无用武之地 中国这招或让美军B2无用武之地 350公里外就能探测到

　　近日，中电集团米波反隐身雷达总师吴剑旗做客节目，介绍了该所研制的第四代米波反隐身雷达，并表示中国是目前世界上唯一掌握先进米波雷达的国家。

　　米波反隐身雷达的代表作是JY-27A对空警戒雷达，它最大的特点是具备很高的探测精度，甚至能够分清空中两个相距非常近的目标。

　　可以说，JY-27A雷达是世界上第一种能够冠上“先进”二字的米波雷达。

　　这种米波雷达的出现，让许多军事爱好者振奋，他们认为这个军事武器，或许让美国价值几十亿美元的隐形飞机丧失用武之地！

　　米波雷达的重要性体现在哪里呢？JY-27A雷达真的有这么厉害吗？

　　让我们从头说起。

　　文 |席亚洲 瞭望智库特约军事观察员

　　编辑 | 谢芳 瞭望智库

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　　隐形飞机让防空预警系统“清零”

　　众所周知，隐形飞机是现代军事技术领域最重要的技术突破之一。

　　在1991年的海湾战争中，伊拉克吸取了1982年被以色列空军轰炸反应堆的教训，建设了一套相当现代化的防空预警系统。

　　其中，法国承担总体设计，英国承担战场管理系统和后勤支持，总体的防空理念学习苏联。

　　这套防空预警系统对中高空、低空和超低空都能实现完整的覆盖，可以说已经超过当时第三世界的一般水平，甚至比当时的中国还要先进。

　　全世界都认为，它能够在一定程度上扼制美军。

　　然而，战争爆发的第一天，这面“铜墙铁壁”的主要指挥中心、通讯中心等目标，就被美国F-117A“夜鹰”隐形战斗轰炸机抛下的激光制导炸弹轰上了天。

　　此后，在美军空袭下，伊拉克的整个防空系统被迅速瓦解。

　　F-117A“夜鹰”隐形战斗轰炸机

　　伊拉克防空系统的崩溃震撼了全世界——这意味着，各国的大部分防空系统也被“清零”了——因为雷达探测隐形飞机的距离大幅度缩短，原本互相重叠，密不透风的雷达探测网顿时变得千疮百孔，这使得隐形飞机可以顺着空隙钻入他国国土腹地，随意实施攻击。

　　左图红圈为雷达网探测非隐形飞机的区域，右图红圈为雷达网能探测到隐形飞机的区域

　　反隐形也因此成为世界各国极为重视的课题。

　　真正出现突破性转机还要等到1999年。这一年，北约轰炸南联盟，一架F-117A隐形飞机被老旧的S-125防空导弹击落。

　　1999年3月28日，F-117被击落

　　南联盟到底用什么手段发现这架隐形战斗机？众说纷纭，很多媒体认为，捷克“维拉”多基地雷达是击落F-117A的关键。

　　不过，有资料显示，在那次作战中，成功发现和跟踪这架隐形飞机的，是苏联制造的P-18米波雷达。

　　苏联P-18雷达

　　P-18米波雷达是一种自1970年就开始服役的老旧雷达，它能察觉隐形飞机的存在，并对其大概方位做出判断。

　　同时，它的成本比较低，很适合幅员辽阔而经费相对受限的中苏等国。自F-117被击落后，米波雷达就成了中俄等国极为重视的研究方向。

　　当然，它存在严重的缺点——不精确并很难探测低空目标。因此，许多西方国家放弃了米波雷达，专心研制微波雷达。

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　　米波雷达为何可以反隐形？

　　我们先说飞机能够隐形的原理。隐形飞机主要是因为采用了特殊外型，减少雷达波反射回雷达本身的强度。而这个减弱回波强度，一般用RCS来表示。目前比较先进的隐身飞机，RCS可以减小到0.001-0.0001平方米水平。

　　不过，这种削弱雷达回波的能力是分波段的，现代隐身飞机技术一般做不到“全波段隐身”，只能削弱特定波段，尤其是现代雷达常用的微波波段。但对米波波段的雷达波，削弱能力就因为一些因素没那么强了。

　　2015年，反隐身雷达总师吴剑旗在杂志上发表了题为的论文，文中说：“由于电磁波的瑞利和谐振散射模式对飞机外形不敏感，吸波涂层吸收电磁波效果受到厚度与波长关系的限制，采用米波长甚至更长波长的低频段来反隐形是最直接、高效的措施。”

