最高科学技术奖不简单:可能是全新的天地波一体化超视距雷达

虹摄库尔斯克 01-11

最近几天,有关 "2018 年度国家最高科学技术奖、新体制雷达、远海监视、超视距探测、战略预警 " 等等字眼充斥在一些军事新闻媒体的报道中。

我们在为祖国的科学技术日新月异,快速进步和现代化国防能力不断增强而欢欣鼓舞的同时,也更需要冷静思考,厘清思路,不要人云亦云,认清真相。

图片:2018 年度国家最高科学技术奖获得者刘永坦院士。

事实上,所谓的高频地波雷达(HF Surface Wave Radar,HFSWR),并不是什么新生事物,只是普罗大众对此知之甚少。

早在 20 世纪 60 年代初期,美国、前苏联、英国、加拿大和日本等国都在高频地波雷达领域取得了相当大的成功,国内的哈尔滨工业大学、武汉大学、西安电子科技大学等也较早地就开始了高频地波雷达的研究工作,从理论到工程实践都获得了较为丰富的成果。

图片:高频地波雷达示意图。

简单来说,高频地波雷达就是利用工作在 3-30MHz 的频率范围内垂直极化的电磁波,尤其是其具有传播衰减较小,沿海平面绕射距离远等特点(作用距离一般在 300-400 公里),可以用来探测和跟踪视距外的海面移动目标(水面舰船、海浪等)、超低空飞行器等,军事应用价值主要体现在作为远程对海监视、海上预警、海岸防空等对探测精度要求较低、预警时间较长的传感器单元,成为集成化海洋监视系统的一部分。

图片:美国雷声公司研制的下一代高频地波雷达。

但是,由于受到天线孔径和信号带宽的限制,这种雷达方位分辨率和距离分辨率都较差,定位精度低;垂直极化电磁波,对目标的高频散射强度主要取决于水面舰船的桅杆和上层建筑高度、飞行器的尾翼高度等;即使是同一型水面舰船,由于高频地波雷达工作频率的不断变化,其 RCS 的分布也会出现起伏,甚至发生 RCS 极小值,无法对水面舰船进行探测。

图片:部署在海岸上的美国高频地波雷达。

传统的高频地波雷达虽然具有大范围、远距离、全天候的突出优势,但是缺点也十分明显:

首先就是其的工作频段非常容易受到各类通信电台、公共广播等信号的干扰(尤其是在海岸 - 濒海区域,大量的海上交通船舶和渔业船只等活动,频繁使用各种通信电台),因此必须配备专门的频率监控设备,使用专门的算法对高频地波雷达工作频谱内的占用情况进行实时监测、信道评估、频率选择等,即使如此也不能完全保证在任何时刻都有 " 寂静频率 " 可以使用。

图片:媒体盛传的我国高频地波雷达,称曾经发现过隐身飞机。

其次,高频地波雷达的工作在很大程度上还要 " 靠天吃饭 ",电离层的杂波干扰对其的工作影响非常巨大,而且随季节、时刻等不断变化,特别是电离层的杂波干扰是随时间快速变化的,而高频地波雷达对海面移动目标的超视距探测是需要一定的时间积累的,因此想要消除电离层的杂波干扰是非常困难的。

值得一提的是,以前苏联、加拿大等为代表的国家,因为纬度较高,所受到的电离层杂波干扰远远小于我国,在高频地波雷达的应用上具有 " 天然的优势 "。

图片:俄军部署在海岸边的 NIIDAR Podsolnukh E 型高频地波雷达系统。

此外,虽然说由于反辐射导弹受到自身弹体尺寸的限制(被动探测天线孔径),无法对高频地波雷达构成威胁,但是高频地波雷达通常都采用大型对数发射天线阵 + 数百米长的大型接收阵列天线,只能选择在海岸地带的平坦区域进行固定式部署,占地面积大,较难对雷达阵地进行有效的隐蔽和伪装,暴露率较高,敌方完全可以使用各种精确制导空地武器(子母弹布撒器)甚至常规航空炸弹对其进行打击和破坏,失去作业能力。

图片:俄军 NIIDAR Podsolnukh E 型高频地波雷达系统工作示意图,可以看到一定程度地球曲面下的目标,这是地波雷达的特点。

因此,笔者猜测,此次获奖的可能是集合了天波、地波各自优势的新型天地波一体化超视距雷达,能够实现天波发射,地波接收,使得两者的优势得以互相补充,相比传统的高频地波雷达,电磁波衰减更小,有效探测距离更远。

相比天波雷达,可以提高其对水面舰船等海面低速目标的探测能力,而且还能构建岸基天波发射、岸基和舰基地波接收的双 / 多基地超视距雷达探测系统,极大的增强了战术灵活性、机动性和抗毁能力,进一步提高了对海面 / 近海面 / 超低空等超视距目标的探测威力范围、检测概率和跟踪定位精度等,显著提升了我军的现代化作战能力,更好的捍卫海洋权益和海洋安全。

图片:笔者猜测,这次得奖原因并非传统的高频地波雷达,而是有可能集合了天波、地波各自优势的新型天地波一体化超视距雷达。

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