全球军用雷达技术与市场进展

2018-12-12 来源:雷达前沿瞭望 我要评论(0) 字号:

英国简氏信息集团(现为IHSJane’s)成立于1898年,所出版的《防务周刊》(DefenseWeekly)家喻户晓。其资源的独特、权威、客观与深入为全球所公认,用户遍及180个以上国家与地区的军事机构、政府部门与高等院校等。2017年6月7日出版的防务:C4ISR与任务系统武器2017-2018(第6版)共五册,分为地面C4ISR与任务系统、空中C4I与任务系统、海上C4ISR与任务系统、联合常规装备C4ISR与任务系统和航空电子,本文摘译其中的地基、机载和海用雷达技术与市场发展部分。

地基雷达

各种新兴威胁与挑战促进了地基雷达系统研究的创新发展,特别是开放式系统架构允许只改变运行中的软件来推动这一进步。采用这一策略的典型代表就是洛克希德×马丁公司的AN/TPQ-53(EQ-36)反火力雷达。2016年5月,在俄克拉荷马州锡尔堡举行的美国陆军机动火力集成演习(MFIX)中,该雷达系统验证了其能在反火炮、反迫击炮(C-RAM)的同时,跟踪与识别多个空中无人目标并将数据传送至前沿地区防空(FAAD)指控(C2)系统。AN/TPQ-53通过软件升级增加了多任务雷达(MMR)能力,该合同商将为10闹部早期AN/TPQ-53雷达系统升级软件。这批雷达计划于2018年6月完成部署,此前,美国陆军已在2017年1月和6月对其进行了初步测试。在订单方面,洛克希德×马丁公司赢得一份价值15.8亿美元的附属合同,全速生产与部署这种反火力目标截获雷达系统。该公司期望美国陆军装备的AN/TPQ-53雷达系统的数量从约100部增加至170部以上。最后,美国政府批准了一项AN/TPQ-53雷达系统销售至沙特的军售项目,合同价值6.62亿美元,包括相关支持项目。

超视距(OTH))雷达方面,美国AN/TPS-71可重新定位OTH雷达(ROTHR)与澳大利亚的“金达莱”作战雷达网络(JORN)都获取了相当可观的持续运行投资,以验证固定阵列用于广域监视的战略重要性。2016年3月,雷声公司赢得了美国海军一份价值1.04亿美元的合同,以资助ROTHR的持续运行。2016年9月,BAE系统公司与洛克希德×马丁都提交了JORN阶段6升级的投标方案,以期将该型雷达的系统寿命延期至2042年以后。该项目合同将于2018年授出。2016年2月,针对这项升级,澳大利亚国防部制订的综合投资计划编制了10亿~20亿澳元(7.66亿美元~15.3亿美元)的预算,总额是2012年初估价的两倍。

机动对空监视应用方面,泰利斯公司在2016年巴黎航展期间展示了其“地面主宰”系列雷达中的GM60型雷达。该系统将一部内装电源、燃料箱(保障工作10小时)和通信设备组装到单套独立组件中,其既可通过4´4的车辆(4吨以下)的运输,也可空运。

2016年8月,泰利斯公司签订了一份价值1.91亿欧元(约合2.148亿美元)的销售合同,为玻利维亚国家综合防空与交通控制系统(SINDACTA)提供13部对空监视雷达,包括GM400与GM200。

2016年9月19日,美国国务院批准8部泰利斯雷声(TRS)公司AN/MPQ-64F1“哨兵”雷达销售至埃及的合同,价值7000万美元。2016年11月,泰利斯公司还赢得了瑞士一份价值7400万欧元(7920万美元)的合同,升级其FLORAKO战术防空C2系统雷达网络中的“玛斯特”雷达。