　　这是什么意思呢？

　　举个例子，米波反隐形的主要原理，类似于肉眼能看到灯光下空气中的灰尘。

　　光可以自由穿过空气，但无法穿过灰尘。当光照在灰尘上，会发生散射效应，这就相当于空气中悬浮着一个个小小的光源，我们的肉眼可以看到这些小光源。

　　这些小光源其实就是一种特殊的电磁波，雷达则是一部利用电磁波探测目标的机器。

　　米波雷达反隐形原理

　　不同波长的光在同样尺寸的灰尘上，散射的强度也不同

　　那么，米波为什么会产生比较大的散射呢？

　　灰尘的尺寸与特定波长的光波有一定对应关系时，就容易产生强烈的散射。对于较大的颗粒物，比如一个乒乓球，搁在阳光下就不会因为散射效应而发光，而空气中悬浮的PM2.5，也不会发生散射，都是因为它们与光波没有对应关系。

　　这个比喻虽不严谨，但大致可以说明米波雷达反隐形的主要原理。

　　用论文中的话来说，“国际上比较公认的是，隐形飞机的RCS在米波段要比微波段大2-3个数量级”，举例来说，一架飞机在微波波段的RCS是0.01平方米，那么米波波段就可能达到1平方米乃至10平方米，这个量级的差异给了米波雷达发现隐形飞机的能力。

　　此外，米波雷达还有一个好处，也是苏联和我国较为重视的，那就是“功率孔径积”大——简单来说就是在成本相同的情况下，它可以做到功率更大，天线更大，探测的距离更远。

　　20世纪60年代击落U-2侦察机，

　　我国引进的苏联P-12米波雷达曾发挥重要作用

　　按照论文里的概算，反隐形频段优势加上功率孔径积优势，让米波雷达的整体优势达到了4个数量级以上，不但可以抵消隐形飞机RCS减少3个数量级的影响，还能进一步增大探测距离近1倍，用以抵消四代机等先进隐形战机超音速巡航压缩预警时间的影响。

　　雷达的对地探测距离是受到目标RCS影响的，如果目标的RCS减小到十分之一，那么在其他条件不变的情况下，就可以把探测距离缩小一半。但如果使用米波雷达，它有4个数量级的优势，目标的RCS要缩小到万分之一，才能抵消米波雷达的反隐形能力。

　　目前只有F-22和歼-20这样的战斗机，才能够达到RCS缩小到千分之一到万分之一的水平，但在米波雷达面前，这样的RCS其实就相当于不隐形，甚至能让雷达的获得探测距离增加一倍的优势。

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　　如何克服固有缺陷？

　　既然米波雷达能反隐形，为什么这种技术没有广泛运用呢？

　　传统的米波雷达多使用简单的八木天线或老式网状矩形抛物面天线，采用两坐标定位，存在分辨率差、数据处理能力弱、探测精度低等问题。

　　由于不易消除地球表面反射带来的影响，再加上与民用信号重叠严重，传统的米波雷达无法测高，也无法搜索低空目标。这就好比，你在一个地面是镜面的房间里，打开手电向下照，眼睛就会被晃花。

　　所以我们看到，近几年俄罗斯积极对外推销的“东方”P-18E米波反隐身雷达，是一个很长的横向天线，它无法探测目标的飞行高度，只能大概知道“天上有敌机”。

　　P-18E“东方”雷达

　　之后，俄罗斯研制出了一种“天空”UME雷达，其天线外形非常奇特，横着很宽，还有一个竖起来很高的天线，有点像倒过来的“T”。这种雷达实际上采用了米波测角，分米波测高，竖起来的那部分天线实际上是一部分米波雷达。

　　俄罗斯“天空”UME雷达

　　根据俄罗斯自己公布的数据，虽然“天空”UME雷达具备了一定的测高能力，但测高误差高达4000米，水平测距误差也达到400米，只能大概知道目标是在中空还是高空。而且，从其庞大的形态也能看出，该雷达基本不具备机动性。

　　正是因为有诸多缺陷，吴剑旗总师和他的团队，对于传统米波雷达的改进是十分艰难和了不起的。

　　该所的第一个尝试就是2001年获国家科技进步二等奖的“稀布阵综合脉冲孔径搜索雷达”。

　　从吴剑旗总师提供的图片来看，仿佛只是几根非常密集的管子，但实际上，这是一个占地非常广阔的装置，每根天线之间的距离“超过100个波长”，也就是一百米以上，整个天线布阵内外两层，排成圆阵，圆心处是控制站。

