“枪骑兵”之眼的前世今生

春水

日前，据外媒报道，美国军工巨头诺斯罗普·格鲁曼公司正在为美国空军B-1B远程轰炸机升级雷达系统。据悉，该公司将使用“可变尺寸敏捷波束雷达-全球打击”（SABR-GS）有源相控阵雷达替换B-1B原先配备的AN/APQ-164雷达。那么，B-1B为何换装新型雷达？新型雷达又有何特点？

“枪骑兵”的利眼

众所周知，B-1B战略轰炸机是一型可变掠翼战略轰炸机。按照美国空军的要求，B-1B必须具备低空高速突防能力，以应对先进截击机和防空导弹性能的日益提高。由于低空高速突防离地面的距离非常近，复杂的地形和低空气流都会提高突防战机与地面相撞的概率，稍有不慎就可能机毁人亡，因此低空高速突防危险性非常大。为了加强安全保障，除了选择合适的航线和平时加强训练外，一些辅助的电子设备必不可少。

地形跟踪雷达就是在提高低空突防能力和安全性的迫切需求下诞生的。地形跟踪雷达是机载雷达家族的一种，其主要用途是能使飞行器紧贴地面轮廓飞行，充分利用地形掩蔽和地球曲率提高飞行器的生存能力和飞行安全。按工作方式可分为地形跟随和地形回避雷达。地形跟随是指保持飞行器航向不变，靠纵向机动随地形高低改变飞行高度，使其尽量贴着地面飞行；地形回避则是保持飞行器离地面高度不变，通过横向机动绕过山峰等地面障碍。地形跟随和地形回避雷达的工作原理与普通的脉冲雷达大致相同，区别只是功能不同，组件略有差异，测量精度和分辨率比一般雷达高。这类雷达多采用单脉冲技术，有的采用脉冲多普勒体制或相控阵技术。

为了提高突防能力，B-1B还装备了复杂的航电系统，包括自动飞行控制系统，导航、武器管理和投放的航电系统（OAS）。OAS可在不借助光学系统的情况下精确投放炸弹。AN/APQ-164雷达是OAS的关键部分，该雷达由美国西屋公司研制（现为美国诺斯罗普·格鲁曼公司的ESSD公司）。1981年12月，西屋公司的方案获得认可。当时西屋公司的投标方案采用两个天线，一个用于地面测绘，一个用于地形跟随和地形回避。1982年2月，西屋公司提出单一相控阵天线的改进方案，以克服把两个小天线装在同一空间内造成波束较宽、分辨力较差的缺陷。同年，美国空军批准了这一改进方案。

AN/APQ-164雷达是一款无源相控阵雷达，通过1553B数据总线与B-1B的综合防御航空电子系统结合为一，是第一款装备美国轰炸机的无源相控阵雷达。该雷达是EAR雷达和AN/APG-68雷达技术基础上的产物，综合了EAR的无源相控阵天线，以及AN/APG-68的雷达发射机、低功率射频系统、可编程信号处理机与接收机的组件化等。由于采用了许多成熟部件和技术，研制成本节省近3.5亿美元。

AN/APQ-164雷达主要用于导航、突防、武器投放等空地任务，也用于空中加油、气象活动探测等空空任务。其工作频率在X波段，雷达的相控阵天线安装在机头并倾斜30°～40°，以减少雷达横截面积。一般情况下，相控阵雷达都是固定安装，但也有一些相控阵雷达为了扩大扫描范围，设置了旋转基座，AN/APQ-164的天线也没有固定安装，天线与固定位置成45°向两侧摆动，而且视野向后扩展偏离中心线105°，以检查飞机一侧感兴趣的区域时不必改变飞机航向。该雷达不需一线维护，在6%的阵元失效时，天线性能仍然不会低于规定指标，在飞机服役几年后，会转入内场进行一次大修。

AN/APQ-164雷达有11种工作模式，包括真实波束地形测绘模式、高分辨率地形测绘模式、速度修正模式、地形测绘信标模式等。主要导航功能由高分辨力合成孔径雷达测绘模式提供。该模式可为惯性导航系统或操作员选定的某一地区提供高分辨力的图像，进行远程测绘，并获得5种不同规格的地图。

雷达工作中会扫描飞机前方的地面，测量出16千米外的高度轮廓数据，并存储在计算机内，经过多路数据库发送给地形追踪控制装置，由它发出攀升/俯冲指令，然后飞行路线会被自动馈送给飞行控制系统。由于雷达不需要在地形追踪模式中连续扫描，所以用较低的修正就能减少探测的风险。

既然AN/APQ-164雷达性能先进，那为何现在要换装SABR-GS有源相控阵雷达呢？

“枪骑兵”之眼有点“花”了

如果时间倒退到20世纪80年代初，B-1B装备的AN/APQ-164雷达在战略轰炸机家族中肯定是一款让其他战略轰炸机羡煞的高档装备，不但赋予了B-1B很强的超低空高速突防能力，还让B-1B拥有很强的目标探测和精确打击能力。