预警雷达方面,韩国国防采购项目局(DAPA)2017年4月宣布,将采购更多的预警雷达系统,以应对日益增长的朝鲜导弹攻击威胁。美国陆军的末端高空区域防御(THAAD)系统的初始单元已经部署于韩国。2017年2月,美国国防部宣布已经授予雷声公司10.7亿美元合同,在卡塔尔部署AN/FPS-132(Block 5)预警雷达系统。此前,雷声公司于2016年9月宣布,在与美国导弹防御局签署修订合同后,所有的未来AN/TPY-2系统都将采用氮化镓(GaN)T/R模块,而非砷化镓(GaAs)。

火控雷达方面,美国陆军在其2017财年预算请求中申请3513万美元,将GaN阵列天线集成至基本型“爱国者”雷达中,以有源电扫阵列(AESA)替换无源电子扫描阵列(PESA)。在其未来五年的国防项目中,美国陆军申请超过3.77亿美元,以开发应用GaN技术的AESA型“爱国者”雷达系统。根据低层防空反导传感器(LTAMDS)计划,美国陆军的低层项目办公室(LTPO)发布了一份项目信息咨询书(RFI),寻求一种潜在的材料解决方案来升级或替换其“爱国者”雷达。美国陆军提出十年期间内采购或改进80部雷达,单部雷达平均生产成本不超过5000万美元,包括升级套件、雷达集成与升级测试成本。

2016年12月,捷克国防部宣布选择以色列宇航工业公司(IAI)下属艾塔公司研制的EL/M-2084多任务雷达(MMR),准备于2017年中期与艾塔系统公司签订一份价值290万捷克克朗(约合1.123亿美元)的销售合同,于2021年之前接收8部EL/M-2084 MMR系统。越南也采购了EL/M-2084雷达,用作其SPYDER-MR地对空导弹连的火控雷达。

2017年3月29日,诺思罗普×格鲁曼公司向美国海军陆战队(USMC)交付了首部AN/TPS-80 G/ATOR雷达,其余6部于2017年年底交付。首部交付的系统采用的是GaAs T/R模块,而自2018年交付的系统将采用GaN天线模块。G/ATOR将是首部真正意义的软件定义雷达,它可执行多种USMC任务,设计用于替代5部日益老化的传统雷达。

有关雷达技术的最新发展方面,美国陆军研究试验室(ARL)的下一代雷达(NGR)项目的目标是开发一种能够切换至预备频段以避免敌方或其他电子系统的干扰,并拥有动中通调谐能力的雷达。2016年7月,ARL出资110万美元与雷声公司建立合作,为NGR共同研发可扩充、机动、多模式的雷达前端技术(缩写SAMFET)。作为ARL先进射频技术项目为期2年的合作研究协议的一部分,雷声公司将与ARL共同开发并验证能简便集成到新一代雷达系统中的模块化构建模块。NGR项目将会提高对雷达依赖较高的防空、反火箭以及迫击炮系统的性能,尤其是手提、车载和机载便携式雷达设备。雷声公司将与ARL合作探索设计和制造模块化组件的新方法,使其能够集成进入新一代雷达的开放式结构中,提供覆盖整个雷达波段的处理灵活性、机动性及高效率。

机载雷达

2016-2017年,有源电扫阵列(AESA)与战斗机的集成投资继续增加。在F-16战斗机的AESA升级方面,2017年5月,诺思罗普×格鲁曼公司宣布了一份将为与美国空中国民警卫队提供72部APG-83雷达,即可升级灵敏波束雷达(SABR)的销售合同。韩国国防采购项目局(DAPA)已经选择了韩华泰利斯公司为其规划的韩国战斗机试验(KFX)飞机开发AESA雷达。

在埃及、印度与卡塔尔的“阵风”战斗机订单的推动下,泰利斯公司大幅加快了其RBE2 AESA雷达的生产速度。泰利斯公司计划在2017年交付22部雷达,全部指定出口。生产速度已由2015年的每月1.2部增加至每月2部,原因是扩大了其位于法国布列塔尼的微电子能力中心的生产力。