　　其外形和中俄都部署过的“天波雷达”，或者“长波电台”阵列看起来相似，但是其作用和原理却非常不同。

　　在说它的原理前，我们要先说一下“有源相控阵”。普通的雷达相当于单眼，而有源相控阵雷达则是“复眼”，不过事实上，它比无法聚焦的昆虫复眼复杂得多。

　　有源相控阵雷达利用相控阵原理，可以让多个发射机发射的波束互相干涉，进而合成一个波束，并控制其方向、角度，来发现敌机。中国的052D驱逐舰使用的就是有源相控阵雷达，它看起来就是一个平板，但却能覆盖前方很大范围，是世界上较为先进的雷达。

　　吴剑旗总师团队研发的“稀布阵综合脉冲孔径搜索雷达”，就相当于把一个有源阵天线，做得非常非常大，然后平放在地上，天线不动，但能够形成一个波束去扫描。

　　相控阵雷达波束合成示意图，稀布阵雷达就相当于平放在地面上的巨大相控阵雷达天线

　　对于B-2隐形战略轰炸机这样的大型目标，普通的米波雷达是难以探测到的，而稀布阵雷达拥有更大的波长，就有很大几率可以探测到，这可以很大程度上避免他国隐形战略轰炸机，对本国国土犹入无人之境的攻击。

　　B-2隐形战略轰炸机

　　稀布阵雷达作为一个实验系统，为研制JY-27A对空警戒雷达这样的新型米波雷达奠定了技术基础。JY-27A雷达在这一技术支持下，创造性地融合了米波和有源相控阵技术，其对典型隐形飞机最大探测距离大于350公里，同时采用基于地形自适应的测量技术，测高精度显著提高。此外，JY-27A雷达在弹道导弹预警、报分析、组网信息融合等方面，也克服了传统米波雷达的缺点，居于世界先进水平。

　　目前，JY-27A雷达已投入大批量生产，成为对抗第四代隐形飞机的“杀手锏”，国外雷达厂商目前尚无同类型产品。

　　JY-27A对空警戒雷达

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　　并未彻底解决反隐形难题

　　那么这种“先进米波雷达”是否想军迷们说的那样，让几十亿美元研制的隐形飞机过时了？

　　这种说法恐怕有些夸张。

　　尽管“先进米波雷达”的探测精度相较传统米波雷达有了很大的提升，但其实际的探测精度仍然比不上微波雷达，只能在相对近的距离上引导地空导弹进行攻击。

　　此外，它的机动性与传统米波雷达相比，并没有什么进步，这种体积很难部署到飞机这类平台上。

　　目前，世界上不少国家在飞机上部署了波长较大的雷达，但是并没有米波的。

　　例如美国E-2D预警机部署的AN/APY-9超高频相控阵雷达用的就是UHF波段，属于分米波；俄罗斯的苏-57和苏-35战斗机在其机翼前缘安装了N036L-1-01雷达，据称为L波段，也是分米波。

　　事实上，近年来隐形技术也在进步。

　　例如美国的B-21轰炸机，中国未来的远程轰炸机轰20，都因为本身尺寸超出米波雷达强散射的尺寸匹配范围，而被列为“全波段隐形”飞机，是目前“先进米波雷达”也很难探测到的目标。

　　总的来说，“先进米波雷达”反隐形目前是卓有成效的，也堪称是颠覆性的技术，但并不能真正让隐形技术彻底“破产”。它主要被用在国土防空领域，依托较大的防御纵深，来抗击隐形飞机。

　　目前来看，对付隐形飞机最有效的方法，是用我方的隐形飞机，战役、战术导弹去摧毁敌方隐形飞机的机场，或者直接将其炸毁在机场上。

　　对于反隐形技术的未来，吴剑旗总师也有提及，那就是“光子雷达”。

　　光波也是电磁波，米波雷达是将雷达使用的波段向上扩展，超出隐形飞机针对雷达波段的上限，而光子雷达，则是超出其下限。

　　中国首部微波光子成像雷达

　　目前，我国也已经成功用光子雷达实现了对“非合作目标”的成像试验。由于光子雷达具有探测精度高，反隐形效果好等特点，未来很可能成为真正让现代隐形技术失效的新技术。

　　到那时，新的隐形和干扰技术也可能出现，就好像矛与盾的不断升级。不过，站在科技潮头勇于开拓的创新者，以及他们背后的强大国力，才是国防安全最大的保障。