AN/APG-70脈沖多普勒雷達(dá)

研制、試驗、銷售、裝備情況

作為F-111的補充，1984年3月美國空軍選擇McDonnell Douglas(麥克唐納-道格拉斯)的新型兩用戰(zhàn)機F-15E，執(zhí)行空對空與空對地兩種任務(wù)。按照美國空軍多階段改進(jìn)計劃(MSIP:MultiStage Improvement Plan)在APG-63的基礎(chǔ)上研制改型雷達(dá)裝備F-15E，雷達(dá)命名為APG-70。

MSIP(Multi Stage Improvement Plan:根據(jù)多階段改進(jìn)計劃)計劃，約有39架F-15C/D裝備只包括空對空功能的APG-70雷達(dá);預(yù)計有392架F-15E裝備具有高分辨力地圖測繪和空對地武器投放能力的APG-70雷達(dá)，它必須包括SAR(Synthetic ApertureRadar:合成孔徑雷達(dá))的軟、硬件。第一架裝有只包括空對空功能的APG-70雷達(dá)的F-15C/D已于1987年6月將交付Eglin(埃格琳)空軍基地。從1987年11月開始對高分辨地圖測繪和空對地武器投放進(jìn)行空中試驗，試驗持續(xù)到1988年。F-15E戰(zhàn)斗機是第一次海灣戰(zhàn)爭(1991年)中的主力戰(zhàn)機，為轟炸伊拉克首都巴格達(dá)的軍事目標(biāo)和伊拉克共和國衛(wèi)隊起到了重要作用。

AN/APQ-180/180(V)

AN/APQ-180/180(V)是AN/APG-70/70(V)的變型，是專為裝備美國特種部隊的AC-130U戰(zhàn)斗運輸機研制的，該機是一種空地平臺，配裝的武器有105毫米榴彈炮、25毫米和40毫米機炮。

AN/APQ-180/180(V)在AN/APG-70/70(V)基礎(chǔ)上增加的工作方式有固定目標(biāo)跟蹤，地面移動目標(biāo)指示與跟蹤、彈著點位置、信標(biāo)跟蹤和氣象工作方式(即在能見度很差的情況下也能火控)。對AN/APG-70/70(V)作了改進(jìn)，并增加了新的數(shù)字掃描變換器。

AN/APG-70是AN/APG-63的改進(jìn)型，是原美國休斯航空(Hughes Aircraft)專為美國空軍F-15E雙座型戰(zhàn)斗/轟炸機研制的多功能火控雷達(dá)，后期生產(chǎn)的F-15C/D型戰(zhàn)斗機也裝備有AN/APG-70雷達(dá)，該雷達(dá)采用高、中、低PRF(Pulse RepetitionFrequency:脈沖重復(fù)頻率)波形設(shè)計。

APG-70雷達(dá)是第一部采用"高PRF(Pulse RepetitionFrequency:脈沖重復(fù)頻率)距離選通"技術(shù)的脈沖多普勒(PD:Pulse Doppler)雷達(dá)。APG-70的高PRF(Pulse RepetitionFrequency:脈沖重復(fù)頻率)為200kHz,用了20000個多普勒濾波器，每個距離門500個。該技術(shù)用于遠(yuǎn)距搜索，只用高PRF(PulseRepetition Frequency:脈沖重復(fù)頻率)一種波形，無需交替中、高2種波形就可提供比中PRF(Pulse Repetition Frequency:脈沖重復(fù)頻率)波形好得多的前半球和后半球2種環(huán)境中的探測能力。距離選通高PRF(Pulse Repetition Frequency:脈沖重復(fù)頻率)遠(yuǎn)距搜索是一種新的工作方式，可使駕駛員探測遠(yuǎn)距目標(biāo)并對其分類，然后轉(zhuǎn)入邊掃描邊跟蹤工作方式，并集中搜索目標(biāo)密集成串的區(qū)域。新工作方式使目標(biāo)分類識別能力提高5倍。不需要跳變就能區(qū)分出相互距離小于90米的目標(biāo)。

