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诺斯罗普·格鲁曼公司AESA雷达历程

归档日期:06-27       文本归类:格鲁门公司      文章编辑:爱尚语录

  诺斯罗普.格鲁曼(Northrop Grumman)在全球防务商排行第三位,也是最大的雷达与军舰制造商。公司总部位于加利福尼亚州圣地亚哥,在全世界100多个地区拥有工厂或办事机构和125400名职工,年收入为307亿美元。作为AESA雷达的先驱,诺斯罗普·格鲁曼公司60多年来一直是AESA创新的先驱。下图为诺斯罗普.格鲁曼公司AESA雷达的发展历程、

  第一代机载监视雷达阵列是机载预警与控制系统(AWACS)原型样机的雷达天线个支杆上采用了无源移相器,用于电子扫描以获得高度测量结果和补偿飞机横摇和纵摇从而获得稳定的波束。

  EAR项目是为B-1B飞机的APQ-164雷达系统开发试验平台,该系统是史上第一个无源单元相控阵系统,带有一个波束控制器和一个实时处理器,允许同时合成孔径雷达(SAR)和地形跟踪(TF)图像。该系统于1977 年第一次在B-52飞机上进行测试。

  AN/APY-1/-2监视雷达系统为E-3预警机提供了俯视监视能力。AWACS旨在能够在大空域范围内探测和跟踪敌方和友军飞机。该雷达能够在各种天气和各种地形对高低飞行的飞机进行全方位的远距离监视。

  AWACS安装在波音707的旋转圆顶上,每10秒旋转一圈。系统首批生产交付为1977年,并在其他一些国家和北大西洋公约组织(北约)服务。

  JSTARS即“联合监视目标攻击雷达系统”(Joint Surveillance Target Attack Radar System),STARS的研制背景,得从美国空军的“动目标显示项目”(MTT)和陆军的“远距离目标捕捉系统”(SOTAS)谈起。美国空军在提出MTT项目之前,开始研究“铺路者”系统,它可提供目标监视,同时可使用武器引导模式指挥己方飞机或导弹对目标进行攻击。就在“铺路者”系统即将进入全面发展的时候,美国国防部提出将空军的MTT项目和陆军合并。因为陆军研制的SOTAS在大规模实施过程中出现了技术问题,且耗资巨大。

  1982年,美国国防部副部长提出,将陆军的SOTAS和空军的MTT系统合并,这就是后来的联合监视目标攻击雷达系统(JSTARS),并由空军的电子系统部牵头负责该项目。诺斯罗普·格鲁门公司为该项目的主要承包商。JSTARS利用先进的合成孔径(SAR)和复杂的干涉仪技术,能够在广阔区域监视固定和移动目标。广域活动目标监视指示模式(WAS/MTI)是该雷达的基本工作模式。用这种模式,可对地面机动目标和直升机等慢速移动目标进行探测、定位和识别。对于地面固定目标的监视,使用的是合成孔径雷达/固定目标指示模式(SAR/FTI)。

  1985年,诺格第一代有源孔径—超可靠雷达(Ultra Reliable Radar)首次亮相,技术上突破了通过分布发射和接收模块获得波束扫描的概念。该雷达包含1980个T-R模块(813nm)。 通过控制每个T-R模块,雷达可以产生不同的波束形状,例如笔状和宽笔状、余角平方、宽扇形、双波束。

  第三代AESA可以获得机械或无源电扫阵列无法实现的高杂乱抑制性能。进入工程和生产阶段的第一个AESA。

  战术持续合成孔径雷达(Tactical Endurance SAR, TESAR),由掠夺者(Predator)中高空UAV携载,也可为其他或更大型的无人机选用,整套系统仅重76公斤,且以1,158瓦功率即可达到要求性能。TESAR解析度为0.3公尺,所获影像经压缩后、透过Ku频段资料链,经卫星传送至地面控制站。

  TESAR现主要有三个工作模式:模式1提供非中心条带图,也就是说,成象图中心随飞机运动而移动;模式2是一种传统的条带模式,按预定探测场景中心线成像,与飞机运动无关;模式3是一种伪聚束SAR模式,按飞机飞行路径区对选定区域连续测绘。当相对地面速度达25~35m/s时,测绘带宽为800m。当速度超过35m/s时,测绘带宽度将随着相对地面速度的增加而减小。

  TESAR工作是按先前载入的计划任务指令自动地执行,但在飞行期间也可改变任务计划。经压缩和连续的SAR图像用1.5Mbs Ku宽带数据链通过卫星中继传输到地面控制站。

