現代空戰技術條件下各國軍隊怎麼打隱身飛機?

2020-12-18 看北朝

現代空對空飛彈的直徑不夠大吧,它們怎麼盯住隱身飛機呢?能發現22的雷達都是大塊頭相控陣,那些小小的彈頭引導系統怎麼跟蹤?

samoy:足夠近。

深潛者:引導到幾公裡之內即可,從側面、後面攻擊也行。

一旁圍觀:1.發現隱身飛機,2.跑到它旁邊,3.輕輕敲一下。就這麼簡單。

TSHT2011:隱身飛機的對雷達隱身主要是對搜索距離幾十上百公裡的雷達採用的波段進行的優化。那些作用距離較近的波長較短的雷達並不在優化範圍內。你要搞清楚,其實隱身飛機的目標不是讓雷達完全看不見,而是發現距離失去戰術意義,比如原來上百公裡能發現跟蹤,現在壓縮到十幾公裡你看到了也來不及採取措施防禦了。

深潛者:現在有毫米波空空彈嗎?

Gressxp:雷達AA不用毫米波,用啥波?

monitor:半主動飛彈或者紅外飛彈啊,前者只要機載雷達夠強就可以隨便打,後者不使用雷達制導。

深潛者:X波段的釐米波呀!

tzf023:打機場和航母啊,有本事呆天上別下來,點穴戰上有提。

ike:紅外飛彈表示壓力不大。

avatar:要用紅外你得在隱形機的6點鐘方向。

深潛者:只有古老的短波紅外彈才必須從尾部射擊吧?現在的中波紅外成像彈只要不恰好正面迎頭好像都可以。

avatar:作為被動探測,紅外導引頭作用距離天然就短,所以至今沒有出現增程型紅外彈。如果還只能針對正面,紅外特徵進一步減弱(一般認為正面的紅外特徵小機尾2個數量級以上,並不比一些常見自然現象的紅外特徵強烈,比多雲天氣下的雲彩的紅外輻射強度還低,對發射條件要求極高。估計得淨空了。。還是要引導到很近才行,還不如電視/雷射制導呢。另外攻擊的戰機,也很難抓住隱形機的前半球,順利進入發射陣位。

cqduoluo:隱身又不是徹底沒有了,無非是制導距離近了而已。

Scat:薩姆6怎麼打f117的,這是唯一確定的戰例,薩姆6是指令引導。

icyblue:打下F117的是薩姆3。薩姆6是全程半主動雷達制導。

avatar:其實是有的。。。紅外就是毫米波啊。雷達最高用到Ka也就1釐米出頭。

深潛者:紅外算微米波好不!長波紅外也才8-14um。

avatar:我記混了,納米記成微米,不過1毫米確實是遠紅外與微波的分界點。

深潛者:分界點?THz不是獨立的即不屬於遠紅外也不屬於毫米波嗎?

avatar:遠紅外上限擴展到1毫米接微波,50-1000微米都是遠紅外,就沒有了兩不靠的波段了,只是紅外飛彈的紅外成像一般在十幾微米左右。

reflectarray:典型主動aa對典型3代機的探測距離大約在20km左右,對0.01m2級別的目標,就會近到只有幾公裡咯~縮短了發射後不管的距離。所以這也是一個改進方向啊。

lzgadsl2:那就是制導火箭彈了,設定成五公裡起爆炸出一堆鎢彈,所謂制導也就是一個發射巢的十幾二十枚保持一個方向減少散布。

深潛者:嗯,如果把工作頻率從X波段的10GHz提升到Ka波段的30GHz,同時將飛彈直徑從7寸變回8寸,那麼波束寬度可以收窄71%,也既發射增益提高10.75倍/10.7dB,同時若假設天線單位面積的發射功率不變,則發射功率和接收增益都提高30.6%/1.16dB,在加上隱身戰機在30GHz下的RCS通常叫10GHz下的高,姑且將其算做2倍/3dB。這樣一共就能積累出16dB的增益,探測距離可提高1.512倍/4dB。也既如果原來面對RCS=1m2的目標,探測距離是20km,現在能增強到50.24km,看起來還不錯。

malganis:主動AAM基本都是X或者Ku的吧?

reflectarray:現在一般是ku k 波段左右。

深潛者:K波段?不是說K波段大氣衰減嚴重,大家通常只有K波段兩邊的Ku和Ka嗎?

reflectarray:沒,k波段用的也挺多的。嚴格來說,k是介於18-26.5ghz的,很多衛星通信也在用。衰減這個大家都有,取相對損耗低一些的幾個頻率點就好了。