2016年11月,俄罗斯法兹特龙雷达研究院(Phazotron-NIIR)公开展示了一款用于装备米高扬设计局“米格”-29/35“支点”战斗机的新型AESA雷达“甲虫”-AMEh。Zhuk-AMEh雷达能够跟踪多达30个目标,并同时攻击多达6个空中和4个地面目标。该型雷达的接收机与发射机都采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术制造。同以前研发的“甲虫”系列雷达相比,“甲虫”-AMEh的工作能力得到了大幅提升。据称,目前“米格”-29战斗机能够探测到180km处的空中目标,而“甲虫”-AMEh雷达将探测距离增加至260km。

在机载预警与控制(AEW&C)市场,沙特阿拉伯最近完成了其5架“哨兵”AWACS飞机的雷达升级,在解决了其技术陈旧问题的同时,增加了其探测距离,并提升了其探测与跟踪更小目标的能力。这项工作已于2016年年底完成了,沙特皇家空军(RSAF)现在计划对该机型进行Block 40/45 MSU升级。北约目前正在推进全球操作和导航用航空电子系统渐少制造源替换(DRAGON)项目,对其E-3机型进行升级,以符合最新的全球空中交通管理(GATM)标准,同时将飞行员由3人减少为2人。美国空军也已经签订了合同,对其31架E-3飞机中的6架进行这项升级,虽然法国也计划拨付E-3升级资金,但目前尚未实施。日本空中自卫队(JASDF)目前也正在对其E-3进行升级,虽然其内容与Block 40/45不完全相同,但提升的互用性与改进型完全E-3类似。2016年10月,韩国宣布决定再次采购两架波音E-737“和平眼”AEW&C飞机。2012年,韩国已部署了4架“和平眼”,该机背部安装有诺思罗普×格鲁曼公司研制的多用途电扫阵列(MESA)监视雷达。

2016年12月,根据2012年签订的互惠防御协议,意大利接收了首架从以色列采购的G550共形机载预警(CAEW)飞机,第2架定于2017年年底交付。2017年1月,阿拉伯联合酋长国(UAE)订购了第3架萨伯公司的“全球眼”G6000可变任务监视系统(SRSS)飞机,其背部安装有“爱立眼”增程(ER)AESA雷达。2017年2月14日,俄罗斯与印度签约,将交付另一架伊尔-50EI AEW&C飞机。印度还在推进与以色列的谈判,希望再采购两架基于伊尔76TD平台的“费尔康”AEW&C飞机。与此同时,印度国防研究与研发组织(DRDO)已将首部(总计3部)本国设计的Netra AEW&C平台交付给印度空军。该型AEW&C项目于2004年批准立项,研发耗资240亿印度卢比(约合3.58亿美元)。Netra AEW&C的生产成本平均约为4.04亿美元。印度空军希望拥有20架大型与小型AEW&C平台组成的混合空中预警系统,不仅用于探测敌方飞机与攻击导弹,还可监视印度7517km的海岸线。

在旋转翼平台方面,2017年1月,英国与洛克希德×马丁公司签订一份价值2.69亿英镑(约合3.27亿美元)的合同,为英国海军建造10架“乌鸦巢”空中监视与控制(ASaC)系统。“乌鸦巢”基于持续升级的泰利斯公司“搜水”机扫阵列雷达和目前用于“海王”ASaC.7(SKASaC)直升机的Cerbeus传感器组件系统。英国国防部称,这项合同包括900万英镑的备件。英国皇家海军所有30架莱昂纳多公司研制的AW101“默林”HM.2直升机都将通过改进,在其机身一侧安装“乌鸦巢”天线罩。

