问题

战斗机的相控阵雷达比驱逐舰的相控阵性能差在哪?

回答
这个问题有点像在问“为什么同一款发动机装在跑车和 SUV 上,跑车的性能表现更好?”。当然,这只是一个比喻,战斗机和驱逐舰上的相控阵雷达,虽然都姓“相控阵”,但它们的“家族基因”和“成长环境”完全不同,导致了性能上的差异。

要说战斗机相控阵雷达比驱逐舰的相控阵性能差在哪里,或者说,驱逐机相控阵雷达在某些方面比战斗机相控阵雷达更强,我们可以从几个关键点来掰开了聊:

1. 目标和任务的多样性:

驱逐舰相控阵: 驱逐舰的任务非常繁重,它是一个“海上多面手”。它的相控阵雷达需要同时扮演“侦察兵”、“预警机”、“火控雷达”和“电子战平台”的角色。这意味着它要面对的探测目标范围极其广泛:
远距离空中目标: 轰炸机、战斗机、巡航导弹、弹道导弹,甚至卫星。距离远,目标小,速度快,这是最基本的要求。
低空掠海目标: 反舰导弹,这些目标速度快,飞行高度低,很容易被海浪的杂波淹没,探测难度极大。
水面目标: 敌方舰艇,需要识别、跟踪、火控。
陆地目标: 侦察、引导岸防导弹等。
电子对抗: 探测、识别、干扰敌方的雷达和通信信号。
通信: 甚至可以通过雷达波段进行一定程度的数据通信。
天气探测: 辅助导航和气象预报。

为了应对如此复杂多样的任务,驱逐舰的相控阵雷达必须具备极高的灵活性和多功能性。它的天线阵面可以集成更多的子阵,每个子阵都能独立工作,甚至可以同时扫描不同方向、执行不同任务。这就好比你需要一个同时会侦察、会射击、还会打掩护的战士,他必须样样精通,并且能够快速切换角色。

战斗机相控阵: 战斗机的主要任务相对“专注”一些,虽然也很复杂:
空战: 探测、跟踪、锁定敌方战斗机,进行导弹引导。这是核心任务。
对地攻击: 探测、识别、跟踪陆地目标,进行对地精确制导武器的引导。
电子对抗: 探测、干扰敌方雷达。

虽然也要应对多种目标,但其核心始终围绕着“高效空战”。它需要的是一个“空中狙击手”,能够在高速机动中快速锁定并消灭目标。

2. 探测距离和功率:

驱逐舰相控阵: 鉴于其需要探测远距离的弹道导弹、巡航导弹以及预警大片海域,驱逐舰的相控阵雷达通常拥有更大的天线阵面、更高的发射功率和更强的信号处理能力。
大阵面: 舰船平台提供了充裕的空间来安装巨大的相控阵天线,这意味着更多的天线单元,更多的功率合成,更强的波束形成能力,从而实现更远的探测距离和更高的精度。
高功率: 舰船上的电力供应相对充裕,可以支撑雷达输出更高的功率,这直接关系到探测距离和信噪比。
多功能天线: 很多现代驱逐舰装备的是“多功能相控阵雷达”,比如SPY1(宙斯盾系统)或者更先进的SPY6/SPY7。这些雷达的天线阵面被分割成多个固定的、倾斜的阵面(比如SPY1的八个八边形阵面),可以同时向不同方向发射和接收波束,实现360度的无缝探测和跟踪,即使在复杂环境下也能保持较高的探测效率。

战斗机相控阵: 战斗机空间极其宝贵,载重和功耗都受到严格限制。
小阵面: 战斗机雷达阵面相对较小,这直接限制了其可以容纳的天线单元数量和总发射功率。
功耗限制: 战斗机的发电功率有限,高性能雷达是耗电大户,必须在整体设计中进行权衡。
单体设计: 战斗机雷达通常是安装在机头,是一个整体的、可以随飞机转向的相控阵天线。虽然电子扫描可以快速改变波束方向,但本质上是在一个相对集中的区域内工作,且难以实现360度无缝覆盖。

3. 信号处理和抗干扰能力:

驱逐舰相控阵: 面对海量的探测目标和复杂的电磁环境,驱逐舰的相控阵雷达需要极其强大的信号处理能力。
目标识别和区分: 要在海杂波、雨杂波、甚至是敌方电子干扰中区分出真正有效的目标,特别是低空掠海的小型反舰导弹。这需要复杂的算法来处理海量数据,进行目标判别。
多目标跟踪: 同时跟踪成百上千个目标,并区分它们的类型、意图。
强大的抗干扰: 舰船雷达需要应对来自敌方舰艇、飞机的各种主动和被动干扰,其信号处理系统必须具备先进的抗干扰技术,例如频率捷变、波形捷变、杂波抑制、旁瓣对消等等。

战斗机相控阵: 战斗机雷达同样需要强大的信号处理能力,尤其是在近距离缠斗和面对敌方电子战飞机时。
地形跟踪: 在低空飞行时,需要精确识别并跟踪地形,避免撞山。
近距离格斗: 在高速机动中,需要在短暂的时间内探测、锁定并攻击敌机,对雷达的反应速度和精度要求极高。
电子战: 战斗机雷达本身也集成了电子战功能,需要探测和干扰敌方雷达。