  在第三代AESA进入工程和生产阶段后两年,将装备于F-22“猛禽”的第四代AESA雷达APG-77完成测试。

  第四代AESA雷达成本和重量只有第三代AESA雷达的一半,第四代AESA雷达是根据机载、海基和陆基平台的综合要求进行设计的。

  多任务电子扫描阵列雷达(MESA)使用效能极高,跟踪和定位能力强。该型雷达能够同时跟踪空中目标和海上目标,并可协助任务飞行人员通过不间断扫描作战区域,对战斗机飞行员实施战场管理控制,诺·格公司将MESA预警机(载机为波音737)视为美国空军E-3预警机(载机为波音707)的后继机,然而,美国空军目前没有更换E-3的需求。

  MESA雷达提供空空覆盖,空地覆盖,综合识别友军或敌人,特殊轨道扫描和重点区域扫描。MESA雷达的灵活性使操作人员能够在几乎无限制的监视和跟踪组合。

  重量为165磅的AN / ZPQ-1战术持续合成孔径雷达(Tactical Endurance SAR, TESAR)TUAVR经过飞行验证,该雷达是美国空军“捕食者”无人机的日/夜全天候传感器。TESAR可以为“捕食者”在所有地形类型和不利天气下持续提高40小时的任务图像。TESAR于1996年首次在波斯尼亚的维和行动中部署。

  全球鹰版多平台雷达技术嵌入项目(MP-RTIP)雷达传感器在Proteus试验飞机上进行了动目标指示(MTI)和合成孔径(SAR)模式的测试。

  MP-RTIP是一个“模块化,AESA雷达系统”,旨在缩小尺寸,以适应不同的平台。“全球鹰”系统为无人驾驶飞行器,飞行高度超过6万英尺。

  AN / ZPY-1 STARLite紧凑型SAR / GMTI / DMTI雷达系统仅重65磅,非常适合装备各种载人和无人航空系统平台,用于关键任务战术侦察。该系统能够进行全天候,大范围的监视和检测静止,移动和移动的目标。

  车辆及散兵探测雷达(Vehicle and Dismount Exploitation Radar,VADER)。用于追踪敌地面车辆和下车人员,一般装备于UAV和ISR飞艇。VADER是由诺格公司开发的雷达传感器,用于通用航空航天系统公司为美国陆军的扩展/多用途无人机系统开发的无人驾驶航空器系统(UAS)。当部署时,VADER将允许精确地面移动目标指示器(GMTI)数据和合成孔径雷达(SAR)图像可以随时向地面指挥官提供。

  地基战斗机雷达(ground based fighter radar,GBFR)是一种多任务地基战术雷达,可以为美陆军和海军陆战队提供机动防空能力。 GBFR 的实质是将已成熟的机载雷达打包成紧凑轻便的地面配置,在一台HMMWV上运行。在这种配置下,雷达在车辆移动时提供360度覆盖。该雷达采用了机载平台主动式电子扫描阵列(AESA)技术作为其运行基础。GBFR紧凑轻便的配置使其可以轻松地从各种远征平台进行部署,从而为当今的战场提供所需的快速运输能力。

  地面/空中多任务雷达(Ground/Air Task-Oriented Radar,G/ATOR)为S波段3D多功能 AESA 雷达,该雷达用于替换美国海军陆战队的5套老旧系统(AN/TPQ-62、AN/TPQ-64、AN/TPS-63、AN/TPS-73、AN/TPQ-36/37),由于采用 AESA 技术,可以以一型多功能雷达代替种类繁多的单一用途雷达,这也是军用雷达发展的趋势所在,不仅能够大幅度简化后勤保障体系,增大特定型号雷达的产量从而实现规模效益,而且可以在雷达总数下降的同时,增加执行特定任务的雷达台数,提高覆盖密度,性能较老系统有明显改进。

  该系统可执行四种作战任务:反火箭、火炮和迫击炮;反无人机系统;空中交通管制;近程防空。此次成功演示了G/ATOR系统的关键模块--天线的各项功能,包括发射和接收功能,硬件和软件通信,阵列调谐和校准技术。

  诺格公司在Linthicum试验场利用其S波段雷达测试平台进行了外场测试,成功跟踪飞机和其他目标,展示了先进S波段雷达的关键技术,包括分布式接收机和数字波束成形。目前,S波段雷达正在研发中,它为美国海军提供了增强的探测、跟踪弹道导弹的能力,并能同时在高度复杂的环境中进行反空战。这样的能力对于满足海军对美国及其盟国提供综合性的空中和导弹防御的需求增加至关重要。

