AN/APG-70脈沖多普勒雷達(dá)產(chǎn)品簡(jiǎn)介

研制、試驗(yàn)、銷售、裝備情況

作為F-111的補(bǔ)充，1984年3月美國(guó)空軍選擇McDonnell Douglas(麥克唐納-道格拉斯)的新型兩用戰(zhàn)機(jī)F-15E，執(zhí)行空對(duì)空與空對(duì)地兩種任務(wù)。按照美國(guó)空軍多階段改進(jìn)計(jì)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(jì)劃)計(jì)劃，約有39架F-15C/D裝備只包括空對(duì)空功能的APG-70雷達(dá);預(yù)計(jì)有392架F-15E裝備具有高分辨力地圖測(cè)繪和空對(duì)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(duì)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(duì)高分辨地圖測(cè)繪和空對(duì)地武器投放進(jìn)行空中試驗(yàn)，試驗(yàn)持續(xù)到1988年。F-15E戰(zhàn)斗機(jī)是第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)(1991年)中的主力戰(zhàn)機(jī)，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(guó)衛(wèi)隊(duì)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(guó)特種部隊(duì)的AC-130U戰(zhàn)斗運(yùn)輸機(jī)研制的，該機(jī)是一種空地平臺(tái)，配裝的武器有105毫米榴彈炮、25毫米和40毫米機(jī)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(dòng)目標(biāo)指示與跟蹤、彈著點(diǎn)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(duì)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(guó)休斯航空(Hughes Aircraft)專為美國(guó)空軍F-15E雙座型戰(zhàn)斗/轟炸機(jī)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(jī)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(jì)。

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(gè)多普勒濾波器，每個(gè)距離門500個(gè)。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(cè)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(cè)遠(yuǎn)距目標(biāo)并對(duì)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(shí)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(qiáng)調(diào)空對(duì)地能力的增強(qiáng)，雷達(dá)增加了SAR(Synthetic Aperture Radar:合成孔徑雷達(dá))高分辨力地圖測(cè)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(duì)37公里至90公里遠(yuǎn)的目標(biāo)區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)高分辨力測(cè)繪。對(duì)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(shí)對(duì)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(cè)和測(cè)量目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片回波的能力。系統(tǒng)內(nèi)增加了自動(dòng)電子抗干擾設(shè)備，雷達(dá)可以檢測(cè)ECM(ElectronicCountermeasures:電子干擾)對(duì)進(jìn)入信號(hào)的影響，對(duì)諸如噪聲、距離門拖引和速度拖引等一般干擾都可以識(shí)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(tái)(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(yàn)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(gè)軟件包在1988年11月推出，用于F-15E的全部空對(duì)空與空對(duì)地能力。

APG-70的機(jī)內(nèi)測(cè)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(shí)間)為六十小時(shí)，而APG-70的MTBF(Mean Time BetweenFailures:平均無故障時(shí)間)增加到八十小時(shí)。雷達(dá)自測(cè)試能力得到改善，測(cè)試目標(biāo)數(shù)目由兩個(gè)增加到十個(gè)。

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(jì)或重大改進(jìn)而成。新設(shè)計(jì)的LRU(Line Replaceable Unit:在線可更換單元)有:雷達(dá)數(shù)據(jù)處理機(jī)、可編程信號(hào)處理機(jī)、接收機(jī)/激勵(lì)器和A/D(Analog-to-Digital:模擬/數(shù)字)信號(hào)變換器。經(jīng)過重大必改進(jìn)的有雷達(dá)發(fā)射機(jī)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(hào)。在3.175厘米X3.175厘米的單個(gè)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(jī)的存儲(chǔ)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(jī)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(jī)能晝夜低空突防，實(shí)施遠(yuǎn)程探測(cè)。

1972年 西屋(WestingHouse)公司以"設(shè)計(jì)-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(jì)目標(biāo)是低成本、簡(jiǎn)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(shí)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(shí)，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(jià)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(jī)和攻擊機(jī)上執(zhí)行空對(duì)空和空對(duì)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(gè)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(duì)空探測(cè)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(jì)規(guī)定WX雷達(dá)標(biāo)準(zhǔn)MTBF(Mean Time Between Failures:平均無故障時(shí)間)為150小時(shí)，MTTR(Mean Time To Restoration:平均恢復(fù)前時(shí)間)為1.2小時(shí)。

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

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(gè)脈沖內(nèi)信號(hào)的高頻振蕩頻率，也稱為雷達(dá)的工作頻率。

雷達(dá)天線對(duì)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(jì)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(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)或電子控制，使雷達(dá)波束在探測(cè)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(zhǎng))、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(jī)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(jì)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(jī)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(shí)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(cè)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(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)、機(jī)載截?fù)衾走_(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)以及防撞和敵我識(shí)別雷達(dá)等。

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