近日,國際形勢波譎云詭,先是印度突然襲擊巴基斯坦,雙方爆發空戰,之后卻偃旗息鼓,仿佛沒事發生。
隨后,我國和美國在瑞士日內瓦進行會談,會談進展異乎尋常的順利,美國一改關稅戰中咄咄逼人的態度,很快與我國達成共識,雙方發布《中美日內瓦經貿會談聯合聲明》,兩國間關稅爆降115%,貿易戰迅速降溫。
為什么本次會談美國態度這么好?為什么印度突然間打巴基斯坦又突然不打了?
有分析指出,本次印巴沖突或許有美國從中拱火的影子,通過印度襲擊巴基斯坦牽制中國,以增加談判籌碼。所以,在印度空襲巴基斯坦時,巴方此前購買自美國的F16戰機全部被美國遠程鎖機,無法升空出戰,巴基斯坦只能用殲10C迎戰印度的法制“陣風”戰機。
然而,在機動性能弱于法國陣風戰機的前提下,巴基斯坦用殲10C擊落了3架法制“陣風”戰機以及1架米格-29戰機、1架蘇-30戰機等,取得堪稱輝煌的戰績。
經此一役,殲10C聲名鵲起,國產武器的先進性得到驗證,美國也失去了用印度牽制中國增加談判籌碼的機會。因此,印巴沖突雙方很快就冷靜了下來,中美在瑞士日內瓦的會談也順利進行。
無論事實如何,一系列事件的轉折點,就在于本次空戰沖突中,巴基斯坦用殲10C打贏了印度,一定程度證明了中國的現代國防科技力量,為什么殲10C能擊落機動性能更強的法制“陣風”戰機?
據相關專家分析稱,殲10C能擊落“陣風”戰機,80%的功勞有賴于一個核心傳感器,正是安裝在殲10C和PL15空空導彈上的這個傳感器,獵殺對手于未知。
一場顛覆現代戰爭的教科書級戰役!殲10C取勝,80%功勞在這個傳感器!
外行看熱鬧,內行看門道,相關分析認為,本次印巴空戰,是自1982年以色列和敘利亞之間的貝卡谷地空戰后,首次噴氣式戰斗機機群之間的大規模沖突,是在預警機和地導兵力配合下,以爭奪制空權為目的的,典型的第三代戰斗機體系對抗,具有教科書級的參考意義。
眾所周知,陣風機動性能是強于殲10C的,殲10C為什么能取勝?
推演顯示,巴基斯坦使用殲10C戰機體系作戰,通過地面雷達基站發現陣風戰機的位置,數據傳送給空中預警機,預警機分析并結合空中雷達信息作預判,預判數據傳輸給殲10C,根據數據,殲10C在印軍陣風戰機的雷達探測距離之外,即向敵機方位發射了PL15空空導彈,PL15在機動飛行過程中,依靠高性能雷達/光電傳感器鎖定敵機,在尾段進行二次加速擊落敵機。
從上文推演的過程可以看到,預警機+殲10C+PL15空空導彈的戰斗體系是本次巴軍空戰主力。殲10C大部分時間處于陣風戰機雷達探測范圍之外,也即是說,陣風還沒看到殲10C就已經被擊落了。因此,即使殲10C性能落后于陣風戰機,仍然在本次空戰中取得輝煌戰績。
本次殲10C的取勝,預示著不依靠強大的戰機機動能力,憑借領先的高性能雷達/光電傳感器帶來的強悍感知能力,也能帶來碾壓性的優勢。
這種高性能雷達,就是有源相控陣雷達技術(AESA)。雷達是用電磁波探測目標的電子設備,屬傳感器的一種,因為雷達具有重要的應用價值,目前已經發展成一門自成體系的傳感技術。
在這次戰役中,殲10C戰機、PL15空空導彈、預警機等,均搭載有源相控陣雷達。有源相控陣雷達亦被稱為“雷達之王”。
殲10C比陣風戰機的有源相控陣雷達技術領先有多少?有網友說:領先至少10年!
印度裝備的法國"陣風"戰機配備的是RBE2-AA有源相控陣雷達(AESA),T/R組件數量為838個。而殲-10CE則搭載了國產KLJ-7A有源相控陣雷達,其T/R組件數量超過1200個,探測距離可達240公里,并具備同時追蹤50個目標、攻擊其中6個目標的能力。
T/R是Transmitter and Receiver的縮寫。T/R組件指一個無線收發系統中射頻與天線之間的部分,即T/R組件一端接天線,一端接中頻處理單元就構成一個無線收發系統。T/R模塊是有源相控陣雷達天線的基本組件和關鍵技術。
▲殲-10CE與陣風相控陣雷達參數對比,來源:鐵君
從上文中可以看到,除了預警機、殲-10C的雷達外,在最后階段,PL15空空導彈攜帶的有源相控陣雷達鎖定,是最終準確擊落戰機的關鍵。
資料顯示,巴基斯坦是除我國唯一且首次使用PL15空空導彈的國家,2021年6月,巴基斯坦國防部正式下訂240枚外貿版霹靂-15E導彈,并捆綁于該國的20架殲-10CE訂單,為該型導彈首次外銷。
有網友稱,PL15可以碾壓目前已知西方現役的多數空空導彈,包括陣風戰機所攜帶的。PL15的優勢在于:1.主動相控陣雷達( AESA)引導頭;2. 雙脈沖火箭發動機;3.基于北斗定位的雙向數據鏈。
其中,PL15的有源相控陣雷達探測距離遠、抗干擾能力,是空中制導的關鍵。PL15的有源相控陣雷達有多強?資料顯示,巴基斯坦PL15E使用的是南京中電科55所在2015年生產的Ka波段GaAs T/R組件,天線陣列大約直徑180mm,一共使用192個T/R組件,PL15的典型探測距離達到30~50KM級別,而目前西方國家中最先進的空空導彈美國的AIM120C7對典型目標的探測距離僅為10~18KM。
射程遠、視野大、能主動制導,PL15是當前空空導彈中,首款能真正遠距離對高機動目標產生威脅的有實戰意義的遠程空空彈。
▲外貿版PL15E空空導彈
什么是有源相控陣雷達?
