航母舰载三坐标雷达发展现状及其发展特点

唐利娜，吴少鹏

(中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京 210003)

0 引言

航母装备的雷达系统是航母获取有关态势信息和确保航母完成各项作战任务的重要保障。它主要承担着对作战区域背景态势和目标环境的探测和信息获取，提供武器系统打击敌方舰艇编队所需的各种信息，以及本编队防御的火力、电子防护的信息获取功能。航母舰载雷达系统的合理配置，在保障航母自身作战需求外，尚需适应和确保航母舰艇编队能够形成适应各种武器系统作战应用的高、中、低和远、中、近的大纵深立体攻防体系。

通常，航母舰载配置的舰载搜索雷达在功能上一般包括对空搜索雷达、对海搜索雷达和海/空搜索雷达，在技术体制上一般包括两坐标搜索雷达和三坐标搜索雷达。而现代航母三坐标搜索雷达以其可实施远程警戒，可提供目标三维参数、判明目标的空海性质，并可用于引导舰载机反击和为武器系统提供打击参数等战术多功能的特点，已成为航母作战系统的主要信息探测装备。

1 航母舰载三坐标雷达装备现状

在当今世界上拥有航母的国家中，除印度外，各国航母均配备三坐标雷达。下面对典型国外航母舰载三坐标雷达的装备及研制现状进行分析。

1.1 美国

1.1.1 AN/SPS-48E雷达

该雷达主要功能是提供空中目标的三坐标数据以及给武器控制系统提供目标指示。它采用频扫三坐标体制，工作在E/F波段，其工作频率为2900～3100 MHz，发射机峰值功率2200 kW，作用距离407 km(σ=5 m2），231.5 km(σ=1 m2，Pd=0.5）和31.5 km(低空飞行器，σ=0.1 m2，Pd=0.5）。该雷达采用全固态设计，其天线可以在极其恶劣的环境中工作。自1987年服役以来，AN/SPS-48E 三坐标雷达已装备了美国现役的所有航母。见图1。

1.1.2 AN/SPS-52C雷达

该雷达是美国海军AN/SPY-1 综合自动探测和跟踪系统(IADT）的主传感设备。它采用频扫三坐标体制，工作在E/F波段，有两种配置方案和4 种工作方式。该雷达采用AN/SPA-72B 型平面阵，天线尺寸为419 cm×424 cm。自1978年装备服役以来，该雷达已装备意大利“加里波第”级航母、西班牙“阿斯图里亚斯亲王”级航母及泰国“加克里·纳吕贝特”级航母。见图2。

图1 AN/SPS-48E雷达

图2 AN/SPS-52C雷达

1.1.3 AN/SPY-3雷达［1］

该雷达是固态多功能有源相控阵雷达，工作在I/J频段，可满足21 世纪战舰的所有视距搜索和火控要求。它使用3个固定面阵，每个面阵大约有5000个收发单元，实现的雷达信号处理功能包括信道量化、杂波滤除、脉冲修正、快速傅里叶变化多普勒、脉冲压缩、旁瓣对消和恒虚警处理。该雷达与立体搜索雷达(VSR）组成双波段雷达，可为舰艇提供无缝隙的、全方位的搜索覆盖。两部雷达采用一体化设计，阵面与上层建筑共形。AN/SPY-3雷达计划装备在美国目前在建的新型“福特”级航母上，将成为美国海军下一代战舰(如DD(X）等）的主战雷达。见图3。

1.1.4 立体搜索雷达(VSR）［1］

立体搜索雷达(Volume Search Radar，VSR）是一种三维监视雷达，采用固态有源相控阵技术，工作在E/F 频段，为AN/SPY-3雷达提供辅助作用，所提供的功能包括空情告知、空中控制、跟踪识别和反火炮探测。该雷达作用距离为463 km，覆盖范围包括方位360°，仰角70°，高度36576m，计划装备美国在建的新型“福特”级航母。

图3 AN/SPY-3雷达

1.2 俄罗斯

1.2.1 “顶板”B(Top Plate B）雷达

该雷达工作在D/E 频段，是一部三坐标对空和对海搜索雷达，由两个相同的平面阵缝隙天线背靠背地倾斜装配而成，采用全电扫天线。雷达作用距离为370 km。“顶板”B雷达装备俄罗斯“库兹涅佐夫”级航母，由前苏联研制，是“顶板”(Top Plate）雷达的变形，属于Fregat雷达系列。