未来技术发展趋势方面,2016年4月26日,美国国防高级研究计划局(DARPA)发布跨部门公告,联合BAE系统公司启动了一项称为“用于射频任务的载荷协同融合”(CONCERTO)计划,旨在为小型无人机研发一种整合了ISR、电子战和通信能力的多功能射频模块,使得单架无人机能够同时担负多种任务,大幅提高飞行效率。该机构表示技术的发展(如更多用途的模拟部件和更加普遍的射频功能数字化)使得射频系统单元能越来越多地进行共享,并宣称CONCERTO项目瞄准的目标是:“以任意孔径,在任意时间,于任何波段,执行任何任务和任何功能”。

BAE公司高层表示,CONCERTO的初衷是使陆军、海军和陆战队的士兵能够不再使用多架小型无人机分别执行不同的任务,采用的无人机每架都具备较为完整的任务能力,多架升空后可覆盖更大面积的区域。为实现这一目标,DARPA将对小型无人机的天线、电路、飞控、软件和硬件等子系统进行攻关,并对这些系统的专用孔径进行融合,对其频谱进行协调。

海用雷达

为了应对新兴海上威胁,相应地要求获取新的多模式和高性能预警系统(或者改进现有系统),以推进及时探测与响应。新兴威胁促进了雷达系统架构的改变,而不仅仅是简单改进电子设备与固态设计。

2016年5月,雷声公司开始将其S波段氮化镓(GaN)AN/SPY-6(V)防空反导雷达(AMDR)与洛克希德×马丁公司的“宙斯盾”作战系统相集成。由美国海军、洛克希德×马丁公司和雷声公司组成的团队也已经在夏威夷的太平洋导弹试验场(PMRF)和新泽西州穆尔镇启动了初步接口试验。

2016年12月,雷声公司被授予一份长周期器材的低速初始生产(LRIP)合同,价值1.1亿美元。2017年5月,该公司赢得了首批3部LRIP AN/SPY-6(V)雷达的最终舰载合同,价值约3.27亿美元。AN/SPY-6(V)雷达指定装备DDG-51“阿利×伯克”级(Flight III)制导导弹驱逐舰.首艘新型舰艇预期于2021年交付。

2017年4月,据报道AN/SPY-6(V)在太平洋导弹靶场(PMRF)成功地完成了弹道导弹防御试验。

2016年8月,美国海军授予雷声公司企业级空中监视雷达(ESAR)的开发合同,价值9200万美元。雷声公司将开发两种衍生型号:装备两栖攻击舰的旋转型雷达和装备航空母舰的固定阵面雷达。ESAR最初计划装备美国海军的“约翰×肯尼迪”级攻击航母和直升机登陆攻击舰,包括LHA-8。美国海军目前正在评估EASR改进型装备“尼米兹”级航母、直升机登陆船坞舰(LHD)和老旧两栖攻击舰(LHA)的可行性。

一种雷达解决方案设计用于多个平台,S波段EASR就是雷声公司AN/SPY-6(V)雷达的缩减版。EASR的关键之处在于其9个雷达模块化组件(RMA)阵面与AN/SPY-6(V)的RMA相同。本质上看,这种含有9个RMA(3´3布局)阵面与“宙斯盾”舰(计划将被AMDR替换)上现役AN/SPY-1D雷达的灵敏度相同。

EASR的近场试验计划于2017年年底,或者2018年年初启动。然后,2018年第三季度,该雷达将运送至维吉尼亚的海上作战系统中心。

EASR的工程制造与开发(EMD)阶段计划于2020年第一季度完成,而生产合同计划于2020年年底授出。ESAR的整个EMD合同为期42个月,少于AN/SPY-6(V)的EMD合同期。由于与AN/SPY-6(V)存在共性,EASR可利用AMDR开展过的试验。

2018年,美国海军AN/SPS-73(V)导航雷达替换项目预期将出现竞争。AN/SPS-73(V)12项目在2017财年已经进入“看管”状态,计划替代AN/SPS-73(V)12的下一代海面搜索雷达(NGSSR)正在研发中。AN/SPS-73(V)12雷达安装在美国海军的CVN、CG、DDG、LHA、LHD、LPD、LSD、LCC、PC和MCM等总计约100艘各型舰艇上。