從上文,我們能看到預警機+殲10C+PL15空空導彈的戰斗體系,在本次印巴空戰中取得了碾壓性的戰果,其核心就在于有源相控陣雷達的超強感知能力。
那么,什么是有源控制雷達?
小學課本上提到,雷達的發明靈感來自于蝙蝠,蝙蝠通過超聲波回聲定位來識別目標和避開障礙物。
雷達的原理類似,但發射的聲波升級到電磁波——速度更快、頻率更多、范圍更遠。
傳統雷達經常在電視或者影片中出現,傳統雷達發射電磁波的角度小、盲區大,因此需要通過機械式的快速搖動來進行掃描,但這樣總有時間差,偵查能力在機動性越來越強的現代戰機面前已經不夠用了。
▲傳統雷達工作動圖
相控陣雷達與傳統雷達的區別是,絕大多數相控陣雷達都是不動的,既然不動,那相控陣雷達如何多角度掃描目標呢?
答案是,相控陣雷達不是一個雷達,而是許多小號傳統雷達的集合體,里面每一個小號傳統雷達就是一個陣元。每一個陣元都是獨立控制的,它們既能獨立發射雷達波,也能接收雷達波的回波信號。
▲相控陣雷達工作動圖
那么相控陣雷達如何控制掃描方向呢?顧名思義,“相控陣”就是控制每個陣元產生電磁波的相位與幅度,以此強化電磁波在指定方向上的強度,并壓抑其他方向的強度,從而實現讓電磁波束的方向發生改變。
▲相控陣雷達掃描不同方向動圖
因為一臺相控陣雷達含有多個雷達陣元,就如同一個雷達陣地,因此不僅響應時間短,追蹤精度高,還能同時監控多個目標,許多相控陣雷達能夠同時監控200個以上的目標,相比傳統雷達優勢明顯。
▲殲10B搭載的有源相控陣雷達,可見密密麻麻的多個雷達陣元 圖片來源:鳳凰軍事
此外,相控陣雷達還分為有源相控陣雷達和無源相控陣雷達。
有源相控陣(AESA)雷達和無源相控陣(PESA)雷達之間的主要區別在于發射器的數量。PESA系統僅有一個中央發射機和一個接收機,而AESA系統具有多個TRM,這允許更高的可靠性、更小的尺寸和重量,以及更低的由于使用多個頻率而被檢測到的威脅。
簡單來說區別就是,是否是集中式發射機(是則為無源陣),陣元后是否有單獨功放器件(是則為有源陣),是否采用了T/R組件等(是則為有源陣)。
▲無源相控陣和有源相控陣結構差別,來源:前瞻產業研究
有源陣比無源陣難度更大, 整體結構也更復雜,這也是為何相控陣早期以無源相控陣陣為主,后來才逐漸出現實用的有源相控陣陣。技術上來講,有源相控陣技術能做到多目標跟蹤、數字波束賦形等,是滿足高性能、高生存能力雷達所必需的,亦是降低現代雷達研制生產成本的重要途徑 。
▲來源:前瞻產業研究
從上文分析有源相控陣雷達和無源相控陣雷達的主要差別中,提到一個核心部件——T/R組件(發射/接收組件),有源相控陣雷達有T/R組件,而無源相控陣雷達則沒有。
相關資料顯示,T/R組件的成本占了整個有源相控陣雷達成本的60%左右,是非常關鍵的部件。此外,T/R組件的密集排列,也對其散熱、能耗等提出很高的要求。
進入21世紀,T/R組件的主要材料從砷化鎵(GaAs)向氮化鎵(GaN)轉變。
氮化鎵想必熟悉半導體產業的人士近年來應該聽了很多,就是鼎鼎大名的第三代半導體材料,是一種非常堅硬且在機械方面非常穩定的寬帶隙半導體材料。
與砷化鎵相比,氮化鎵器件具備功率大、高頻性能好、效率高,成本還低30%,是新一代有源相控陣雷達的首選,這樣雷達能量利用率、功率都會大幅提升。散熱問題也相對弱化。
我國相控陣雷達技術的領先,也體現在我國在氮化鎵等先進半導體材料的產業化優勢上。
民用中,我國手機充電器等多種電器設備,也已用上氮化鎵材料。
結語
預警機+殲10C+PL15空空導彈的戰斗體系,在本次印巴空戰中,取得了顛覆現代戰爭體系的戰果,其關鍵取勝原因在于有源相控陣雷達的領先性帶來的超越敵機的感知能力。
隨著有源相控陣雷達以及光電傳感器等先進傳感器的部署,以后的戰爭,都是超視距戰爭。誰的傳感器先進,誰能更快發現敵人,誰就能消滅敵人。
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