1.2.2 “天空哨兵”(Sky Watch）雷达

该雷达是前苏联研制的E/F波段相控阵三坐标对空搜索雷达，具有搜索、识别和跟踪功能，并能向舰载导弹提供指导和对空中拦截进行指挥和控制。雷达工作频率为200～4000 kHz，天线采用6 m×6 m的巨型固定平面阵结构，为4 面阵系统，实现360°范围覆盖。该雷达作用距离大于300 km，可同时跟踪几十个甚至上百个目标，处理15～18个目标。“天空哨兵”雷达于1988年装备俄罗斯“库兹涅佐夫”级航母。

1.3 法国

1.3.1 “阿拉贝尔”(Arabel）雷达

该雷达工作在X 频段，是一部三坐标相控阵多功能和自适应雷达，兼具指挥、控制和敌我识别功能，是法国海军防空反导弹SAAM 对空导弹系统的核心单元。雷达工作频段为8000～12500 kHz，作用距离为70 km(飞机）和20 km(导弹）。“阿拉贝尔”雷达目前装备法国“夏尔·戴高乐”级航母。

1.3.2 DRBJ 11B雷达

该雷达是法国在20 世纪80年代研制的舰载电子相扫3D雷达。它工作在E/F 频段，具有对空搜索和目标指定功能，作用距离可达200 km，覆盖范围为60°(仰角）。该雷达装备法国“夏尔·戴高乐”级航母，是DBRJ 11雷达的改进型号。

1.4 意大利

RAN-40L雷达为3D、全固态、相控阵空中警戒雷达，实现远程空中警戒功能。该雷达工作在D 频段，目前装备意大利新型“凯沃尔”级航母。见图4。

图4 RAN-40L雷达

1.5 英国

1.5.1 996 型雷达

该雷达工作在E/F 频段，能探测各种空中威胁，能在点防御和区域防御中提供监视、目标识别以及远程飞机探测和控制，能为护卫舰和更大的海面军舰的“海标枪”和“海狼”舰队空导弹系统提供自动目标指示。它采用相控阵体制，工作频率为2850～3100 MHz，有4 种工作模式。其作用距离为115 km(正常模式，战斗机大小目标）和150 km(远程模式，海上侦察机），天线为多波束带状线馈电相控阵。该雷达装备于英国“无敌”级航母，20 世纪90年代装舰。见图5。

图5 996 型雷达

1.5.2 ARTISAN雷达［2］

ARTISAN(Advanced Radar Target Indication Situational Awareness and Navigation(新型雷达目标指示态势感知和导航））雷达是一种新型的中程雷达，目前尚在测试研制阶段。雷达功能包括3D 对空警戒(快速目标预警）、海面火炮支持和二次导航/海面警戒，工作在E/F 频段。其作用距离为大于60 m(最小）、70 km(探测，标准小型导弹）、150 km(濒海水域防御、空旷水域防御以及ATM 模式下）、200 km(探测、标准海军巡逻舰）、大于200 km(最大、仪表模式下）和225 km(远程探测模式）。ARTISAN雷达计划装备英国在建新型“伊丽莎白”级航母。见图6。

图6 ARTISAN 3D雷达

2 国外航母舰载三坐标雷达装备的基本特点分析

作为航母编队作战的主要探测装备，航母载三坐标雷达承担着航母本舰和协同编队舰艇完成作战区域的近程、中程和中远程目标探测、跟踪和目标指示等多种作战使命和功能。随着现代航母编队作战能力的需求，航母载三坐标雷达技术也在不断发展。目前国外现役航母载三坐标雷达的主要技术体制和实现技术的特点有:

2.1 技术体制特点

目前航母舰载三坐标雷达技术体制特点是广泛采用相控阵技术体制。

航母舰载三坐标雷达技术体制的发展主要阶段特征为:20 世纪70年代，航母舰载三坐标雷达全部选用的是频扫三坐标体制雷达，到了80年代，相控阵技术开始蓬勃发展，相控阵体制雷达在航母舰载三坐标雷达中占了50%的比例。90年代之后，航母舰载三坐标雷达全部选用的是相控阵体制。最新研制的航母舰载三坐标雷达均采用了固态有源相控阵的体制。