研制中特別強調(diào)空對地能力的增強，雷達(dá)增加了SAR(Synthetic Aperture Radar:合成孔徑雷達(dá))高分辨力地圖測繪功能。多普勒波束銳化可在五度到六十度扇形內(nèi)的任何角度上對37公里至90公里遠(yuǎn)的目標(biāo)區(qū)進(jìn)行實時高分辨力測繪。對密集目標(biāo)的分辨能力(方位)比原來提高12倍，具備了敵情判斷能力。敵情判斷時對64公里處的目標(biāo)方位分辨力達(dá)18米，16公里處的方位分辨力可達(dá)2.5米。

雷達(dá)系統(tǒng)具有探測和測量目標(biāo)發(fā)動機葉片回波的能力。系統(tǒng)內(nèi)增加了自動電子抗干擾設(shè)備，雷達(dá)可以檢測ECM(ElectronicCountermeasures:電子干擾)對進(jìn)入信號的影響，對諸如噪聲、距離門拖引和速度拖引等一般干擾都可以識別，并能響應(yīng)或更新必要的抗干擾措施。

雷達(dá)研制過程中采用了一種新型軟件編制工具，數(shù)字軟件綜合臺(DSIS:Digital Software Integrated Station)，程序編制人員能在硬件完成前檢查PSP的軟件包，包括電磁干擾試驗和硬件裝配。1987年5月隨第一部生產(chǎn)型APG-70推出了只包括空空功能的"作戰(zhàn)軟件包";第二個軟件包在1988年11月推出，用于F-15E的全部空對空與空對地能力。

APG-70的機內(nèi)測試(BIT:Built-In Test)能力大大超過APG-63。APG-63的MTBF(Mean Time Between Failures:平均無故障時間)為六十小時，而APG-70的MTBF(Mean Time BetweenFailures:平均無故障時間)增加到八十小時。雷達(dá)自測試能力得到改善，測試目標(biāo)數(shù)目由兩個增加到十個。

APG-70除保留了APG-63的電源和平板縫陣天線外，其余LRU(Line Replaceable Unit:在線可更換單元)均為新設(shè)計或重大改進(jìn)而成。新設(shè)計的LRU(Line Replaceable Unit:在線可更換單元)有:雷達(dá)數(shù)據(jù)處理機、可編程信號處理機、接收機/激勵器和A/D(Analog-to-Digital:模擬/數(shù)字)信號變換器。經(jīng)過重大必改進(jìn)的有雷達(dá)發(fā)射機和雷達(dá)控制器。這些組件的改進(jìn)均依賴于門陣列電路新技術(shù)。該基本邏輯器件用于分析雷達(dá)原始回波信號。在3.175厘米X3.175厘米的單個芯片上可裝8000門。這種陣列工作十分可靠。APG-70的射頻帶寬比APG-63增加了73%，雷達(dá)數(shù)據(jù)處理機的存儲量是1024KB，是APG-63的十倍，處理速度也快四到五倍，可靠性增加了33%。由于該機采用了許多新型電子設(shè)備、控制裝置和顯示設(shè)備，因而飛機能晝夜低空突防，實施遠(yuǎn)程探測。

1972年 西屋(WestingHouse)公司以"設(shè)計-成本"概念為指導(dǎo)思想開始研制組件化雷達(dá)族系，命名為 WX(見表7)。設(shè)計目標(biāo)是低成本、簡單可靠與易于維護(hù)。主要途徑是:1.盡量減少部件，減少復(fù)雜性;2.盡可能采用數(shù)字技術(shù);3.各種功能的實現(xiàn)盡可能依賴于軟件而不是硬件。 WX 雷達(dá)族系證明，采用數(shù)字技術(shù)在給出同樣的或更好的雷達(dá)性能時，批量生產(chǎn)成本大約減少2/3;可靠性大約為原來的10倍("WX-"后面的數(shù)字表示1000部平均的指生產(chǎn)價格)。WX雷達(dá)族中，WX-200是具有中等能力的雷達(dá)，作為該雷達(dá)族系的基本型。WX-200 是一部準(zhǔn)備裝在全天候戰(zhàn)斗機和攻擊機上執(zhí)行空對空和空對地作戰(zhàn)任務(wù)并具有高峰值功率的脈沖多普勒雷達(dá)。