2016年9月,美国海军宣布选择萨伯防御与安全公司美国分部来更换其陈旧的AN/SPN-43雷达(现装备于航母和两栖舰)。按照合同,萨伯公司将交付3部C波段舰载空中交通管制(SATC)系统AN/SPN-50(V)1,其中2部与“自由”级LCS所装备雷达的“海长颈鹿”雷达类似,另一部是升级型,其作用距离更远、可靠性更高且支持每周7天24小时工作。首部雷达在合同签订后15个月后交付,第2部系统在18个月后交付。第3部AN/SPN-50将在30个月后交付给美国海军。

“海长颈鹿”AMB是一种无源电扫相控阵雷达(但是仅仰角扫描),这与当前“尼米兹”航母及两栖舰所使用的AN/SPN-43旋转抛物面雷达不同。作为其升级的一部分,萨伯公司已将其雷达由行波管(TWT)转变为应用GaN半导体的固态发射机。这些雷达将是美国从萨伯公司引入的首批GaN系统。装备“自由”级LCS的现有“海长颈鹿”雷达采用的是TWT。在交付第3部雷达之后,萨伯公司将升级已交付给美国海军的前两部雷达。

美国海军最终将拥有3部用于试验和训练的AN/SPN-50雷达。AN/SPN-50雷达预期于2020年第一季度进入产品里程碑C。萨伯公司的这款雷达部署于澳大利亚、加拿大、北约、瑞典和一些亚太及中东国家的海军部队。与AN/SPS-77雷达由瑞典转让给美国的方式相类似,萨伯公司的AN/SPN-50雷达将采用相似的转让方式,支持其在美国组装、集成和试验。

2016年12月14日,美国国防安全合作局宣布,美国国务院已批准一项针对菲律宾的军售项目,包括2部AN/SPS-77“海长颈鹿”3D对空搜索雷达及相关设备与保障。

在新研制方面,泰利斯公司APAR Block 2多功能雷达目前正在研制中,它将通过扩充GaN收/发模块数量来满足轻型护卫舰和驱逐舰的需求。这种雷达的模块化设计适于装备加拿大水面作战护卫舰及其他国际客户平台。

与此同时, 泰利斯Herakles雷达将被未来FREMM-ER(FREDA)和FTI护卫舰(DCNS正在为法国海军进行设计)装备的四面阵“海之火”500雷达所取代。2016年10月,泰利斯公司开始推销体积更大的NS100雷达的升级版本NS200。该雷达引入了GaN技术,其额定功率是NS100的两倍,并且它共享泰利斯公司的SR3D共用平台架构。

泰利斯荷兰公司研制的SMART-L EWC已被重新命名为SMART-L MM/N(多任务/海用),预期在荷兰皇家海军的HNLMS“德×鲁伊特”号上安装,将于2017年第四季度开展工厂验收试验。该型雷达采用GaN收发模块,设计用于探测空中、海面和高速外大气层目标,其仪表作用距离达2000km。

莱昂纳多公司已开发出下一代RAN 4OL Mk2,这是一种基于GaN的有源电扫阵(AESA)雷达,其对抗战术弹道导弹的能力得到提升,可部署于未来的护卫舰项目。

Reutech雷达系统公司研制的RTS3200调频连续波光电雷达跟踪系统已安装于南非海军的SAS Spioenkop护卫舰上进行工作试验与评估。

2017年5月15日,IAI公司下属艾塔公司宣布ELM-2258先进轻型相控阵(ALPHA)雷达已装备首艘Sa¢ar4.5级战舰,并开始了首次海上试验。以色列海军将接收总计11部ALPHA雷达,除首部雷达外,另外两部计划于2017年年底前交付。所有8艘Sa¢ar4.5级舰船和2艘Sa¢ar5级驱逐舰都将装备这种新型雷达,第11部雷达用于维护轮换。

