰(zhàn)機(jī)克星

2018年，美國(guó)海軍宣布將在年度預(yù)算中撥出一筆高達(dá)20億美元的經(jīng)費(fèi)，用于開(kāi)發(fā)新型干擾機(jī)，提升反先進(jìn)米波雷達(dá)的對(duì)抗能力，維持隱身作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)。

米波雷達(dá)是指工作波長(zhǎng)在1~10米，或頻率在30~300MHz的雷達(dá)。米波雷達(dá)的反隱身特點(diǎn)及其機(jī)理早為人所知。上世紀(jì)90年代爆發(fā)的一系列局部戰(zhàn)爭(zhēng)中，北約每次發(fā)動(dòng)空襲前幾乎都用隱身戰(zhàn)機(jī)和反輻射導(dǎo)彈打頭陣，壓制和摧毀對(duì)方的防空與通訊系統(tǒng)，奪取制空權(quán)，然后進(jìn)行大規(guī)模轟炸，迫使對(duì)方就范。1999年科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)的“王牌”隱身戰(zhàn)機(jī)F-117被南聯(lián)盟的蘇制防空武器系統(tǒng)擊落，引起世界輿論一片嘩然。

盡管詳情至今未解密，但據(jù)業(yè)內(nèi)學(xué)者與專(zhuān)家的共識(shí)，應(yīng)該是俄羅斯一臺(tái)老式的米波雷達(dá)發(fā)現(xiàn)了F-117，然后將位置數(shù)據(jù)提供給“薩姆”-3系統(tǒng)，控制防空導(dǎo)彈一舉將其擊落。該事件向全世界宣告了隱身飛機(jī)不能被擊落的神話破滅，起到關(guān)鍵作用的正是這臺(tái)米波雷達(dá)。從技術(shù)上講，隱身戰(zhàn)機(jī)的雷達(dá)反射面積僅零點(diǎn)幾平方米，如F-117的雷達(dá)反射面積為0.01㎡(比現(xiàn)在F-22的0.1㎡和F-35的0.5㎡都小)，“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈的雷達(dá)反射面積只有0.03㎡。米波雷達(dá)為什么能發(fā)現(xiàn)它？主要原因在于這么小的雷達(dá)反射面積值是對(duì)微波而言。當(dāng)頻率下降至米波時(shí)，飛機(jī)尺寸和電波波長(zhǎng)很接近，二者會(huì)發(fā)生諧振現(xiàn)象，使飛機(jī)的雷達(dá)反射面積大大增加。到了米波段，F(xiàn)-117的雷達(dá)反射面積可高達(dá)10~20㎡，大了三個(gè)數(shù)量級(jí)，所以隱身機(jī)或?qū)椩诿撞ɡ走_(dá)的照射下就原形畢露了。

不過(guò)，任何事物都有二重性。從武器的角度看米波雷達(dá)，它同樣存在軟肋：一是天線尺寸龐大，整個(gè)武器系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性差，易受攻擊。二是抗干擾問(wèn)題。在米波段，電磁環(huán)境干擾嚴(yán)重，還有強(qiáng)大的天空噪聲干擾，需要采用多種手段予以排除。三是米波段天線波束寬，測(cè)量精度不高。尤其是低仰角時(shí)，測(cè)量精度進(jìn)一步降低。從總體上講，米波雷達(dá)測(cè)量精度不及微波雷達(dá)。因此一些軍事大國(guó)將米波雷達(dá)多用作預(yù)警和搜索隱身目標(biāo)，高精度的目標(biāo)識(shí)別尤其是導(dǎo)彈跟蹤、制導(dǎo)等任務(wù)還是選擇微波雷達(dá)來(lái)完成。

如果不加以改進(jìn)，米波雷達(dá)只能用于防空警戒，不能用于武器引導(dǎo)，無(wú)法對(duì)隱身戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行高效追蹤。鑒于此，一些國(guó)家對(duì)米波雷達(dá)進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)。20世紀(jì)70年代，法國(guó)國(guó)家航空航天局開(kāi)始研制米波綜合脈沖孔徑雷達(dá)。這種先進(jìn)雷達(dá)，采用全向天線單元稀疏布陣，可以實(shí)現(xiàn)寬脈沖全向輻射雷達(dá)波，再利用計(jì)算機(jī)將地面反射信號(hào)進(jìn)行分析，能夠精準(zhǔn)探測(cè)目標(biāo)的距離、方位、高度和瞬時(shí)速度，抗干擾性能得到顯著增強(qiáng)。

而俄羅斯將相控陣技術(shù)融入米波雷達(dá)，在提高掃描速度的同時(shí)，降低米波雷達(dá)的體積和重量，研制出車(chē)載機(jī)動(dòng)式米波三坐標(biāo)雷達(dá)，強(qiáng)化對(duì)戰(zhàn)機(jī)高度和速度的探測(cè)能力，能夠跟蹤戰(zhàn)機(jī)、巡航導(dǎo)彈等各種空中目標(biāo)，甚至可以在600公里外發(fā)現(xiàn)小型高超聲速導(dǎo)彈和小型隱身飛行器，極大提升了探測(cè)和電子對(duì)抗水平。

▏我國(guó)的反隱身雷達(dá)

當(dāng)前世界反隱身雷達(dá)有多條技術(shù)發(fā)展路徑，而我國(guó)可以說(shuō)在各條技術(shù)路徑都占據(jù)領(lǐng)先地位。國(guó)產(chǎn)反隱身雷達(dá)可以解決對(duì)隱身目標(biāo)的探測(cè)和跟蹤等問(wèn)題，有關(guān)技術(shù)跟國(guó)際水平相當(dāng)，某些領(lǐng)域可能超前。我國(guó)已先后推出多個(gè)反隱身雷達(dá)型號(hào)。目前已經(jīng)形成一整套完備的反隱身預(yù)警體系。

