气球载雷达使用效能分析_刘育才.pdf
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1、第 卷 第 期(总第 期)年 月火控雷达技术 .().收稿日期:作者简介:刘育才(),男,高级工程师。研究方向包括雷达总体设计,雷达信号处理与检测等。气球载雷达使用效能分析刘育才 马晓静(.中国电子科技集团公司第三十八研究所 合肥;.国防科技大学电子对抗学院 合肥)摘 要:本文首先阐述国内外典型气球载雷达发展现状及其主要特征,从低空覆盖范围、反隐身性能、慢速目标探测能力、功率孔径资源使用效率等方面具体分析气球载雷达相对地面雷达、机载雷达的作战效能优势,并对气球载雷达未来发展趋势进行展望。关键词:持续留空时间;反隐身;低空覆盖;杂波谱中图分类号:.文献标志码:文章编号:()引用格式:刘育才,马晓
2、静.气球载雷达使用效能分析.火控雷达技术,():.:.,(.,;.,):,.,.,.:;引言在现代战争中,飞机、巡航导弹从低空、超低空突防是惯用的进攻手段,一方面是因为低空飞行的目标受到地球曲率和地物遮蔽的影响,地面雷达的视距和低空探测范围受到限制,使预警时间大为减少;另一方面是由于目标在强地杂波或海杂波背景中飞行,增加雷达检测这些目标的难度。为了能有效地监视和拦截低空目标,各国都在积极发展低空探测装备,其主要措施是在提高雷达反杂波性能的同时把雷达架设平台升高,如高山俯视雷达、空中预警机、气球载雷达等。气球载雷达系统利用系留气球把雷达升到空中,相对于地面雷达,可在一定程度上克服地球曲率及地形遮
3、蔽的影响,使低空探测能力大大提高;相对于预警机载雷达,气球载雷达留空时间长,可持续监视,使用效费比高。由于气球载雷达具有独特优点,因此受到世界各国的青睐,并在军事、民用领域发挥着重要作用。本文首先介绍国内外系留气球载雷达主要性能及其应用情况,然后从持续留空时间、带载能力、低空覆盖范围、低空反隐身以及相对预警机载雷达具有的慢速目标探测、功率孔径资源使用效率优势等方面对气球载雷达系统使用效能进行综合分析,并对未来发展趋势进行展望。火 控 雷 达 技 术第 卷 发展现状美国是最早发展系留气球雷达系统的国家,部署于沿海及美墨边境地区,用于实现沿海及边境监视,其气球载雷达主要有 种型号,改进型全固态 (
4、)雷达、雷达和改进型 雷达,其中数量最多的是 ()雷达,三个型号的主要性能如表 所示。表 主要性能表参数类型型号 ()改进型 探测距离 工作频率.脉冲宽度.重复频率,参差 脉冲压缩比 峰值功率.天线尺寸.天线转速()、地杂波改善因子 接收机动态范围 .由表 可见,气球载雷达一般工作在 或 频段,其中工作在 频段的 ()、雷达发射功率及天线口径较大,搭载于大型系留气球平台,探测距离远,实现大范围监视;工作在 频段的改进型 雷达发射功率及天线口径较小,搭载于小型系留气球平台,探测距离较近,但是具有一定的机动能力。三型气球载雷达均采用全固态发射机,具有较高的可靠性。地杂波改善因子可达 左右,以实现在
5、强地杂波环境中有效探测低空目标。工作波形采用低重频或者中重频,以适应海上、陆地等不同杂波、目标环境。美国后来还发展了联合对地攻击巡航导弹防御空中组网探测器系统(),对巡航导弹进行超视距探测与跟踪,用于保护在海外地区执行任务的美陆军部队免遭巡航导弹的攻击,利用 公司的 型气球,升空高度可达 ,连续执行任务时间达,系统包含两个气球及两个雷达载荷,其中一套携带预警监视雷达,探测距离,另一套携带火控雷达,用于引导地面防空导弹实施拦截,火控距离达。除美国外,目前装备系留气球系统的还有俄罗斯、以色列、印度等国。我国也在航展上展出了 系留气球侦察监视系统,体积较大,可以携带大型预警雷达、通信中继、综合光电等
6、任务载荷执行大范围、长时间的空中滞留侦察和警戒任务,可广泛用于要地防御预警、边防海防实时监控、通信中继等多种任务。图 美国在海外部署的小型系留气球雷达系统图 我国在航展上展示的机动式系留气球系统 使用效能分析气球载雷达系统得益于气球平台升空高度高、安装空间大、地面系留供电、不需额外动力、运动速度慢等特点,在使用效能方面具有独特的优势,下面重点从全天时能力、低空目标监视能力、反隐身能力以及相对预警机载雷达的优势等几个方面分析系留气球载雷达的使用效能。.全天时工作能力与预警机等机载平台不同,系留气球平台依靠空气净浮力升空,还可通过系留缆绳从地面直接对球上雷达持续稳定供电,因此留空时间一般只受天气和
7、气球材料本身限制。从续航时间上来看,一般预警机最长连续工作时间在 左右,预警直升机的连续工作时间在第 期刘育才等:气球载雷达使用效能分析.左右,大型无人机的连续工作时间一般约 左右,而气球载雷达系统最长连续留空时间可达 天,单部气球载雷达即可实现重点区域的全天时值班,而预警机等机载平台需要通过多部雷达接力工作才能实现全天时值班。从带载能力来看,预警机的雷达载荷重量约 或更重,大型系留气球系统载重能力可达 ,小型系留气球系统载重能力可达几百千克。目前国际上已研制出可实现媲美预警机的载重能力的大型系留气球系统,系留气球系统也可作为通用型平台,可以同时或者轮换搭载其他种类载荷执行不同的任务,具有灵活
8、的载荷适应性。从费效比来看,各种升空预警系统中最先发展起来的是预警机,由于预警机巡航时间短,长期值守不但运行费用很高,要保持空中始终有一架预警机长期值守,还需要考虑换防、维护等问题,要有 架作为后备。预警机的特长和军事上的重要作用是在进攻时短时间的前置引导、指挥。而与预警飞机相比,系留气球载雷达预警系统可降低大量能耗和飞行费用,只需要少量的维护工作就可以连续使用。年,美国海关总署(,目前隶属于美国国土安全部)呈送参议院一份报告,较为详细地介绍了采购和使用以系留气球为平台的雷达监视系统的费用。根据该报告,对于一套能在方圆 内探测雷达截面为 的空中目标的系统,其采购费用在 万 万美元之间,每小时使
9、用费用估计在 美元之间。假定一套系统的使用率为,即每年可工作时间为,则总的使用费在 万美元左右。相比之下,采购一架 “猎户座”空中预警与控制飞机的费用约为 万美元,每小时使用费用为 美元。假定每架“猎户座”飞机的使用率为,则每年维持一支由 架“猎户座”飞机组成的机队的费用为 万美元。因此,从经济、军力等方面考虑,执行经常性的预警监视,预警机不如系留气球载雷达系统经济实用。.低空目标监视能力岸基地面雷达受架高限制,对低空、海面目标探测距离非常有限,远不能满足预警、监视需求。美国、俄罗斯等国为了解决该问题,先后发展了岸基系留气球载雷达系统,部署于边境、沿海地区,拓展预警监视范围。该范围受制于系留气
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