WX雷達(dá)族還推廣了多路總線，以數(shù)字形式連接模塊化的各個LRU(Line Replaceable Unit:在線可更換單元)。由于不用調(diào)整，所有LRU(Line Replaceable Unit:在線可更換單元)均易于更換。該族系除表中所列之外還有 WX-150和WX-175。發(fā)射平均功率為100W至1kW，空對空探測距離為25公里至160公里，天線直徑為0.36米至0.92米不等。設(shè)計規(guī)定WX雷達(dá)標(biāo)準(zhǔn)MTBF(Mean Time Between Failures:平均無故障時間)為150小時，MTTR(Mean Time To Restoration:平均恢復(fù)前時間)為1.2小時。

WX-200 未投產(chǎn)和服役，WX-50 由美國海軍在 AT-4J、DV-10和一架直升機 UH-1N上作過空中試驗。

表7 WX雷達(dá)族系

根據(jù)波形來區(qū)分，雷達(dá)主要分為脈沖雷達(dá)和連續(xù)波雷達(dá)兩大類。當(dāng)前常用的雷達(dá)大多數(shù)是脈沖雷達(dá)。常規(guī)脈沖雷達(dá)周期性地發(fā)射高頻脈沖。相關(guān)的參數(shù)為脈沖重復(fù)周期(脈沖重復(fù)頻率)、脈沖寬度以及載波頻率。載波頻率是在一個脈沖內(nèi)信號的高頻振蕩頻率，也稱為雷達(dá)的工作頻率。

雷達(dá)天線對電磁能量在方向上的聚集能力用波束寬度來描述，波束越窄，天線的方向性越好。但是在設(shè)計和制造過程中，雷達(dá)天線不可能把所有能量全部集中在理想的波束之內(nèi)，在其它方向上在在著泄漏能量的問題。能量集中在主波束中，我們常常形象地把主波束稱為主瓣，其它方向上由泄漏形成旁瓣。為了覆蓋寬廣的空間，需要通過天線的機械轉(zhuǎn)動或電子控制，使雷達(dá)波束在探測區(qū)域內(nèi)掃描。

概括起來，雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)主要包括工作頻率(波長)、脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度、發(fā)射功率、天線波束寬度、天線波束掃描方式、接收機靈敏度等。技術(shù)參數(shù)是根據(jù)雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)性能與指標(biāo)要求來選擇和設(shè)計的，因此它們的數(shù)值在某種程度上反映了雷達(dá)具有的功能。例如，為提高遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)目標(biāo)能力，預(yù)警雷達(dá)采用比較低的工作頻率和脈沖重復(fù)頻率，而機載雷達(dá)則為減小體積、重量等目的，使用比較高的工作頻率和脈沖重復(fù)頻率。這說明，如果知道了雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)，就可在一定程度上識別出雷達(dá)的種類。

雷達(dá)的用途廣泛，種類繁多，分類的方法也非常復(fù)雜。通?？梢园凑绽走_(dá)的用途分類，如預(yù)警雷達(dá)、搜索警戒雷達(dá)、無線電測高雷達(dá)、氣象雷達(dá)、航管雷達(dá)、引導(dǎo)雷達(dá)、炮瞄雷達(dá)、雷達(dá)引信、戰(zhàn)場監(jiān)視雷達(dá)、機載截?fù)衾走_(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)以及防撞和敵我識別雷達(dá)等。

除了按用途分，還可以從工作體制對雷達(dá)進(jìn)行區(qū)分。這里就對一些新體制的雷達(dá)進(jìn)行簡單的介紹。