其中某型雷達(dá)是第4代情報(bào)雷達(dá)的代表型號(hào)，號(hào)稱(chēng)“全能冠軍雷達(dá)”，可以對(duì)付包括隱身戰(zhàn)機(jī)、固定翼飛機(jī)、直升機(jī)、無(wú)人機(jī)、巡航導(dǎo)彈甚至定位火炮和火箭彈，用途之廣泛遠(yuǎn)超其他許多同類(lèi)雷達(dá)。

另一型雷達(dá)則可以作為防空網(wǎng)中遠(yuǎn)程預(yù)警核心，具備探測(cè)距離遠(yuǎn)、測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，能探測(cè)隱身目標(biāo)和臨近空間的高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)。

還有一種機(jī)動(dòng)式預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)以反隱身能力強(qiáng)而名揚(yáng)中外，主要性能指標(biāo)優(yōu)于國(guó)外同類(lèi)型雷達(dá)產(chǎn)品。尤其值得一提的是，該型雷達(dá)數(shù)量龐大的各類(lèi)芯片作為組成雷達(dá)的核心組件，全部由我國(guó)自主研發(fā)。
當(dāng)前我國(guó)開(kāi)辟的另一條反隱身雷達(dá)技術(shù)路線是“雙（多）基地雷達(dá)”，也就是將雷達(dá)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分開(kāi)放置，這樣有機(jī)會(huì)截獲被隱身戰(zhàn)機(jī)反射到其他地方的雷達(dá)波，從而破除隱身效果。

還有一種反隱身雷達(dá)屬于不主動(dòng)發(fā)射電磁波的無(wú)源被動(dòng)雷達(dá)，也就是所謂的暗哨雷達(dá)。它可通過(guò)監(jiān)聽(tīng)隱身戰(zhàn)機(jī)反射民用調(diào)頻廣播信號(hào)時(shí)產(chǎn)生的微弱變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)隱身戰(zhàn)機(jī)的探測(cè)、定位、跟蹤。

▏?yán)走_(dá)的發(fā)展前景

雷達(dá)可以對(duì)空中、海上、陸地各類(lèi)目標(biāo)進(jìn)行偵察與跟蹤，是輔助實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精確打擊的重要手段。未來(lái)必然向這些方面發(fā)展。

1、一體化在數(shù)字陣列、人工智能、芯片等高新技術(shù)的推動(dòng)下，加裝“科技之眼”的雷達(dá)開(kāi)啟一路“狂飆”，未來(lái)發(fā)展呈現(xiàn)多種趨勢(shì)——一體化。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)，雷達(dá)不是孤軍奮戰(zhàn)，而是與其他武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)。作戰(zhàn)中既要有雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)，也要有通信系統(tǒng)進(jìn)行信息傳輸，為實(shí)現(xiàn)資源利用最大化、功能多樣化，作戰(zhàn)平臺(tái)將雷達(dá)與通信系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以便更好地協(xié)同作戰(zhàn)。

瑞典與意大利在合作研發(fā)多功能相控陣系統(tǒng)方面頗有心得，通過(guò)加裝寬帶接收機(jī)模塊高功率放大器，增加信號(hào)頻率接收范圍，將雷達(dá)、通信、電子戰(zhàn)系統(tǒng)完美融合，不僅降低了維護(hù)成本，還能提升戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力。

2、網(wǎng)絡(luò)化隨著電子對(duì)抗技術(shù)蓬勃發(fā)展，科研人員嘗試將不同體制的雷達(dá)部署在一起，形成一個(gè)大的“捕魚(yú)網(wǎng)”，既能擴(kuò)大覆蓋范圍，還能取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮各種型號(hào)雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)多部雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同探測(cè)，突破單一雷達(dá)探測(cè)的性能瓶頸，為雷達(dá)穿上“隱身外衣”。比如，俄羅斯一款新型組網(wǎng)雷達(dá)由遠(yuǎn)程警戒、跟蹤識(shí)別、精密制導(dǎo)等多種雷達(dá)組成，不僅具有抗反輻射導(dǎo)彈的優(yōu)點(diǎn)，還比普通雷達(dá)擁有更高的角分辨率、更好的參數(shù)計(jì)算精度和更強(qiáng)的抗干擾能力，真正達(dá)到“1+1＞2”的組網(wǎng)效果，滿足多種防空需求和作戰(zhàn)場(chǎng)景。

3、智能化人工智能技術(shù)的日趨成熟，為雷達(dá)發(fā)展提供有力技術(shù)支撐。未來(lái)智能雷達(dá)將具備環(huán)境自適應(yīng)感知、信息獲取與處理、資源調(diào)度等自主行為能力，更加適應(yīng)復(fù)雜多變的電磁對(duì)抗環(huán)境，特別是集防空、反導(dǎo)等任務(wù)于一身，警戒、引導(dǎo)、制導(dǎo)等功能于一體的多功能集成化雷達(dá)指日可待。

當(dāng)前，世界各軍事強(qiáng)國(guó)均提出自適應(yīng)雷達(dá)研發(fā)計(jì)劃，它可以基于敵方空中無(wú)線電信號(hào)實(shí)施防御，感知周?chē)h(huán)境并自動(dòng)實(shí)施干擾。隨著更多新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用，雷達(dá)發(fā)展必將迎來(lái)新一輪活躍期，在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)發(fā)揮更加重要的作用。

（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

作者 | 顧俊

哲計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)碩士，畢業(yè)后從事網(wǎng)絡(luò)信息收集與整理工作，關(guān)注大眾科普知識(shí)，探索前沿科技。