深潛者:衛星用的K波段貌似是26/40GHz這種,基本上是K波段邊緣了吧?20GHz附近好像基本沒法用。

reflectarray:導引頭好像一般沒有用x波段吧,要稍高一點,我記得20ghz的多一些吧。假設是導引頭的10ghz升到30ghz,波束寬度確實只有原來21%,理想情況下增益會提高(陣列變大,波長變小的結果)天線增益確實提升10.7分貝。不過你的計算有一個漏洞,就是收發天線都是增加10.7分貝的增益,單位面積發射攻略恆定的話,確實發射功率會增加1.16分貝。隱身目標架設rcs增加到原來3分貝,這裡出來的總提升應該是10.7*2+1.16+3=25.56分貝,探測距離是原來的25.56/4分貝,就是4.36倍~。這樣理論上原來對0.01m2目標看4km,那現在就能恢復到以前正常的17-18km左右。不過上面都是過於理想的推測,有幾個難點。1、頻率提升後,系統損耗會增大。天線的輻射效率是會下降的,實際增益提升沒有那麼高。2、頻率提升後,發射機的功率密度多半是會降低很多的(30ghz這個準毫米波頻率左右的器件目前都還在完善),也就是說發射功率也不是我們想的那麼高。不過加大導引頭直徑這個思路也許是有用的,使用aesa體制的導引頭看能不能彌補一下。

深潛者:收發天線都有增益提高的算法是通常基於分貝計算的以波長為距離單位法,但在這種算法中隨著頻率的提高,傳播損失也同步提高了,而這部分顯然是可以拿來和接收天線增益抵消的(也既如果以米為距離單位計算增益的話,傳播損失是恆定的,接收天線增益也只與面積有關)。至於你說的系統損耗隨頻率增加、天線面功率隨頻率降低的問題……這個怎麼說不是受物理定律限制的嘛,是有希望減少的,就算沒法從20km增加到50km,那或許也能到40km,總歸還是能增加的嘛。

reflectarray:確實有,我這兩天看的論文都有提到20g左右的衛星天線設計。我隨便複製幾個吧:【1】In this paper, a single-layer element is introduced to achieve dual band operation and orthogonal linear polarizations(horizontal and vertical) in X- and K-bands. The application of the reflectarray antennas utilizing the proposed element is in the satellite links and VSAT systems.The proposed element provides more than 450° linear phase range over the bands 8.7–10.7 GHz (X-band) and 18–20.4 GHz (K-band) 這文章是設計的10g和20g左右兩個頻率的。【2】<Design and Manufacture of Cosecant-Squared Complementary Reflectarrays for Low-Cost Applications> 這文章設計的是一個中心頻率在16ghz,也就是k波段的移動雷達天線。k波段還是會用的,衰減大。說實話,上了這個頻率,誰也好不到哪裡去,儘量避開氧氣和水分子諧振點就好啦。

傳播損耗也是和頻率有關的啊,接收天線和發射天線在導引頭上都是同一個天線啊,兩者增益是一樣的。如果要計算傳播損耗,還得再另算一下。

深潛者:AESA體制大約沒戲吧?根據有些文章的說法,AESA雷達的雙程信號損失大約是0.5dB/11%(從TR經過雙工器、移相器等到天線算一程);而平面縫隙雷達的雙程信號損失高達3.3dB/53%,看起來AESA的雙程信號比平面縫隙強了91%,但如果再考慮到TR組件的發射效率只有30~40%,而平面縫隙用的興波管高達50~60%的話,ASEA的信號優勢就只有20%了。

如果以米為距離單位計算真空傳播損失的話,其實是與頻率無關的。通常用的那個公式有關是因為它是以波長為距離單位計算的。

reflectarray:日本已經用上aesa體制的導引頭了。我們也正在做這方面的工作,這個我就不多說了。首先一個效率問題,這個和雷達是一樣的啊,主動導引頭不過是個小雷達而已,aesa效率怎麼會比機械掃描陣列天線低呢。假設那篇文章說的雙程損耗數據靠譜,我覺得也確實差不多。T/R組件確實有插損,但是我們算發射效率,是從發射機後面開始算,tr之前的損耗就是另外的了,只要tr組件輸出功率夠,這個就沒問題。(傳統tr組件一般包含了移相器和雙工器部分了,插損沒必要重複計算)。如果是考慮供電級過來的功率損失,才會把tr的插損算進去。相同技術下說平板縫隙損耗低,這是絕對不可信的。為什麼呢,因為功分網絡的插入損耗,是遠大於tr的,特別是到了高頻(準毫米波),傳輸線的損耗甚至可以大到抵消陣面增大引起的增益增加(也就是說再增加天線口徑,增益可能不會怎麼增加了)。使用aesa體制,還可增加接收機靈敏度,整個系統損耗是肯定更低的。這個問題可以逆向思考啊,aesa如果效率優勢不大,為啥會取代pesa和機掃呢?

都考慮傳播路徑損耗了,當然不能只是真空中的自由球面擴散損耗啊,當然得帶入那個有大氣損耗的公式作為估算。回頭我翻下書。那個公式是和頻率有關的,不同波段,用的公式也不一樣。

本文作者:kkndlmf

註:本文所有圖片均來源於網絡。

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