航母舰载三坐标雷达融合了相控阵的技术之后，缩短了航母防御系统的反应时间，同时对新一代隐身目标和低飞目标进行精确地检测和目标指示，具有较高的电子抗干扰(ECCM）性能，实现雷达多功能探测。

在国外现役的航母舰载三坐标雷达中，相控阵体制雷达约占了67%。图7中航母舰载三坐标雷达采用体制随年代分布图，可明显看出航母舰载三坐标雷达技术体制特点发展趋势。

图7 航母舰载三坐标雷达采用体制随年代分布图

2.2 频段选择特点

在现役国外航母三坐标雷达的使用频段选择中，选用E/F(2～4 GHz）频段的比例高达67%，且作用距离在20～400 km 之间，仰角覆盖范围集中在60°～70°之间。选用D/E 频段和I/J 频段分别为17%和16%。

航母载三坐标雷达选用E/F 频段，波束宽度窄，因而角精度和角分辨力高，易于减弱三坐标雷达可能遭遇的敌方的主瓣干扰的影响，增强了雷达的抗干扰能力，较好的完成雷达中近程、中远程对空监视和目标精确跟踪功能，进而实现航母作战使命与探测性能的综合匹配与高效应用。

2.3 作战使用特点

国外航母三坐标雷达系统作战使用特点主要为:通常选择一部用于目标指示与飞机引导的三坐标雷达与一部远程对空警戒二坐标雷达联合作战，以进行雷达间的频段互补、协同和数据资源共享;或者选择同时装备两部三坐标雷达联合作战分别实现警戒和截获、跟踪、导弹制导、飞机引导等功能。

其典型应用如美国“尼兹”级航母装备AN/SPS-48E 警戒三坐标雷达的同时配备了AN/SPS-49(V）远程对空搜索二坐标雷达。而俄罗斯的“库兹涅佐夫”级航母则装备了两部三坐标雷达，其中“天空哨兵”雷达主要用于探测、截获和跟踪、导弹制导和对飞机引导等多种功能，同时“顶板”B雷达则负责远程对空警戒。两部雷达频段互补，相互配合，数据资源共享，增强了航母雷达系统的抗干扰能力和抗毁性能，提高了航母编队防空系统的可靠性和反隐身能力。

2.4 适应航母隐身和电磁兼容的多功能探测能力发展特点

现代新型航母舰载的三坐标雷达现已逐步向适应航母隐身和电磁兼容的多功能探测体系技术发展。

比较典型的有美国的“福特”级航母以及英国在建的“伊丽莎白”级航母。这两型航母的主要特点是进一步提高了航母兼容性能、最大限度改进航母隐身性能、提高航母编队整体作战能力。这势必导致航母装备传感器系统必须进行一体化设计，减少天线数量，实现阵面与平台的共形。“福特”级航母的双波段三坐标雷达组采用了一体化的设计，集成了现有多种雷达的功能，可以使航母舰岛布置的更为简洁，大幅提高集成射频水平，也更有利于舰岛的电磁兼容性。同时航母舰载三坐标雷达持续发展相控阵体制，也提高了雷达在复杂电磁环境下的抗饱和攻击能力。

3 结束语

本文主要介绍了国外航母舰载三坐标雷达发展现状，同时讨论了航母舰载三坐标雷达的技术特点。随着科学技术的发展，特别是电子工程技术和计算机技术的不断进步，再加上实战应用需求的有力推进，航母舰载三坐标雷达技术需持续发展有源相控阵体制，采用低截获概率技术等抗干扰措施，增强雷达抗干扰能力与电磁兼容性能。而随着新型航母向着隐身化、集成化的方向发展，航母舰载三坐标雷达需与航母上其他电子设备进行一体化集成，有效提高航母编队探测效能和作战能力。

［1］海军装备部电子部 南京电子技术研究所.世界海用雷达手册［M］.北京:国防工业出版社，2007.

［2］Jane’s Radar and Electrics Warfare Systems，2009-2010:139.