然而,由于其平台和任务的性质,战斗机雷达在处理大规模、远距离、低可探测性目标的复杂场景时,相比于大型舰载雷达,可能在探测距离、信息量的积累和全局态势感知方面存在天然的局限。

4. 平台和环境:

驱逐舰相控阵: 舰船平台相对稳定,提供了良好的设备安装基础和散热条件,以及充足的电力供应。这使得可以集成更大、更复杂的雷达系统,并可以容纳更多高级的处理单元和冷却设备。海面环境的杂波虽然是一个挑战,但雷达可以利用各种手段进行抑制。

战斗机相控阵: 战斗机平台在高速、高G力机动下,对雷达系统的结构强度、耐受性、以及散热都有极高的要求。这些限制意味着在设计时必须进行大量的权衡,牺牲一部分性能来保证可靠性和集成性。

总结来说,战斗机相控阵雷达相比于驱逐舰的相控阵雷达,在以下几个方面可能“差”一些(或者说,是它们的重点和侧重点不同):

探测距离: 驱逐舰雷达通常能探测到更远的目标,特别是像弹道导弹、巡航导弹这样的威胁。
覆盖范围: 驱逐舰的固定阵面设计能够实现360度的全向探测,而战斗机雷达通常是单面阵,虽然电子扫描速度快,但物理覆盖范围有限。
多任务处理能力: 驱逐舰雷达需要同时处理来自空、海、陆的多种目标,并执行侦察、预警、火控、电子战等多种任务,其多任务处理能力和灵活性更强。
目标识别和跟踪能力(在大规模、复杂场景下): 驱逐舰雷达需要处理海量目标,并在复杂电磁环境下进行高精度的识别和跟踪,在这方面,大型舰载雷达通常拥有更强的算力和更完善的算法。
功率和阵面规模: 驱动舰雷达在功率和阵面规模上具有天然优势,这直接影响其探测性能。

当然,这并不是说战斗机相控阵雷达就不好。 战斗机雷达在小型化、轻量化、快速响应、近距离格斗能力、电子战集成度等方面,往往是走在最前沿的。它们是为“贴身肉搏”而生的“空中猎鹰”,而驱逐舰雷达更像是“战场上的瞭望者和指挥官”,拥有更广阔的视野和更全面的能力。

所以,不能简单地说谁“差”,只能说它们的设计目标、平台限制、以及所承担的任务不同,导致了在不同性能指标上的侧重点和表现差异。

网友意见

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机载相控阵(战斗机)

舰载相控阵

性能差距?

没啥差距

除了战斗机在供电系统上不如舰艇,会导致雷达开机时间短或雷达功率较低外

同样的后端水平下二者真没啥大差距

而题主的问题来源可能是

看到了像伯克、052C这些神盾舰那些糊在舰桥上“四面”威风的“大板子”

不不不,相控阵有话要说

不能因为这些船有些名气

就把它当作固有印象套在相控阵上

因为,大部分的相控阵,不长这样

或者是说,大部分的相控阵,不在这个波段上

雷达波段有L、S、C、X、Ku、K、Ka、Q、U、balabalala

而伯克052之流用的是S波段

凭啥要用他们这种S波段的样子囊括所有相控阵?

在上述波段中,L波段最长,越往后越短

长波雷达体积大,短波雷达体积小

而这个波长的另一种说法就是高低频

有一种物理常识叫,越是低频的声音,传递的越远,越是高频的则反之

电波亦如此,频越低波越长,衍射能力越强,传播过程之中能量损失就越小,探测距离也就越远

但是,虽然距离远了,但是分辨率就下来了,同样的时间里摸你脸的次数越多,当然就越清楚你脸上多少痘

伯克052作为防空舰艇,当然需要看的远一些,选择的这个S波段,是侧重探测距离的一个波段

而战斗机虽然也是需要看的越远越好,但是战斗机还需要为翅膀下的导弹提供火控参数,对精度要求更高

毕竟战斗机一般只能带这一个雷达,当然要一为多用,就选择了比S波段短一点,频率高一点的X波段雷达,兼顾使用

而船就不一样了,我的大板子虽然看的远,但是看不太清,没关系,我再带个放大镜

在船上有的是地方另外安装看得清的短波雷达为导弹提供火控

最好的例子就是055大曲上的SX双波段雷达,S负责在报纸上找到这个字儿的位置,X负责放大这个字

当然也有穷一点的船或者是小一点的船,不需要看的太远,也要少装点雷达省钱,那就也选择了短波高频雷达,折衷兼顾

舰载相控阵绝大多数是这种,这种的板子就和战斗机的差不多了

所以大部分机载X波段相控阵雷达和舰载X波段相控阵雷达,真没啥大差距

手机打字儿概括的这么一讲,增益孔径这些东西没说,明天再打,您先就概括的这么一听吧,差不多这个道理

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