然而，当面对有源相控阵雷达时，AN/APQ-164雷达就有些相形见绌了。有源相控阵雷达相较于无源相控阵雷达的根本区别就在于将原来的集中式单个发射机改变为多个子阵发射机，每个子阵发射机和对应的子阵与无源相控阵形式差不多，也就是说，每个天线单元都接有一个移相器、一个馈电装置、一个发射模块、收发转换开关、接收前端模块等，就是我们常说的T/R单元。由于有源相控阵的每一个T/R单元都可以发射信号，发射的功率可以在空间直接合成，这样就可以简单地通过增加子阵个数达到大的功率口径积，提高探测距离。除了探测距离远的优点外，功率损耗小、可靠性高和维修性好也是其优点。机载无源相控阵雷达在20世纪80年代初就开始服役，而机载有源相控阵雷达服役则是90年代以后的事情，可见性能更好的背后是更复杂的技术和更高的成本。

随着微电子技术的发展，有源相控阵雷达的成本有了一定程度的降低，目前机载有源相控阵雷达开始“飞入寻常百姓家”。AN/APG-77、AN/APG-79、AN/APG-81、“甲虫”-ME等等都是大家所熟悉的机载有源相控阵雷达。对现役战机进行改进是提升综合性能、适应战场环境的主要措施，航电系统一般是升级的重点。相对于对战机结构或气动布局进行修改等“伤筋动骨”的方式，航电系统的升级更像是小的“外科手术”，而且可行性也更高。由于有源相控阵雷达在现有机载雷达家族中具有显而易见的优势，因此已经成为现役战机改进型号的标准装备。如美国诺斯罗普·格鲁曼公司和雷神公司提出的F-16早期型号的升级，重点就是换装有源相控阵雷达。

有道是，年年岁岁花相似，岁岁年年人不同，冰冷的战争机器也要面对“人老珠黄”的无情事实。B-1B作为一款20世纪80年代诞生的战略轰炸机，到目前为止，大部分都已经走过了近30个年头。此外，战场环境和美军军事需求的不断变化必然会影响到B-1B。其实，B-1B服役之后也一直在改进，但以往的改进主要集中在机载武器和非雷达部分的航电系统。随着时间的推移，曾经风光无限的AN/APQ-164雷达早已成为明日黄花，加上在可靠性和可维修性等方面存在一些不足，进入21世纪后，换雷达逐渐纳入B-1B的升级计划之中。

“枪骑兵”的新眼有何特点？

SABR-GS雷达是诺斯罗普·格鲁曼公司在AN/APG-83 SABR雷达基础上研制的一款大型机载有源相控阵雷达，雷达天线面积相当于AN/APG-83 SABR雷达天线面积的3倍。虽然还不清楚AN/APG-83 SABR雷达集成了多少个T/R单元，但从其他有源相控阵雷达的相关资料和AN/APG-83 SABR雷达的面积来看，其T/R单元应该会在1000个左右，那么，SABR-GS雷达就可以容纳3000个T/R单元，甚至更多。雷达峰值功率大为增加，探测距离肯定远超AN/APG-83 SABR雷达，发现400千米外的千吨级以上战舰不成问题。目前，经过多次升级的B-1B已经成为美国空军的多用途作战平台，其中反舰作战将是B-1B未来的主要任务之一，即将定型的空射型远程反舰导弹（LRASM-A）则是B-1B进行反舰作战的“尖牙利齿”，性能更优异的SABR-GS雷达可以更大程度地发挥LRASM-A的作战效能。

SABR-GS雷达采用电子扫描，波束指向灵活、精度高，在探测到目标之后，可以迅速调转波束确认和跟踪目标，目标更新速率快，具备跟踪加搜索的模式，多目标跟踪和攻击能力更强，有助于提高战机的态势感知能力。该雷达还能提供高精度的合成孔径雷达图像和检测地面车辆的细微情况，而且可以对某个感兴趣的区域进行区域放大，以获得更好的目标识别效果。该雷达采用开放式架构设计，能综合来自其他机载传感器的数据。总而言之，SABR-GS雷达除了向B-1B提供巨大的态势感知优势外，在情报、监视和侦察及瞄准方面也将赋予B-1B强大的新能力。B-1B综合作战能力将会因SABR-GS雷达的加入进一步提升，为美国空军更好地融入“全球公域介入与机动联合”概念提供一定的物质基础。

诺斯罗普·格鲁曼公司已经在试飞中演示了SABR-GS雷达的先进性能，为项目推进到工程和制造发展阶段奠定了基础。在完成这份合同之前，诺斯罗普·格鲁曼公司已经在美国空军B-1B轰炸机“雷达现代化改进计划”中，成功地对该机的雷达接收和处理机进行了现代化改进。这样，美国空军今后只需要用SABR-GS的天线取代AN/APQ-164雷达即可。

结 语

B-1B雷达升级计划是近年来美国空军B-1B性能升级的一部分。作为美国空军战略战术威慑和打击的重要力量，B-1B的不断升级折射了美国空军战略和作战概念的一些调整和变化，同时也反映了美国一流航空强国深厚的航空实力。

责任编辑：刘靖鑫