2016年7月,卡塔尔与意大利政府及工业部门签署一份价值50亿欧元(约合56亿美元)的合同,跨越三种平台共采购7艘新型战舰。所有这三种平台都将安装KRONOS系列雷达,即轻型巡洋舰与两栖/后勤舰装备KRONOS GRAND海用雷达,而快速导弹巡逻舰装备KRONOS雷达。

2016年3月,有报道称SEA 5000项目预期将为澳大利亚皇家海军采购9艘高性能未来护卫舰。未来护卫舰的作战能力需求显然必须支撑S/L/X雷达CEAFAR,以及萨伯公司9LV作战系统和“宙斯盾”火控系统。

2017年2月,智利海军的“科克伦”级23型护卫舰选择集成TRS-4D雷达(旋转天线),作为其推进三艘英国制造战舰的现代化项目的一部分。

2017年2月,印度海军与Nova集成系统公司签署了一份采购24部海上监视雷达的采购合同,价值20亿卢比(约合2986万美元)。Nova集成系统公司为塔塔先进系统公司的子公司,是与丹麦防御设备制造商Terma公司合作的一家印度本土雷达制造企业。2016年10月,印度尼西亚海岸警卫队选择Terma公司的SCANTER6000系列雷达来装备其5艘巡逻舰。

2017年2月21日,凯文×休斯公司宣布已与巴基斯坦海军签订合同,提供该公司的I波段SharpEye多普勒潜艇雷达系统。作为巴基斯坦海军Khalid级潜艇中期升级项目的一部分,并于2016年8月,推出了用于装备17000吨舰队油轮的SharpEye舰载型雷达。

在俄罗斯2017年国际海上防御展(IMDS)上,俄罗斯技术集团公司展示了俄罗斯仪表设计局(KBP)设计的集成火炮与地对空导弹(SAM)海军武器系统Pantsir-M的出口型,即Pantsir-ME。作用一款海用武器,Pantsir-M是陆基Pantsir-S系统的衍生型,它在一个塔座上集成有火炮、SAM武器和综合雷达光学武器控制系统。

此外,俄罗斯JSC Zaslon公司确认,Zaslon多用途海军雷达系统已经完成开发,即将部署用作俄罗斯海军下一代舰艇的主战监视雷达。该型雷达将安装于新型战舰Steregushchy II级轻型巡洋舰的集成桅杆上,首舰为Gremyashchy号)。

在新兴技术趋势方面,美国海军研究办公室(ONR)的集成上层建筑结构(InTop)创新海军样机(INP)项目已在舰载多功能射频孔径、模块化与开放式架构,以及软件驱动、实时资源分配方面取得进展。随后的电磁作战部署指控(EMC2)INP将以这项工作为基础,并增加与新兴电磁作战部署条令相一致的C2功能。

另一项验证工作为灵活分布式阵列雷达(FlexDAR),是ONR于2014年上半年授予雷声集成防御系统公司的合同项目。FlexDAR计划验证由每个雷达单元级数字波束形成、网络协调与精确时间同步所支撑的新能力。将先进的数字技术引入雷达前端目的是实现可执行多种功能的灵活、动态、多任务雷达,包括监视、通信和电子战(EW)。FlexDAR已于2015年4月完成设计。

美国海军研究实验室(NRL)已完成了后端处理软件,目前正在雷声公司将其与前端相集成。雷声公司正在建造两部相同的多功能阵列天线,计划在NRL的切萨皮克湾分部进行安装与验证。FlexDAR前端阵列已于2016年年底交付。

据雷声公司称,FlexDAR项目将“开发能够引导未来雷达传感器能力提升的技术,包括基础级软件定义数字重构技术”。该项目计划验证雷达,以及雷达间通信功能,以实现双基地交换与控制。相对于目前孤立的单基地雷达而言,能够增加探测和航迹确认距离,以及提升电子保护能力。

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