  G/ATOR的子系统包括雷达设备组(REG),通信设备组(CEG)和电力设备组(PEG)。REG是AN/TPS-80 G/ATOR系统的核心,由先进的有源电子扫描阵列(AESA)天线以及安装在轻型战术挂车上的所有相关控制和处理电子设备组成。天线包括了数千块有源电扫描阵列的发射/接收模块。这种设计得益于为F-35“闪电II”联合打击战斗机研制的APG-81主动电扫描阵列雷达。

  诺斯罗普•格鲁曼公司的RQ-4B Block 40“全球鹰”无人系统装载高性能多平台雷达技术嵌入式项目(Multi-Platform Radar Technology Insertion Program,MP-RTIP)传感器(AN/ZPY-2),首次完成了整体系统飞行测试。 Block 40“全球鹰”无人机上安装的MP-RTIP具有军事和商业双重用途。该无人机每次在60000英尺的高空持续飞行超过32小时,飞行速度340节,能够在各类天气和昼夜环境下为作战人员连续提供近实时图像。

  高自适应性多任务雷达(Highly Adaptable Multi-Mission Radar,HAMMR)是地基战斗机雷达(ground based fighter radar,GBFR)计划的衍生产品。该系统的核心技术是AESA技术,由超过一千个可编程发射/接收模块组成,使HAMMR能够成功检测,跟踪和参与多目标类型、多方位以及不同的路径和轨迹的目标。HAMMR AESA架构的灵活性使得其能够在不重新设计系统的情况下应对新的威胁,与现有的雷达系统相比,这是一个主要的优势。

  小型战术轻重量雷达(STARLite)部署在美国陆军“持久威胁探测系统”(Persistent Threat Detection System,PTDS)上,这是一个独特的地面防空监视平台,有助于地面部队的防御。

  STARLite有源相控阵(AESA)雷达为美国陆军的“灰鹰”(Grey Eagle)无人机系统(UAS)和系留浮空器—持久威胁探测系统(PTDS)提供了广域、近全天候的监视传感器。该雷达工作在Ku波段,条带模式可以对计划路径进行大范围成像,聚束模式可以对特定目标进行高分辨成像。该传感器的实际性能数据尚未披露,但美国陆军相信其作用距离超过40km,分辨率高于0.3m。此外,GMTI模式可以跟踪速度在10-70km/h之间的车辆。PTDS的慢速动目标指示(DMTI)功能可以探测步行的敌人。

  诺格公司赢得美国海军2.67亿美元的合同,为其研发和制造新一代水面电子战系统(SEWIP)。水面电子战改进项目(SEWIP)模块3将升级AN/SLQ-32电子战系统,提高其侦察、信号处理、预警及反导性能。在1974年海军引进诺斯洛普·格鲁曼公司AN/SLQ-32(V)1系统后,诺格公司在水面电子战领域中就一直处于领导地位,参与了AN/SLQ-32(V)1各版本的升级工作。根据该合同,格鲁曼公司将作为主要系统集成商,充分发挥其电子战专业技术和有源相控阵技术(AESA)的优势。

  诺格公司的SEWIP模块3方案的主要特点是有源和无源阵列、执行电子战和通信功能360度全覆盖,该系统与舰艇的作战管理系统以及多任务技术使其在高杂波环境中具备了前所未有的有效探测、追踪和作战能力。

  诺格公司获得美国陆军无明确交付/无明确数量合同,为DHC-8机载低空增强侦察机(ARL-E)研发远程合成孔径雷达/地面移动目标指示(GMTI)系统。诺格通过将第二代车辆及散兵探测雷达(VADER)的底层电子系统及软件与主动电扫相控阵雷达(AESA)组合来满足ARL-E的性能要求,尤其是散兵动目标指示,以增强美国陆军的C4ISR能力。

  美空军选择诺格公司的APG-83可扩展敏捷波束雷达(SABR)作为F-16战斗机升级雷达系统,该雷达系统采用了有源相控阵技术。有源相控阵雷达的升级,对F-16战斗机是至关重要,可保障战斗机的战术优势。目前,APG-83雷达系统正在进行全速生产,可为美国及世界上的F-16战斗机升级所使用。

  APG-83雷达具有较大带宽、较高速度及较强灵活性,为F-16提供了侦察、跟踪、识别更远距离、速度更快的目标的能力。雷达也可在复杂电磁环境下操作,并利用全天候、高分辨率合成孔径雷达,为作战人员提供了大型表面图像,更准确的进行目标识别和攻击。

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